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16個草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)的多元分析與評價

2017-11-02 02:40:50王俊宇張倩茹曹貴壽柴曉芳王賢萍
農(nóng)學(xué)學(xué)報 2017年9期
關(guān)鍵詞:分析

王俊宇,尹 蓉,張倩茹,曹貴壽,柴曉芳,李 智,王賢萍

(1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所,太原030031;2洪洞縣果樹蠶桑站,山西洪洞041600)

16個草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)的多元分析與評價

王俊宇1,尹 蓉1,張倩茹1,曹貴壽1,柴曉芳2,李 智1,王賢萍1

(1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所,太原030031;2洪洞縣果樹蠶桑站,山西洪洞041600)

為篩選出綜合果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良的草莓品種,豐富草莓栽培、育種、加工及利用依據(jù),以山西省內(nèi)16個草莓品種品系為試材,測定其外觀性狀、營養(yǎng)物質(zhì)及酚類物質(zhì)含量等果實(shí)品質(zhì)因子,并采用相關(guān)性分析、主成分分析以及主成分綜合評分法進(jìn)行比較和評價。研究表明:主成分分析可將草莓果實(shí)的9個品質(zhì)因子簡化為酚類構(gòu)成因子、外觀品質(zhì)構(gòu)成因子和營養(yǎng)構(gòu)成因子3個類型的因子,其可反映81.0141%的原始數(shù)據(jù)信息量;16個草莓品種品系中,‘櫪乙女’、‘章姬’和‘06-2-8’綜合品質(zhì)最佳,而‘溫塔娜’、‘甜查理’和‘05-1-5’綜合品質(zhì)最差,直觀分析無法全面地對多個草莓品種品系的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行比較,說明草莓果實(shí)品質(zhì)分析有必要運(yùn)用科學(xué)的數(shù)學(xué)方法,減少主觀片面性。

草莓;多元分析;評價

0 引言

草莓(Fragaria×ananassa),薔薇科草莓屬多年生草本,別名鳳梨草莓、紅莓、洋莓、地莓等,在植物學(xué)上被定義為聚合瘦果、漿果、真果[1]。現(xiàn)代草莓栽植品種為亞洲、歐洲和美洲野生種的雜交后代,在世界各地均有栽培[1]。全世界草莓約24個種,中國自然分布13個種[2],其中以森林草莓和東方草莓最多,黃毛草莓、西南莓、五葉草莓、纖細(xì)草莓和西藏草莓比較少[1]。中國是草莓生產(chǎn)大國,在國際上已形成重要的賣方市場[3-4]。

草莓果實(shí)顏色鮮麗,無果皮,果肉軟嫩多汁,味道爽口怡人,歷來受到人們的喜愛[4]。其不僅富含維生素、礦物質(zhì)、糖類和膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì),而且含有多種酚類功能成分[4-5]。草莓生產(chǎn)周期短,采收期長,生長可控性高,近年來品種推廣得到了迅速的發(fā)展[6-8]。陳衛(wèi)平[5]研究表明,‘紅頰’和‘章姬’草莓果實(shí)大且外形美觀、富有光澤,‘紅頰’草莓酸甜適口、香味濃且耐貯運(yùn)性好,而‘豐香’草莓果實(shí)硬度高、耐儲性好。夏東京等[6]利用模糊評價法對6個草莓主栽品種的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行分析評價,結(jié)果表明‘寧玉’、‘紅顏’、‘章姬’、‘雪妹’感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)較好,‘豐香’的感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)相對較差,而綜合感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)得出‘紅顏’綜合品質(zhì)最好。鄧顯容[7]運(yùn)用SSR法對3個草莓品種進(jìn)行方差分析,發(fā)現(xiàn)‘豐香’的果實(shí)品質(zhì)最好,而‘盧比’和‘土拉特’則相對較差。羅婭等[8]對不同草莓品種營養(yǎng)參數(shù)與質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)性分析,得出可溶性固形物、可滴定酸與果實(shí)硬度三者具有關(guān)聯(lián)性,共同決定著草莓的固酸比。盡管已有許多學(xué)者對不同草莓品種的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了鑒定比較,但存在評價體系單一、評價方式直觀的問題。隨著人們生活品質(zhì)的提高和對優(yōu)質(zhì)消費(fèi)的追求,多方面、多角度進(jìn)行草莓品種鑒定,促進(jìn)優(yōu)良品種發(fā)展,已成為當(dāng)下研究的重點(diǎn)[9-13]。

