4个群体偃松种子形态特征和营养成分变异分析

于宏影　黄有龙　南方　王思瑶　孔远　呼荣梅

摘要：  以4个群体偃松种子为研究材料，对种子形态数量指标及营养成分进行测定，并进行变异分析、多重比较、方差分析、相关性分析以及主成分分析等，并探讨偃松种子在不同群体间的差异。结果表明：偃松种子形态数量性状存在一定的变异，其中种仁重变异系数最高，达到17.53%；出仁率变异系数最低，为4.45%。偃松种仁的营养成分包括油脂、蛋白质、多糖、粗纤维等。其中油脂含量占比最高，为61.97%，变异系数较低，为3.05%；蛋白质占比20.01%，变异系数也较低，为4.99%；粗多糖变异系数最高，為14.50%。方差分析结果显示，偃松种子表型性状和营养成分含量在群体间的差异均达到极显著水平。多重比较结果表明，阿龙山地区偃松种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质含量的数值都最大，数值分别为8.89 mm、7.11 mm、12.03 g、0.059 9 g、0.069 3 g、46.89%、21.11%，分别高出群体平均值11.13%、16.08%、21.64%、25.58%、21.79%、5.32%，分别高出群体最低值21.45%、27.19%、44.77%、50.13%、42.01%、11.25%、13.31%。阿木尔地区的偃松种子脂肪、粗多糖、粗纤维含量最高，数值分别为64.05%、1.31%、11.81%，分别高出群体平均值3.36%、21.30%、1.72%，分别高出群体最低值8.10%、42.39%、3.69%。相关分析表明：各形态数量性状之间互为显著或极显著正相关关系，各形态数量性状和蛋白质之间互为显著或极显著正相关关系，各形态数量性状和其他营养成分之间基本成显著或极显著负相关关系。在群体选择中可以联合选择出种长、种宽、百粒重、种仁重、出仁率、蛋白质兼优的群体。主成分分析结果表明：阿龙山群体的综合得分最高，最终选择阿龙山群体为优良群体。

关键词：  偃松；种子；  群体；  形态特征；  营养成分

中图分类号：   S 791. 24               文献标识码：   A                文章编号：１００1 － 9499（２０24）03 － 0012 － 05

Variation Analysis of Morphological Characteristics and Nutrient Composition of Seeds from 4 Populations of Pinus pumila

YU Hongying1 HUANG Youlong2 NAN Fang1 WANG Siyao1** KONG Yuan3 HU Rongmei4

（1.  Harbin Research Institute of Forestry Machinery，  State Administration of Forestry and Grassland，  Heilongjiang Harbin 150086；  2. Linjiang Forestry Limited Company，  Jilin Linjiang 134600；

3.  Jilin Qianshu Garden Design Limited Company，  Jilin Changchun 130062；  4.  Jilin Shengmei Construction Engineering Limited Company，  Jilin Changchun 130022）

Abstract In this experiment， 4 populations of Pinus pinus seeds were used as research materials， and the seed morphological and quantitative indexes and nutritional components were determined.Analysis of variance， multiple comparison， correlation analysis and principal component analysis were performed to analyze the differences among different populations of Pinus pumila seeds. The results showed that： There was some variation in seed morphological and quantitative traits， among which the coefficient of variation of seed kernel weight was the highest， reaching 17.53%.The coefficient of variation of benevolence rate was the lowest， 4.45%. The main nutrients of pine seeds are composed of oil， protein， polysaccharide， crude fiber， etc.Among them， the oil content is the highest， accounting for 61.97%， and the coefficient of variation is low， 3.05%. Protein accounted for 20.01%， and the coefficient of variation was also low（4.99%）. The coefficient of variation of crude polysaccharide was the highest（14.50%）. The results of variance analysis show that there were significant differences in morphological traits and nutrient content among populations.Multiple comparisons showed that the values of seed length， seed width， seed weight， seed kernel weight， seed tare weight， seed yield and protein content of Pinus pumila in Alongshan region were the highest， and the values were 8.89mm， 7.11mm， 12.03g， 0.0599g， 0.0693g， 46.89% and 21.11%， respectively. They were 11.13%， 16.08%， 21.64%， 25.58%， 21.79%， 5.32% higher than the group average， and 21.45%， 27.19%， 44.77%， 50.13%， 42.01%， 11.25%， 13.31% higher than the group minimum.The contents of fat， crude polysaccharide and crude fiber of Thinopyrum pine seeds in Amur area were the highest， with values of 64.05%， 1.31% and 11.81%， respectively， which were 3.36%， 21.30% and 1.72% higher than the average population value， and 8.10%， 42.39% and 3.69% higher than the minimum population value， respectively.Correlation analysis showed that there were significant or extremely significant positive correlations among morphological quantitative traits， significant or extremely significant positive correlations between morphological quantitative traits and protein， and basically significant or extremely significant negative correlations between morphological quantitative traits and other nutrients.In the selection of population， the population of seed length， seed width， hundred kernel weight， kernel weight， yield rate and protein can be selected jointly. The results of principal component analysis showed that the Alongshan population had the highest comprehensive score， and the Alongshan population was selected as the excellent population.

