新疆霍城县大西沟野杏果实表型多样性研究

曹 倩，廖 康，刘 娟，徐桂香，孙 琪，司洪章，杨新峰

(1、新疆农业大学新疆特色果树研究中心，乌鲁木齐 830052；2、新疆霍城县林业局，新疆霍城 835200)



新疆霍城县大西沟野杏果实表型多样性研究

曹 倩1，廖 康1，刘 娟1，徐桂香1，孙 琪1，司洪章2，杨新峰2

(1、新疆农业大学新疆特色果树研究中心，乌鲁木齐 830052；2、新疆霍城县林业局，新疆霍城 835200)

【目的】研究新疆野杏种质资源的果实经济性状多样性，为野杏的开发利用奠定基础。【方法】观察和测定新疆霍城县大西沟自然分布的野杏果实性状，通过Excel2010和DPS7.05数据处理软件计算各性状的平均值、标准差、极值，变异系数、Simpson多样性指数和主成分分析，利用MEGA软件的UPGMA方法进行聚类分析。【结果】66株大西沟野杏果实的28个表型性状分析中，变异系数在0%～53.99%，变异系数最大的是核粘离和果形，而果实大小和果核核仁大小的变异系数较低，野杏果实果面均有茸毛，核仁都是苦杏仁；多样性指数在5.718 9～6.044 4，具有丰富的多样性；主成分分析中，前6个主成分累计贡献率为86.57%，各主成分的贡献率以此递减，所以前6个主成分是野杏果实形态28个性状的重要主成分；基于野杏果实性状将66株野杏分为6大类。【结论】新疆霍城县大西沟野杏具有丰富的多样性，在表型性状中，各个性状的变异程度较大，果实、果核和核仁大小较稳定，是野杏的评价及分类的重要依据。果形、果实整齐度、单果重、鲜核重、鲜仁重、风味、果肉汁液、硬度和可溶性固形物、核粘离等表型性状有较大差异。

新疆野杏；果实；多样性；主成分分析；聚类分析

0 引 言

【研究意义】杏是蔷薇科(Rosaceae)，李亚科(Prunoideae)杏属植物(ArmeniacaMill.)，是我国原产果树之一，起源于中亚，起源中心(基因中心或多样化中心)在新疆[1-3]，具有悠久的历史。在历史的演化过程中，新疆杏种质资源形成十分丰富的多样性。其中新疆野杏(ArmeniacavulgarisLam)是我国重要的种质资源，大面积分布于新疆伊犁[4]。野杏喜光，耐干旱，具有加强的抗寒性，其树势健壮，适应性极强，能生长于贫瘠石质化土壤，一般生长在海拔900～1 500 m山谷的阴阳两坡[5-6]。伊犁地区的特殊气候条件及地理环境，为新疆野杏的生长提供有力保障。新疆野杏具有很大的开发潜质，随着市场的主导，对杏子的需求也越来越高、越来越多样化，因此，对野杏的认知就要更深入。野杏是栽培杏的原生种[7]，对原生种的研究是有必要性的。研究通过对新疆伊犁霍城县大西沟自然分布区野杏的果实性状进行分析，探讨其遗传多样性，为种质资源的鉴定、分类及驯化栽培及新品种选育提供参考。【前人研究进展】通过对杏果实的多样性分析有利于杏资源的保护及分类。樊丁宇等[8]测定了新疆南疆地区58个杏品种的单果重、果形指数，硬度、可溶性固形物、可滴定酸、风味等10项果实品质指标，经主成分分析，前6个主成分的累计率就已经达到85%以上，反映出鲜食杏果实品质的绝大部分信息。张君萍等[9]认为新疆杏果型较小，但可溶性固形物含量高，含糖量也较高，甜中带一点酸。李利民等[10]从果实的营养成分来进行杏果品的评价，赵翠等[11]通过果实品质对10种新疆杏作出评价。果实形态的研究在品种的分类上也做出了重要贡献。【本研究切入点】目前对新疆野杏的果实形态研究上很少，研究新疆霍城县大西沟野杏果实形态多样性。【拟解决的关键问题】对霍城县大西沟野杏分布区域进行果实采集并研究，从28项指标综合分析新疆野杏的多样性。

1 材料与方法

1.1 材 料

2014年7月～2015年7月采集野杏，地点为分布较为集中的新疆伊犁霍城县大西沟，根据各个野杏果实成熟期进行采集，对所采集的果实及时进行果实形态的观测及记录。共采集66份野杏种质测定果实主要性状。沿大西沟河沟由低海拔至高海拔在野杏分布区进行采样，采样单株间隔距离在100 m以上。采样区域海拔1 025.9～1 204.9 m，N44°23'20.360"～ 44°26'16.919"，E80°45'41.618"～ 80°47'05.715"。

