41份文昌高种椰子资源果实品质分析和综合评价

郑 奋,李智虓,刘 屹,韩学倩,黄 允,柯亚丽,陈 丽,周 韬

(1 文昌市林业科学研究所,海南文昌,571321;2 海南大学/热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室/海南省热带特色花木资源生物学重点实验室/海南五指山森林生态系统国家定位观测研究站,海口,570228;3 海南大学林学院,海口,570228)

椰子CocosnuciferaL.是棕榈科椰子属常绿乔木,属于海南热带农业发展的“六棵树”(椰子、橡胶、槟榔、花梨、沉香、油茶),已成为推进海南省乡村振兴和经济发展的重要支柱产业。2021年,海南省椰子种植面积超过3 500 hm2,产量超过2亿个[1]。椰子加工产业链长,从业人口多,海南现有相关企业359家,总产值达100亿元。2019年,海南文昌椰子入选“中国农产品百强标志性品牌”。

海南省栽培的椰子可分为高种椰子、矮种椰子和杂种椰子3个类型,现有种植以高种椰子为主。但目前缺少优良高种椰子品种,幼苗质量良莠不齐,果实品质有待提高。海南省现有低产椰园约1万hm2,每株年产果不足40个。近年来,海南省本地椰子生产无法满足市场需求,每年需从国外进口椰子20亿个[2]。中国热带农业科学院椰子研究所以东南亚矮种椰子为亲本,培育出文椰2号、3号、4号、5号和6号等矮种椰子品种,产量高、植株矮、投产早、口感好,适合鲜食[3-7]。但矮种椰子耐寒能力差,易受极端天气的严重影响。对2008年海南省椰子寒害进行调查发现,矮种椰子的死亡率比本地高种椰子高20倍,并出现大量落果裂果现象[8-9]。因此,《海南省椰子产业高质量发展“十四五”规划》中提出应加强海南本土高种椰子良种品种选育。自20世纪80年代起相关部门就陆续组织过多次椰子种质资源考察活动[10-12]。目前农业农村部文昌椰子种质资源圃已收集保存椰子种质资源214份[2]。但优质高种椰子品种选育仍然进展缓慢,仍需进一步加强优质资源的收集和利用。文昌市是海南省椰子主要种植区,历来有“海南椰子半文昌”的说法,椰子资源丰富,变异广泛。2021年在文昌市开展的高种椰子资源调查中,我们发现了一些优质椰子资源,长势旺盛,果实数量多。为了进一步评估这些椰子种质资源,我们对其果实形态和品质指标进行了综合评价,以为椰子品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2021年7月起,调查文昌市各乡(镇)高种椰子资源,筛选产量高及有优良特性的椰子资源,调查生长指标并记录。待椰子果实生长至9个月龄,分批采集测定果实相关品质。本研究以其中的41份椰子种质资源为试材,每份种质资源采集5个果实测定指标(见表1)。

表1 供试海南省文昌市椰子种质资源来源

1.2 果实外形和内在品质指标测定

依据《椰子种质资源描述规范》(NY/T 1810—2009)[13]描述记录果实外形特征;使用上海精科天美YP6001N电子天平测量果实质量,数显游标卡尺测量果实纵横径,卷尺测量果实横周长和纵周长,计算果形指数。

使用上海雷磁PHS-3C台式酸度计测量椰子水pH值,速为LB32T手持式折光仪测量椰子水可溶性固形物含量,采用酸碱滴定法(GB/T 12456—2008)测定椰子水总酸含量,2,6-二氯酚靛酚滴定法(GB 5009.86—2016)测定椰子水维生素C含量,考马斯亮蓝法[14]测定椰子水蛋白质含量,氨采用茚三酮比色法[15]测定氨基酸含量。

