‘羊角脆’类甜瓜果实品质因子分析及综合评价

王佳豪，段雅倩，乜兰春，宋立彦，赵文圣，方思雨，赵佳腾

‘羊角脆’类甜瓜果实品质因子分析及综合评价

王佳豪1，段雅倩1，乜兰春1，宋立彦2，赵文圣1，方思雨1，赵佳腾1

（1河北农业大学园艺学院/河北省蔬菜种质创新与利用重点实验室/河北省蔬菜产业协同创新中心，河北保定 071000；2青县农林局，河北沧州 061000）

【目的】筛选评价‘羊角脆’类甜瓜果实品质的代表性指标和高品质材料，为建立品质评价标准和选育优良品种提供参考和依据。【方法】以6个‘羊角脆’类甜瓜栽培品种和26份高代自交系成熟果实为试材，测定与果实品质相关的18个数量性状指标，将其分为经济性状指标和果肉品质指标，经因子分析、逐步回归和相关分析，得到果实品质的代表性指标，结合二维排序图，进行高品质材料筛选。【结果】18个指标中单果重、硬度、维生素C(VC)含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比变异性较大，变异系数>20%，果实横径、肉厚率和pH变异性较小，变异系数<10%；经济性状中筛选出3个公因子，累计方差贡献率为87.71%，解释指标为果实纵径、果实横径、果形指数、果腔纵径、果腔横径和肉厚率；果肉品质性状中筛选出4个公因子，累计方差贡献率为90.03%，解释指标为VC含量、硬度、可溶性固形物含量、总糖含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比。将以上筛选出的6个经济性状指标和7个果实品质指标进行综合品质分析，得到5个公因子，累计方差贡献率为87.35%，根据指标间的相关性，以指标简便易用和避免信息重叠为原则，果实纵径、肉厚率、硬度、总糖和可滴定酸5项指标可作为评价‘羊角脆’类甜瓜果实品质相关数量性状的代表性指标。根据以上5个公因子得分及其方差贡献率计算各材料综合品质排名，结合二维排序图，筛选出10份高品质材料。【结论】果实纵径、肉厚率、硬度、总糖和可滴定酸5项指标可作为评价‘羊角脆’类甜瓜品质的代表性指标；自交系25、24、22、21、8、1、17、18、20和23为高品质材料。

