野生仙人掌果實主要農藝性狀與果實可食率關系的多重分析

張慧君，葛 宇

（1淮北師范大學生命科學學院，安徽235000；2中國熱帶農業科學院海口實驗站，海南570102）

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野生仙人掌果實主要農藝性狀與果實可食率關系的多重分析

張慧君1，葛 宇2*

（1淮北師范大學生命科學學院，安徽235000；2中國熱帶農業科學院海口實驗站，海南570102）

摘 要：為了深入了解海南野生仙人掌果實農藝性狀變異特征，為馴化野生仙人掌，選育出適合加工、可食率高的品種提供理論依據，調查了野生仙人掌果實的12個農藝性狀，并進行相關分析、通徑分析及主成分分析。結果表明：野生仙人掌果實12個性狀均存在較大遺傳變異，變異系數為5.49%—45.07%；降低果實外皮重，減小果實縱徑，增加果實橫徑是提高可食率的首選育種目標。

關鍵詞：仙人掌；果實；農藝性狀；可食率；相關分析；通徑分析；主成分分析

仙人掌（Opuntia dillenii Haw.），又名仙桃，為仙人掌科（Cactaceae）仙人掌屬（Opuntia）多肉植物。仙人掌原產于美洲，現廣泛分布在美國西南部、墨西哥北部、拉丁美洲、非洲南部及地中海地區［1-2］。我國海南省西部及南部屬于干熱氣候，沿海沙灘、山坡疏灌叢及巖山地區均有野生仙人掌分布，具有耐高濕、抗旱、抗鹽、抗風、抗病蟲害等特性［3］。仙人掌常叢生呈灌木狀，高1—3.5 m，漿果肉質，倒卵圓或橢圓形，頂部有一圓坑，果皮疏生銳刺，成熟果實為紅色或黃色［4］。仙人掌熟果汁多，味清甜，富含人體必需的蛋白質、維生素、礦物質、胡蘿卜素等成分，可用于鮮食、釀酒或制成果醬、蜜餞和飲料［4-6］。

植株果實產量及品質與果實形態特征有著緊密關系，因此，確定植株果實產量及品質與果實形態性狀的關系，有利于選育具有高產優質潛力的品種。本研究通過對海南省野生仙人掌果實主要農藝性狀進行相關統計分析，以期明確植株果實產量及品質與果實形態性狀的關系，為野生仙人掌種質資源鑒定評價及利用提供理論依據，同時可為培育可食性仙人掌奠定基礎。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試野生仙人掌果實于2014年9月6日采自海南省昌江黎族自治縣昌化鎮棋子灣海灘（圖1）。共隨機選取30株野生仙人掌果實，每株隨機采集3個成熟果實。

圖1　野生仙人掌果實Fig.1 Wild cactus fruit

1.2性狀調查

每個野生仙人掌果實取出果肉后，擠出汁液、混合，用吸管吸3 mL汁液滴到糖度儀測試表面測定糖度。果肉裝入沙布袋中反復揉搓，清洗果肉，得到種子，將種子與果皮涼干。

用游標卡尺分別測量野生仙人掌果實縱徑（cm）、果實橫徑（cm）、種子長度（cm）、種子寬度（cm），果形指數=果實縱徑/果實橫徑；用電子天平分別測量野生仙人掌果實總重（g）、果實外皮重（g）、種子重（g），可食率=（果實重-果實外皮重-種子重）/果實重×100%，百粒重=種子重/種子數×100；用糖度儀測量野生仙人掌果實糖度。

1.3數據處理

統計分析方法：（1）通過DPS 7.55軟件進行性狀平均值、標準差、相關分析和通徑分析。（2）通過SPSS 17.0軟件進行性狀主成分分析。

2　結果與分析

由表1可以看出，野生仙人掌果實主要農藝性狀變異較為豐富，其中以種子數變異系數最大，達45.07%，其次為果實外皮重，達到43.84%，而可食率變異系數最小，為5.49%。

表1　野生仙人掌果實的農藝性狀表現Table 1 Agronomic traits of wild cactus fruit

表2　野生仙人掌果實農藝性狀間的相關系數Table 2 Correlation coefficients between wild cactus fruit’s agronomic traits

