菲油果抗寒指标主成分分析

唐丽+张瑜+袁德义

摘要：为探讨菲油果（Feijoa sellowiana）的抗寒特性，以引种的“Coolidge”和“Mammoth”2个菲油果新品种成熟叶为试验材料，在自然越冬过程及人工低温胁迫条件下，对测定的叶片电导率、可溶性糖、游离脯氨酸（Pro）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、丙二醛（MDA）等生理指标进行主成分分析。结果表明，自然越冬过程中，电导率的表现最为突出，可作为鉴定菲油果抗寒性的单一指标;在人工低温胁迫条件下，可以通过提高Pro、POD和可溶性糖的含量来抵御低温伤害。

关键词：菲油果（Feijoa sellowiana）;生理指标;抗寒性;主成分分析

中图分类号：S793.9;Q945.78        文献标识码：A        文章编号：0439-8114（2014）21-5172-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.21.030

Principal Component Analyses of Cold-resistance Indexes of Feijoa sellowiana Berg

TANG Li，ZHANG Yu，YUAN De-yi

（College of Forestry， Central South University of Forestry & Technology， Changsha 410004， China）

Abstract： The mature leaves of two Feijoa species including Coolidge and Mammoth treated in artificial low temperature） were used to study the cold resistance characteristics of F. sellowiana Berg. The physiological indexes including electrical conductivity， soluble sugar and free proline （Pro）， superoxide dismutase （SOD）， peroxidase （POD） and malondialdehyde （MDA） were analyzed by principal component analysis. Results showed that during the natural wintering， the performance of conductivity was outstanding and could be used as a single index for identifying cold hardiness of thin oil fruit. Under the artificial low-temperature stress， the damage from the low temperature could be reduced by improving the contents of free amino acid （Pro）， peroxidase （POD） and soluble sugar.

Key words： Feijoa sellowiana Berg; physiological indexes; cold resistance; principal component analysis

菲油果（Feijoa sellowiana）是桃金娘科（Myrtaceae）菲油果属（Feijoa）常绿灌木或小乔木[1]。菲油果具有较好的观赏价值，是一种集食用、观赏、绿化于一体的新型树种，具有广泛的发展前景。目前，国内对于菲油果的研究不多，大部分对菲油果的研究建立在扦插、组织培养、药用价值及光合特性等方面，目前尚未对菲油果的抗寒性进行深入研究[2-9]。因此，本研究是建立在对不同品种的菲油果于自然越冬条件和人工低温胁迫条件下的生理指标的变化进行分析的基础上，考虑植物生理过程的复杂性，而且是受多种环境因素及自身条件影响，很难用某一个单一的生理指标反映出其抗寒性的强弱[10，11]。为此，对菲油果的抗寒性进行主要成分分析，可以更好、更加准确地对菲油果的抗寒性进行综合评价，研究菲油果抗寒性指标，探索其抗寒机理，从而更好地掌握其抗寒的特点，以期为菲油果的引种、选种、扩大栽培提供理论支持。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验于2010年5月至2011年10月在中南林业科技大学植物园进行。试验地年平均气温约17.7 ℃，1月的平均温度最低，约为4.8 ℃，9月的平均气温为25.1～38.5 ℃，年积温为5 457 ℃，全年无霜期约275 d，年均降水量1 361.6 mm。

1.2  试验方法

主成分分析（Principal component analysis）的实质就是数据降维，经分析后的新指标彼此间不相关，是原始指标的线性组合。主成分按特征值大小排序，特征值最大的称为第一主成分，具有最大方差，贡献率最大，其后的主成分特征值方差和贡献率依次递减。以实际测定的最大值作为标准，设值为1，其他种源的实际测定值与最大值之比，得到其他各种源标准化后的值。用INTERVAL DATA 程序计算各变量间的相关系数，然后用EIGEN求特征值（Eigenvalue）和贡献率（Contribution）。

1.3  统计分析

原始数据的合成、统计以及图表制作使用Microsoft Excel、Word 2007软件处理;数据统计分析采用SPSS统计分析软件完成。

2  结果与分析

2.1  自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析

由表1自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，前面3个主要成分的累计贡献率已经达到了92.175%，因此可以说明前面的3个主要成分已经把不同品种菲油果92.175%的抗寒性信息表现出来，即可以选取前面的3个主要成分作为不同品种菲油果抗寒性评价的综合指标。