1.2 方 法

在果实成熟时进行采样，并及时进行感官品质和理化指标测定，从每个定点树的外围随机选择10个果实样品进行外部形态的观测。观测的主要性状以《杏种质资源描述规范和数据标准》[12]作为参考依据，观测果实、果核、核仁方面的形态特征。

采用电子数显卡尺分别测量果实的纵、横和侧径，并计算果形指数(果实纵径/横径)；采用电子天平称单果重、鲜果核重、鲜核仁重；采用 GY-1 型果实硬度计进行测量硬度；用手持折光仪测量果汁中的可溶性固形物含量；根据果实描述性指标观察果实的形状，果顶的形状，果面是否有茸毛，整齐度，对称度，着色类型和着色程度，果肉颜色，汁液的多少，果核与果肉的粘离，果核的形态等。表1

表1 野杏种质资源果实形态性状观测项目及记载标准
Table 1 Observation project and recorded standard of Wild apricot resources fruit morphological character in Xinjiang

序号No观测项目Observationproject测定方法和记载标准Determinationmethodsandstandards1果实形状1=扁圆；2=圆；3=卵圆；4=椭圆；5=心脏形；6=不规则2果顶1=凹入；2=平；3=圆凸；4=尖圆3果面茸毛0=无；1=有4整齐度1=整齐；2=一般；3=不整齐5对称性1=不对称；2=对称6果肉颜色1=白；2=淡黄；3=黄；4=黄绿；5=橙7风味1=酸；2=甜酸；3=酸甜；4=甜；8汁液1=少；2=中；3=多9单果重(g)天平称量10果形指数果实纵径/横径11硬度(kg/cm2)GY-1型硬度计测量12可溶性固形物(%)手持测糖仪测量13核粘离1=离；2=半离；3=粘14鲜核重(g)天平称量15果核指数果核纵径/横径16核形1=扁圆；2=圆形；3=卵圆；4=倒卵圆；5=椭圆；6=心脏17核面1=平滑；2=较平滑；3=粗糙18核厚(mm)游标卡尺测量19鲜仁重(g)天平称重20核仁指数核仁纵径/横径21仁味1=苦；2=甜22仁饱满1=饱满；2=一般；3=不饱满

1.3 数据统计

对非数值类型的性状进行赋值，利用Excel2010和DPS7.05数据处理软件计算每份野杏果实各性状的平均值，标准差，极值，变异系数和Simpson多样性指数。

表形各性状数值利用DPS7.05数据处理软件对数据标准化转化后作主成分分析，并利用MEGA软件的UPGMA方法进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 果实形态多样性

2.1.1 非数值型性状多样性

研究表明，新疆野杏果实果面上均有茸毛，苦仁，其他性状都具有丰富的多样性。果实形态中扁圆、圆、卵圆、椭圆、心脏形和不规则形，其中圆形所占比例最高，为35.85%，变异系数最高为53.42%，Simpson指数为5.846 9，具有较高的多样性；果顶平者最多，达到42.42%；果肉颜色大多为黄色和橙色，其中橙色所占比例较高为57.58%；果实风味具有较高的多样性，从酸到甜各个级别都有，但以酸甜和甜为主，分别占20.63%和52.38%；野杏果实大多汁液都较少。

果核、核仁形态多样性的非数值型性状从核粘离、核形、核面、仁味和仁饱满度进行分析。所选的样品中，67.69%的果核属于离核，半离核最少为10.77%；核型中椭圆形占一半；核面63.64%为粗糙型，杏仁风味均为苦，大多杏仁较饱满。果核和核仁非数值型性状的变异系数在0～53.99%，Simpson多样性指数在5.838 2到6.044 4，具有较丰富的多样性。表2

表2 野杏种质果实形态非数值型性状多样性
Table 2 Analysis of the diversity of wild apricot's non-numeric characters

