不同南瓜品種的綜合評價

滕芝妍， 崔雨同， 應學兵， 鄭偉尉， 臧運祥， 朱祝軍

（1. 浙江農林大學 農業與食品科學學院 浙江省農產品品質改良技術研究重點實驗室， 浙江 杭州311300； 2. 杭州市臨安區農林技術推廣中心， 浙江 杭州311300）

南瓜Cucurbita moschata又名倭瓜， 是葫蘆科Cucurbitaceae 南瓜屬Cucurbita植物。 南瓜富含多糖、類胡蘿卜素、 果膠、 礦質元素和氨基酸等， 營養豐富， 具有較高的醫療保健價值［1-2］。 南瓜種質資源十分豐富， 是經濟價值最重要的物種之一［3］， 世界各地廣泛栽培。 屈淑平等［4］對76 份南瓜材料進行遺傳多樣性分析， 提出了南瓜資源植物學描述評價的代表性狀。 劉振威等［5］對51 種南瓜雜交組合的11 個主要農藝性狀進行相關分析和聚類分析發現， 7 個主要數量性狀變異潛力豐富。 果實品質由果品外觀和內質兩者復合構成， 評價指標復雜， 在綜合評價種質資源時， 考察的多個性狀間通常存在一定相關性， 造成信息重復而影響其準確性。 如GOMES 等［6］通過分析影響氧化酶失活動力學與南瓜顏色的變化關系，發現南瓜外觀顏色性狀的變化受氧化酶、 溫度等多種因素共同影響。 主成分分析（principal component analysis）通過降維將個數較多且彼此相關的變量重新組合， 形成個數較少、 彼此獨立并盡可能多地反映原變量信息的綜合變量， 簡化了多指標， 又為資源的評價和選擇提供了科學依據［7］。 目前主成分分析被廣泛應用于作物［8-12］， 而在南瓜品質評價方法和評價指標體系方面的研究較少。 本研究以10 份南瓜品種為材料， 分析不同南瓜品種生物學性狀與果實品質， 構建科學的評價體系， 以期為優質南瓜資源的快速篩選及品種選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試南瓜品種共10 個， 包括美洲南瓜類型： ‘奶油NL1’ ‘Cream NL1’、 ‘奶油NL2’ ‘Cream NL1’、 ‘奶油Y’ ‘Cream Y’； 中國南瓜類型： ‘玩偶’ ‘Doll’、 ‘蜜本’ ‘NGMB’、 ‘黃狼’‘Yellow Wolf’； 印度南瓜類型： ‘錦栗’ ‘Jin Li’、 ‘旭日’ ‘Rising Sun’、 ‘紅栗’ ‘Red Chestnut’、‘日本黑’ ‘Black Japan’。 所有品種均于2017 年3 月定植在浙江農林大學實驗基地， 株行距為90 cm，日常栽培管理及病蟲害防治方法采用相同標準進行， 采收后立即運至浙江農林大學農產品品質改良技術研究重點實驗室。

1.2 試驗方法

記錄各南瓜品種雌首花節位、 收獲日期， 植株的分枝性； 采用便攜式葉綠素儀測定南瓜葉片葉綠素質量分數； 游標卡尺測定莖及葉柄直徑。 參照Galet 葉形結構參數分析法［12］， 測量南瓜葉片中脈和下側脈。 于南瓜最大直徑處測定南瓜周長和肉厚。 采用色差儀（CR-10）測定南瓜的果皮、 果肉顏色， 并計算色度值（C）和色調角（H）［13］。 采用蒽酮比色法［14］測定可溶性糖質量分數， 碘顯色法［15］測定淀粉質量分數，并測定南瓜種子的長度、 厚度等相關指標。 采用TA-XT plus 型物性測試儀（英國Stable Micro Systems 公司）對南瓜進行穿刺分析。 試驗中采用的探頭為圓柱形P/2E 探頭， 直徑為2 mm。 測試參數為測前速度1 mm·s-1， 測試速度1 mm·s-1， 測后上行速度1 mm·s-1。 所有指標測定均重復5 次。

1.3 數據統計分析

采用Excel 和SPSS 19.0 對數據進行分析處理。 利用SPSS 軟件中的因子分析對南瓜性狀進行主成分提取和相關性分析。 綜合評價時對各性狀指標進行無量綱化，X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）， 其中：X為某品種某一指標的測定值；Xmax為所有品種某一指標測定的最大值；Xmin為該指標中的最小值。