椰子水口感和椰子水香气由5人组成评价小组分别品尝评分1～10;口感清甜,果香浓郁为最佳,10分;口感酸涩,气味异常为最差,1分,计算平均值。

1.3 主成分分析法综合评价

对果实的20个指标进行主成分分析,计算主成分方差和成分矩阵(见表2)后,再计算主成分特征向量系数、主成分得分和综合得分,综合得分F=0.327 8F1+0.253 1F2+0.172 8F3+0.145 5F4+0.100 7F5。

表2 椰子种质资源果实性状指标的主成分系数

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行初步统计处理,相关性分析采用Origin 2022软件,主成分分析使用SPSS 22.0软件,聚类分析使用Origin 2022软件进行层次聚类分析,聚类方法为类平均法,距离选用欧式距离,绘图使用Polar heatmap插件。

2 结果与分析

2.1 果实性状的特征值分析

试验结果看出,供试种质中,果实形状以圆形最多,占比43.90%;其次为菱角形和卵圆形,均占比21.95%;长圆形也较多,占比12.20%。果实颜色以绿色为主,黄色占比14.63%,红色占比2.44%。20个指标的变异系数范围6.38%～33.17%,各指标间存在明显差异。其中,椰肉厚的变异系数最大,为33.17%,其次为氨基酸含量,为32.95%,椰子水质量的变异系数为30.41%,表明个体间这些性状存在广泛变异。椰子质量、椰子水口感、椰子水香气和可溶性固形物含量等椰子风味指标的变异系数范围为10.47%～29.72%,中等程度变异。果实的横径、纵径、横周长、纵周长、果形指数和核果高的变异系数均低于10%,在个体间差异较小(见表3和表4)。

表3 海南省文昌市41份椰子种质资源果实外观性状比较

表4 海南省文昌市41份椰子种质资源果实内在品质性状比较

2.2 果实性状相关性分析

对41份资源的20个性状指标进行Pearson相关性分析,结果表明,各指标间有18对的相关性达到显著水平(p<0.05) ,43对的相关性达到极显著水平(p<0.01)。其中,果实质量与果实横径、横周长、纵周长、椰子水质量、核果高和核果宽极显著正相关,与蛋白质含量显著负相关。椰子水质量与果实质量、核果高和核果宽极显著正相关,而与椰肉厚极显著负相关,与维生素C、蛋白质和氨基酸含量显著负相关。椰子水口感与果实外形指标没有显著相关性,与总酸极显著负相关,与椰子水香气、可溶性固形物和固酸比极显著正相关(见图1)。

2.3 果实性状主成分分析

对各项指标进行主成分分析发现,前5个主成分的方差贡献率分别为25.68%、19.83%、13.54%、11.35%和7.93%,累积方差贡献率为78.33%,特征值均大于1,因此可以选择前5个主成分作为椰子果实的综合评价指标。第1主成分中质量、横周长、纵周长、核果高和核果宽的特征向量较大,范围0.654～0.869之间,主要代表果实大小因子。第2主成分中椰子水口感、香气、pH值和可溶性固形物的特征向量较大,范围0.575～0.794之间,其中可溶性固形物的特征向量最大,代表椰子水可溶性固形物因子。第3主成分中总酸和固酸比的特征向量绝对值较大,特征向量分别为-0.781和0.756,代表椰子水的酸含量因子。第4主成分中纵径的特征向量较大,为0.793,代表果实的纵径因子。第5主成分中,果形指数的特征向量最大,为0.723,代表果形指数因子(见表5)。

2.4 果实综合评价

从表6可以看出,综合得分前10的椰子种质资源,其中,CX035、CX023、CX036、HW045、DJ147和CX024的得分较高,分别为2.584、2.031、1.171、1.134、1.126和1.106。说明这6份种质资源在果实大小、椰子水质量、口感和营养成分方面较优。