‘羊角脆’类甜瓜；果实品质；多元统计分析；代表性指标；综合评价

0 引言

【研究意义】中国是甜瓜生产大国，甜瓜品种类型丰富，其中‘羊角脆’（也称“羊角蜜”或“羊角酥”等）为薄皮甜瓜中独具特色的一类，其形似羊角，清脆爽口，深受消费喜赖。目前青县为全国著名的羊角脆生产基地，有上千年的栽培历史[1]，但当前生产中存在着品种杂乱、产品质量参差不齐，缺乏高端产品质量标准，产品质量控制体系不健全等问题，明确评价果实品质的代表性指标，筛选高品质材料，是制定产品质量标准、构建产品质量控制体系及选育优良品种的前提[2]。【前人研究进展】近年来，学者们利用多元统计分析对番茄、猴头菇、冬枣、灰枣等[3-9]多种作物品质进行了综合分析与评价，明确了其品质的代表性指标，建立了品质评价方法，并对种质资源进行了分类。聂继云等[10]、郑丽静等[11]提出可以用果实硬度、可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比和维生素C含量对苹果理化品质进行评价，可根据其可滴定酸含量、可溶性固形物和固酸比3项指标对苹果风味进行评价和分类。闫洪朗等[12]和王学征等[13]等对甜瓜果实品质指标也开展了相关研究，但结果并不相同。【本研究切入点】甜瓜有厚皮甜瓜和薄皮甜瓜，厚皮和薄皮甜瓜又各有多种类型，不同类型果实形状、大小、质地、口感差异很大。上述有关甜瓜果实品质评价指标的研究所用试材既包含了厚皮甜瓜又包含了薄皮甜瓜。针对某一类甜瓜开展果实代表性品质指标研究和对果实品质进行综合评价，对制定此类甜瓜产品质量标准和筛选高品质材料的意义重大。本研究以外观及内在品质均独具特色的‘羊角脆’类甜瓜为试材，筛选其果实品质评价指标，并对不同材料果实品质进行综合评价。【拟解决的关键问题】以6个‘羊角脆’类甜瓜栽培品种和26份高代自交系成熟果实为试材，测定与果实品质相关的18个数量性状指标，运用因子分析、多元线性回归、相关性分析等多种多元统计分析方法，明确各指标间的相互关系，确定影响果实品质的代表性指标，分析各材料果实品质特性，为完善‘羊角脆’类甜瓜产品质量标准，构建产品质量控制体系及选育优质品种提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料包括‘青县羊角脆’‘青脆1号’‘博洋61’‘天美43’‘天美44’‘天美99’共6份‘羊角脆’类甜瓜栽培品种和26份高代自交系，分别编号1—32。试材均于2018年2月10日播种育苗，3月20日定植于塑料大棚内，土壤为砂壤土，株距35 cm，行距90 cm，每小区每份材料栽植32株，3次重复，随机区组设计。吊蔓栽培，单蔓整枝，于主蔓12—15节留果，利用同株雄花进行人工授粉，每株留果3个。6月11日在每个小区选具有该材料典型特征且生长健壮的植株10株，每株选发育正常的商品果1个，每小区共取成熟度一致的果实10个，每份材料总计取果30个，用于经济性状指标及果肉品质指标的测定，品质指标测定为每个样品重复3次。

1.2 测定方法

18个数量性状指标分为经济性状指标和果肉品质指标。

1.2.1 经济性状指标 包括单果重、果实纵径、果实横径、果形指数、果腔纵径（fruit cavity longitudinal diameter，FCLD）、果腔横径（fruit cavity transverse diameter，FCTD）、果肉厚、肉厚率、瓜把长、把横径10项指标。果形指数=果实纵径/果实横径，肉厚率=果肉厚×2/果实横径[14]。

1.2.2 果肉品质指标 果实纵切，在近果脐1/3处取果肉中部测定硬度、pH、维生素C（VC）、可滴定酸（titratable acid，TA）、可溶性固形物（total soluble solids，TSS）、总糖、糖酸比、固酸比8项指标。其中TSS使用ATAGO数显折光仪测定，硬度使用意大利T.R. Snc水果压力计测定，pH使用奥豪斯STARTER 3100测定，可滴定酸测定采用氢氧化钠滴定法，VC测定采用2, 6-二氯酚靛酚法，可溶性总糖采用蒽酮比色法测定，糖酸比和固酸比分别为可溶性总糖和可溶性固形物与可滴定酸之比[15]。

1.3 数据分析

所有数据使用Excel软件整理，运用SPSS22.0统计软件进行18个指标之间的相关性分析、因子分析、多元线性回归分析。其中因子分析描述统计中采用KMO检验和Bartletts球形检验方法，利用主成分法相关性矩阵抽取因子，方差极大法计算旋转载荷。多元线性回归使用Cook距离标准化的逐步线性回归[16]。

2 结果

2.1 各指标的变异性

18个指标的平均值、最大值、最小值、标准差以及变异系数见表1，各指标变异系数在7.39%— 31.22%。经济性状指标中，变异系数最大的是单果重，为31.22%，最小的是果实横径和肉厚率，变异系数分别是8.67%和9.65%，其他指标的变异系数在14.70%—19.96%。果肉品质指标中，变异系数最大的是硬度；其次为VC、糖酸比、可滴定酸和固酸比，分别为30.46%、30.24%、24.79%、23.68%和21.59%；最小的是pH，变异系数为7.39%。可见，‘羊角脆’类甜瓜果实的单果重、硬度、VC、可滴定酸、糖酸比和固酸比变异性较大，而果实横径、肉厚率和pH变异性较小。

