42 株扁桃實生單株堅果表型性狀多樣性分析*

李 冬，楊 波，王 雨，貢 翔，任 哲，張 銳，徐崇志

（1 新疆生產建設兵團南疆特色果樹生產國家地方聯合工程實驗室，阿拉爾843300）（2 新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室）（3 新疆農業科學院園藝作物研究所）

扁桃也稱巴旦木，屬薔薇科（Roseceae）李亞科（Prunoideae）桃屬（Amygdalus）扁桃亞屬落葉喬木[1-3]。扁桃的主要栽培地有美國、希臘、意大利、西班牙、伊朗等，其中美國栽植面積及產量居世界各國之首，產量占全球的80%以上[4]。我國扁桃的主產區位于新疆天山以南的綠洲，另外甘肅、陜西、四川、山西等省也有栽培，但分布較零散，很少有形成規模的集中生產[5]。

扁桃堅果部分性狀分級標準示例 Examples of grading standard for some characters of almond nuts

新疆扁桃主要位于喀什地區的莎車、英吉沙等縣，以及和田地區、阿克蘇地區等，栽培品種以晚豐、紙皮、鷹嘴、克西、雙果、雙軟、小軟殼等為主，多為當地傳統品種[5-8]。扁桃抗寒性不強，在低溫脅迫下新梢容易發生凍害，導致花芽死亡，影響扁桃生長發育[5]。這使得扁桃的分布區域比較狹窄，生產上所能使用的品種數量很少，造成了扁桃分布面積較小，產量較低，無法滿足當下多元化的市場需求。因此，需要科研工作者盡快探明我國扁桃種質資源的現狀和多樣性特征，為我國的扁桃良種選育提供參考。

前人在扁桃種質資源多樣性方面開展了較為深入的研究。李鵬等[7]以14 個扁桃品種和野生扁桃為試驗材料，通過測定果實指標、葉片指標及花器官指標等，選出了紙皮、紙皮芽變、麻殼、Sonora和Mission 等5 個具有較多優良栽培性狀的扁桃品種。殷繼英[9]對37 個分布于南疆的栽培扁桃和北疆的野生扁桃的果實品質相關指標進行了分析，找出了10 個外觀品質突出、10 個內在品質突出、6 個綜合品質優以及4 個藥用價值高的扁桃品種。王琴等[10]對5 個扁桃品種外觀品質及營養品質進行研究，得出紙皮、雙軟、小軟殼和濃帕烈為薄殼品種，晚豐為厚殼品種，濃帕烈雙仁率為0，紙皮、雙軟、小軟殼和晚豐均存在雙仁現象。毛金梅等[11]以新疆莎車縣4 個扁桃主栽品種為試材，對外觀品質及果仁礦質營養元素進行分析，發現了濃帕烈、紙皮雖果實偏小，但核與果仁均表現出較好性狀，晚豐果實最大，但核和果仁偏小，雙軟綜合外觀性狀表現最差。前期項目團隊王緒春、王雨等[1,4,12-13]對新疆扁桃種質資源及雜交后代開展了優株篩選和植物學特性等方面的觀察和研究。本研究以本地扁桃雜交后代中表現良好的單株為試驗樣品，對外殼及果仁的一些描述型性狀和數量性狀進行測定，然后用變異分析、相關性分析、主成分分析及聚類分析的方法，對表型性狀的多樣性進行評價，為豐富扁桃的種質資源及品種選育等奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與試驗地狀況

塔里木大學扁桃種質資源圃（北緯40°32′，東經81°17′）位于新疆生產建設兵團阿拉爾市，該資源圃屬于暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，平均海拔1 100 m，平均年降水量為40.1～82.5 mm，平均年日照時數 2 556.3～2 991.8 h，年平均氣溫10.7 ℃，≥10 ℃年有效積溫4 113 ℃，無霜期220 d。資源圃內扁桃單株為2004 年于莎車縣采集自然條件下授粉的成熟果實，并于2005 年春季播種的實生單株[1,4]。

試驗材料于2020 年9 月中下旬采自塔里木大學扁桃種質資源圃，收取了150 株扁桃單株的果實，而后參照《扁桃實生優株的篩選》[1]與《扁桃實生單株植物學特性研究》[4]等，優選42 株去青皮果實，分別編號為1～42 號作為試驗材料。

1.2 試驗方法

堅果表型性狀測定參照《扁桃種質資源描述規范和數據標準》[14]等，并對部分描述型性狀和數量性狀進行了補充。對帶殼的大部分性狀均選擇30個樣本進行測定，對核殼厚度、核殼硬度以及仁的各種性狀選取20 個樣本進行測定，所測定的性狀見表1，部分性狀示例圖見圖版1。