由表1自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，第一特征值为4.141，贡献率为56.325%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为SOD>可溶性糖>Pro，其中SOD、可溶性糖和Pro都起保护作用;因此，第一主成分可以看作是植物在低温条件下自身的保护因子。第二特征值为1.782，贡献率为23.718%，第二主成分中绝对值较大的为MDA和Pro，MDA是膜脂过氧化的最终产物，大量的积累会对生物膜造成伤害，Pro为植物体内的保护因子，其保护因子与受伤因子的水平相当，因此，菲油果在自然越冬的过程中基本不受低温的伤害。第三特征值为0.875，贡献率为12.132%，第三主成分分析中生理指标绝对值较大为相对电导率，说明第三主成分标示膜透性与抗寒性的关系，并且相对电导率可以作为菲油果抗寒性鉴定的单一指标。

2.2  人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析

由表2人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，前面的4个主要成分的累计贡献率已经达到了92.049%，因此可以说明前面的4个主要成分已经把不同品种菲油果92.049%的抗寒性信息表现出来，即可以选取前面的4个主要成分作为不同品种菲油果的抗寒性评价的综合指标。

由表2人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，第一特征值为3.489，贡献率为42.984%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为Pro>POD，均在低温下对植物起保护的作用。第二特征值为2.352，贡献率为29.431%，其中绝对值较大的生理指标为相对电导率和SOD，可以看作是膜透性、膜脂过氧化与抗寒性的关系。第三特征值为1.189，贡献率为13.967%，其中绝对值较大的生理指标为相对电导率。第四特征值为0.459，贡献率为5.667%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为POD>可溶性糖，表示保护性酶、可溶性糖与抗寒性的关系。

3  小结与讨论

主成分分析是将分散在一组变量上的信息集中到某几个综合指标（主成分）上的探索性统计分析方法。其目的是利用主成分描述数据集内部结构，起到数据降维的作用。主成分分析从本质上讲是聚类方法的一种，除此之外，主成分分析还可以提供有关性状间相关性的信息，以及某一综合性状在分类中的意义，对分类的影响等多种信息[12，13]。因此主成分分析有着其独特的优越性[14，15]。

本研究通过对不同品种菲油果在自然越冬条件下与人工低温胁迫条件下的生理指标主要成分分析结果表明，自然越冬过程中，电导率的标新最为突出，可以作为鉴定菲油果抗寒性的单一指标;在人工低温胁迫的条件下，可以通过提高Pro、POD和可溶性糖来抵御低温所带来的伤害。

参考文献：

[1] 张连全.庭园绿化新秀——菲油果[J].园林，2005（2）：25.

[2] 和红云，田丽萍，薛  琳.植物抗寒性生理生化研究进展[J].天津农业科学，2007，13（2）：10-13.

[3] 黄希莲.贵州市绿蓠植物耐热抗寒性研究[D].贵阳：贵州师范大学，2008.

[4] 王  丹，刘仁道，任少雄.食用、观赏兼用果树新种类费约果引种的气候适应性分析[J].中国南方果树，2007，36（6）：39-41.

[5] 韩玉洁，殷丽清，张于卉，等.费约果的引种栽培及其应用[J].上海交通大学学报（农业科学版），2009，28（6）：631-634.

[6] 范仲先.可观可食致富树——菲油果[J].农业实用科技信息，2008（10）：50.

[7] 范仲先.可观可食树——菲油果[J].资源开发与市场，2008，24（5）：393.

[8] 任少雄，王  丹，张  猛，等.世界各国费约果育种进展及主要栽培品种[J].中国南方果树，2008，37（5）：30-32.

[9] 福井正夫（日）.费约果的生物学特性与栽培技术[J].陈石榕，译.福建热作科技，1985（2）：42-46，50.

[10] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[11] 王富荣. 植物抗寒性指标的种类及其应用[J].植物生理学通报， 1987（3）：49-55.

[12] 文  彬，晁瑞堂，陈玉山.草莓品种的数量分类研究[J].华南师范大学学报（自然科学版），2000（1）：99-103.

[13] 鲁生霞.主成分分析及其在动物遗传育种中的应用[J].青海畜牧兽医杂志，2003，33（5）：37-38.

[14] 徐克学.生物数学[M].北京：科学出版社，2004.

[15] 方  彦.园林植物[M].北京：高等教育出版社，2005.