表1 果实品质指标的统计分析结果

2.2 经济性状指标的筛选

将10个经济性状指标进行因子分析，以旋转后的因子载荷矩阵和起始特征值大于1为标准，得到F1、F2和F33个公因子（表2）。各因子选取旋转元件矩阵中载荷绝对值大于0.8的指标为解释指标（下同）。F1解释指标为果实纵径、果形指数、果腔纵径，称为纵径因子；F2解释指标为果实横径，称为横径因子；F3解释指标为果腔横径（-）、肉厚率，称为肉厚因子。F1、F2和F3方差贡献率分别为46.79%、22.13%和18.79%，累计方差贡献率87.71%（>85%），可以反映经济性状指标中足够的信息[17]。根据各因子方差贡献率，建立模型经济性状=0.46791+0.22132+0.18793，计算各材料经济性状得分Y经济性状。

表2 经济性状指标旋转后的因子载荷值

F1—3：公因子1—3。下同 F1-3: 1-3 factor. The same as below

以各材料的Y经济性状为因变量，3个公因子所包含的6个指标为自变量，运用逐步回归分析，得到5个有效预测模型（2＞0.9，下同），依据指标简便易用的原则，选择模型’经济性状=0.363肉厚率+0.214果实横径+0.721果实纵径，模型中肉厚率、果实横径和果实纵径3个有效指标偏相关系数分别为0.952、0.883和0.987，计算各材料Y’经济性状。相关性分析表明，Y’经济性状与Y经济性状极显著相关（0.912**），说明Y经济性状模型具有较高的预测准确性，可以用Y经济性状模型对‘羊角脆’类甜瓜果实经济性状进行评价，果实纵径、果实横径、果形指数、果腔纵径、果腔横径和肉厚率6项指标可以代表果实经济性状及其在不同材料间的差异。

2.3 果肉品质指标的筛选

将8个果肉品质指标进行因子分析，得到F1、F2、F3和F44个公因子（表3）。F1解释指标为可滴定酸（-）、糖酸比、固酸比，称为糖酸比因子；F2解释指标为可溶性固形物，称为可溶性固形物因子；F3解释指标为VC和总糖，称为VC和总糖因子；F4解释指标为硬度，称为硬度因子。F1、F2、F3和F4方差贡献率分别为34.59%、28.50%、14.04%和12.90%，累计方差贡献率达90.03%。根据各因子方差贡献率，建立模型果肉品质=0.34591+0.28502+0.14043+0.12904，计算各材料果肉品质得分Y果肉品质。

表3 果肉品质指标旋转后的因子载荷值

以各材料Y果肉品质为因变量，4个公因子所包含的7个品质指标为自变量，进行逐步回归分析，得到4个有效预测模型，选择模型’果肉品质=-4.542+0.026固酸比+ 0.245总糖+0.379硬度+0.028vc含量，模型中4个有效指标的偏相关系数分别为0.993、0.979、0.970和0.764。计算各材料的Y’果肉品质，相关性分析表明，Y’果肉品质与Y果肉品质呈极显著相关（0.998**），因此，可以用Y果肉品质模型对‘羊角脆’类甜瓜果实果肉品质进行评价，VC、硬度、可溶性固形物、总糖、可滴定酸、糖酸比和固酸比7项指标可以代表果实果肉品质及其在不同材料间的差异。

2.4 综合品质指标的筛选

将以上筛选到的6个经济性状指标和7个果肉品质指标进行因子分析，得到F1、F2、F3、F4和F55个公因子（表4）。F1解释指标为可滴定酸（-）、糖酸比和固酸比，称为糖酸比因子；F2解释指标为果实纵径、果腔纵径和果形指数，称为纵径因子；F3解释指标为总糖，称为总糖因子；F4解释指标为果腔横径（-）和肉厚率，称为肉厚因子；F5解释指标为硬度（-），称为硬度因子。F1、F2、F3、F4和F5方差贡献率分别为21.78%、21.04%、16.85%、14.93%和12.75%，累计方差贡献率87.35%。根据因子方差贡献率建立模型，综合品质=0.21781+0.21042+0.16853+0.14934- 0.12755，计算各材料综合得分Y综合品质。