山西省種植多種草莓品種,但相比于其他省市,缺乏優(yōu)勢主栽品種,因此進(jìn)行草莓果實(shí)品質(zhì)鑒定十分必要。筆者以山西省內(nèi)16種草莓品種為試材,研究其外觀性狀、營養(yǎng)物質(zhì)和功能物質(zhì)的含量,采用科學(xué)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行綜合比較和評價,旨在為草莓栽培、育種、加工及利用提供依據(jù),也為消費(fèi)者提供優(yōu)品選擇參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時間、地點(diǎn)

研究田間試驗(yàn)于2016年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草莓試驗(yàn)園進(jìn)行,室內(nèi)試驗(yàn)在果樹種質(zhì)創(chuàng)制與利用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

供試草莓品種(表1)選自山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所草莓試驗(yàn)園,在晴天的下午進(jìn)行隨機(jī)采收九分熟、無病蟲害和機(jī)械損傷的果實(shí),采收后迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)測定方法 每個品種品系隨機(jī)選取20個果實(shí),用電子天平測量單果重,并用游標(biāo)卡尺測定果實(shí)縱徑和橫徑,分別取平均值;可溶性固形物含量用PR-101手持式折光儀(日本ATAGO公司)測定;維生素C含量測定采用2,6-二氯靛酚法[14-15];總酚含量測定采用Folin-Ciocalteu法,用沒食子酸(gallic acid)作標(biāo)準(zhǔn)曲線,結(jié)果表示為每100 g鮮樣含GAE(gallic acid equivalent,即沒食子酸等效物)的毫克數(shù)[16];單寧酚含量采用Folin-Denis法[17];原花色素含量測定采用正丁醇-鹽酸法[18];花青素利用甲醇提取,香草醛-硫酸比色法測定含量[18]。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用DPS軟件進(jìn)行相關(guān)分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)分析

通過表2分析可知,不同草莓品種品系平均單果重范圍為14.65~26.10 g,‘新明星’、‘晉碩’和‘章姬’果實(shí)較重,‘雜交 2’、‘紅顏’、‘豐香’和‘溫塔娜’單果較輕;可溶性固形物變化范圍是7.74%~10.14%,‘紅顏’和‘晉碩’含量較高,而‘童子一號’和‘甜查理’含量較低;Vc含量為48.44~78.11 mg/100 g,其中‘石莓3號’、‘晉碩’和‘06-2-8’顯示了較高的Vc含量,‘05-1-5’和‘新明星’Vc含量最低;總酚、單寧酚、原花色素和花青素含量分析中,‘櫪乙女’擁有各項的最高值,‘寶交早生’的總酚、單寧酚含量次高,但原花色素、花青素含量低,‘章姬’的單寧酚、原花色素和花青素含量較高,但總酚含量居于中等水平,‘05-1-5’的總酚、單寧酚、原花色素和花青素含量均為最低,‘甜查理’的總酚、單寧酚含量次低,‘新明星’的原花色素和花青素含量處于較低水平。

