10份番木瓜种质的主要性状表现及主成分分析、聚类分析

陈 燕，郑 剑，陈仕淼，余江敏，潘祖建，何 江，甘卫堂

(1 广西壮族自治区亚热带作物研究所，南宁，530001；2 广西农业职业技术学院，南宁，530007)

番木瓜CaricapapayaL.，别名木瓜、万寿果、乳果，是番木瓜科番木瓜属多年生常绿软木质小乔木，是一种速生丰产的热带果树。番木瓜传入中国已有300多年的历史，广泛栽培于广东、广西、海南、福建、台湾及云南南部等地。目前，国内外收集利用番木瓜种质并进行创新利用，已经选育不少优质、抗性强、适应性广的品种，如广州市果树研究所选育的“穗中红”，仍是目前栽培面积广、品质优良的品种之一；并建立了番木瓜种质资源圃转基因快速检测体系，可快速鉴别番木瓜种质转基因成分。台湾的优良品种包括台农系列、“红妃”，还有从夏威夷引进的“日升”等[1-4]。中国热带农业科学院在番木瓜种质资源搜集方面也做了大量工作，从国内外引进、收集保存了抗环斑病毒等性状优良的野生资源、半野生资源、农家种、地方品种等[5-6]；海南省农业科学院热带果树研究所筛选评价了部分抗番木瓜环斑花叶病的种质[7]，部分番木瓜种质在福建地区的表现已有报道[8-9]。不同番木瓜种质在广西表现的报道相对较少[10]，为此，我们于2017—2019年，对从番木瓜种植省份收集的10份优质番木瓜种质，从植物学性状、农艺性状、品质性状及抗病性进行评价，为广西番木瓜种质创新利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地点位于广西南宁市兴宁区的农业农村部番木瓜种质资源保护广西创新基地，北纬22°48′，东经108°22′，海拔79.5m，位于北回归线南侧，属湿润的亚热带季风气候。阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短。年平均气温21.6 ℃左右，极端最高气温40.4 ℃，极端最低气温-2.4 ℃，夏季最热的7、8月平均温度28.2 ℃；年均降雨量达1 304.2 mm，平均相对湿度79%，气候特点是炎热潮湿。土壤以高岭土为主。

在全国番木瓜种植区域收集了10份番木瓜种质：穗中红、红铃、红日1号、红日2号，来自广州市果树研究所；桂热1号，来自广西壮族自治区亚热带作物研究所；益源改良、益源6号、益源8号，来自广东益源农业有限公司；蓝杆，来自海南；红妃，来自台农公司。2017—2019年在农业农村部番木瓜种质资源保护广西创新基地种植，每份种质分别种植50株，每年3月种植，连续种植3年，常规管理。

1.2 方法

植物学性状观察：每个种质定植后，不同生长阶段分别记录株高、茎干直径、主干色泽、叶柄长、叶长、叶宽、始花节位、每节位花量、花序长度、中间节节间长、两性瓜单果质量、两性瓜形状、雌瓜形状。分别观察记录3年，取3年数据的平均值。

农艺性状观察：每个种质定植后，根据生长的发育期，分别记录茎干初果部位高度、株产、果实贮藏期等农艺性状，分别观察记录3年，取3年数据的平均值。

品质性状及抗花叶病性状观察：从可溶性固形物、可滴定酸、粗蛋白质含量、总糖含量、鲜食品质、抗花叶病性状方面评价10份种质，取3年数据的平均值。

以上性状观测方法及评价标准参照番木瓜热带、南亚热带果树种质资源数据质量控制规范进行[11]。

1.3 数据分析

运用Microsoft Excel 2010进行数据处理，采用IBM SPSS Statistics 25.0进行方差分析、主成分分析、相关性分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 植物学性状