以各材料Y综合品质为因变量，5个公因子所包含的10个品质指标为自变量，进行逐步回归分析，得到8个有效预测模型，选择模型’综合品质=-5.109+0.063vc含量+0.068果实纵径+0.028糖酸比-109.008可滴定酸+0.062总糖+1.100肉厚率-0.127硬度+0.177果形指数，模型中8个有效指标偏相关系数分别为0.945、0.936、0.969、0.370、0.845、0.802、-0.801和0.745，计算各材料Y’综合品质。相关性分析表明，Y’综合品质与Y综合品质呈极显著相关（0.979**）。因此，可以用Y综合品质模型对‘羊角脆’类甜瓜果实综合品质进行评价，果实纵径、果腔纵径、果腔横径、果形指数、肉厚率、硬度、总糖、可滴定酸、糖酸比和固酸比10项指标可以代表果实综合品质及其在不同材料间的差异。

表4 综合品质指标旋转后的因子载荷值

2.5 不同类型指标的相关性分析和指标简化

对各指标进行相关性分析，结果见表5。以指标简便易用和避免信息重叠为原则，在2.4的每个公因子中选取一个代表性指标。F1（糖酸比因子）中，可滴定酸、糖酸比和固酸比之间均呈极显著相关，三者选取可滴定酸为代表性指标。F2（纵径因子）中，果实纵径、果腔纵径和果形指数之间均呈极显著相关，选取果实纵径为代表性指标。F4（肉厚因子）中，果腔横径和肉厚率同样呈极显著相关，选取肉厚率为代表性指标，综合F3和F5的解释指标总糖和硬度，最终选取果实纵径、肉厚率、硬度、总糖、可滴定酸作为评价‘羊角脆’类甜瓜果实品质数量性状的5项代表性指标。从表5还可以看出，果实纵径与糖酸比、固酸比呈显著负相关；果实横径与可溶性固形物、总糖含量呈显著负相关；果形指数与可滴定酸含量呈极显著正相关，与糖酸比、固酸比呈极显著负相关。可见果实越大，风味品质反而下降。

2.6 32份材料果实品质的综合评价

根据表4中各因子得分及其方差贡献率，分别以第1公因子和第2公因子、第1公因子和第3公因子、第4公因子和第5公因子作二维排序图（图1）。从图1-a可见，材料28、30、27、31、14第1公因子较大，即糖酸比和固酸比较高，可滴定酸较低。结合第2公因子，材料14和材料31属大果型，材料30果型中等，材料27和材料28果型较小。从图1-b可见，材料7、23、24第3公因子较大，即总糖含量较高，而3份材料糖酸比均不突出，说明其可滴定酸含量也较高；从图1-c可见，材料26、29第4公因子较大，即肉厚率较大，可食率较高，材料30、14第5公因子较大，硬度较大，材料5、8硬度较小。结合公式综合品质=0.21781+0.21042+0.16853+0.14934-0.12755，32份材料综合品质得分排列顺序为：31、30、28、14、13、21、24、29、18、23、27、19、7、22、17、15、16、25、12、6、20、3、2、11、8、9、26、1、5、4、32和10，综合得分分别为：0.82、0.74、0.68、0.45、0.33、0.33、0.32、0.29、0.28、0.24、0.23、0.21、0.19、0.17、0.12、0.08、0.03、-0.04、-0.05、-0.07、-0.16、-0.16、-0.26、-0.28、-0.32、-0.42、-0.51、-0.54、-0.56、-0.59、-0.62和-0.91，综合得分排名与二维排序结果基本一致，可用二维排序结果作为选择高品质材料的依据。