性状Character各级所占比例(%)Theproportionoffruitatalllevels123456平均极值Meanvalue变异系数CoefficentofVariationShannon信息指数(H＇)SimpsonIndex果形Fruitshape1818348515151667606909285534258469果顶Topoffruit1667424227271364238388659342茸毛Fuzzoffruitsurface1000010000060444整齐度Uniformity80306061364133531758822对称性Symmetry13648636186185660157果肉颜色Coloroffruitflesh00015240915758414246959992风味Relishoffruit174695220635238311376358807汁液Juiceoffruit531325002188169482458422核粘离Nuclearstickfrom676910772154154539958382核形Nutletshape212160650002273447326559578核面Nutletsurface227313646364241349059437仁味Tasteofkernel1000010000060444仁饱满度Kernelsatiation424221213636194460158897

2.1.2 数值型性状多样性

研究表明，数值型性状包括果实大小，果肉性状和果核核仁性状。其中果实的单果重、果实纵横侧径的平均值分别为10.35 g、26.87 mm、26.35 mm、22.66 mm，这四个性状的变异系数相差较大，最小的是果实纵径12.36%，最大的为单果重为41.74%，Simpson多样性指数基本都在6左右，表现出丰富的多样性。

果肉性状主要包含硬度和可溶性固形物，平均值为5.96 kg/cm2和18.34%，变异系数最大的为果实硬度45.47%，Simpson多样性指数为5.871 6较可溶性固形物略低。

果核和核仁性状中从鲜核重、果核纵横侧径、核厚、核仁的纵横侧径和仁鲜重这9个性状分析。其中变异系数较大的为鲜核重和鲜仁重，为32.67%和47.50%；鲜核重最大值为2.77 g,最小值为0.67 g；鲜仁重最小值为0.05 g，最大值为0.87 g；变异系数相差较大。Simpson多样性指数变化在5.718 9～6.037 0；果核横径的Simpson多样性指数最高，具有较高的多样性。表3

表3 果实形态数值型性状标准差、变异系数和多样性指数
Table 3 Analysis of diversity indexes, fruit shape numeric character standard deviation and variation coefficients

观测项目Itemsoflength数量N最小值Minimum最大值Maximum平均值Mean标准差StdDeviation变异系数CoefficentofVariationShannon信息指数(H＇)SimpsonIndex单果重(g)Fruitweight6639329201035432417459298果实纵径(mm)Fruitlongitudinaldiameter65193535592687332123660115果实横径(mm)Fruitcrossdiameter65188832892635340129060105果实侧径(mm)TheFruitside6590229812266372164260021硬度(kg/cm2)Firmness642231828596271454758716可溶性固形物(%)Solublesolidscontent64101029001834381207759698鲜核重(g)Weightoffreshnuclear66067277150049326759688果核纵径(mm)Thelongitudinalstonediameter66152528242088248118860345果核横径(mm)Thestonecross66138421841721176102360370果核侧径(mm)Thestoneside6678214941039119114557299核厚(mm)Sheelthickness66117236174028160960264核仁纵径(mm)Thelongitudinalnutsdiamete66105818251443169117160346核仁横径(mm)Thenutscrossdiameter6673312701022123120457189核仁侧径(mm)Thenutside66252815549144262359920仁鲜重(g)Weightoffreshkernel66005087040019475058545

2.2 果实性状的主成分

主成分分析主要是从空间上展示不同材料、特别是不同分类群体之间的关系，能够更直观的表现类群间的遗传关系[13]。主成分分析是设法将原来众多具有一定相关性，在不损失原有数据信息的条件下，重新组合成一组新的互相无关的综合指标来代替原来的指标[14]。研究表明，28个主成分因子，其中前6个主成分因子的累计贡献率为86.57%。其中第1主成分的方差贡献率为35.15%，影响较大的特征向量的性状为果实的纵、横、侧径，果核的纵、横、侧、径，以及鲜核仁的纵、横、侧径9个性状，主要反映的是果实、果核和核仁的大小重要指标；第2主成分的贡献率为24.31%，其中果实的对称性、果肉颜色、风味、核粘离、核形、核面的特征向量值较高；第3主成分的贡献率为9.94%，其中果实性状、果顶、鲜核重和核厚的特征向量值较高；第4主成分的贡献率为7.48%，果顶、鲜核仁饱满度和鲜核重的绝对特征向量值高；第5主成分的贡献率为5.06%；绝对特征向量值高的性状是单果重、可溶性固形物和鲜仁重；第6主成分贡献率为4.65%，风味、汁液和硬度这三个性状的绝对特征向量值较高。前6个主成分累计贡献率为86.57%，代表了全部信息的86.57%，各主成分的贡献率以此递减，所以前6个主成分是野杏果实形态28个性状的重要主成分。表4

