68份甜樱桃种质资源表型性状多样性分析及评价

摘 要：为了解甜樱桃种质资源表型性状的变异特点和多样性，以68份甜樱桃资源为研究对象，通过多样性、相关性、聚类及主成分等分析方法对13个表型性状的遗传多样性进行研究。结果表明，4个质量性状Shannon-Wiener信息指数为0.88～1.36，Simpson多样性指数为0.48～0.71；9个数量性状的变异系数为6.28%～21.44%；在欧式距离约为14时，聚类分析将68份甜樱桃种质分为六类；主成分分析表明，前3个主成分累计贡献率为67.657%，筛选出5个代表性指标，可以作为甜樱桃种质资源评价及选育品种的指标。

关键词：甜樱桃；种质资源；表型性状；多样性；评价

中图分类号：S662.5" 文献标识码：A" 文章编号：0488-5368（2024）10-0062-06

收稿日期：2024-03-11 修回日期：2024-04-25

第一作者简介：李艳（1987-），女，硕士，助理研究员，主要从事果树栽培及新品种选育研究。

通信作者：马庆州。

Diversity Analysis of Phenotypic Traits and Evaluation "of 68 Sweet Cherry Germplasm Resources

LI Yan1， MA Qingzhou1，JI Donghua2，MA Lili1，" ZHANG Quanshun1

（1. Zhengzhou Research Institute of Agricultural Science and Technology， Zhengzhou， Henan 450000， China; "2. Weihui" Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Weihui， Henan 453100， China.）

Abstract： To review the variation characteristics and diversity of phenotypic traits of sweet cherry germplasm resources， 68 sweet cherry germplasm resources were taken as research subjects. Thirteen phenotypic traits were analyzed using diversity analysis， correlation analysis， cluster analysis， and principal component analysis. The results showed that the Shannon-Wiener information index for four quality traits ranged from 0.88 to 1.36， and the Simpson diversity index ranged from 0.48 to 0.71. The coefficient of variation of nine quantitative traits ranged from 6.28% to 21.44%; when the Euclidean distance was approximately 14， the 68 sweet cherry germplasm resources were divided into six groups based on cluster analysis. Principal component analysis indicated that the cumulative contribution rate of the first three principal components is 67.657%， and five representative indicators are selected， which can serve as indicators for evaluating sweet cherry germplasm resources and breeding varieties.

Key words：Sweet cherry；Germplasm resources；Phenotypic traits; Diversity; Evaluation

甜樱桃为蔷薇科李属（%Prunus %L.）樱亚属（%Subgen. Cerasus%），全球现有150余个品种，是北方落叶果树中果实成熟较早的树种，有“春果第一枝”的美名[1]。甜樱桃起源于里海和黑海地区，于19世纪70年代引入我国[2]。果实色泽优美、风味浓厚、营养丰富，深受消费者和种植者青睐。近年来甜樱桃种植面积逐年增加，据统计，目前我国已成为樱桃生产和消费第一大国，樱桃已发展成为全国性果树，现有甜樱桃栽培面积约20万hm2，年产量约150万t[3]。

种质资源是亲代传递给子代的遗传物质，是支撑农业科技原始创新及植物遗传改良的物质基础[4]。近年来，关于种质资源的收集、鉴定及评价的报道日益增多，但是和大宗果树同类研究相比，甜樱桃的种质资源研究相对较弱。鉴于《中国主要樱桃品种》及报道的甜樱桃品种资料信息的权威性与科学性，有关品种性状特征的描述能反映出该品种的特点，准确性较高，从中筛选出数据较为完整的甜樱桃品种68份（见表1），对其种质资源的13个表型性状进行多样性分析，并通过相关分析、聚类分析及主成分分析，建立甜樱桃种质资源表型性状综合评价体系，并从中筛选出优异的甜樱桃种质资源，为甜樱桃种质评价和品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据收集

本文共收集了68份甜樱桃品种，其中65份品种的数据资料来自《中国主要樱桃品种》，其他3个品种分别是2019年报道的早蜜露[5]、五月红[6]，2022年报道的晚蜜露[7]（表1）。

1.2 数据提取与分析

整理并规范68份甜樱桃品种的叶长、叶宽、花冠直径、果形、果皮颜色、平均单果重、最大单果重、果实纵径、果实横径、果柄长、可溶性固形物含量、风味 、硬度13个指标的数据资料。甜樱桃种质资源质量性状及分级标准见表2。

采用WPS软件对收集数据进行整理，计算甜樱桃种质各质量性状的分布频率及Shannon-Wiener信息指数H和Simpson多样性指数D；计算各数量性状的最小值、最大值、极差、平均值、标准差和变异系数；使用SPSS软件对数量性状进行相关性分析、聚类分析和主成分分析，并计算综合得分。