表1 供試草莓品種

表2 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)分析

2.2 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)因子的相關(guān)性分析

由表3可知,草莓不同品種的果實(shí)中,各品質(zhì)指標(biāo)間都存在一定程度的相關(guān)性。其中,外觀指標(biāo)中,平均單果重與果實(shí)縱徑呈極顯著正相關(guān),與果實(shí)橫徑呈顯著正相關(guān);而果實(shí)縱徑與果實(shí)橫徑之間為極顯著正相關(guān)。營養(yǎng)指標(biāo)中,總酚含量與單寧酚、原花色素及花青素含量間存在極顯著正相關(guān),且總酚含量與單寧酚含量的相關(guān)系數(shù)最高;單寧酚含量與原花色素、花青素含量呈極顯著正相關(guān);原花色素含量與花青素含量的相關(guān)性亦為極顯著。

2.3 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)因子的主成分分析

對草莓果實(shí)品質(zhì)因子進(jìn)行主成分分析,由結(jié)果(表4)可知,前3個特征根累計貢獻(xiàn)率超過80%,基本可以概括果實(shí)品質(zhì)因子的主要信息。其中,第1主成分貢獻(xiàn)率達(dá)40.5159%,總酚含量、單寧酚含量、原花色素含量及花青素含量顯示出較高的載荷,可將其稱為酚類構(gòu)成因子;第2主成分貢獻(xiàn)率為26.9011%,平均單果重、果實(shí)縱徑和果實(shí)橫徑特征值最大,因而可稱為外觀品質(zhì)構(gòu)成因子;第3主成分貢獻(xiàn)率為13.5970%,特征向量中可溶性固形物和Vc貢獻(xiàn)最大,為營養(yǎng)構(gòu)成因子。

表3 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)因子的相關(guān)系數(shù)

表4 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)因子的主成分特征向量、特征值及百分率

另外,草莓各品質(zhì)因子最大載荷值出現(xiàn)的主成分特征向量方向不同,平均單果重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、可溶性固形物、Vc總酚含量、單寧酚含量、原花色素含量及花青素含量的最大載荷值分別為|0.5735|、|-0.7240|、|0.5505|、|0.7620|、|0.6253|、|-0.7426|、|0.6062|、|0.7403|、|-0.6081|,分別分布在第2、第7、第6、第3、第4、第9、第9、第8、第8主成分向量。

2.4 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)的綜合評價

根據(jù)特征向量及特征值的分析結(jié)果,計算16個草莓品種品系在前3個主成分向量中各自的得分,并依據(jù)所占權(quán)重(即貢獻(xiàn)率)得到綜合得分,分別進(jìn)行排序,可衡量幾類果實(shí)品質(zhì)構(gòu)成因子在每個品種中所占的位置與分量(表5),以及綜合評比,可以比較直觀地判斷品種優(yōu)劣。

表5 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)因子主成分分析得分

通過表5分析,就酚類構(gòu)成因子分析,‘櫪乙女’的得分最高,‘05-1-5’得分最低;‘新明星’的外觀品質(zhì)構(gòu)成因子得分最高,‘溫塔娜’的外觀品質(zhì)構(gòu)成因子得分最低;而營養(yǎng)構(gòu)成因子中,‘晉碩’的得分最高,而‘新明星’最低。

在對草莓果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行評價時,不能只考慮隨機(jī)的某個或某幾個性狀的優(yōu)劣,而需要進(jìn)行全面系統(tǒng)綜合評價。綜合主成分分值越高,綜合品質(zhì)性狀也越好。綜合得分排名前3的依次為‘櫪乙女’、‘章姬’、‘06-2-8’,說明這3個草莓品種的綜合品質(zhì)表現(xiàn)最好;‘溫塔娜’、‘甜查理’、‘05-1-5’居于綜合主成分得分的最后3名,因而這3個品種的綜合品質(zhì)表現(xiàn)最差。

3 結(jié)論

(1)果實(shí)品質(zhì)直觀分析不能全面地對多個草莓品種品系進(jìn)行綜合比較。

(2)草莓平均單果重與果實(shí)縱徑呈極顯著正相關(guān),與果實(shí)橫徑呈顯著正相關(guān),果實(shí)縱徑與果實(shí)橫徑之間為極顯著正相關(guān),總酚含量、單寧酚含量、原花色素含量及花青素含量各因素間為極顯著正相關(guān)。

