4個群體偃松種子形態特征和營養成分變異分析

于宏影　黃有龍　南方　王思瑤　孔遠　呼榮梅

摘要：? 以4個群體偃松種子為研究材料，對種子形態數量指標及營養成分進行測定，并進行變異分析、多重比較、方差分析、相關性分析以及主成分分析等，并探討偃松種子在不同群體間的差異。結果表明：偃松種子形態數量性狀存在一定的變異，其中種仁重變異系數最高，達到17.53%；出仁率變異系數最低，為4.45%。偃松種仁的營養成分包括油脂、蛋白質、多糖、粗纖維等。其中油脂含量占比最高，為61.97%，變異系數較低，為3.05%；蛋白質占比20.01%，變異系數也較低，為4.99%；粗多糖變異系數最高，為14.50%。方差分析結果顯示，偃松種子表型性狀和營養成分含量在群體間的差異均達到極顯著水平。多重比較結果表明，阿龍山地區偃松種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質含量的數值都最大，數值分別為8.89 mm、7.11 mm、12.03 g、0.059 9 g、0.069 3 g、46.89%、21.11%，分別高出群體平均值11.13%、16.08%、21.64%、25.58%、21.79%、5.32%，分別高出群體最低值21.45%、27.19%、44.77%、50.13%、42.01%、11.25%、13.31%。阿木爾地區的偃松種子脂肪、粗多糖、粗纖維含量最高，數值分別為64.05%、1.31%、11.81%，分別高出群體平均值3.36%、21.30%、1.72%，分別高出群體最低值8.10%、42.39%、3.69%。相關分析表明：各形態數量性狀之間互為顯著或極顯著正相關關系，各形態數量性狀和蛋白質之間互為顯著或極顯著正相關關系，各形態數量性狀和其他營養成分之間基本成顯著或極顯著負相關關系。在群體選擇中可以聯合選擇出種長、種寬、百粒重、種仁重、出仁率、蛋白質兼優的群體。主成分分析結果表明：阿龍山群體的綜合得分最高，最終選擇阿龍山群體為優良群體。

關鍵詞：? 偃松；種子；? 群體；? 形態特征；? 營養成分

中圖分類號：? ?S 791. 24? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：１００1 － 9499（２０24）03 － 0012 － 05

Variation Analysis of Morphological Characteristics and Nutrient Composition of Seeds from 4 Populations of Pinus pumila

YU Hongying1 HUANG Youlong2 NAN Fang1 WANG Siyao1** KONG Yuan3 HU Rongmei4

（1.? Harbin Research Institute of Forestry Machinery，? State Administration of Forestry and Grassland，? Heilongjiang Harbin 150086；? 2. Linjiang Forestry Limited Company，? Jilin Linjiang 134600；

3.? Jilin Qianshu Garden Design Limited Company，? Jilin Changchun 130062；? 4.? Jilin Shengmei Construction Engineering Limited Company，? Jilin Changchun 130022）

Abstract In this experiment， 4 populations of Pinus pinus seeds were used as research materials， and the seed morphological and quantitative indexes and nutritional components were determined.Analysis of variance， multiple comparison， correlation analysis and principal component analysis were performed to analyze the differences among different populations of Pinus pumila seeds. The results showed that： There was some variation in seed morphological and quantitative traits， among which the coefficient of variation of seed kernel weight was the highest， reaching 17.53%.The coefficient of variation of benevolence rate was the lowest， 4.45%. The main nutrients of pine seeds are composed of oil， protein， polysaccharide， crude fiber， etc.Among them， the oil content is the highest， accounting for 61.97%， and the coefficient of variation is low， 3.05%. Protein accounted for 20.01%， and the coefficient of variation was also low（4.99%）. The coefficient of variation of crude polysaccharide was the highest（14.50%）. The results of variance analysis show that there were significant differences in morphological traits and nutrient content among populations.Multiple comparisons showed that the values of seed length， seed width， seed weight， seed kernel weight， seed tare weight， seed yield and protein content of Pinus pumila in Alongshan region were the highest， and the values were 8.89mm， 7.11mm， 12.03g， 0.0599g， 0.0693g， 46.89% and 21.11%， respectively. They were 11.13%， 16.08%， 21.64%， 25.58%， 21.79%， 5.32% higher than the group average， and 21.45%， 27.19%， 44.77%， 50.13%， 42.01%， 11.25%， 13.31% higher than the group minimum.The contents of fat， crude polysaccharide and crude fiber of Thinopyrum pine seeds in Amur area were the highest， with values of 64.05%， 1.31% and 11.81%， respectively， which were 3.36%， 21.30% and 1.72% higher than the average population value， and 8.10%， 42.39% and 3.69% higher than the minimum population value， respectively.Correlation analysis showed that there were significant or extremely significant positive correlations among morphological quantitative traits， significant or extremely significant positive correlations between morphological quantitative traits and protein， and basically significant or extremely significant negative correlations between morphological quantitative traits and other nutrients.In the selection of population， the population of seed length， seed width， hundred kernel weight， kernel weight， yield rate and protein can be selected jointly. The results of principal component analysis showed that the Alongshan population had the highest comprehensive score， and the Alongshan population was selected as the excellent population.