2.3 基于果实形态性状的聚类分析

对霍城县大西沟采集的66份野杏果实材料采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析，聚类结果显示，根据单果重、果实大小和果核大小将66份野杏种质资源分为6大类。第一大类包含了试验所采样品的大多数，共34份，这一类是果实和核仁较大的一组；第二类包含了21份材料，该类单果重和核仁最小；第三类有6份材料，可溶性固形物较高，果实偏甜；第四类2份，样本虽少，但果实，果核及核仁是六类中最大的；第五类1份；第六类2份，这两类的果形、果核及核仁指数略低，第六类果实最软。从聚类的结果显示，大西沟各株野杏的遗传距离极为相近，说明具有相近的亲缘关系，但从欧式距离来看，最大值与最小值相差14.7，这表明这66株野杏还是具有很大的差异性。图1

表4 主成分的特征值、方差贡献率、累计方差贡献率和主要相关矩阵的特征向量
Table 4 The latent root, variance contribution rate, accumulative contribution ratio and main feature vector correlation matrix of the principal component

项目Items因子1Factor1因子2Factor2因子3Factor3因子4Factor4因子5Factor5因子6Factor6特征值Eigenvalue984126807927819209331415713007百分率(%)Percentage%35147324313899353747615056146455累计百分率%CumulativePercentage351473594611693963768724819285865740特征向量Eigenvector果形Fruitshape-0141001420-0290503520-0039300665果顶Topoffruit-0159501540-0280303679-0053700812茸毛Fuzzoffruitsurface-0180501782-0243003485-0055500728整齐度Uniformity003030258601925-01505-0008801250对称性Symmetry-01182034690031400009-0014200429果肉颜色Coloroffruitflesh-0075903514-00496-0058300565-00342风味Relishoffruit-005110341800426-0034200913-01486汁液Juiceoffruit0074500716-0111000824-00425-07113核粘离Nuclearstickfrom-009920344700209-0003000420-00320核形Nutletshape-0006503176-00704-010100122900904核面Nutletsurface-00212032780109401106-0083501076仁味Tasteofkernel021150205301259-0038201012-00272仁饱满度Kernelsatiation001600265801387-03948-01040-01330单果重Fruitweight0193700354-00619011110570400024果实纵径Fruitlongitudinaldiameter02921-00357-017470104700233-00303果实横径Fruitcrossdiameter02810-00577-021630084000567-00170果实侧径Fruitside0293000515-002670103300464-00031硬度Firmness0142300383-00554-01467-0106105914可溶性固形物Solublesolidscontent021660049900707-00282-03196-00107鲜核重Weightoffreshnuclear00293000740491303740-00008-00160果核纵径Longitudinalstonediameter0283501025-00653-0058000051-00698果核横径Stonecross0288400857-01434-00559-00245-00213果核侧径Stoneside02775006580134201746-01373-00172核厚Sheelthickness00681001090485203345-01035-00367核仁纵径Longitudinalnutsdiameter0292100949-0073700148-0029200035核仁横径Nutscrossdiameter0290300777-01431-003680026200272核仁侧径Nutside024740027101019022770052201921仁鲜重Weightoffreshkernel-00795-0035101582-000960674500429

3 讨 论

鉴定评价是种质资源研究、利用的重要手段[15]。新疆霍城县大西沟66份野杏资源果实性状差异较大，并具有丰富的多样性。表型性状既具有变异性又具有稳定性，受其本身的遗传组成和生态环境两方面的影响，是生物适应其生态环境的表现形式[16]。对大西沟野杏果实的28个表型性状进行研究，无论是非数值型性状还是数值型性状都存在较大的差异，变异系数在0～53.99%，各个果实性状的变异程度各不相同，变异系数最大的是核粘离，部分果实感官性状的变异系数较大；与此同时，研究表明，果实大小和果核核仁大小的变异系数偏低。变异系数小的性状，说明其性状遗传较为稳定，不易受环境等因素的影响[17]。在前人的研究中也证实了这一点，周龙等[18]的研究中，野生樱桃李各天然群体间，果实表型性状指标平均变异系数最小的是果形指数，表现出较为稳定的遗传性状。Shannon信息指数(H')在5.718 9～6.044 4，具有丰富的多样性，在表中还发现了变异系数越大的其多样性指数却越低。这与前人Tilman[19]提出的生态系统内变异系数和多样性指数之间的关系一致。

图1 66份野杏种质资源果实性状多样性聚类图
Fig.1 Clustering map of 66 wild apricot germplasm resources'fruit traits

