甘孜州無刺（少刺）花椒類型表型性狀的綜合評價(jià)

摘 要：【目的】篩選出適宜在四川南部地區(qū)海拔1 700 ～ 2 400 m 高山地帶種植的無刺（少刺）花椒。【方法】以甘孜州境內(nèi)調(diào)查獲取的11 份無刺（少刺）花椒為材料，對其生長環(huán)境、表型性狀進(jìn)行調(diào)查記錄，然后采用主成分分析和聚類分析法對主要表型性狀進(jìn)行綜合分析。【結(jié)果】在19 個(gè)性狀指標(biāo)中，單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量的變異系數(shù)最大，為127.27%，是差異最大的性狀指標(biāo)；果徑的變異系數(shù)最小，為11.16%，其性狀差異最小。KD-3 和YJ-5 的單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量最少，為0；KD-3 的無刺枝段比例最高，為100%；YJ-2 的皮刺最小；YJ-4 平均果徑最大，為5.7 mm；KD-5 平均每穗結(jié)實(shí)數(shù)量最多，為78.80；YJ-4 的鮮果千粒質(zhì)量和干制千粒皮質(zhì)量均最大，分別為111.19、21.70 g；KD-1 的頂葉面積和小葉面積最大，葉片最厚。通過對19 個(gè)表型性狀進(jìn)行主成分分析，提取出5 個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到90.615%。綜合得分排名前3 位的依次為YJ-4、YJ-3、KD-1。通過聚類分析將11 份無刺（少刺）花椒材料分為3 類。YJ-4、YJ-3 聚為結(jié)實(shí)性狀較好類，KD-1與KD-3、YJ-1、YJ-2 聚為結(jié)實(shí)性狀中等類，其余參試材料與CK 聚為一類，該結(jié)果與表型性狀綜合得分排名較一致。【結(jié)論】YJ-4、YJ-3、KD-1 在果實(shí)的豐產(chǎn)性和采摘的便捷程度等方面均具有優(yōu)勢，綜合性狀表現(xiàn)較好，適宜進(jìn)行培育和推廣。

關(guān)鍵詞：花椒；無刺（少刺）；表型性狀；主成分分析；聚類分析；綜合評價(jià)

中圖分類號：S602.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1003—8981（2025）01—0040—09

花椒Zanthoxylum bungeanum屬于蕓香科Rutaceae花椒屬Zanthoxylum，為落葉灌木或小喬木。作為藥食同源植物，花椒不僅是傳統(tǒng)的調(diào)味品，還是一味重要的中藥材，具有芳香健脾、除濕止痛、溫中散寒、止癢解腥等功效。此外，花椒還可用于香料提取，進(jìn)一步加工成多樣化的制品，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。

近年來，得益于退耕還林工程的實(shí)施和市場需求的驅(qū)動(dòng)，我國的花椒種植面積顯著擴(kuò)大，產(chǎn)量大幅度提升[2]。四川作為花椒主產(chǎn)區(qū)，現(xiàn)有種植面積33.35 余萬hm2，年產(chǎn)干花椒10 萬t，居全國首位[3]。花椒種植受海拔、降水、氣溫和光照等因素的影響，紅花椒在四川境內(nèi)的適生區(qū)主要為海拔1 200 ～ 2 300 m 的高山地區(qū)。由于特殊的地理環(huán)境和氣候條件，該區(qū)域人口密度低，勞動(dòng)力匱乏。花椒種植屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，因其枝條密生皮刺，育苗、種植、管護(hù)和采摘難度較大，勞動(dòng)力需求大，生產(chǎn)經(jīng)營成本高，種植戶收益低，種植熱情不高，制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展[4]。