原始数据的合成、统计以及图表制作使用Microsoft Excel、Word 2007软件处理;数据统计分析采用SPSS统计分析软件完成。

2  结果与分析

2.1  自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析

由表1自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，前面3个主要成分的累计贡献率已经达到了92.175%，因此可以说明前面的3个主要成分已经把不同品种菲油果92.175%的抗寒性信息表现出来，即可以选取前面的3个主要成分作为不同品种菲油果抗寒性评价的综合指标。

由表1自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，第一特征值为4.141，贡献率为56.325%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为SOD>可溶性糖>Pro，其中SOD、可溶性糖和Pro都起保护作用;因此，第一主成分可以看作是植物在低温条件下自身的保护因子。第二特征值为1.782，贡献率为23.718%，第二主成分中绝对值较大的为MDA和Pro，MDA是膜脂过氧化的最终产物，大量的积累会对生物膜造成伤害，Pro为植物体内的保护因子，其保护因子与受伤因子的水平相当，因此，菲油果在自然越冬的过程中基本不受低温的伤害。第三特征值为0.875，贡献率为12.132%，第三主成分分析中生理指标绝对值较大为相对电导率，说明第三主成分标示膜透性与抗寒性的关系，并且相对电导率可以作为菲油果抗寒性鉴定的单一指标。

2.2  人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析

由表2人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，前面的4个主要成分的累计贡献率已经达到了92.049%，因此可以说明前面的4个主要成分已经把不同品种菲油果92.049%的抗寒性信息表现出来，即可以选取前面的4个主要成分作为不同品种菲油果的抗寒性评价的综合指标。

由表2人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，第一特征值为3.489，贡献率为42.984%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为Pro>POD，均在低温下对植物起保护的作用。第二特征值为2.352，贡献率为29.431%，其中绝对值较大的生理指标为相对电导率和SOD，可以看作是膜透性、膜脂过氧化与抗寒性的关系。第三特征值为1.189，贡献率为13.967%，其中绝对值较大的生理指标为相对电导率。第四特征值为0.459，贡献率为5.667%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为POD>可溶性糖，表示保护性酶、可溶性糖与抗寒性的关系。

3  小结与讨论

主成分分析是将分散在一组变量上的信息集中到某几个综合指标（主成分）上的探索性统计分析方法。其目的是利用主成分描述数据集内部结构，起到数据降维的作用。主成分分析从本质上讲是聚类方法的一种，除此之外，主成分分析还可以提供有关性状间相关性的信息，以及某一综合性状在分类中的意义，对分类的影响等多种信息[12，13]。因此主成分分析有着其独特的优越性[14，15]。

本研究通过对不同品种菲油果在自然越冬条件下与人工低温胁迫条件下的生理指标主要成分分析结果表明，自然越冬过程中，电导率的标新最为突出，可以作为鉴定菲油果抗寒性的单一指标;在人工低温胁迫的条件下，可以通过提高Pro、POD和可溶性糖来抵御低温所带来的伤害。

参考文献：

[1] 张连全.庭园绿化新秀——菲油果[J].园林，2005（2）：25.

[2] 和红云，田丽萍，薛  琳.植物抗寒性生理生化研究进展[J].天津农业科学，2007，13（2）：10-13.

[3] 黄希莲.贵州市绿蓠植物耐热抗寒性研究[D].贵阳：贵州师范大学，2008.

[4] 王  丹，刘仁道，任少雄.食用、观赏兼用果树新种类费约果引种的气候适应性分析[J].中国南方果树，2007，36（6）：39-41.

[5] 韩玉洁，殷丽清，张于卉，等.费约果的引种栽培及其应用[J].上海交通大学学报（农业科学版），2009，28（6）：631-634.

[6] 范仲先.可观可食致富树——菲油果[J].农业实用科技信息，2008（10）：50.

[7] 范仲先.可观可食树——菲油果[J].资源开发与市场，2008，24（5）：393.

[8] 任少雄，王  丹，张  猛，等.世界各国费约果育种进展及主要栽培品种[J].中国南方果树，2008，37（5）：30-32.

[9] 福井正夫（日）.费约果的生物学特性与栽培技术[J].陈石榕，译.福建热作科技，1985（2）：42-46，50.

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[11] 王富荣. 植物抗寒性指标的种类及其应用[J].植物生理学通报， 1987（3）：49-55.

[12] 文  彬，晁瑞堂，陈玉山.草莓品种的数量分类研究[J].华南师范大学学报（自然科学版），2000（1）：99-103.

[13] 鲁生霞.主成分分析及其在动物遗传育种中的应用[J].青海畜牧兽医杂志，2003，33（5）：37-38.

[14] 徐克学.生物数学[M].北京：科学出版社，2004.

[15] 方  彦.园林植物[M].北京：高等教育出版社，2005.