表1 扁桃堅果鑒定性狀及分級標準

殼面洞數為在殼面中部稍靠下取1 cm2，在該面積內洞的數量。殼洞直徑測定：在有標尺條件下，掃描扁桃殼面，通過比例計算殼洞的最大直徑（Photoshop 13）。每個扁桃種質取6 個樣品進行掃描，每個樣品取上、中、下、左、右5 個孔洞測量直徑。核殼厚度測定：取20 個果實樣本，每個樣本距頂端1/4、1/2、3/4 處測量厚度，取平均值。核殼硬度采用微機控制電子萬能材料試驗機（上海卓技，WD-D3）測定，定形變為2 mm，記錄形變過程中的最大力值。將每個扁桃種質的30 個殼果樣品分為不開裂和開裂。并將每個扁桃種質的20 個種仁樣品分為飽滿、一般和干癟。

1.3 數據處理

用Excel 2016 軟件進行數據處理，用SPSS 25.0軟件進行相關性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 扁桃堅果表型性狀的多樣性分析

2.1.1 扁桃堅果描述型性狀的多樣性分析

42 份扁桃種質18 個果殼描述型性狀的多樣性統計分析如表2。不同表型性狀在群體中出現的頻率不同，其中核果形狀以狹長形為主，占61.90%；核面紋路以洞形為主，占78.57%；核洞分布以偏短縫合線為主，占83.33%；果核單層占54.76%，雙層占45.24%；對有雙層外殼的扁桃種質（共19 份），外殼脫落后，內殼紋路全為紋形；有14 份扁桃種質，果殼有開裂現象，開裂位置均位于長縫合線一側；核頂尖頭以短尖頭為主，占88.10%；尖頭偏斜以偏斜為主，占69.05%。

表2 扁桃18 個殼果性狀多樣性統計分析

續表2

7 個果仁描述型性狀的多樣性統計分析如表3。核仁類型（當雙仁率不低于30%時定為雙仁）以單仁為主，占92.86%；核仁顏色以淡褐色為主，占57.14%；甜苦程度以不苦為主，占71.43%；特殊香味以無為主，占64.29%。

表3 扁桃7 個仁果性狀多樣性統計分析

2.1.2 扁桃堅果數量性狀的多樣性分析

扁桃不同種質殼果及果仁的數量性狀如表4 所示，42 份扁桃種質的19 個數量性狀平均變異系數為56.85%，最大的為雙仁率（274.60%），最小的為核果側徑（10.77%）。另外變異系數超過50%的有果殼開裂率（220.84%）、癟仁率（121.93%）、核殼硬度（83.90%）、不飽滿率（66.34%），說明這42份扁桃種質變異類型極為豐富。

測定與殼果相關的性狀有果殼開裂率、核殼硬度、核殼厚度、核果平均重、殼面洞數、果形指數和殼洞直徑。變異系數最大為果殼開裂率（220.84%），最小為殼洞直徑（14.74%）。24 號種質的果殼開裂率最高，為73.333%；41 號種質核殼厚度最大，為4.608 mm，是最薄殼種質（9 號）的5.14 倍；核果平均重最大為4.111 g，最小為0.940 g；殼面洞數最多為27 號種質（27.500 個），比平均水平高出14.394 個；殼洞直徑范圍為0.640～1.134 mm（表4）。

測定與果仁相關的指標有雙仁率、癟仁率、不飽滿率、出仁率、核仁平均重和仁形指數。變異系數最大為雙仁率（274.60%），最小為仁形指數（16.69%），8 號種質的雙仁率最高，為60.000%；出仁率為 10.228%～63.215%，平均出仁率為41.116%，有9 份種質出仁率高于55%（3、9、17、21、23、24、32、33、35 號）；核仁平均重最高為40 號種質（1.218 g），最低為14 號種質（0.310 g）（表4）。

測定與大小相關的指標有核果縱徑、核果橫徑、核果側徑、核仁縱徑、核仁橫徑、核仁側徑。它們的平均值依次為31.710、17.940、12.797、22.699、10.946、7.049 mm；變異系數為10.77%～13.77%，平均變異系數為12.45%（表4）。

表4 扁桃19 個數量性狀多樣性統計分析

2.2 扁桃堅果數量性狀的相關性分析

42 份扁桃種質19 個數量性狀的相關性分析結果見表5，扁桃數量性狀間存在著較高的相關性。核果平均重與核果橫徑、核果側徑、核殼厚度、核殼硬度均呈極顯著正相關，相關系數分別為0.891、0.799、0.845、0.879，與出仁率（-0.729）呈極顯著負相關；核仁平均重與核仁縱橫側徑、出仁率均呈極顯著正相關，相關系數分別為0.613、0.544、0.800、0.617；出仁率與核仁平均重、核仁縱側徑均呈極顯著正相關，與核果平均重、核果橫徑、核殼厚度、核殼硬度均呈極顯著負相關，其中，與核殼厚度、核殼硬度的相關系數分別為-0.845、-0.838；核殼硬度與核果平均重、核果橫側徑、核殼厚度均呈極顯著正相關，相關系數分別為0.879、0.739、0.604、0.954，與出仁率（-0.838）、果形指數（-0.641）均呈極顯著負相關；核果縱徑與核仁縱徑、果形指數、仁形指數均呈極顯著正相關；核仁縱徑與核果縱徑、核仁平均重、果形指數、仁形指數均呈極顯著正相關；核仁橫徑與核果橫側徑均呈極顯著正相關，與仁形指數呈極顯著負相關。