通過對中、高海拔地區(qū)不同無刺（少刺）花椒材料的比較，鑒定其無刺性狀、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并進(jìn)行綜合評估，從中選出適合該地區(qū)推廣的材料，加速花椒育種新成果的應(yīng)用，對促進(jìn)花椒生產(chǎn)和農(nóng)民增收具有重要意義[5]。近年來，各地的花椒研究者對無刺花椒進(jìn)行了大量的品種比較和評價(jià)工作，篩選適合當(dāng)?shù)胤N植的無刺花椒品種。郭連東等[6] 通過引種陜西韓城5 個(gè)無刺花椒品種進(jìn)行試驗(yàn)觀察，篩選出了適宜慶陽當(dāng)?shù)胤N植的無刺獅子頭、無刺伏椒大紅袍、興泰2 號3 個(gè)品種。任苗等[7] 通過相關(guān)性分析、主成分分析以及系統(tǒng)聚類分析對不同區(qū)試點(diǎn)的‘武選1 號’無刺梅花椒的果實(shí)和皮刺進(jìn)行綜合評價(jià)，為無刺花椒的推廣種植提供了參考。

本試驗(yàn)中以野外調(diào)查時(shí)獲取的11 份花椒類型為材料，對其皮刺、果實(shí)、葉片等主要表型性狀進(jìn)行主成分分析和聚類分析，并進(jìn)行綜合評價(jià)，旨在選出適宜四川南部地區(qū)海拔1 700 ～ 2 400 m高山地帶種植推廣的無刺（少刺）花椒類型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以無刺或少刺為選育目標(biāo)，在甘孜州的康定和雅江縣開展花椒種質(zhì)資源調(diào)查，共調(diào)查到無刺（少刺）花椒種質(zhì)資源11 個(gè)，其中花椒栽培類型1 個(gè)（對照），野生類型2 個(gè)，半野生半栽培類型8 個(gè)。試驗(yàn)材料基本情況見表1。

1.2 觀測方法

1.2.1 皮刺表型性狀

每株樣樹選擇20 根結(jié)果枝，統(tǒng)計(jì)皮刺數(shù)量，測量枝條長度和無刺枝段長度。選取10 根2 年生枝條，每根隨機(jī)摘取2 枚皮刺，測量皮刺的高、寬、厚3 個(gè)指標(biāo)。計(jì)算單位長度有刺枝段的皮刺數(shù)量和無刺枝段的比例（無刺枝段長度占總長度的百分比）。

1.2.2 果實(shí)表型性狀

在每株樣樹樹冠外層任選10 個(gè)果穗，統(tǒng)計(jì)單穗結(jié)實(shí)數(shù)量，測量果梗長度，每穗任取1 粒鮮果測量果徑。稱量千粒鮮果質(zhì)量，將其烘干后稱量千粒皮質(zhì)量和千粒籽質(zhì)量。

1.2.3 葉片表型性狀

在樣樹樹冠外層任選10 個(gè)春梢中部的頂葉和頂葉下第1 對小葉，測量其長度和寬度，以及小葉厚度。

1.2.4 開花性狀

在樣樹樹冠外層任選10 根結(jié)果枝，記錄其花序數(shù)量和每序小花數(shù)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 23.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 少刺（無刺）花椒主要性狀指標(biāo)的差異

不同花椒材料的主要表型性狀指標(biāo)如表2 所示。在這19 個(gè)表型性狀指標(biāo)中，單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量的變異系數(shù)最大，為127.27%，是差異最大的性狀指標(biāo)。皮刺高、皮刺寬、皮刺厚、無刺枝段比例、結(jié)果枝長、結(jié)實(shí)數(shù)量、每枝花序數(shù)量這些性狀的變異系數(shù)為53.35% ～ 82.79%，表明這些性狀的差異較大。果徑的變異系數(shù)最小，為11.16%，表明其性狀差異最小。其余性狀變異系數(shù)為12% ～ 50%，差異較小。

2.1.1 皮刺表型指標(biāo)的差異

皮刺數(shù)量（無刺枝段比例、單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量）和大小（高、寬、厚）是評價(jià)無刺花椒性狀的直接依據(jù)。由于其材料類型的差異，各參試材料的皮刺數(shù)量和大小亦不同。

KD-3 和YJ-5 的單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量最少，為0；其次是CK 和KD-4，四者差異不顯著（P ＞ 0.05）。在11 種參試材料中，KD-3 的無刺枝段比例最高，為100%，隨后依序?yàn)镵D-4、YJ-5、CK、YJ-1、YJ-2，其差異不顯著；KD-1 的無刺枝段比例為6%，與YJ-3、YJ-4 差異不顯著。