图1 32份‘羊角脆’材料各因子二维排序图

3 讨论

甜瓜有许多变异类型，其种质间的差异性与稳定性普遍存在[18-19]，尤其是其果实具有丰富的遗传多样性[20-21]。尚建立等[22]对若干份厚皮甜瓜和薄皮甜瓜遗传多样性进行评测，结果表明单果重变异系数最大，为74.3%，种腔横径变异系数最小，为30.5%。胡建斌等[23]研究了34份薄皮甜瓜品种的种子性状、果实性状和植株性状，变异系数在7.00%—80.13%，其中果实品质性状变异较大。闫洪朗等[24]报道，65个甜瓜品种的数量性状指标变异系数为18.20%—52.33%，其中单果重变异系数最大，心糖含量变异较大，果实横径变异系数最小。目前，尚未见针对‘羊角脆’类甜瓜的相关报道。本试验中6个‘羊角脆’类甜瓜栽培品种和26份高代自交系的单果重、硬度、维生素C（VC）含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比均大于20%，变异性较大，而果实横径、肉厚率和pH变异系数均小于10%，变异性较小，材料间差异性、稳定 性并存，该结果与前人研究结果相似。

在诸多指标中选取代表性指标是开展种质材料品质评价，制定产品质量标准，构建产品质量控制体系的前提，因子分析是寻找对观察结果起支配作用潜在因子的最常用的统计分析方法，该方法将多个变量综合为少数几个“因子”，但仍可再现原始变量与“因子”之间的相互关系[25]。钟金仙等[26]应用因子分析等多元统计分析方法将49份黄瓜种质资源的12个果实性状归为4个公因子，为黄瓜品种选择提供了依据。闫洪朗等[12]以21个厚皮甜瓜品种和44个薄皮甜瓜品种为试材，通过多元统计分析，提出以单果鲜重、果实横径、果肉厚、果实纵径、果形指数、果腔纵径、可溶性固形物、果肉质地作为评价甜瓜的代表性指标。王学征等[13]对10个厚皮甜瓜品种和10个薄皮甜瓜品种主要性状进行多元统计分析，结果表明，评价甜瓜的代表性指标有总糖、茎粗、分枝数、单果重、单株结果数。本研究从32份‘羊角脆’类甜瓜材料的18个果实品质相关的数量性状出发，筛选此类甜瓜果实品质评价的代表性指标。试验在相同地点和条件下进行，排除了因地域和管理技术带来的差异。将18项指标分为经济性状指标和果肉品质性状指标，分别对经济性状指标和果肉品质性状指标进行因子分析、逐步回归和相关性分析，筛选出6个经济性状指标和7个果肉品质指标。经进一步多元统计分析，根据指标间的相关性，以避免信息之间的重叠为原则[10,27]，最终筛选出果实纵径、肉厚率、硬度、总糖、可滴定酸5项指标作为评价‘羊角脆’类甜瓜果实品质的代表性指标。

王永行等[28]对甜瓜主要产量性状进行回归与通径分析表明，甜瓜果腔横径、果皮厚度与产量有极显著的正相关关系。刘相玉等[29]和栾非时等[30]通过构建F2:3群体材料，对甜瓜果实相关性状QTL分析表明，甜瓜单果重与果实长度、果实宽度及果肉厚度显著相关。本研究表明，‘羊角脆’类甜瓜果实品质指标间也存在显著的相关性，不同材料之间代表果实大小的果实纵径、横径等指标与果实可溶性固形物、总糖、糖酸比、固酸比之间呈显著负相关，果实越大，风味品质下降。考虑果实大小与品质的关系，在‘羊角脆’类甜瓜品种评价和品种选育时，应在考虑果实颜色、形状（似羊角）等质量性状指标的前提下，结合市场需求选择大小适中、肉厚率高、硬度适中、总糖含量高和可滴定酸含量适中的品种。根据二维排序图及综合品质得分可直观反映各材料优劣[12,31]，本次供试材料中样品28、30、27、31、14糖酸比和固酸比较高，可滴定酸较低，其中材料14和材料31果型较大；材料30果型中等，材料27和材料28果型较小。另外，材料7、23、24总糖含量较高，材料26、29肉厚率较大，可食率较高。综合以上，材料28、30、27、31、14、7、23、24、26、29，分别为自交系22、24、21、25、8、1、17、18、20和23，以上10份材料可作为高品质材料。