表5 扁桃堅果數量性狀間的相關性

續表5

2.3 扁桃堅果數量性狀的主成分分析

對42 份扁桃堅果的19 個數量性狀進行主成分分析，結果見表6，根據特征根大于1 的原則提取了前5 個主成分，特征根分別為7.084、3.531、3.218、1.215、1.050，貢獻率分別為37.282%、18.586%、16.938%、6.393%、5.527%，累計貢獻率為84.727%，大于80%，可認為這5 個主成分足夠反映原來的所有變量信息。主成分1 特征向量最大的為核殼厚度（-0.929）、核殼硬度（-0.917）、核果橫徑（-0.853），主要反映了外果殼的一些特性，因此主成分1 為外殼因子；主成分2 特征向量最大的為核仁平均重（0.905）、核仁側徑（0.800），因此主成分2 為核仁因子；主成分3 特征向量最大的為核果縱徑（0.860）、殼洞直徑（0.712）；主成分4 特征向量最大的為雙仁率（0.683）；主成分5 特征向量最大的為癟仁率（0.561）。

表6 扁桃堅果數量性狀的主成分分析

2.4 扁桃堅果數量性狀的聚類分析

用歐氏距離-組間連接的方法對42 份扁桃堅果的19 個數量性狀進行聚類分析，結果如圖1 所示。在歐式距離為4.5 處可將42 份扁桃種質分為6 類。

圖1 42 份扁桃種質聚類分析結果

第1 類有1 份種質，為41 號。主要表現為核果更重（4.043 g）、核殼更厚（4.608 mm）、核仁輕（0.414 g）、殼洞少（4.700 個）、核殼硬度高（1 209.924 N）、出仁率低（10.228%），分別為平均水平的198.3%、239.8%、55.3%、35.9%、382.3%、24.9%（表7）。

第2 類有2 份種質，為16、7 號。主要表現為核果更重（4.103 g）、核果橫徑更長（23.364 mm）、核殼硬度高（973.5.9 N）、出仁率低（13.231%）、果形指數低（1.304），分別為平均水平的201.2%、130.2%、307.6%、32.2%、72.7%（表7）。

第3 類有4 份種質，為22、19、40、14 號。主要表現為癟仁率低（2.500%）、雙仁率高（7.500%）（表7）。

第4 類有2 份種質，為13、12 號。主要表現為癟仁率更高（15.000%），是癟仁率最低（第3 類）的6 倍（表7）。

第5 類有10 份種質，為9、21、17、23、3、32、28、18、42、1 號。主要表現為核果平均重（1.664 g）、核殼厚度（1.329 mm）、核殼硬度（112.508 N）更低，分別為平均水平的81.6%、69.1%、35.6%，核仁平均重（0.914 g）、果殼開裂率（18.000%）、出仁率（55.491%）更高，分別為平均水平的122.2%、266.8%、135.0%（表7）。

表7 6 類扁桃的均值比較

第6 類有23 份種質，為8、27、26、37、36、11、2、20、6、38、10、30、29、31、5、24、15、25、4、35、34、39、33 號。主要表現為殼洞多（15.272個）、不飽滿率高（56.739%），分別比最低水平高10.572 個（第1 類）、42.989%（第3 類）（表7）。

3 討 論

變異系數反映了物種在某一性狀上數值的離散程度，變異系數越大反映了物種對環境的適應性越強，越小反映了物種在該性狀上越穩定[15-17]。本試驗中各數量性狀平均變異系數為56.85%，19 個性狀中變異系數全部大于10%，說明扁桃堅果在表型性狀上有著極其豐富的遺傳多樣性。其中有4 個性狀的變異系數大于 80%，分別為雙仁率（274.60%）、果殼開裂率（220.84%）、癟仁率（121.93%）和核殼硬度（83.90%）。造成它們變異系數過大的原因可能為如下2 個方面：一是在42份扁桃堅果中，有大量種質沒有雙仁現象，果殼不開裂，果仁較飽滿沒有癟仁出現，即在這3 個性狀上大量種質表現為0，因此差異較大；二是本試驗選取樣品時，為了使這42 份樣品更有代表性，在選取33 個（平均厚度1.56 mm）食用品質較好的扁桃外，又選取了2 個（12、13 號）核殼較厚（平均厚度2.23 mm）、7 個（7、14、16、19、22、40、41號）核殼極厚（平均厚度3.56 mm）的扁桃堅果，因此在核殼硬度、核殼厚度、核果平均重上差異極大。