Key words Pinus pumila; seed; population; morphological characteristics; nutrient composition

偃松（Pinus pumila）又名爬地松、矮松，松科（Pinaceae）松属（Pinus）五针松组灌木植物。树高3～6 m，通常伏卧状生长。植株丛生多分枝，大枝先端斜上，冠幅长达5～10 m，广泛分布于亚高山地带，是高山林线的重要组成部分，在北半球具有最多样的生境条件[ 1 - 2 ]。偃松雌雄同株，花期6～7月，球果呈卵状圆锥形，成熟时呈现红褐色或淡紫褐色，于翌年8～9月成熟[ 3 ]。成熟种子是暗褐色的，三角状卵形，外种壳较为坚硬。多生长在大兴安岭、小兴安岭、长白山以及张广才岭的高海拔地区[ 4 ]，是我国寒温带林区重要的经济树种之一，其中以大兴安岭居多[ 5 ]。

全世界松属树种110多个，其中约30个树种生产的种子适合于食用，但有商业价值的主要有几种，偃松为其中之一。偃松种仁营养价值很高，种仁含油量为60%左右，不饱和脂肪酸含量高达90%以上。其中亚油酸、油酸、松油酸是含量最高的三种不饱和脂肪酸。偃松种仁每百克钾含量高达639 mg，约为香蕉的1.8倍、鲜牛肉的2.1倍，并且富含蛋白质、脂肪酸、氨基酸等营养物质[ 6 - 7 ] 。偃松塔含胡萝卜苷、β-谷甾醇、挥发油等药用活性成分，可以镇咳、消炎、平喘、治疗慢性气管炎等。针叶含挥发油、黄酮、莽草酸等生物活性物质，可以辅助调血脂、降血压、抗衰老、改善睡眠、增强免疫。花粉含多种微量元素、黄酮类、精氨酸、维生素E、胡萝卜素等，可以清除体内自由基，提高机体抗氧化酶类的活性，抑制脂质过氧化反应，消除老年斑，延缓细胞衰老[ 8 ]。偃松是一种强适应型树种，矮林可在树线位置分布，其生态适应性极强，矮林常位于山脊或山顶，对保持水土、涵养水源、植被恢复有积极的作用[ 9 ]。同时，偃松也是高海拔生态脆弱区重要的碳汇树种。近几年关于偃松的研究多集中在进化关系分析等方面[ 10 - 13 ]，本文选择偃松自然分布区的4个群体，对其进行种子表型性状的测定，包括种长、种宽、百粒重、 种仁重、种皮重、出仁率等指标，并对种仁进行营养成分（包括脂肪、蛋白质、粗多糖及粗纤维）的测定分析，探讨并分析不同群体偃松的区别及联系，基于主成分分析对不同群体偃松群体种子表型性状及营养成分做出综合评价，以期为后续筛选优良偃松群体提供理论依据及技术支撑。

1 材料与方法

1. 1 試验材料

2021年9～10月，在偃松分布较多的呼中林业局、阿龙山林业局、新林林业局、阿木尔林业局4个地区的偃松成熟林进行取样（表1），在野外取样时，要求同一群体采样单株间距30 m 以上，尽量避免单株间亲缘关系。每个群体分别随机采集10个偃松植株的球果，在实验室自然晾干后，剥取偃松种子。

1. 2 试验方法

百粒重：采用四分法进行测定，随机选取100粒偃松种子[ 16 ]。

出仁率：随机选取100 g偃松种子进行测定[ 16 ]。

种长、种宽：随机选取50粒种子，用游标卡尺进行测定，种子的纵轴为长，最大横向宽度为种宽[ 16 ]。

出仁率=脱皮后的松仁质量/松籽质量×100%。

蛋白质含量采用超声波辅助提取，紫外分光光度法测定[ 16 ]；油脂含量采用索氏提取法（GB/T5009.6-2003）进行测定[ 16 ]；粗多糖采用苯酚-硫酸法进行测定[ 16 ]；粗纤维（ GB5009.10-85）采用食品安全国家标准中相应成分的检测方法进行检测，脱脂：在冷提取装置中，在真空条件下，试样用石油醚脱脂3次，每次用石油醚30 mL，每次洗涤后抽吸干燥残渣，将残渣装移至烧杯[ 16 ]。每个实验设置3次重复。