从表1可以看出，红日1号株高最高，达1.52 m，除了红妃外，与其他种质存在显著性差异；益源改良株高最矮，仅0.74 m，其次是红铃较矮，与其他种质存在显著性差异。桂热1号株高与红铃、益源改良、红日1号、红妃存在显著性差异。红日1号茎干直径最粗，达10.87 cm，与红妃、益源8号、益源6号、益源改良、穗中红存在显著性差异；益源6号茎干直径与红铃、桂热1号、蓝杆、红日1号、红日2号存在显著性差异；益源改良茎干直径最小，为5.70 cm，与红铃、桂热1号、蓝杆、红日1号、红日2号存在显著性差异。主干色泽除了蓝杆为绿带紫红色，其他种质均为绿或淡灰色。红铃始花节位最矮，为21节，红日1号最高，为30节，各种质间差异不大。红日2号的中间节节间长最长，为16.00 cm，与红妃、红日1号、益源6号、益源改良、桂热1号、红铃、穗中红存在显著性差异；益源改良中间节节间长最短，仅有6.4 cm，与穗中红、蓝杆、益源8号、红日1号、红日2号、红妃存在显著性差异，红妃与红日2号、益源6号、益源改良、桂热1号、红铃存在显著性差异。穗中红两性瓜单果质量最高，为2 672.17 g，与其他种质存在显著性差异，其次是红铃、桂热1号、益源改良，与其他种质也存在显著性差异；益源6号、红日1号、红日2号单果质量均达不到1 kg，红日1号两性瓜单果质量最小。益源改良的叶柄长度最长，达到72.33 cm，与其他种质存在显著性差异；其次是红日2号，红铃最短，47.00 cm，与其他种质存在显著性差异。红妃的叶长最长，达到45.33 cm，与红铃、桂热1号、益源6号、益源8号、红日1号、红日2号存在显著性差异，其次是益源改良，与益源6号、益源8号、红日1号、红日2号存在显著性差异。益源改良的叶宽最宽，达到67.67 cm，与红铃、益源6号、红日1号差异显著，其次是红日2号，与益源6号和红日1号差异显著，红日1号叶宽最短，仅有43 cm，与其他种质存在显著性差异。益源6号花序长度最长，达到9.33 cm，其次是穗中红，与红铃、桂热1号、益源改良、蓝杆、益源8号、红日1号、红日2号、红妃存在显著性差异；红铃、桂热1号、益源改良、红妃与穗中红、蓝杆、益源6号、红日1号、红日2号存在显著性差异；红日1号的花序长度最短，仅是4.83 cm，与其他种质差异显著。供试种质每节位花量2～10朵，益源改良的最多，6～10朵。两性瓜的形状，穗中红、红铃、桂热1号、红妃为长椭圆形，益源改良和益源6号为长圆形，蓝杆为长圆筒形，益源8号、红日1号、红日2号为球棒形。雌瓜的形状，穗中红、红铃、益源6号为长圆形，桂热1号、蓝杆、红妃、益源8号为椭圆形。

2.2 农艺性状

从表1可以看出，红日2号茎干初果部位最高，达0.98 m，其次是益源改良，与红妃、蓝杆、桂热1号、红铃、穗中红存在显著性差异；红铃最矮，仅有0.39 m，桂热1号较矮，与益源改良、益源6号、益源8号、红日1号、红日2号存在显著性差异。红铃株产最高，达到38.27 kg；其次是穗中红，与益源改良、蓝杆、益源6号、益源8号、红日1号、红日2号、红妃存在显著性差异，益源改良、蓝杆与穗中红、红铃、益源6号、益源8号、红日1号、红日2号存在显著性差异；红日2号株产最低，仅有6.33 kg，红日1号、益源6号株产较低，与其他种质均存在显著性差异。益源8号果实贮藏期最长，达到11 d，穗中红最短，仅4 d。

表1 10份番木瓜种质的植物学性状及农艺性状

2.3 品质性状及抗花叶病

从表2可以看出，红日2号可溶性固形物含量最高，达到15.30%，其次是红日1号，为14.37%，与其他种质存在显著性差异，益源6号、益源8号、红妃与其他种质存在显著性差异，穗中红、红铃、桂热1号、益源改良、蓝杆与其他5个种质存在显著性差异。益源6号可滴定酸含量最高，达到0.27%，与其他种质存在显著性差异；红妃最低，仅0.07%，与其他种质存在显著性差异；穗中红、桂热1号、蓝杆、益源改良4个种质之间差异不显著，与其他6个种质差异显著。桂热1号、益源改良、红日2号的粗蛋白含量较高，与其他种质存在显著性差异，红妃、穗中红较低，与其他种质存在显著性差异。红日1号的总糖含量最高，达到7.27%，与其余种质间存在显著性差异，穗中红、蓝杆、桂热1号、益源改良较低，与其他种质存在显著性差异。果肉香味益源改良、红妃表现为中等，益源8号、红日1号、红日2号表现为浓。果肉密度，益源6号表现为很密，益源改良表现为密，益源8号表现为中等，其他种质表现为低。益源8号、红日1号、红日2号的鲜食品质好，其他种质均为中等。益源改良、益源8号对花叶病表现为高抗，益源6号表现为低抗，其他种质表现为中抗。

表2 10份番木瓜种质的主要品质性状及对花叶病抗性

2.4 番木瓜种质数量性状的主成分分析及相关性分析

2.4.1 主成分分析 对10份番木瓜种质的数量性状进行主成分分析，结果见表3，前4个主成分的特征值大于1，累计方差贡献率达到80.74%，这些主成分可以反应原始变量的大部分信息，起到降维作用。主成分1的贡献率为40.23%，代表指标为株产、两性瓜单果质量、花序长度、每节位花量，均和产量相关。主成分2的贡献率为16.66%，代表指标为株高、茎干直径、中间节节间长、叶长、叶宽，和植株的外观形态有关。主成分3的贡献率为15.22%，代表指标为可溶性固形物含量和粗蛋白含量。主成分4的贡献率为8.61%，代表指标为总糖。4个主成分的代表指标包括了产量、植株形态、品质，可作为评价1份种质的评价指标。