Key words Pinus pumila; seed; population; morphological characteristics; nutrient composition

偃松（Pinus pumila）又名爬地松、矮松，松科（Pinaceae）松屬（Pinus）五針松組灌木植物。樹高3～6 m，通常伏臥狀生長。植株叢生多分枝，大枝先端斜上，冠幅長達5～10 m，廣泛分布于亞高山地帶，是高山林線的重要組成部分，在北半球具有最多樣的生境條件[ 1 - 2 ]。偃松雌雄同株，花期6～7月，球果呈卵狀圓錐形，成熟時呈現紅褐色或淡紫褐色，于翌年8～9月成熟[ 3 ]。成熟種子是暗褐色的，三角狀卵形，外種殼較為堅硬。多生長在大興安嶺、小興安嶺、長白山以及張廣才嶺的高海拔地區[ 4 ]，是我國寒溫帶林區重要的經濟樹種之一，其中以大興安嶺居多[ 5 ]。

全世界松屬樹種110多個，其中約30個樹種生產的種子適合于食用，但有商業價值的主要有幾種，偃松為其中之一。偃松種仁營養價值很高，種仁含油量為60%左右，不飽和脂肪酸含量高達90%以上。其中亞油酸、油酸、松油酸是含量最高的三種不飽和脂肪酸。偃松種仁每百克鉀含量高達639 mg，約為香蕉的1.8倍、鮮牛肉的2.1倍，并且富含蛋白質、脂肪酸、氨基酸等營養物質[ 6 - 7 ] 。偃松塔含胡蘿卜苷、β-谷甾醇、揮發油等藥用活性成分，可以鎮咳、消炎、平喘、治療慢性氣管炎等。針葉含揮發油、黃酮、莽草酸等生物活性物質，可以輔助調血脂、降血壓、抗衰老、改善睡眠、增強免疫?；ǚ酆喾N微量元素、黃酮類、精氨酸、維生素E、胡蘿卜素等，可以清除體內自由基，提高機體抗氧化酶類的活性，抑制脂質過氧化反應，消除老年斑，延緩細胞衰老[ 8 ]。偃松是一種強適應型樹種，矮林可在樹線位置分布，其生態適應性極強，矮林常位于山脊或山頂，對保持水土、涵養水源、植被恢復有積極的作用[ 9 ]。同時，偃松也是高海拔生態脆弱區重要的碳匯樹種。近幾年關于偃松的研究多集中在進化關系分析等方面[ 10 - 13 ]，本文選擇偃松自然分布區的4個群體，對其進行種子表型性狀的測定，包括種長、種寬、百粒重、 種仁重、種皮重、出仁率等指標，并對種仁進行營養成分（包括脂肪、蛋白質、粗多糖及粗纖維）的測定分析，探討并分析不同群體偃松的區別及聯系，基于主成分分析對不同群體偃松群體種子表型性狀及營養成分做出綜合評價，以期為后續篩選優良偃松群體提供理論依據及技術支撐。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

2021年9～10月，在偃松分布較多的呼中林業局、阿龍山林業局、新林林業局、阿木爾林業局4個地區的偃松成熟林進行取樣（表1），在野外取樣時，要求同一群體采樣單株間距30 m 以上，盡量避免單株間親緣關系。每個群體分別隨機采集10個偃松植株的球果，在實驗室自然晾干后，剝取偃松種子。

1. 2 試驗方法

百粒重：采用四分法進行測定，隨機選取100粒偃松種子[ 16 ]。

出仁率：隨機選取100 g偃松種子進行測定[ 16 ]。

種長、種寬：隨機選取50粒種子，用游標卡尺進行測定，種子的縱軸為長，最大橫向寬度為種寬[ 16 ]。

出仁率=脫皮后的松仁質量/松籽質量×100%。

蛋白質含量采用超聲波輔助提取，紫外分光光度法測定[ 16 ]；油脂含量采用索氏提取法（GB/T5009.6-2003）進行測定[ 16 ]；粗多糖采用苯酚-硫酸法進行測定[ 16 ]；粗纖維（ GB5009.10-85）采用食品安全國家標準中相應成分的檢測方法進行檢測，脫脂：在冷提取裝置中，在真空條件下，試樣用石油醚脫脂3次，每次用石油醚30 mL，每次洗滌后抽吸干燥殘渣，將殘渣裝移至燒杯[ 16 ]。每個實驗設置3次重復。