5 结论

在‘羊角脆’类甜瓜品质指标中，单果重、硬度、VC含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比变异性较大，果实横径、肉厚率和pH变异性较小，且其品质指标间存在密切相关性。果实纵径、肉厚率、硬度、总糖、可滴定酸5项指标作为评价‘羊角脆’类甜瓜果实品质数量性状的代表性指标。供试材料中自交系22、24、21、25、8、1、17、18、20和23为品质较优的材料，可在栽培和育种工作中加以利用。

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Factor Analysis and Comprehensive Evaluation of the Fruit Quality of ‘Yangjiaocui’ Melons

WANG JiaHao1, DUAN YaQian1, NIE LanChun1, SONG LiYan2, ZHAO WenSheng1, FANG SiYu1, ZHAO JiaTeng1

(1College of Horticulture, Hebei Agricultural University/Key Laboratory of Vegetable Germplasm and Utilization of Hebei Province/Collaborative Innovation Center of Vegetable Industry in Hebei Province, Baoding 071000, Hebei;2Bureau of Agriculture and Forestry of Qing County, Cangzhou 061000, Hebei)

【Objective】The aim of this study was to identify the typical indices of fruit quality and high quality materials of ‘Yangjiaocui’ melons to provide reference and basis for melon quality evaluation and breeding. 【Method】Eighteen indices, including economic trait and flesh quality of fruits from 6 cultivars and 26 high-generation inbred lines of ‘Yangjiaocui’ melons were determined. Based on factor analysis, stepwise regression, correlation analysis and two-dimension ordination map, the typical indices of fruit quality and high quality materials were identified. 【Result】 Among the 18 indices, single fruit mass, hardness, vitamin C (VC) content, titratable acid content, sugar-acid ratio and solid acid ratio showed greater variability, and the variation coefficients were more than 20%. However, the variability of fruit transverse diameter, flesh thickness rate and pH were relatively lower and the variation coefficients were less than 10%. Three common factors were extracted from economic trait indices with 87.71% cumulative variance contribution rate and the explanatory indices were fruit longitudinal diameter, fruit transverse diameter, fruit shape index, fruit cavity longitudinal diameter, fruit cavity transverse diameter and flesh thickness rate. From quality indices, 4 common factors were extracted with 90.03% cumulative variance contribution rate and the explanatory indices were VCcontent, hardness, total soluble solids content, total sugar content, titratable acid content, sugar-acid ratio and solid-acid ratio. Based on the comprehensive analysis of these selected 6 economic trait indices and 7 flesh quality indices, 5 common factors were extracted with 87.35% cumulative variance contribution rate. According to the correlation among the indices and the principle of simplicity and ease of use and avoidance of overlapping information, 5 indices, including fruit longitudinal diameter, flesh thickness rate, hardness, total sugar content and titratable acid content, could be used as typical indices to evaluate the fruit quality of ‘Yangjiaocui’ melons. The comprehensive quality score of all materials were ranked depended on scores and variance contribution rate of the above 5 common factor and two-dimension ordination map. Finally, 10 materials were selected as high quality materials. 【Conclusion】 Fruit longitudinal diameter, flesh thickness rate, hardness, total sugar content and titratable acid content could be used as typical indices to evaluate fruit quality of ‘Yangjiaocui’ melons. Inbred lines 25, 24, 22, 21, 8, 1, 17, 18, 20 and 23 were high quality materials.

‘Yangjiaocui’ melons; fruit quality; multivariatestatistical analysis; representativeindexes; comprehensive evaluation

2019-07-02；

2019-09-19

河北省现代农业产业技术体系蔬菜创新团队项目（HBCT2018030210）

王佳豪，E-mail：jiahao966397@163.com。通信作者乜兰春，E-mail：nlch66@126.com

（责任编辑 赵伶俐）