(3)主成分分析可將草莓果實(shí)的9個品質(zhì)因子簡化為酚類構(gòu)成因子、外觀品質(zhì)構(gòu)成因子和營養(yǎng)構(gòu)成因子3個類型的因子,其可反映81.0141%的原始數(shù)據(jù)信息量。

(4)基于主成分分析的綜合評價表明,16個草莓品種品系中,‘櫪乙女’、‘章姬’和‘06-2-8’綜合品質(zhì)最佳,而‘溫塔娜’、‘甜查理’和‘05-1-5’綜合品質(zhì)最差。

4 討論

4.1 不同草莓品種品系的果實(shí)品質(zhì)性狀比較

在不同草莓品種的品質(zhì)性狀比較方面,前人已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)。夏東京等[6]、鄧顯容[7]在‘紅顏’、‘豐香’、‘章姬’等中篩選出優(yōu)良經(jīng)濟(jì)品種‘紅顏’和較優(yōu)良經(jīng)濟(jì)品種‘章姬’;陳衛(wèi)平[5]、冀蘆沙等[9]、沙春艷[12]以及周歷萍等[13]的研究都表明,‘紅頰’是一種綜合品質(zhì)性質(zhì)很好的草莓品種;馮航和勒系意[10]通過則研究認(rèn)為‘豐香’的果實(shí)品質(zhì)顯著高于‘紅顏’和‘章姬’;王宇娟等[11]研究得出,‘幸香’的營養(yǎng)性狀顯著優(yōu)于‘豐香’;羅婭等[8]篩選出營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)最好的品種‘紅太后’。然而,大多數(shù)學(xué)者在此方面的研究多限于簡單的直觀分析,在客觀性上存在局限,筆者運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對16個草莓品種品系進(jìn)行比較評價,篩選出綜合品質(zhì)優(yōu)良的草莓品種品系‘櫪乙女’、‘章姬’和‘06-2-8’,在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了補(bǔ)充和豐富,為今后草莓的栽培、育種、加工及利用提供依據(jù),也為消費(fèi)選擇提供了新的參考。

4.2 不同草莓品種品系果實(shí)品質(zhì)性狀的多元分析與評價

近年來各類數(shù)學(xué)模型方法被越來越多地應(yīng)用于果實(shí)性狀的分析[19-21]。湯婷婷等[22]綜合單果重、可溶性固形物、可溶性糖、維生素C、石細(xì)胞和可滴定酸6個果實(shí)性狀指標(biāo),運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法對國內(nèi)40個梨品種的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行分析,并將梨品種劃分為8個等級,研究表明楊凌雪花梨、貴陽大黃梨、延邊蘋博香、鄭州黃金梨和延邊南果梨屬Ⅰ類優(yōu)等梨。潘學(xué)軍等[23]對核桃19個品質(zhì)因子進(jìn)行分析,通過主成分分析得到一個5因子模型,解釋了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的80.83%;而通過聚類分析將13個核桃品種分成3組,在一定程度上體現(xiàn)了核桃品種的親緣關(guān)系與地域分布特征。辛明等[24]結(jié)合主成分分析、系統(tǒng)聚類分析及合理-滿意度多維價值理論,對芒果果實(shí)品質(zhì)評價因子進(jìn)行了簡化,篩選出‘紅芒6號’、‘紫花芒’、‘桂熱82號’、‘桂熱120號’和‘香芒’5個品質(zhì)較優(yōu)品種。