1. 3 統計分析方法

采用SPSS 20.0 分析軟件進行方差分析、多重比較、相關性分析以及主成分分析。

2 結果與分析

2. 1 方差分析及多重比較

對偃松生長性狀及營養成分進行方差分析（表2），不同群體間偃松所測性狀均差異極顯著 （ P＜0.01） ，說明偃松生長性狀及果實營養成分性狀在各群體間存在廣泛的變異。對偃松生長性狀及種仁營養成分進行多重比較分析（表3）可知，阿龍山地區偃松種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質含量的數值都最大，數值分別為8.89 mm、7.11 mm、12.03 g、0.059 9 g、0.069 3 g、46.89%、21.11%，分別高出群體平均值11.13%、16.08%、21.64%、25.58%、21.79%、5.32%，分別高出群體最低值21.45%、27.19%、44.77%、50.13%、42.01%、11.25%、13.31%。阿木爾地區的偃松種子脂肪、粗多糖、粗纖維含量最高，分別為64.05%、1.31%、11.81%，分別高出群體平均值3.36%、21.30%、1.72%，分別高出群體最低值8.10%、42.39%、3.69%。種寬、百粒重、種仁重、種皮重以及粗多糖的變異系數較高，均在10%以上，其中種仁重的變異系數最高，達到17.53%。而種長、出仁率、蛋白質、脂肪和粗纖維的變異系數則較低，其中粗纖維的變異系數最小，僅為1.48%。

2. 2 相關性分析

對偃松種子的形態數量性狀和營養成分進行相關性分析的結果（表4）表明，偃松種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質互為極顯著正相關關系；脂肪與種長、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質呈顯著或極顯著負相關關系；粗多糖與種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質呈顯著或極顯著負相關關系，與脂肪呈極顯著正相關關系；粗纖維與種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質呈顯著或極顯著負相關關系，與粗多糖呈顯著正相關關系。在群體選擇中可以選擇出種長、種寬、百粒重、種仁重、出仁率、蛋白質兼優的群體。

2. 3 主成分分析

選擇形態數量性狀中的種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率，松仁營養成分中的蛋白質、脂肪、粗多糖、粗纖維共 10 個指標進行主成分分析，相關矩陣的特征值、特征向量及載荷值見表5，第一主成分貢獻率為85.733%，第二主成分為10.410%，前 2個成分的累計貢獻率達到 96.144%，可以反應原始數據的絕大部分信息[ 17 ]。

根據分析得出的主成分的特征向量及變量數據，其主成分模型表達式為：

F1=0.116X1+0.110X2+0.116X3+0.114X4+0.114X5+0.115X6+0.144X7-0.079X8-0.112X9-0.082X10

F2=0.110X1+0.247X2+0.090X3+0.061X4+0.022X5-0.153X6-0.148X7+0.694X8+0.155X9-0.569X10

式中，X1：種長mm；X2：種寬mm；X3：百粒重g；X4：種仁重g；X5：種皮重g；X6：出仁率%；X7：蛋白質%；X8：脂肪%；X9：粗多糖%；X10：粗纖維%。

以每個主成分對應的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例為權重得出主成分綜合模型為：

F=0.115X1+0.125X2+0.113X3+0.108X4+0.104X5+0.087X6+0.086X7+0.003X8-0.084X9-0.134X10

由主成分表達式能得出提取的每個主成分的得分、排名以及綜合主成分得分、排名。表6列出了綜合主成分得分及排名，綜合得分排序為阿龍山、呼中、新林、阿木爾。阿龍山群體的主成分得分最高，說明阿龍山群體的種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質、脂肪、粗多糖、粗纖維等方面綜合表現較好。

3 結論與討論

偃松種子種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質、脂肪、粗多糖、粗纖維在不同群體間都達到了差異極顯著水平。說明不同群體偃松種子的差異性與各群體地的自然氣候和地理環境有一定的相關性。這與其他植物在不同群體情況下的研究結果幾乎一致[ 18 - 19 ]。阿龍山地區偃松種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、蛋白質含量的數值都最大，分別為8.89 mm、7.11 mm、12.03 g、0.059 9 g、0.069 3 g、46.89%、21.11%。阿木爾地區的偃松種子脂肪、粗多糖、粗纖維含量最高，分別為64.05%、1.31%、11.81%。種仁重的變異系數最高，為17.53%，粗纖維的變異系數最小，為1.48%。各形態數量性狀之間互為顯著或極顯著正相關關系，各形態數量性狀和蛋白質之間互為顯著或極顯著正相關關系，各形態數量性狀和其他營養成分之間基本呈顯著或極顯著負相關關系。

利用數學方法進行指標綜合分析是進行植物抗性評價的科學有效手段[ 20 - 21 ]。本研究以種長、種寬、百粒重、種仁重、種皮重、出仁率、和松仁營養成分中的蛋白質、脂肪、粗多糖、粗纖維共 10 個指標進行主成分分析法，結果表明阿龍山群體的得分最高，說明阿龍山群體的各方面綜合表現較好，可以選擇阿龍山群體作為優良群體。