2 結果與分析

2.1 不同南瓜品種植株性狀比較

南瓜不同品種間植株性狀存在較大差異。 ‘玩偶’ 雌首花節位最高， 與‘日本黑’ ‘錦栗’ ‘奶油Y’ ‘奶油NL1’ ‘蜜本’ 及 ‘旭日’ 差異顯著； ‘紅栗’ 和 ‘蜜本’ 分枝性較強； ‘奶油Y’ ‘錦栗’ ‘蜜本’ 主蔓直徑均超過1 cm， ‘蜜本’ 主蔓直徑是 ‘奶油NL2’ 的2.18 倍； ‘日本黑’ 葉柄直徑、 葉片顯著大于其他9 個品種（葉片中脈、 下側脈最大）， 而‘玩偶’ 葉片則是所有品種中最小的； 所有品種植株均被毛， 其中 ‘紅栗’ 和 ‘日本黑’ 植株被刺毛， ‘旭日’ 被絨毛， 其余品種被糙毛或粗毛； ‘旭日’ 和‘錦栗’ 的葉綠素SPAD 值顯著高于其他品種， ‘日本黑’ 葉綠素SPAD 值卻最低（表1）。

表1 不同南瓜品種的生物學性狀比較Table 1 Biological characteristics comparison of different pumpkin cultivars

2.2 不同南瓜品種果實性狀比較

不同南瓜品種間果實性狀差異較大。 10 個品種間 ‘紅栗’ 肉色色度值最高， 色度角則最低。 ‘黃狼’ 最長， 是 ‘奶油NL1’ 的3.06 倍； ‘紅栗’ 周長最大， ‘玩偶’ 最小； ‘旭日’ 瓜肉最厚， 達4.10 cm， 是‘奶油NL1’ 的2.73 倍； ‘紅栗’ 單果質量最大， 是‘玩偶’ 的7.05 倍。 南瓜品種間可溶性糖和淀粉質量分數差異顯著， 其中 ‘錦栗’ 的可溶性糖和淀粉質量分數均最高， 分別是 ‘奶油NL2’的1.97 倍、 1.92 倍。 ‘錦栗’ 和 ‘旭日’ 均果柄中空、 扁圓形， 瓜面有條紋或淺棱， 中等程度瓜瘤，‘錦栗’ 蠟粉多于‘旭日’； ‘玩偶’ 果實表面黃綠分界明顯。 品種間瓜棱表現也有差異， ‘日本黑’ 有深棱， ‘奶油NL1’ 和‘奶油Y’ 無棱， 其余品種有淺棱。 ‘紅栗’ ‘蜜本’ 和‘日本黑’ 瓜瘤與‘錦栗’ 和‘旭日’ 類似。 ‘奶油Y’ 和‘蜜本’ 表面蠟粉較多， ‘奶油NL2’ 和‘黃狼’ 蠟粉中等， ‘日本黑’ 表面無蠟粉（表2）。

2.3 不同南瓜品種質地特性比較

南瓜果皮和果肉的穿刺試驗發現： ‘奶油NL2’ 果皮硬度最高， ‘玩偶’ 果皮硬度最低， 僅為‘奶油NL2’ 的30.32%； ‘奶油NL1’ ‘奶油Y’ ‘紅栗’ 及 ‘蜜本’ 的果皮硬度相近。 奶油系列3 個品種和 ‘黃狼’ 果肉相對較硬， ‘奶油NL1’ 果肉硬度顯著大于 ‘玩偶’ ‘旭日’ ‘紅栗’ ‘蜜本’ 和‘日本黑’。 而‘旭日’ 的果肉硬度最低， 僅7.83 N。 ‘奶油NL2’ 和‘黃狼’ 果肉硬度差異不大。 南瓜品種間果皮韌性差異較大。 ‘奶油NL1’ 果皮韌性最大， ‘紅栗’ 果皮韌性最小。 ‘奶油NL1’ ‘奶油Y’ 和‘黃狼’ 的果皮韌性差異顯著（圖1）。

2.4 不同南瓜品種種子性狀比較

不同南瓜品種間種子形態特征也存在差異。 ‘旭日’ 種子數最多， 奶油系列種子數較少， ‘奶油NL2’ 種子數僅為 ‘旭日’ 的14.41%。 ‘紅栗’ 種子質量最大， 達0.62 g， ‘玩偶’ 最輕， 僅0.14 g。‘奶油NL1’ 和‘玩偶’ 的種子橫徑均低于1 cm。 ‘紅栗’ 種子的縱徑和厚度顯著大于其他品種（表3）。