1. 3 统计分析方法

采用SPSS 20.0 分析软件进行方差分析、多重比较、相关性分析以及主成分分析。

2 结果与分析

2. 1 方差分析及多重比较

对偃松生长性状及营养成分进行方差分析（表2），不同群体间偃松所测性状均差异极显著 （ P＜0.01） ，说明偃松生长性状及果实营养成分性状在各群体间存在广泛的变异。对偃松生长性状及种仁营养成分进行多重比较分析（表3）可知，阿龙山地区偃松种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质含量的数值都最大，数值分别为8.89 mm、7.11 mm、12.03 g、0.059 9 g、0.069 3 g、46.89%、21.11%，分别高出群体平均值11.13%、16.08%、21.64%、25.58%、21.79%、5.32%，分别高出群体最低值21.45%、27.19%、44.77%、50.13%、42.01%、11.25%、13.31%。阿木尔地区的偃松种子脂肪、粗多糖、粗纤维含量最高，分别为64.05%、1.31%、11.81%，分别高出群体平均值3.36%、21.30%、1.72%，分别高出群体最低值8.10%、42.39%、3.69%。种宽、百粒重、种仁重、种皮重以及粗多糖的变异系数较高，均在10%以上，其中种仁重的变异系数最高，达到17.53%。而种长、出仁率、蛋白质、脂肪和粗纤维的变异系数则较低，其中粗纤维的变异系数最小，仅为1.48%。

2. 2 相关性分析

对偃松种子的形态数量性状和营养成分进行相关性分析的结果（表4）表明，偃松种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质互为极显著正相关关系；脂肪与种长、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质呈显著或极显著负相关关系；粗多糖与种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质呈显著或极显著负相关关系，与脂肪呈极显著正相关关系；粗纤维与种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质呈显著或极显著负相关关系，与粗多糖呈显著正相关关系。在群体选择中可以选择出种长、种宽、百粒重、种仁重、出仁率、蛋白质兼优的群体。

2. 3 主成分分析

选择形态数量性状中的种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率，松仁营养成分中的蛋白质、脂肪、粗多糖、粗纤维共 10 个指标进行主成分分析，相关矩阵的特征值、特征向量及载荷值见表5，第一主成分贡献率为85.733%，第二主成分为10.410%，前 2个成分的累计贡献率达到 96.144%，可以反应原始数据的绝大部分信息[ 17 ]。

根据分析得出的主成分的特征向量及变量数据，其主成分模型表达式为：

F1=0.116X1+0.110X2+0.116X3+0.114X4+0.114X5+0.115X6+0.144X7-0.079X8-0.112X9-0.082X10

F2=0.110X1+0.247X2+0.090X3+0.061X4+0.022X5-0.153X6-0.148X7+0.694X8+0.155X9-0.569X10

式中，X1：种长mm；X2：种宽mm；X3：百粒重g；X4：种仁重g；X5：种皮重g；X6：出仁率%；X7：蛋白质%；X8：脂肪%；X9：粗多糖%；X10：粗纤维%。

以每个主成分对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例为权重得出主成分综合模型为：

F=0.115X1+0.125X2+0.113X3+0.108X4+0.104X5+0.087X6+0.086X7+0.003X8-0.084X9-0.134X10

由主成分表达式能得出提取的每个主成分的得分、排名以及综合主成分得分、排名。表6列出了综合主成分得分及排名，综合得分排序为阿龙山、呼中、新林、阿木尔。阿龙山群体的主成分得分最高，说明阿龙山群体的种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质、脂肪、粗多糖、粗纤维等方面综合表现较好。

3 结论与讨论

偃松种子种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质、脂肪、粗多糖、粗纤维在不同群体间都达到了差异极显著水平。说明不同群体偃松种子的差异性与各群体地的自然气候和地理环境有一定的相关性。这与其他植物在不同群体情况下的研究结果几乎一致[ 18 - 19 ]。阿龙山地区偃松种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、蛋白质含量的数值都最大，分别为8.89 mm、7.11 mm、12.03 g、0.059 9 g、0.069 3 g、46.89%、21.11%。阿木尔地区的偃松种子脂肪、粗多糖、粗纤维含量最高，分别为64.05%、1.31%、11.81%。种仁重的变异系数最高，为17.53%，粗纤维的变异系数最小，为1.48%。各形态数量性状之间互为显著或极显著正相关关系，各形态数量性状和蛋白质之间互为显著或极显著正相关关系，各形态数量性状和其他营养成分之间基本呈显著或极显著负相关关系。

利用数学方法进行指标综合分析是进行植物抗性评价的科学有效手段[ 20 - 21 ]。本研究以种长、种宽、百粒重、种仁重、种皮重、出仁率、和松仁营养成分中的蛋白质、脂肪、粗多糖、粗纤维共 10 个指标进行主成分分析法，结果表明阿龙山群体的得分最高，说明阿龙山群体的各方面综合表现较好，可以选择阿龙山群体作为优良群体。

偃松种子表型性状及营养成分的变异研究可为其野生种质资源的收集、保存及优良品系的选育提供理论根据。今后在新品种选育和种质资源评价时，既要考虑不同植株的差异，也要综合考虑不同生态型之间的差异。影响各性状变异大小的因素较为复杂，环境因素对其所产生的影响还有待进一步深入研究。

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