在皮刺大小方面，由于KD-3 和YJ-5 的2 年生枝上無皮刺，因此不將其與對照材料的進(jìn)行比較。KD-1、KD-4、YJ-3、YJ-4 在皮刺高方面與CK 差異顯著，其中YJ-2 的皮刺最短，KD-1 的皮刺最長；KD-4、KD-5、YJ-2、YJ-3、YJ-4 在皮刺寬方面與CK 差異顯著，其中YJ-2 的皮刺最窄，KD-4 的皮刺最寬；KD-1、KD-2、KD-4、KD-5、YJ-1、YJ-2 在皮刺厚方面與CK 差異顯著，其中YJ-2 的皮刺最薄，YJ-4 的皮刺最厚。從上述結(jié)果可看出，YJ-2 的皮刺最小。

2.1.2 果實(shí)表型指標(biāo)的差異

果實(shí)性狀是用來評價(jià)花椒經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)之一。其中：YJ-4 的平均果徑最大，為5.7 mm，顯著大于其余參試材料；KD-5 的平均每穗結(jié)實(shí)數(shù)量最多，為78.80，顯著多于其余參試材料；YJ-4的鮮果千粒質(zhì)量和干制千粒皮質(zhì)量均最大，分別為111.19、21.70 g，顯著大于其余參試材料。

2.1.3 葉片表型指標(biāo)的差異

由表2 可知，各參試材料與對照大紅袍葉片的各項(xiàng)指標(biāo)均有顯著差異（P ＜ 0.05）。在頂葉長度和寬度方面，KD-1、YJ-3、YJ-4 與CK 有顯著差異；在小葉長度和寬度方面，KD-1 與CK 有顯著差異；在葉片厚度方面，KD-2、KD-3、KD-4、YJ-1、YJ-2、YJ-3、YJ-5 與CK 有顯著差異。其中，KD-1 的頂葉面積和小葉面積最大，葉片最厚，說明其葉片受光面積大，光合速率更高。

2.2 少刺（無刺）花椒表型性狀的相關(guān)性

參試材料與對照大紅袍的皮刺、果實(shí)及葉片表型性狀間的相關(guān)系數(shù)見表3。由表3 可知，皮刺高與皮刺寬、皮刺厚、單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量、果徑、鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度、頂葉寬度、小葉長度、小葉寬度、葉片厚度極顯著正相關(guān)，與無刺枝段比例極顯著負(fù)相關(guān)，與干制千粒皮質(zhì)量顯著正相關(guān)。皮刺寬與皮刺厚、單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量、果徑、鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度、頂葉寬度極顯著正相關(guān)，與無刺枝段比例極顯著負(fù)相關(guān)，與小葉寬度、葉片厚度顯著正相關(guān)。皮刺厚與單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量、果徑、鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度、頂葉寬度、葉片厚度極顯著正相關(guān)，與無刺枝段比例極顯著負(fù)相關(guān)，與小葉寬度顯著正相關(guān)。無刺枝段比例與單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量、果徑、鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度、頂葉寬度、小葉長度、小葉寬度極顯著負(fù)相關(guān)。單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量與果徑、鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度、頂葉寬度、小葉長度、小葉寬度極顯著正相關(guān)，與葉片厚度顯著正相關(guān)。果梗長與果徑、鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量極顯著負(fù)相關(guān)，與小葉長度、小葉寬度極顯著正相關(guān)。果徑與鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度極顯著正相關(guān)，與頂葉寬度、葉片厚度顯著正相關(guān)。每穗結(jié)實(shí)數(shù)量與頂葉長度、頂葉寬度、小葉長度、小葉寬度極顯著負(fù)相關(guān)，與鮮果千粒質(zhì)量呈顯著負(fù)相關(guān)。鮮果千粒質(zhì)量與干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度、頂葉寬度極顯著正相關(guān)，與小葉寬度呈顯著正相關(guān)。干制千粒皮質(zhì)量與干制千粒籽質(zhì)量、頂葉長度、頂葉寬度極顯著正相關(guān)，與葉片厚度顯著正相關(guān)。干制千粒籽質(zhì)量與頂葉長度、頂葉寬度、葉片厚度極顯著正相關(guān)。頂葉長度與頂葉寬度、小葉長度、小葉寬度極顯著正相關(guān)。頂葉寬度與小葉長度、小葉寬度、葉片厚度極顯著正相關(guān)。小葉長度與小葉寬度極顯著正相關(guān)。

