10份番木瓜種質(zhì)的主要性狀表現(xiàn)及主成分分析、聚類分析

陳 燕，鄭 劍，陳仕淼，余江敏，潘祖建，何 江，甘衛(wèi)堂

(1 廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，南寧，530001；2 廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧，530007)

番木瓜CaricapapayaL.，別名木瓜、萬(wàn)壽果、乳果，是番木瓜科番木瓜屬多年生常綠軟木質(zhì)小喬木，是一種速生豐產(chǎn)的熱帶果樹。番木瓜傳入中國(guó)已有300多年的歷史，廣泛栽培于廣東、廣西、海南、福建、臺(tái)灣及云南南部等地。目前，國(guó)內(nèi)外收集利用番木瓜種質(zhì)并進(jìn)行創(chuàng)新利用，已經(jīng)選育不少優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的品種，如廣州市果樹研究所選育的“穗中紅”，仍是目前栽培面積廣、品質(zhì)優(yōu)良的品種之一；并建立了番木瓜種質(zhì)資源圃轉(zhuǎn)基因快速檢測(cè)體系，可快速鑒別番木瓜種質(zhì)轉(zhuǎn)基因成分。臺(tái)灣的優(yōu)良品種包括臺(tái)農(nóng)系列、“紅妃”，還有從夏威夷引進(jìn)的“日升”等[1-4]。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院在番木瓜種質(zhì)資源搜集方面也做了大量工作，從國(guó)內(nèi)外引進(jìn)、收集保存了抗環(huán)斑病毒等性狀優(yōu)良的野生資源、半野生資源、農(nóng)家種、地方品種等[5-6]；海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶果樹研究所篩選評(píng)價(jià)了部分抗番木瓜環(huán)斑花葉病的種質(zhì)[7]，部分番木瓜種質(zhì)在福建地區(qū)的表現(xiàn)已有報(bào)道[8-9]。不同番木瓜種質(zhì)在廣西表現(xiàn)的報(bào)道相對(duì)較少[10]，為此，我們于2017—2019年，對(duì)從番木瓜種植省份收集的10份優(yōu)質(zhì)番木瓜種質(zhì)，從植物學(xué)性狀、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀及抗病性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為廣西番木瓜種質(zhì)創(chuàng)新利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣西南寧市興寧區(qū)的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部番木瓜種質(zhì)資源保護(hù)廣西創(chuàng)新基地，北緯22°48′，東經(jīng)108°22′，海拔79.5m，位于北回歸線南側(cè)，屬濕潤(rùn)的亞熱帶季風(fēng)氣候。陽(yáng)光充足，雨量充沛，霜少無(wú)雪，氣候溫和，夏長(zhǎng)冬短。年平均氣溫21.6 ℃左右，極端最高氣溫40.4 ℃，極端最低氣溫-2.4 ℃，夏季最熱的7、8月平均溫度28.2 ℃；年均降雨量達(dá)1 304.2 mm，平均相對(duì)濕度79%，氣候特點(diǎn)是炎熱潮濕。土壤以高嶺土為主。

在全國(guó)番木瓜種植區(qū)域收集了10份番木瓜種質(zhì)：穗中紅、紅鈴、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)，來(lái)自廣州市果樹研究所；桂熱1號(hào)，來(lái)自廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所；益源改良、益源6號(hào)、益源8號(hào)，來(lái)自廣東益源農(nóng)業(yè)有限公司；藍(lán)桿，來(lái)自海南；紅妃，來(lái)自臺(tái)農(nóng)公司。2017—2019年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部番木瓜種質(zhì)資源保護(hù)廣西創(chuàng)新基地種植，每份種質(zhì)分別種植50株，每年3月種植，連續(xù)種植3年，常規(guī)管理。

1.2 方法

植物學(xué)性狀觀察：每個(gè)種質(zhì)定植后，不同生長(zhǎng)階段分別記錄株高、莖干直徑、主干色澤、葉柄長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬、始花節(jié)位、每節(jié)位花量、花序長(zhǎng)度、中間節(jié)節(jié)間長(zhǎng)、兩性瓜單果質(zhì)量、兩性瓜形狀、雌瓜形狀。分別觀察記錄3年，取3年數(shù)據(jù)的平均值。