2 "结果与分析

2.1 表型性状多样性分析

2.1.1 质量性状多样性分析 由表3可知，4个质量性状的信息指数H分布在0.88～1.36，多样性指数D分布在0.48～0.71，果形以心脏形为主，所占频率为39.71%，其次是肾形的，占26.47%，近圆的占25.00%，卵圆的占5.88%，扁圆和椭圆的所占比例最少，均为1.47%。果皮颜色以紫红色为主，所占频率为51.47%，其次是红色品种，占26.47%，黄底色红晕品种占16.18%，橙红色品种占4.41%，黑紫色品种占1.47%，黄色品种为0。风味以酸甜型为主，所占频率为69.12%，其次是甜酸型的，占16.18%，甜型品种占13.24%，酸型品种所占比列最小，仅为1.47%。硬度以硬的品种为主，所占频率为44.12%，其次是硬度中等的，占36.76%，果实软的所占比例最小，为19.12%。

2.1.2 数量性状多样性分析 由表4可以看出，9个数量性状的变异系数为6.28%～21.44%，其中果实纵径的变异系数最小，最大单果重的变异系数最大。在叶片性状中，叶长、叶宽的平均值分别为14.83 cm、7.11 cm，变异系数分别为12.06%、14.40%；其中叶长最大值19.10 cm（丽珠），最小值11.00 cm（卡塔琳）；叶宽最大值9.10 cm（香泉1号），最小值5.10 cm（罗亚明）。花冠直径平均值为3.80 cm，变异系数为9.97%，最大值4.90 cm（黑金），最小值3.00 cm（桑缇娜）。在单果重性状中，平均单果重、最大单果重的平均值分别为8.99 g、11.34 g，变异系数分别为19.00%、21.44%；其中平均单果重最大值13.3 g（泰珠），最小值5.21 g（罗亚安），最大单果重最大值18.00 g（砂蜜豆），最小值6.33 g（罗亚安）。在果实直径性状中，纵径、横径的平均值分别为2.41 cm、2.69 cm，变异系数分别为6.28%、8.90%；其中纵径最大值2.78 cm（加拿大巨人），最小值2.02 cm（早露），横径最大值3.46 cm（蜜露），最小值2.10 cm（红玛瑙）。果柄长平均值为4.01 cm，变异系数为21.06%，最大值6.60 cm（罗亚李），最小值2.32 cm（红灯）。可溶性固形物含量平均值18.33%，变异系数为8.42%，最大值22.00%（明珠），最小值15.30%（萨姆）。

2.1.3 数量性状相关性分析 由表5可知，9个数量性状间存在不同程度的相关性，相关系数达显著水平（%P＜0.05）有1个，极显著水平（P%＜0.01）共8个。平均单果重、最大单果重、果实纵径、果实横径两两之间呈极显著相关；叶宽与叶长呈极显著相关，叶宽与平均单果重呈极显著相关，叶宽与果实横径呈显著相关。平均单果重与最大单果重、平均单果重与果实横径的相关系数均在0.800以上，远高于其他性状之间的相关系数，说明他们之间相关性更密切。

2.2 数量性状聚类分析

由图1可知，在欧式距离约为14时，将68份甜樱桃种质资源分为六类（表6）。第Ⅰ类群包括绣珠、布鲁克斯、艳阳等14份品种，特点是叶片大，果个也大，叶宽平均值为7.72 cm，平均单果重11.34 g，果实纵径平均值2.52 cm、果实横径平均值2.99 cm；第Ⅱ类群包括齐早、福晨、黑珍珠、早大果及砂蜜豆共5份品种，特点是可溶性固形物含量低，可溶性固形物含量平均值为16.88%；第III类群包括大紫、因代克斯、罗亚安3份品种，特点是叶片小，果个也小，叶宽平均值为5.90 cm，平均单果重5.70 g，果实纵横径平均值均为2.28 cm；第IV类群包括鲁玉、桑缇娜、雷尼、蜜泉及罗亚明共5份品种，特点是花冠直径小，可溶性固形物含量高，花冠直径平均值为3.44 cm，可溶性固形物含量平均值21.14%；第ⅴ类群包括早红珠、琳达、罗亚李等15份品种，特点是花冠直径大，果柄长，花冠直径平均值为3.90 cm，果柄长平均值为4.43 cm；第Ⅵ类群中品种最多，包括美早、宾库、红灯等26份种质，特点是叶片长，叶长平均值为16.12 cm。