鑒于數(shù)學(xué)模型評價在其他水果品質(zhì)研究中的成功運(yùn)用,筆者利用相關(guān)分析、主成分分析和基于主成分分析的綜合評價法,對16個草莓品種品系的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了多元分析與評價。通過草莓果實(shí)9個品質(zhì)因子的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)其存在多個顯著的關(guān)聯(lián),且信息相互重疊,不利于找出果實(shí)評價的簡易規(guī)律,因此在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了主成分分析。主成分分析即從多個因子的相互關(guān)系出發(fā),采用數(shù)學(xué)降維的方法,將多個因子簡化為少數(shù)幾個互不相關(guān)的綜合性因子。通過主成分分析,將9個品質(zhì)因子簡化為3個類型的主成分,分別稱之為酚類構(gòu)成因子、外觀品質(zhì)構(gòu)成因子和營養(yǎng)構(gòu)成因子,這3個主成分累計貢獻(xiàn)率為81.0141%,且彼此之間互不干擾,因而可以概括草莓果實(shí)品質(zhì)因子的信息。各品質(zhì)因子最大載荷值出現(xiàn)的主成分特征向量方向不同,因子載荷在不同品種品系間差異較大,表明草莓變異方向較多、幅度變化也較大。另外,3個主成分的貢獻(xiàn)率存在明顯差異,因此進(jìn)一步計算了16個品種品系3個主成分的加權(quán)得分,根據(jù)綜合評比進(jìn)行排序,表明‘櫪乙女’、‘章姬’和‘06-2-8’綜合品質(zhì)最佳,‘溫塔娜’、‘甜查理’和‘05-1-5’綜合品質(zhì)最差,而直觀分析無法對多個草莓品種品系進(jìn)行綜合比較,說明草莓果實(shí)品質(zhì)分析有必要運(yùn)用科學(xué)的數(shù)學(xué)方法,減少主觀偏頗。

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Multivariate Analysis and Evaluation on Fruit Quality of 16 Strawberry Varieties and Strains

Wang Junyu1,Yin Rong1,Zhang Qianru1,Cao Guishou1,Chai Xiaofang2,Li Zhi1,Wang Xianping1
(1Pomology Institute,Shanxi Academy of Agricultural Science,Taiyuan 030031,Shanxi,China;2Station of Fruit Tree of Hongtong,Hongtong 041600,Shanxi,China)

To screen out strawberry varieties with high comprehensive quality of fruit,and enrich the theoretical basis for strawberry cultivation,breeding,processing and utilization,16 strawberry varieties and strains cultivated in Shanxi Province were collected as test materials to determine the fruit quality factors of appearance characters,nutrients and phenolic,and the comparison and evaluation were conducted with correlation analysis,principal component analysis and comprehensive scoring method of principal component.By principal component analysis,9 quality factors of strawberry fruit was simplified to 3 types of principal components which could be named as phenol factor,appearance quality factor and nutritional factor respectively,and could reflect 81.0141%of the original data information.Among the 16 strawberry varieties and strains,‘Tochiotome’,‘Akihime’and ’06-2-8’had high comprehensive quality of fruit while‘Tochiotome’,‘Sweet Charlie’and‘05-1-5’had the opposite.Due to the differences between the results showed by mathematical analysis and intuitive analysis,it is necessary to use mathematical analysis to reduce subjectivity and unilateralism in fruit quality analysis of strawberry.

Strawberry;Multivariate Analysis;Evaluation

S668.4

A論文編號:cjas17050024

山西省財政廳科技自主創(chuàng)新能力提升工程項目“山西區(qū)域特色果品加工利用研究”(2016zzcx-01);山西省科技攻關(guān)項目“設(shè)施草莓立體無土栽培技術(shù)研究”(20150311010-5)。

王俊宇,女,1969年出生,山西太谷人,助理研究員,學(xué)士,主要從事草莓育種與栽培研究。通信地址:030815山西省晉中市太谷縣科苑路山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所,Tel:0354-6215028,E-mail:sxgsswjy@126.com。

曹貴壽,男,1968年出生,山西太谷人,副研究員,大學(xué)本科,主要從事草莓育種與栽培研究。通信地址:030815山西省晉中市太谷縣科苑路 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所,Tel:0354-6215028,E-mail:guishoucao@126.com。

2017-05-17,

2017-08-02。

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