由表2可知，果實縱徑分別與果實橫徑和果實總重呈極顯著正相關（0.92、0.58）；果實橫徑與果實總重之間呈極顯著正相關（0.53）；果實總重分別與果實外皮重、種子重和種子數呈極顯著正相關（0.63、0.71、0.64）；果實外皮重與可食率呈極顯著負相關（-0.73）；百粒重分別與種子重和種子數呈極顯著負相關（-0.49、-0.69），但與種子長度和種子寬度呈極顯著正相關（0.62、0.80）；種子重與種子數之間呈極顯著正相關（0.96）；種子數與種子寬度呈極顯著負相關（-0.46）；種子長度與種子寬度之間呈極顯著正相關（0.66）。相關系數分析表明：11個農藝性狀中只有果實外皮重與可食率呈極顯著負相關，但由于各農藝性狀間存在著較為復雜的數量關系，需進一步結合主成分分析，以便找出綜合影響果實可食率的主要因子。另外，為進一步評價各農藝性狀對可食率的作用，在相關分析的基礎上還需進行通徑分析，把各農藝性狀與可食率的相關系數分解為直接作用和間接作用，以明確各性狀對可食率的影響效應。

對12個野生仙人掌果實農藝性狀進行主成分分析，從表3可以看出，在所有主成分構成中，信息主要集中在前4個主成分，對可食率的貢獻率分別為32.684%、23.037%、15.695%和10.713%，其積累貢獻率達82.129%，這表明4個主成分已基本覆蓋所有性狀的主要信息。

表3　野生仙人掌果實農藝性狀的主成分分析Table 3 Principal component analysis of wild cactus fruit’s agronomic traits

在第1主成分的特征向量中，特征向量值較高且為正的性狀有果實總重、種子重和種子數，但可食率特征向量值為負，表明野生仙人掌果實越重、種子越重，種子數越多，可食率越低。在第2主成分的特征向量中，特征向量值較高且為正的性狀有果實外皮重、百粒重、種子長度和種子寬度，但可食率特征向量值為負，表明野生仙人掌果實外皮越重，種子百粒數越重并且種子越大，可食率越低，該結果與相關分析結果較為一致。在第3主成分的特征向量中，特征向量值較高且為正的性狀為果實橫徑，而特征向量值較高且為負的性狀為果形指數，但可食率特征向量值為正，表明野生仙人掌果實橫徑越大，果形指數越小，則可食率越高。在第4主成分的特征向量中，特征向量值較高且為負的性狀為果實縱徑，但可食率特征向量值為正，表明野生仙人掌果實縱徑越小，可食率越高。

表4的通徑分析結果表明，果實總重對可食率的直接通徑系數是0.5446，為最高正值，但通過果實縱徑、果形指數、果實外皮重、種子長度和種子寬度對可食率的間接通徑系數均為負值，表明果實總重對可食率的整體效應為負向，在以后選育適合加工的品種時，在考慮其直接作用所起到的增產作用時，同時也需考慮減少間接作用帶來的負面影響，使之達到最佳的動態平衡。果實外皮重對可食率的直接通徑系數是-1.0227，為最高負值，表明果實外皮重對可食率的直接負效應最大，這與相關系數及主成分分析結果較為一致。

表4　野生仙人掌果實農藝性狀對果實可食率的通徑分析Table 4 Path analysis of agronomic traits to edible rate of wild cactus fruit

3　結論與討論

綜合上述分析結果，可以看出要馴化野生仙人掌，選育出適合加工、可食率高的品種應以降低果實外皮重，減小果實縱徑，增加果實橫徑作為首要選擇指標，而不宜把提高果實總重作為主要方向。另外，果實外皮重的變異系數大，為43.84%，僅次于種子數，這說明該性狀可能存在較大遺傳變異，人工定向選育過程中通過選擇外皮較輕的品種來降低果實外皮重，進而提高可食率的潛力較大。

由于在馴化野生品種及定向選育過程中所涉及的主要農藝性狀多數為數量性狀，其在表現型上呈連續性分布，并且不同農藝性狀之間常常相關度不一致，所以在馴化及定向選育過程中應綜合考慮各性狀間的相互關系。從野生仙人掌果實可食率與其他11個農藝性狀的相關、通徑及主成分分析結果得出，提高果實可食率的主要方向是提高果實總重及降低果實外皮重，這與可食率的計算公式有很大關系。但相關分析表明，提高果實總重同時也會相應提高果實外皮重、種子重和種子數，根據通徑間接系數分析，提高果實總重會對可食率帶來間接的負面影響，而主成分分析則直接表明，果實和種子越重、種子數越多，可食率越低。