2.3 少刺（無刺）花椒表型性狀的主成分分析

對參試材料的19 個(gè)表型性狀進(jìn)行主成分分析（表4），以特征值大于1.0 為標(biāo)準(zhǔn)，提取到5 個(gè)主成分。由表4 可知，前5 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率依次為43.448%、19.253%、13.598%、7.694%、6.622%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到90.615%，說明采用此5 個(gè)主成分能較好地解釋結(jié)果，可以用此5 個(gè)主成分代替原始的19 個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

由表4 可知， 第1 主成分貢獻(xiàn)率最高， 為43.448%，占比較高的指標(biāo)分別為鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、皮刺厚、皮刺寬、皮刺高，說明第1 主成分貢獻(xiàn)因子可歸納為結(jié)實(shí)性狀因子、皮刺性狀因子。第2 主成分占比較高的指標(biāo)為小葉長度和小葉寬度，說明第2主成分主要影響因子為葉形指數(shù)。第3 主成分占比較高的指標(biāo)為結(jié)果枝長和每枝花序數(shù)量。第4主成分主要影響因子是結(jié)果枝長和每穗結(jié)實(shí)數(shù)量。第5 主成分主要影響因子是葉片厚度和每序小花數(shù)量。

根據(jù)因子得分系數(shù)矩陣及其所對應(yīng)的主成分，可以計(jì)算出5 個(gè)主成分因子得分，公式如下所示。

F1=0.24X1+0.24X2+0.25X3-0.23X4+0.25X5-0.06X6-0.06X7+0.22X8-0.06X9+0.29X10+0.25X11+0.26X12-0.03X13+0.15X14+0.24X15+0.25X16+0.13X17+0.16X18+0.11X19；

F2=0.13X2+0.15X3+0.06X4-0.06X5+0.17X6-0.28X7+0.21X8+0.22X9+0.07X10+0.19X11+0.25X12+0.18X13+0.07X14-0.22X15-0.24X16-0.37X17-0.36X18；

F3=0.36X1+0.33X2+0.27X3+0.04X4-0.09X5+0.43X6+0.26X7-0.09X8+0.03X9-0.17X10-0.27X11-0.14X12+0.37X13+0.02X14-0.01X15-0.03X16+0.07X17+0.07X18+0.08X19；

F4=0.16X1+0.14X2+0.20X3+0.31X4-0.30X5-0.40X6+0.19X7+0.10X8+0.40X9-0.22X10+0.01X11+0.05X12-0.36X13+0.12X14+0.01X15-0.01X16+0.01X17+0.04X18+0.21X19；

F5=-0.09X1-0.01X2-0.02X3+0.29X4-0.15X5-0.07X6-0.17X7+0.09X8-0.26X9-0.07X10+0.15X11+0.10X12+0.28X13-0.48X14-0.06X15+0.16X16+0.06X17+0.13X18+0.56X19。

式中：X1 ～ X19 分別表示皮刺高、皮刺寬、皮刺厚、無刺枝段比例、單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量、結(jié)果枝長、果梗長度、果徑、每穗結(jié)實(shí)數(shù)量、鮮果千粒質(zhì)量、干制千粒皮質(zhì)量、干制千粒籽質(zhì)量、每枝花序數(shù)量、每序小花數(shù)量、頂葉長度、頂葉寬度、小葉長度、小葉寬度、葉片厚度等19 個(gè)性狀指標(biāo)；F1、F2、F3、F4、F5 分別表示主成分1 ～ 5 的得分。以各主成分特征值比率為權(quán)重，構(gòu)建參試無刺（少刺）花椒材料表型性狀綜合評價(jià)得分函數(shù)：

F=0.48F1+0.21F2+0.15F3+0.08F4+0.07F5。

式中，F(xiàn) 為參試花椒材料19 個(gè)表型性狀的綜合得分。

將X1 ～ X19 分別代入主成分因子得分函數(shù)式和綜合評價(jià)得分函數(shù)式中，計(jì)算主成分得分和綜合得分，并排序，結(jié)果見表5。F 值越大，表明該材料的綜合表型性狀越好。其中，YJ-4 的F 值為2.04，排名第1 位；YJ-3 的F 值為1.57，排名第2位；KD-1 的F 值為0.59，排名第3 位；CK 的F值為0.34，排名第6 位。