表6 海南省文昌市高种椰子种质资源果实性状主成分得分和排序

2.5 果实性状聚类分析

试验结果看出,CX035、CX024和CX023之间较为接近,聚为一类;这3份种质资源的果实质量、椰子水口感和营养成分等较优。DJ147单独聚为一类,具有椰子水多、椰肉质量大、口感好、氨基酸含量高的特点;其余37份种质资源聚为一类(见图2)。聚类分析法筛选出的CX035、CX023、DJ147和CX024果实性状较优,综合得分排名也靠前,分别为第1、第2、第5和第6位。说明聚类分析与主成分分析结果一致性较高,可以有效地筛选优异种质资源。

图2 海南省文昌市41份椰子种质资源果实性状聚类分析

3 讨论与结论

3.1 文昌高种椰子种质资源果实性状的遗传多样性

椰子果实性状受基因调控和环境因素共同影响,不同性状之间存在一定联系[16]。有研究发现,6份越南椰子种质资源的可溶性固形物含量和固酸比等指标间存在极显著正相关;聚类分析结果显示糖酸比和固酸比聚为一类,脂肪含量单独聚为一类,其他指标聚为一类;最终筛选出单果质量、果实风味或可溶性固形物含量、脂肪含量和固酸比等4个越南椰子果实的主要评价因子[17]。孙程旭等[18]以3个椰子品种和10个本地椰子种质资源为材料,测定12个形态和果实性状,综合相关性分析与聚类分析结果,把果实质量、蒂孔距、可溶性固形物含量等9个性状指标作为椰子种质资源果实评价指标。本研究中测定了椰子种质资源果实的20个性状指标,不同种质资源之间的椰肉厚和椰子水质量等关键性状都存在明显差异,变异系数超过30%,遗传改良潜力较大。椰子水口感、椰子水香气、可溶性固形物含量和固酸比等风味指标的变异系数为10.47%～29.72%,说明种质资源果实性状多样性丰富。

从相关性分析结果来看,椰子水口感与果实外形指标没有显著相关,因此无法通过果实外观来判断椰子口感。椰子水口感与椰子水香气、可溶性固形物含量和固酸比3个指标之间为极显著正相关,与总酸之间为极显著负相关。育种中可将提高可溶性固形物含量,降低总酸作为目标,改善椰子水口感。椰子水中可溶性固形物中约75%是糖类物质,有研究指出糖分是影响椰子果实落果率的关键因子[19],因此,提高果实可溶性固形物含量在椰子选育种中具有重要意义。

3.2 椰子果实的综合评价

种质资源是植物选育种的基础,全面准确地评价种质资源可为品种选育提供科学指导。陈雪峰等[20]对26个早熟杏的14个性状进行主成分分析和聚类分析,提取出5个主成分,通过聚类分析把所有个体聚为4个类群,综合比较认为类群II最为优异。侯东颖等[21]应用主成分分析和聚类分析对无籽西瓜果实性状进行综合评价,测定24个西瓜品种的6个性状,提取出3个主成分,聚类分析结果与主成分分析综合得分排名一致。本研究对椰子果实的20个性状指标进行主成分分析,获得5个主成分因子,累积方差贡献率78.33%,反映了果实的主要信息。通过综合得分排名筛选出CX035、CX023、CX036、HW045、DJ147和CX024等优质种质资源。聚类分析的结果同样显示这些种质资源较优,采用主成分分析法和聚类分析法筛选出的优质椰子种质资源基本一致,可以相互验证。

本研究的椰子果实综合评价得分公式中,指标权重依次为纵径、纵周长、果形指数、可溶性固形物、椰肉质量、椰子水口感、椰肉厚、pH值、横周长、固酸比、氨基酸、质量、核果宽、横径、维生素C、蛋白质、椰子水质量和总酸。其中纵径与纵周长、果形指数极显著相关。因此,影响椰子果实综合得分的关键指标可以概括为果实纵径、可溶性固形物、椰肉质量、椰子水口感和椰肉厚等。在生产实践中,为了简便快捷地评价果实,可以从中选择部分指标进行测定并计算综合得分。