偃松種子表型性狀及營養成分的變異研究可為其野生種質資源的收集、保存及優良品系的選育提供理論根據。今后在新品種選育和種質資源評價時，既要考慮不同植株的差異，也要綜合考慮不同生態型之間的差異。影響各性狀變異大小的因素較為復雜，環境因素對其所產生的影響還有待進一步深入研究。

參考文獻

［1］ Yang J W， Cooper D J， Zhang X， et al. Climatic controls of Pinus pumila radial growth along an altitude gradient［J］. New Forests，2022，53（2）： 319-335.

［2］ 閆曉娜，? 邱德有，? 于宏影，? 等.? 偃松生長特性及球果和種子發育的形態特征研究［J］. 溫帶林業研究， 2022， 5（3）： 53-59.

［3］ 林建軍，? 楊春濤.? 偃松資源的合理開發和利用［J］. 內蒙古林業調查設計， 2004 （2）： 20-22.

［4］ 姚永慧，? 張百平，? 趙超.? 中國矮曲林的分布特征及生態意義［J］. 地理科學進展， 2017，36（4）： 491-499.

［5］ 莊會霞. 內蒙古大興安嶺地區偃松生物量和生長過程［D］. 北京： 北京林業大學， 2015.

［6］ Li Z J，Wu L，Si C L，et al. Chemical constituents of Pinus pumila cones［J］. Chemistry of Natural Compounds，2019，55（6）： 1187-? ?1189.

［7］ Li Z J，Yan X N，Zhang J，et al. Isolation and structural charac- terization of the chemical constituents of Pinus pumila seeds［J］. Chemistry of Natural Compounds，2021，57（5）： 985-987.

［8］ 莊會霞，? 劉琪璟，? 孟盛旺，? 等.? 內蒙古大興安嶺地區偃松生長規律［J］. 中南林業科技大學學報，2015， 35（8）： 46-52.

［9］ 姜孟霞.? 對大興安嶺偃松的分布、生長的初步研究［J］. 林業科學，1982，18（2）： 203-205.

［10］ Li X，Cai K W， Zhao Q S，et al.Morphological and comparative transcriptome analysis of three species of five-needle pines： insights into phenotypic evolution and phylogeny［J］. Frontiers in Plant Science，2022， 13： 795631.

［11］ 于宏影，? 王思瑤，? 閆曉娜， 等.? 不同處理對偃松種子萌發的影響［J］. 溫帶林業研究， 2019， 2（3）：? 52-57.

［12］ Takahiko K， Kazuhide N. Ectomycorrhizal fungal communities in ice-age relict forests of Pinus pumila on nine mountains correspond to summer temperature［J］. The ISME Journal， 2020， 14（1）： 189-201.

［13］ Shimada R， Takahashi K. Diurnal and seasonal variations in

photosynthetic rates of dwarf pine Pinus pumila at the treeline in central Japan［J］. Arctic， Antarctic， and Alpine Research， 2022， 54（1）： 1-12.

［14］ 宋曉，? 張珂珂，? 黃晨晨，? 等.? 基于主成分分析的氮高效小麥品種的篩選［J］. 河南農業科學， 2020， 49（12）： 10-16.

［15］ 林蟬蟬，? 何舟陽，? 單文龍，? 等.? 基于主成分與聚類分析綜合評價楊凌地區紅色鮮食葡萄果實品質［J］. 果樹學報， 2020， 37（4）： 520-532.

［16］ 張振，? 張磊，? 張含國，? 等.? 鐵力紅松種子園無性系種子形態及營養成分變異研究［J］. 植物研究， 2014， 34（3）： 356-363.

［17］ 殷冬梅，? 張幸果，? 王允，? 等.? 花生主要品質性狀的主成分分析與綜合評價［J］. 植物遺傳資源學報， 2011， 12（4）： 507-512， 518.

［18］ 彭玉華，? 黃志玲，? 曹艷云，? 等.? 紅錐不同種源葉片養分含量分析［J］. 廣東林業科技， 2012， 28（5）： 62-66.

［19］ 李艷霞，? 周志軍，? 田新華，? 等. 不同種源藍靛果果實生物活性成分含量及抗氧化活性評價［J］. 溫帶林業研究， 2022， 5（3）： 42-47.

［20］ 石小堰，? 李鳳海.? 玉米苗前除草劑種質抗性評價及鑒定指標篩選［J］. 玉米科學， 2017， 25（4）： 48-54.

［21］ 常明山，? 文娟.? 3種桉樹組成抗性評價模型構建與應用分析［J］. 安徽農業科學， 2012， 40（20）： 10459-10461.