表2 不同南瓜品種果實性狀比較Table 2 Fruit traits of different pumpkin cultivars

圖1 不同南瓜品種果皮硬度、 果肉硬度、 果皮韌性比較Figure 1 Comparison of hardness, pulp hardness, and toughness of different pumpkin cultivars

表3 不同南瓜品種的種子特征Table 3 Seed traits of different pumpkin cultivars

2.5 不同南瓜品種品質性狀的主成分分析

對10 個南瓜品種的30 個性狀指標進行主成分分析，得到了特征值大于l 的5 個主成分， 反映了總信息量的87.240%， 能夠在較大程度上反映出原始信息（表4）。 5 個主成分中第1 主成分的方差貢獻率為37.537%， 其中瓜肉厚、 種子數量、 單果質量、 周長、 種子單粒質量、 種子厚度、 種子橫徑、 皮色、 淀粉質量分數、 可溶性糖質量分數、肉色、 種子縱徑等具有較大的載荷值， 綜合反映了南瓜產量、 果實、 種子各方面的性狀， 因此第1 主成分能作為選擇綜合性狀較好的優質南瓜種質資源的有效指標。 第2 主成分的方差貢獻率為16.630%， 蠟粉、 果皮硬度、 瓜形、瓜長等具有較大的載荷值， 主要反映了南瓜的商品性狀。 第3 主成分的方差貢獻率為14.353%， 特征向量值較大的是葉片中脈、 葉片下側脈、 分枝性、 葉柄直徑等， 主要反映了南瓜植株的生長性狀。 第4 主成分的方差貢獻率為10.494%， 特征向量值較大的是主蔓直徑。 第5 主成分在每個指標的載荷值不突出， 但增加了整個綜合模型的信息表達量， 使模型能更全面反映南瓜的綜合性狀。

表4 南瓜性狀評價因子的特征值和累積方差貢獻率Table 4 Characteristic value and cumulative variance contribution rate of pumpkin evaluation factor

表5 主成分在各性狀指標上的因子載荷矩陣Table 5 Rotated component matrix of the principle component analysis

為消除不同單位和數據量綱的影響， 對各性狀指標原始數據進行無量綱化處理。 根據表5 構建主成分與南瓜各生物學性狀之間的線性關系式：

F1=0.911X1+0.907X2+0.888X3+0.874X4+0.827X5+0.811X6+0.759X7+0.717X8-0.696X9+0.695X10+0.676X11+0.639X12+0.623X13-0.541X14+0.499X15-0.186X16-0.121X17+0.546X18-0.123X19-0.245X20-0.551X21+0.516X22+0.571X23+0.289X24+0.579X25+0.553X26-0.563X27+0.255X28-0.477X29+0.459X30。

F2=-0.124X1+0.132X2+0.299X3+0.063X4+0.318X5-0.20X6+0.264X7+0.487X8+0.408X9-0.386X10-0.406X11+0.505X12+0.317X13+0.505X14+0.349X15+0.758X16+0.748X17-0.593X18+0.592X19-0.579X20+0.567X21+0.040X22-0.111X23-0.195X24+0.068X25-0.125X26-0.082X27+0.493X28-0.586X29-0.206X30。

F3=0.038X1+0.077X2+0.223X3-0.181X4-0.078X5-0.315X6+0.211X7-0.341X8-0.141X9-0.387X10-0.386X11+0.163X12-0.249X13+0.066X14-0.426X15-0.077X16+0.241X17+0.371X18+0.261X19+0.372X20+0.206X21+0.814X22+0.774X23+0.660X24+0.613X25-0.570X26+0.565X27+0.112X28-0.105X29+0.408X30。

F4=0.304X1-0.084X2+0.135X3-0.371X4+0.045X5-0.287X6-0.032X7-0.149X8-0.377X9+0.380X10+0.392X11-0.443X12-0.557X13-0.157X14+0.151X15+0.369X16-0.345X17+0.039X18-0.511X19-0.266X20+0.450X21-0.128X22-0.050X23+0.539X24-0.299X25+0.319X26+0.088X27+0.682X28-0.132X29-0.045X30。

F5=-0.006X1+0.089X2+0.205X3+0.075X4+0.308X5+0.075X6+0.42X7-0.106X8+0.165X9+0.027X10+0.016X11+0.027X12+0.295X13-0.473X14-0.224X15+0.270X16+0.193X17+0.202X18+0.403X19+0.513X20+0.189X21+0.200X22-0.158X23-0.145X24-0.381X25+0.260X26+0.403X27-0.137X28+0.591X29-0.541X30。