2.4 基于表型性狀的無刺（少刺）花椒材料聚類

無刺（少刺）花椒材料的聚類分析結(jié)果如圖1所示。由圖1 可見，在歐式距離10 處，可將11 種花椒材料分為3 類。其中，KD-1、KD-3、YJ-1、YJ-2 聚為第1 類，特征是果徑中等，每穗結(jié)實(shí)數(shù)量少，鮮果千粒質(zhì)量較小，出皮率（干制千粒皮質(zhì)量和干制千粒籽質(zhì)量）中等，表明其果實(shí)顆粒較大， 果皮較厚；KD-4、KD-2、YJ-5、KD-5、CK 聚為第2 類，特征是每穗結(jié)實(shí)數(shù)量多，鮮果千粒質(zhì)量中等，出皮率較高，表明其果實(shí)顆粒小，果皮較薄；YJ-3、YJ-4 聚為第3 類，特征是皮刺大，果徑大，鮮果千粒質(zhì)量大，干制千粒皮質(zhì)量大，出皮率高，表明其果實(shí)顆粒大，果皮厚。

3 結(jié)論與討論

本研究中通過對11 種無刺（少刺）花椒參試材料的19 個(gè)表型性狀進(jìn)行測定與分析，結(jié)果表明：在皮刺性狀方面，KD-3 的無刺枝段比例最高；KD-3、YJ-5 的單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量最少，均為0；YJ-2 的皮刺最小；在果實(shí)性狀方面，KD-1 果梗最長，YJ-4 果徑最大，KD-5 每穗結(jié)實(shí)數(shù)量最多，YJ-4 的鮮果千粒質(zhì)量和干制千粒皮質(zhì)量最大；在葉片性狀方面，KD-1 的頂葉面積和小葉面積最大，葉片最厚。差異分析結(jié)果表明，這些性狀之間存在不同程度的差異。其中單位長度有刺枝段皮刺數(shù)量的變異系數(shù)最大，為127.27%，是差異最大的性狀指標(biāo)；其余指標(biāo)的變異系數(shù)均大于10.00%，說明各材料的性狀間差異明顯。主成分分析結(jié)果表明，YJ-4、YJ-3、KD-1 是綜合性狀較好的無刺（少刺）花椒材料，適宜在四川南部地區(qū)中、高海拔區(qū)域種植和推廣。

在種質(zhì)篩選過程中，應(yīng)注重各表型性狀之間的相關(guān)性，以篩選出兼具獨(dú)特優(yōu)勢和多種優(yōu)良性狀的種質(zhì)，為品種選育工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[8]。相關(guān)性分析結(jié)果表明，無刺（少刺）花椒的表型性狀大多存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，少數(shù)為極顯著負(fù)相關(guān)，極少數(shù)為顯著正相關(guān)。采用主成分分析法對經(jīng)濟(jì)作物的品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評價(jià)的研究報(bào)道較多[9-14]。主成分分析結(jié)果表明，結(jié)實(shí)性狀因子和皮刺性狀因子為主要的表型性狀因子。主成分得分排前3 位的材料依次為YJ-4、YJ-3、KD-1，CK排名第6 位，說明排名前5 位的無刺（少刺）花椒材料的綜合性狀優(yōu)于對照大紅袍。通過聚類分析，可將11 種花椒材料劃分為3 類，各類群之間差異顯著，這與羅友進(jìn)等[15] 的研究結(jié)果一致。

林木生長周期長，本研究中僅對試驗(yàn)材料的當(dāng)代表型性狀進(jìn)行了觀測和分析，其子代性狀的穩(wěn)定性、一致性和特異性有待進(jìn)一步研究。

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[ 本文編校：聞 麗]

基金項(xiàng)目：四川花椒創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（SCCXTD-2024-23）；四川省科技廳基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（24JBKY02）；雅安市創(chuàng)建國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新中心“揭榜掛帥”項(xiàng)目（kczx2023-2025-20）；四川省院所科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（2024ZHYS0031）。