原始数据的合成、统计以及图表制作使用Microsoft Excel、Word 2007软件处理;数据统计分析采用SPSS统计分析软件完成。

2  结果与分析

2.1  自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析

由表1自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，前面3个主要成分的累计贡献率已经达到了92.175%，因此可以说明前面的3个主要成分已经把不同品种菲油果92.175%的抗寒性信息表现出来，即可以选取前面的3个主要成分作为不同品种菲油果抗寒性评价的综合指标。

由表1自然越冬过程中菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，第一特征值为4.141，贡献率为56.325%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为SOD>可溶性糖>Pro，其中SOD、可溶性糖和Pro都起保护作用;因此，第一主成分可以看作是植物在低温条件下自身的保护因子。第二特征值为1.782，贡献率为23.718%，第二主成分中绝对值较大的为MDA和Pro，MDA是膜脂过氧化的最终产物，大量的积累会对生物膜造成伤害，Pro为植物体内的保护因子，其保护因子与受伤因子的水平相当，因此，菲油果在自然越冬的过程中基本不受低温的伤害。第三特征值为0.875，贡献率为12.132%，第三主成分分析中生理指标绝对值较大为相对电导率，说明第三主成分标示膜透性与抗寒性的关系，并且相对电导率可以作为菲油果抗寒性鉴定的单一指标。

2.2  人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析

由表2人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，前面的4个主要成分的累计贡献率已经达到了92.049%，因此可以说明前面的4个主要成分已经把不同品种菲油果92.049%的抗寒性信息表现出来，即可以选取前面的4个主要成分作为不同品种菲油果的抗寒性评价的综合指标。

由表2人工低温胁迫条件下菲油果叶片生理生化指标主要成分分析可知，第一特征值为3.489，贡献率为42.984%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为Pro>POD，均在低温下对植物起保护的作用。第二特征值为2.352，贡献率为29.431%，其中绝对值较大的生理指标为相对电导率和SOD，可以看作是膜透性、膜脂过氧化与抗寒性的关系。第三特征值为1.189，贡献率为13.967%，其中绝对值较大的生理指标为相对电导率。第四特征值为0.459，贡献率为5.667%，其中绝对值较大的生理指标排列顺序为POD>可溶性糖，表示保护性酶、可溶性糖与抗寒性的关系。

3  小结与讨论

主成分分析是将分散在一组变量上的信息集中到某几个综合指标（主成分）上的探索性统计分析方法。其目的是利用主成分描述数据集内部结构，起到数据降维的作用。主成分分析从本质上讲是聚类方法的一种，除此之外，主成分分析还可以提供有关性状间相关性的信息，以及某一综合性状在分类中的意义，对分类的影响等多种信息[12，13]。因此主成分分析有着其独特的优越性[14，15]。

本研究通过对不同品种菲油果在自然越冬条件下与人工低温胁迫条件下的生理指标主要成分分析结果表明，自然越冬过程中，电导率的标新最为突出，可以作为鉴定菲油果抗寒性的单一指标;在人工低温胁迫的条件下，可以通过提高Pro、POD和可溶性糖来抵御低温所带来的伤害。

参考文献：

[1] 张连全.庭园绿化新秀——菲油果[J].园林，2005（2）：25.

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[3] 黄希莲.贵州市绿蓠植物耐热抗寒性研究[D].贵阳：贵州师范大学，2008.

[4] 王  丹，刘仁道，任少雄.食用、观赏兼用果树新种类费约果引种的气候适应性分析[J].中国南方果树，2007，36（6）：39-41.

[5] 韩玉洁，殷丽清，张于卉，等.费约果的引种栽培及其应用[J].上海交通大学学报（农业科学版），2009，28（6）：631-634.

[6] 范仲先.可观可食致富树——菲油果[J].农业实用科技信息，2008（10）：50.

[7] 范仲先.可观可食树——菲油果[J].资源开发与市场，2008，24（5）：393.

[8] 任少雄，王  丹，张  猛，等.世界各国费约果育种进展及主要栽培品种[J].中国南方果树，2008，37（5）：30-32.

[9] 福井正夫（日）.费约果的生物学特性与栽培技术[J].陈石榕，译.福建热作科技，1985（2）：42-46，50.

[10] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[11] 王富荣. 植物抗寒性指标的种类及其应用[J].植物生理学通报， 1987（3）：49-55.

[12] 文  彬，晁瑞堂，陈玉山.草莓品种的数量分类研究[J].华南师范大学学报（自然科学版），2000（1）：99-103.

[13] 鲁生霞.主成分分析及其在动物遗传育种中的应用[J].青海畜牧兽医杂志，2003，33（5）：37-38.

[14] 徐克学.生物数学[M].北京：科学出版社，2004.

[15] 方  彦.园林植物[M].北京：高等教育出版社，2005.