在主成分分析的基礎上， 以5 個主成分及每個主成分對應的特征值占提取主成分總特征值之和的比例作為權重， 計算主成分綜合模型：F綜=0.32F1+0.15F2+0.17F3+0.14F4+0.22F5， 根據綜合模型計算不同品種南瓜的綜合性狀得分（表6）。 結果表明： ‘紅栗’ 的綜合性狀最好， ‘蜜本’ ‘日本黑’ 略低于‘紅栗’， 其次是‘錦栗’ ‘奶油Y’ 和‘旭日’， ‘奶油NL1’ 的綜合品質最差， 其他品種居中。

表6 不同南瓜品種性狀預測評價結果Table 6 Prediction results of different characteristics of pumpkin cultivars

3 結論與討論

南瓜具有外形優美、 品質獨特且營養價值高等優點。 前人研究發現南瓜種質資源間的形態學性狀具有遺傳多樣性［16］， 且不同基因型南瓜的葉長、 葉厚、 分枝數、 單果質量、 果皮色、 果肉色等具有顯著差異。 本研究對10 個南瓜品種的各項生物學性狀和品質特性進行測定， 發現 ‘奶油NL1’ ‘奶油Y’‘紅栗’ ‘蜜本’ ‘日本黑’ 的雌首花節位靠前， ‘紅栗’ ‘蜜本’ 的分枝性強， ‘奶油Y’ ‘錦栗’‘蜜本’ 的主蔓直徑較大， ‘日本黑’ 等葉柄直徑較大， 成熟葉較大、 葉綠素含量較高。 本試驗還發現雌首花節位低、 分枝性強、 葉柄直徑、 葉面積大的南瓜品種同時具備早熟、 豐產、 生長健壯等優點， 且單果質量對早期產量的影響大于周長和瓜肉厚， 這與張宏榮［17］通過灰色關聯度分析的結果一致。 杜曉華等［18］也得出生長因子對于南瓜早熟豐產的貢獻率最高的結論， 這也與LABBAFI 等［19］利用模型估算南瓜葉面積指數與干物質量及植株長勢間關系的分析結果相近。 尹玲［20］認為南瓜干物質含量與品質綜合評分呈顯著正相關， 可作為初步判定南瓜感官性狀優劣的生化指標， 其中可溶性糖及淀粉含量是瓜肉綜合評價性狀的重要因素［21］。 本試驗中， ‘錦栗’ 的可溶性糖和淀粉質量分數顯著高于其他南瓜品種， 說明‘錦栗’ 果肉熟食口味更佳［22］。

南瓜果柄和瓜形是區別南瓜不同品種的重要依據［23］。 中空果柄南瓜多呈扁圓形， 瓜面有條紋或淺棱， 具瓜瘤和蠟粉； 而緊實果柄南瓜形態則更豐富， 與徐鵬程［24］研究的果柄對果實發育存在較大影響的結果一致。 扁圓瓜形， 橫徑大， 單果質量較大的南瓜， 種子數也較多。 本研究也發現有最大周長和單果質量最大的‘紅栗’ 南瓜， 種子單粒質量也最大。 果皮顏色是判斷果實成熟的重要評價指標之一， 劉旭等［25］證實果實成熟期間花色苷含量逐漸增加。 從皮色上看， ‘紅栗’ 為橙紅色系列， ‘錦栗’ 為深綠色系列； 從肉色上看， ‘紅栗’ 飽和度最高， ‘玩偶’ 果實外觀特征新穎， 肉色飽和度低， 顏色淺。 ‘紅栗’ 和‘旭日’ 的皮色及肉色飽和度較高， 在觀賞長廊中常作為觀賞蔬菜種植， 具較高的觀賞價值。

本研究測定了10 個南瓜品種的植株生長、 果實及種子性狀相關指標， 比較南瓜品種間的差異， 并在此基礎上采用主成分分析法對不同南瓜品種進行綜合評價。 結果表明不同南瓜品種間存在顯著差異，如‘日本黑’ 的葉柄直徑大、 葉片最大， ‘錦栗’ 的可溶性糖和淀粉質量分數最高， ‘紅栗’ 肉色色度值最高， 奶油系列和‘黃狼’ 果肉較硬等。 對10 個南瓜品種的30 個性狀進行主成分分析， 提取出5 個主成分， 累積方差貢獻率達87.240%， 確立了南瓜評價綜合得分模型， 計算出紅栗的綜合性狀最好，‘蜜本’ ‘日本黑’ 略低于‘紅栗’， 其次是‘錦栗’ ‘奶油Y’ ‘旭日’， ‘奶油NL1’ 的綜合性狀最差。