相關性分析結果表明，扁桃堅果19 個數量性狀之間存在著較高的相關性。核仁平均重與核果縱徑、核仁縱橫側徑、出仁率均呈極顯著正相關，與核殼厚度、核殼硬度均呈極顯著負相關，這說明了核仁平均重主要與核仁的大小有關，而與核果的關系不大，同時核殼越厚越硬，往往導致核仁重量較小；出仁率與核仁平均重、核仁縱側徑均呈極顯著正相關，與核果平均重、核果橫徑、核殼厚度、核殼硬度均呈極顯著負相關；核殼厚度與核果平均重、核果橫徑、核果側徑、核殼硬度均呈極顯著正相關，與核仁平均重、核仁縱徑、核仁側徑、殼面洞數、果殼開裂率、出仁率、果形指數、仁形指數均呈極顯著負相關，這說明了核殼越厚會導致核果的重量和大小增加，但卻會使得核仁的重量和大小減小，也因此會使得出仁率降低。

主成分分析可將較多變量綜合為少數幾個公共因子，從而減少數據維度，以減少評價工作量[16]。譚秋錦等[18]將11 個澳洲堅果果實性狀歸納為4 個主成分，累計貢獻率為95.94%。黃雪等[19]對70 個地方杏品種進行主成分分析，將12 個杏核的性狀分為3 個主成分，累計貢獻率85.589%。魏海斌等[20]以青海省6 個核桃產區152 份樣本為研究對象，通過主成分分析，將核桃的13 個經濟性狀指標分為4個主成分，累計貢獻率達96.359%。本研究將扁桃的19 個數量性狀分為5 個主成分，累計貢獻率為84.727%。第1 主成分為外殼因子，代表的性狀主要為核殼硬度、核殼厚度、核果橫徑；第2 主成分為核仁因子，代表的性狀為核仁平均重、核仁側徑；第3 主成分代表性狀為核果縱徑、殼洞直徑；第4主成分代表性狀為雙仁率；第5 主成分代表性狀為癟仁率。

聚類分析可將一個總體內的各個元素，按照它們之間的相似程度進行分類，它不僅能夠為種質分類提供科學合理的方法，而且還能夠為選擇育種提供重要依據[21-23]。本研究通過聚類分析將42 份扁桃堅果分為6 大類。第1、2、3、4 類均未發現果殼開裂的現象，果殼開裂率均為0，且果殼較厚，第5 類有較高的果殼開裂率，第6 類有一定的果殼開裂率，第5、6 兩類果殼較薄。第5 類核果平均重、核殼硬度和厚度最低，但核仁平均重最大，核仁縱、橫徑也較大，出仁率最高。可優先考慮選擇為食用性育種材料。

扁桃堅果的表型性狀在品種選育和品質評價上具有重要的參考價值[15]。本試驗引入了殼面洞數、殼洞直徑、癟仁率、不飽滿率、果殼開裂率、核殼硬度等一系列數量相關指標，它們的變異系數依次為38.07%、14.74%、121.93%、66.34%、220.84%、83.90%，除殼洞直徑外，變異系數均較大，有較高的遺傳多樣性，具有很高的育種價值。殼面洞數、殼洞直徑可作為扁桃外觀評價的指標，此外殼面洞數與出仁率呈顯著正相關，與核果平均重、核果橫徑、核殼厚度均呈極顯著負相關，與核果側徑、核殼硬度均呈顯著負相關；殼洞直徑與核果縱徑、不飽滿率均呈極顯著正相關，因此也可根據相關性分析等對品種選育進行指導；癟仁率、不飽滿率：在育種中可以選育癟仁率低、果實更飽滿的扁桃品種；果殼開裂率：對于選育先天開裂、便于剝開的扁桃品種有重要意義；核殼硬度：可以幫助選育一些軟殼的扁桃品種。

4 結 論

42 份扁桃堅果種質間存在著極其豐富的遺傳多樣性，總體表現為核果狹長形，核面洞形，核洞偏短縫合線，內核紋形，于長縫合線一側開裂，短尖頭，單仁，不苦。各數量性狀間有著很高的相關性。核果縱徑、核殼厚度、核仁平均重、核仁縱徑、核仁橫徑、果殼開裂率、癟仁率、出仁率可以作為品種選育和品質評價的參照標準。通過聚類分析可將它們分為6 類，第5 類種殼更薄更軟，核果更輕，核仁更大更重，出仁率更高，選擇育種材料時，可優先考慮。