2.3 数量性状的主成分分析

对68份甜樱桃种质资源的9个数量性状进行主成分分析，不同主成分各个性状特征向量值、特征值和累计贡献率如表7所示，前3个特征值大于1的主成分累计贡献率达67.657%，表明前3个主成分代表了本研究种质表型性状的大部分信息。

第1主成分特征值为3.164，贡献率为35.161%，其中平均单果重、最大单果重及果实横径载荷值较大，此类参数与果个大小有关；第2主成分特征值为1.688，贡献率为18.754%，载荷值较大的为叶长和叶宽，此类参数与叶片大小有关；第3主成分特征值为1.237，贡献率为13.743%，载荷值较大的为花冠直径和果柄长。

2.4 综合评价

根据标准化和载荷矩阵得出每个主成分得分的线性方程（F-1、F-2、F-3），然后以3个主成分对应的方差贡献率作为权重系数建立综合评价模型（F）进行综合评价。

F-1=0.219X-1+0.260X-2-0.083X-3+0.521X-4+0.483X-5+0.317X-6+0.485X-7-0.152X-8+0.119X-9

F-2=0.626X-1+0.611X-2+0.044X-3-0.120X-4-0.139X-5-0.372X-6-0.152X-7-0.194X-8-0.010X-9

F-3=0.155X-1+0.115X-2+0.691X-3+0.089X-4-0.070X-5+0.203X-6+0.084X-7+0.572X-8-0.314X-9

根据方程数值，以及各主成分的贡献率权重（0.520、0.277、0.203）得到综合得分公式：F=0.520F-1+0.277F-2+0.203F-3，按照计算公式得到甜樱桃种质资源综合得分，综合得分越高，种质综合表现越好，如表8所示。

3 讨论与结论

植物表型性状是种质资源多样性评价的特征性指标，主要受基因和环境影响，具有直观、易于调查的特点，通过对表型性状的鉴定评价，可以更好的认识和挖掘种质资源[9～10]。Shannon-Wiener信息指数、Simpson多样性指数及变异系数是评价种质资源多样性的重要指标，值越大表型性状的多样性越丰富。本研究对4个质量性状的研究发现，Shannon-Wiener信息指数较高的表型特征为果形（1.36）、果皮颜色（1.19），说明果形和果皮颜色变异信息丰富，这与刘胤[11]等研究结果一致；Simpson多样性指数为0.48～0.71。果形以心脏形居多，占统计品种的39.71%；果皮颜色以紫红色为主，占统计品种的51.47%；风味以酸甜型居多，占统计品种的69.12%；硬度以硬为主，占统计品种的44.12%。9个数量性状的变异系数为6.28%～21.44%，最大单果重和果柄长的变异幅度较大，变异系数均超过20%，说明单果重和果柄长遗传信息丰富，具有较大的改良潜力；而果实纵横径、可溶性固形物含量及花冠直径变异幅度较小，变异系数均小于10%，说明在现有种质基础上改良空间有限。

通过对9个数量性状进行相关分析，发现各数量性状间大多有不同程度的相关性，平均单果重、最大单果重、果实纵径、果实横径两两之间呈极显著相关，叶宽与叶长呈极显著相关，叶宽与平均单果重呈极显著相关，叶宽与果实横径呈显著相关，说明在幼苗期可根据叶片大小预判果实的大小，这与潘凤荣[12]等的研究结果一致，为后代材料的早期鉴定及预先选择提供一定的参考价值。

聚类分析将68份甜樱桃品种分为六大类群。第Ⅰ类群特点是叶片大，果个也大，表型性状有优势；第Ⅱ类群特点是可溶性固形物含量低；第III类群具有叶片小，果个也小的特点，表型性状不具优势；第IV类群特点是花冠直径小，可溶性固形物含量高；第V类群特点是花冠直径大，果柄长；第Ⅵ类群中品种最多，叶片最长。选育品种时，可根据这些信息作为参考，从而提高育种效率。

通过主成分分析评价种质性状的研究已普遍应用于苹果[13]、柑橘[14]、葡萄[15]等大宗果树。本文主成分分析结果可知，得到累计贡献率为67.657%，3个主成分共筛选出单果重、果实横径、叶长、叶宽、花冠直径5个代表性指标，可以作为甜樱桃种质资源评价及选育品种的指标。结合甜樱桃表型性状综合评价结果可知，绣珠、艳阳及布鲁克斯表现较好，这也与市场行情一致；小叶小果型种质表现较差。

甜樱桃的生长受砧木、栽培技术及气候条件的影响，在今后的研究中，也应因地制宜，并结合其丰产性、稳产性、抗逆性等进一步筛选，采用更为科学的评价方法与体系来筛选甜樱桃品种，充分发挥甜樱桃资源价值。

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