试验对选取的66株大西沟野杏果实形态的28个性状进行主成分分析，筛选出前6个主成分因子，这6个主成分因子代表总遗传信息的86.57%。在主成分分析中发现，果实、果核和核仁的大小占有非常大的比重，这些性状对野杏资源的评价及分类占有主导作用。

聚类分析用数学的方法定量地确定品种或指标的相似或不相似关系，从而客观地划分类别[20]。将66份大西沟野杏材料根据果实形态性状虽分为6大类，但从聚类图中显示，第一类和第二类的遗传距离较相近，其他四类有明显的差异，可能是因为研究中存在较多的非数值型性状，人为地赋值，具有较大主观性，对表型多样性研究分析存在偏差，需要对这66株野杏除了果实性状之外的其他性状进行综合分析及更深入的研究。这66株野杏遗传距离较近，能大致反映出该地区野杏的亲缘关系。

4 结 论

新疆霍城县大西沟的66株野杏的果实形态的28个性状的变异系数在0%～53.99%，该地区野杏存在较大差异；多样性指数在5.718 9～6.044 4，霍城县大西沟野杏具有丰富的多样性；在表型性状中，果实、果核和核仁大小指标遗传较为稳定，是野杏的评价及分类的重要依据；果形、果实整齐度、单果重、鲜核重、鲜仁重、风味、汁液、硬度和可溶性固形物、核粘离等是表型性状存在较大差异的指标。

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Fund project:Supported by science and technology planning projects of Xinjiang Uygur Autonomous Region "integration and demonstration of the key technology of high efficiency and safety production of Xinjiang featured fruit tress" (201130102-1), special fund for the technical system of modern agricultural industry (CARS-30) and key discipline foundation for fruit trees of Xinjiang Uygur Autonomous Region

Study on the Daxigou Wild Apricot Fruit Phenotypic Diversity in Huocheng County, Xinjiang

CAO Qian1, LIAO Kang1, LIU Juan1, XU Gui-xiang1, SUN Qi1, SI Hong-zhang2, YANG Xin-feng2

(1.Research Center of Featured Fruit Trees, College of Forestry & Horticulture，Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China；2. Huocheng County Forestry Bureau, Huocheng Xinjiang 835200, China)

【Objective】 To explore the economic traits of the fruit of Xinjiang Wild Apricot germplasm and lay the foundation for the development and utilization of wild apricots. 【Method】The traits of the wild apricot fruit which was naturally distributed in Daxigou of Huocheng County, Xinjiang were observed and determined, and its mean value, standard deviation, extreme value, variation coefficient, Simpson diversity index went through principal component analysis and they were calculated by Exce l2010 and DPS 7.05 data processing software, and the UPGMA method of MEGA software was also applied for cluster analysis.【Result】From the analysis of the 28 phenotypic characters of 66 strains of wild apricot in Daxigou, the variation coefficient was in the range of 0 to 53.99%, and the largest of variation coefficient was the nuclear adhesion and fruit shape, while the coefficient of variation in fruit size and seed size of nucleolus was low. The wild apricot fruit surface had the fuzz, and its nucleoli were bitter with the diversity index between 5.718，9 to 6.044，4. The fruit was rich diversity; in the principal component analysis, the total contribution rate of the first 6 principal components was 86.57%, and the contribution rate of each principal component decreased one by one, so the first 6 principal components were the main components of the 28 characters of wild apricot; based on the fruit characters of wild apricot, 66 wild apricot cultivars were divided into 6 categories. 【Conclusion】The wild apricot in Daxigou, Huocheng County, Xinjiang is rich in diversity and in phenotypic traits, the degree of variation is larger, the fruit, and the size of the core and nucleoli is relatively stable, and these are important basis for evaluation and classification of wild apricot. These phenotypic traits, such as fruit shape, uniformity, fruit weight, weight of fresh kernel, weight of fresh nuclear weight, flavor, fruit juice, hardness and soluble solids, nuclear stick degree, etc. are extremely different.

Xinjiang wild apricot; fruit; diversity; principal component analysis; clustering analysis

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.05.002

2016-01-04

新疆维吾尔自治区科技计划项目“新疆特色果树高效安全生产关键技术集成与示范”(201130102)；新疆维吾尔自治区果树重点学科基金

曹倩(1989-)，女，新疆人，硕士研究生，研究方向为果树种质资源学，(E-mail)caoqian0510@163.com

廖康(1962-)，男，四川梓橦人，教授，博士生导师，研究方向为果树资源及栽培生理,(E-mail)liaokang01@163.com

S662.2

A

1001-4330(2016)05-0791-08