表3 番木瓜种质数量性状主成分分析结果

2.4.2 番木瓜种质的数量性状相关性分析 从表4可以看出，株高与中间节节间长、可溶性固形物含量，中间节间长与可溶性固形物含量、总糖，茎干初果部位高度与可溶性固形物含量、叶柄长，株产与两性瓜单果质量、叶长、花序长度，两性瓜单果质量与叶长、叶宽、花序长度、每节位花量，可溶性固形物含量与总糖，叶柄长与叶宽，叶长与叶宽均成极显著正相关；株高与茎干直径，茎干初果部位高度与可滴定酸含量、总糖含量，株产与叶宽、每节位花量，可溶性固形物含量与可滴定酸含量，叶柄长与叶长，叶长与每节位花量，叶宽与每节位花量，花序长度与每节位花量均成显著正相关。

表4 番木瓜种质数量性状相关性分析

以10份番木瓜种质的15个数量性状指标，利用SPSS 25.0采用组间联接平方欧氏距离法进行系统聚类，结果见图1。可以看出，以距离5为临界值时10份种质可以划分为2个类群，第一类为大果型，特征表现为两性瓜平均单果质量在1 803.33 g左右，株产在24.43 kg左右，包括穗中红、红铃、桂热1号、益源改良、蓝杆、红妃；第二类为小果型，特征表现为两性瓜平均单果质量在446.67 g左右，株产在6.33 kg左右，包括益源6号、益源8号、红日1号、红日2号，主要用于鲜食与菜用。

图1 10份番木瓜种质的欧氏聚类分析

3 结论与讨论

随着番木瓜产业化发展，人们对番木瓜产品需求多样化，番木瓜品种已发展出果用型、果菜两用型、菜用型及割酶型专用品种，且生产格局趋于聚集化和规模化[12-14]。番木瓜产量高，营养丰富，当年种植可当年收益。据报道，番木瓜果肉中富含维生素C、胡萝卜素、维生素B、维生素PP、钙、磷、铁，可鲜食，可做蔬菜、酱菜、煲汤，还可以做成果汁、果酱、果脯、罐头等[15-16]。种质资源是遗传改良的基础，目前国内外各科研机构已搜集了不少番木瓜种质并进行了创新利用。国外的山番木瓜、槲叶番木瓜、五棱番木瓜、蓝花番木瓜、戟叶番木瓜等，具有极强的抗寒性，是比较特殊的种质，是良好的育种材料，国外主栽品种也具有较好品质[1]。中国热带农业科学院在热带作物种质资源收集评价与创新利用方面做了大量工作，广州番木瓜种质资源圃保存了238份番木瓜种质[6]。目前我国的番木瓜优良品种主要来自台湾及广州，广州市果树研究所选育的穗中红48目前仍是南方地区的主栽品种之一[2]，红妃、台农2号等品种在广东、海南等地大量种植，本研究中穗中红在广西的栽培表现也较好。不同品种在不同地区栽培表现不一致，熊月明等评价了68份番木瓜种质在福建的表现，发现台湾优良品种资源在闽南地区种植表现最好，而广西的黄肉品种资源在福建地区果实品质表现一般[8-9]。广西壮族自治区亚热带作物研究所选育的番木瓜桂热1号和桂热2号在广西贵港市的表现却优于穗中红48[17]，这与本研究的观察有所不一致，有可能是地理环境或气候因素。

有了丰富的种质资源，再借助传统及先进的育种手段才能选育出适合市场需求的优良品种。传统的番木瓜育种方法为杂交育种，该方法可以选育出一定的优质新品种、抗性品种。目前还有番木瓜诱变育种，包括辐射诱变、化学诱变技术[18-19]及细胞工程育种[20-21]。杨祥燕等用SCoT标记分析了部分中国主栽品种的遗传多样性并构建了指纹图谱，为番木瓜品种资源的鉴定和杂交亲本的选配提供了技术支撑[22]。黄建昌等用RAPD技术分析了17个番木瓜品种的遗传关系[23]。这些先进的技术为番木瓜的种质创新及利用提供了技术支撑。

主成分分析及聚类分析可将诸多特性因素综合考虑并分类，被广泛应用于解决实际问题[24-26]。主成分分析中，株产与两性瓜单果质量累计贡献率最高，且在相关性分析中株产与两性瓜单果质量呈极显著正相关；聚类分析按照产量和单果质量将10份种质分成了两类，各指标间均有不同程度的正相关，说明所选指标间的影响密切。该结果与宋永宏等[26]对不同李品种果实外观性状聚类分析的结果一致。本研究观察记录了10份番木瓜种质在广西南宁地区的栽培表现，并进行主成分分析、相关性分析及聚类分析，为广西番木瓜种植户提供了参考依据，为番木瓜种质创新利用奠定了基础。