本研究供試的仙人掌果實由于屬于野生品種，12個果實農藝性狀存在較大變異幅度，變異系數分布在5.49%—45.07%，除了種子長度、種子寬度和可食率，其他農藝性狀均達到10%以上。其中種子數變異系數最高，這可能與在野外環境下自然授粉期間受環境因素影響較大有關。劉遵春等［7］在研究新疆野蘋果性狀的遺傳變異及相關性分析時，也發現13個性狀中有9個均存在較大遺傳變異，其中變異系數最大為384%。

前人在研究番茄時發現，番茄果實品質，如番茄紅素與可溶性糖含量，與果實形態特征有著緊密關系［8-9］。2008年，劉維俠等［10］在其收集的315份番茄材料中，也發現小果型番茄糖酸比、含糖量都較大果型番茄高。本研究對果實糖度與其他果實農藝性狀做了相關分析，但并未發現緊密關聯。曲瑞芳等［11］和梁梅等［9］發現番茄紅素與除果實外的其他形態指標同樣存在顯著相關性。但本試驗未對野生仙人掌除果實外的其他形態指標進行測定，需要進行進一步試驗分析，研究野生仙人掌果實可食率與除果實外的其他形態指標是否存在顯著相關。

參 考 文 獻

［1］SHEDBALKAR U U，ADKI V S，JADHAV J P，et al.Opuntia and other cacti：applications and biotechnological insights［J］.Tropical Plant Biol.，2010，3：136-150.

［2］PATEL S.Reviewing the prospects of Opuntia pears as low cost functional foods［J］.Rev Environ Sci Biotechnol.，2013，12：223-234.

［3］羅先群，王新廣.海南野生仙人掌資源的開發利用［J］.資源開發與市場，2004，20（5）：379-382.

［4］代正福，彭明，周鵬.海南特色野生果樹、藥材和觀賞植物種質資源及利用［M］.北京：中國農業出版社，2005.

［5］徐海祥.仙人掌果肉乳飲料的研制［J］.中國釀造，2009（8）：167-169.

［6］劉曉輝，楊明，文素珍，等.可食仙人掌與花果菜新型果醬研究［J］.佛山科學技術學院學報（自然科學版），2013，31（1）：1-6.

［7］劉遵春，苗衛東，劉大亮，等.新疆野蘋果性狀的遺傳變異及相關性分析［J］.果樹學報，2012，29（4）：530-535.

［8］李相梅，許向陽，張賀，等.番茄果實中番茄紅素含量與主要數量性狀相關性及通徑分析［J］.東北農業大學學報，2011，42（10）：62-65.

［9］梁梅，周蓉，鄒滔，等.番茄農藝性狀與果實主要營養成分相關性分析［J］.西北農業學報，2013，22（5）：91-100.

［10］劉維俠，曹振木，黨選民，等.番茄種質資源生物學性狀的初步觀察與評價［J］.植物遺傳資源學報，2008，9（1）：110-114.

［11］曲瑞芳，梁燕.番茄果實中番茄紅素含量與農藝性狀的相關性及通徑分析［J］.西北農業學報，2009，18（2）：233-236.

（責任編輯：程智強）

Multiple analysis of relationship between main agronomic traits and edible rate of wild cactus fruit

ZHANG Hui-jun1，GE Yu2*
（1School of Life Science，Huaibei Normal University，Anhui 235000，China；2Haikou Experimental Station，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Hainan 570102，China）

Abstract：In order to understand the characteristics of variations in agronomic traits of wild cactus fruit（O-puntia dillenii Haw.）and lay the theoretical basis for domesticating wild cactus and breeding the variety being high in edible rate and suitable for processing，wild cactus fruit’s 12 agronomic traits were investigated by correlation，path and principal component analyses.The results indicated that there were great genetic variations in the 12 agronomic traits and their variation coefficients ranged from 5.49%to 45.07%；Decreasing the fruit peel weight and longitudinal fruit diameter and increasing the lateral fruit diameter were the first chosen breeding objectives of improving the edible rate.

Key words：Cactus；Fruit；Agronomic traits；Edible rate；Correlation analysis；Path analysis；Principal component analysis

中圖分類號：Q949.911

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3924（2016）03-036-04

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.07

收稿日期：2015-03-30

作者簡介：張慧君（1982—），男，博士，講師，研究方向：園藝植物遺傳育種。E-mail：zhhuijun@126.com

*通信作者：葛宇（1982—），男，在讀博士，助理研究員，研究方向：園藝植物生物技術。Tel：15208981239；E-mail：geyu198224@gmail.com