農(nóng)藝性狀觀察：每個(gè)種質(zhì)定植后，根據(jù)生長(zhǎng)的發(fā)育期，分別記錄莖干初果部位高度、株產(chǎn)、果實(shí)貯藏期等農(nóng)藝性狀，分別觀察記錄3年，取3年數(shù)據(jù)的平均值。

品質(zhì)性狀及抗花葉病性狀觀察：從可溶性固形物、可滴定酸、粗蛋白質(zhì)含量、總糖含量、鮮食品質(zhì)、抗花葉病性狀方面評(píng)價(jià)10份種質(zhì)，取3年數(shù)據(jù)的平均值。

以上性狀觀測(cè)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照番木瓜熱帶、南亞熱帶果樹種質(zhì)資源數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范進(jìn)行[11]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用IBM SPSS Statistics 25.0進(jìn)行方差分析、主成分分析、相關(guān)性分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物學(xué)性狀

從表1可以看出，紅日1號(hào)株高最高，達(dá)1.52 m，除了紅妃外，與其他種質(zhì)存在顯著性差異；益源改良株高最矮，僅0.74 m，其次是紅鈴較矮，與其他種質(zhì)存在顯著性差異。桂熱1號(hào)株高與紅鈴、益源改良、紅日1號(hào)、紅妃存在顯著性差異。紅日1號(hào)莖干直徑最粗，達(dá)10.87 cm，與紅妃、益源8號(hào)、益源6號(hào)、益源改良、穗中紅存在顯著性差異；益源6號(hào)莖干直徑與紅鈴、桂熱1號(hào)、藍(lán)桿、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)存在顯著性差異；益源改良莖干直徑最小，為5.70 cm，與紅鈴、桂熱1號(hào)、藍(lán)桿、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)存在顯著性差異。主干色澤除了藍(lán)桿為綠帶紫紅色，其他種質(zhì)均為綠或淡灰色。紅鈴始花節(jié)位最矮，為21節(jié)，紅日1號(hào)最高，為30節(jié)，各種質(zhì)間差異不大。紅日2號(hào)的中間節(jié)節(jié)間長(zhǎng)最長(zhǎng)，為16.00 cm，與紅妃、紅日1號(hào)、益源6號(hào)、益源改良、桂熱1號(hào)、紅鈴、穗中紅存在顯著性差異；益源改良中間節(jié)節(jié)間長(zhǎng)最短，僅有6.4 cm，與穗中紅、藍(lán)桿、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)、紅妃存在顯著性差異，紅妃與紅日2號(hào)、益源6號(hào)、益源改良、桂熱1號(hào)、紅鈴存在顯著性差異。穗中紅兩性瓜單果質(zhì)量最高，為2 672.17 g，與其他種質(zhì)存在顯著性差異，其次是紅鈴、桂熱1號(hào)、益源改良，與其他種質(zhì)也存在顯著性差異；益源6號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)單果質(zhì)量均達(dá)不到1 kg，紅日1號(hào)兩性瓜單果質(zhì)量最小。益源改良的葉柄長(zhǎng)度最長(zhǎng)，達(dá)到72.33 cm，與其他種質(zhì)存在顯著性差異；其次是紅日2號(hào)，紅鈴最短，47.00 cm，與其他種質(zhì)存在顯著性差異。紅妃的葉長(zhǎng)最長(zhǎng)，達(dá)到45.33 cm，與紅鈴、桂熱1號(hào)、益源6號(hào)、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)存在顯著性差異，其次是益源改良，與益源6號(hào)、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)存在顯著性差異。益源改良的葉寬最寬，達(dá)到67.67 cm，與紅鈴、益源6號(hào)、紅日1號(hào)差異顯著，其次是紅日2號(hào)，與益源6號(hào)和紅日1號(hào)差異顯著，紅日1號(hào)葉寬最短，僅有43 cm，與其他種質(zhì)存在顯著性差異。益源6號(hào)花序長(zhǎng)度最長(zhǎng)，達(dá)到9.33 cm，其次是穗中紅，與紅鈴、桂熱1號(hào)、益源改良、藍(lán)桿、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)、紅妃存在顯著性差異；紅鈴、桂熱1號(hào)、益源改良、紅妃與穗中紅、藍(lán)桿、益源6號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)存在顯著性差異；紅日1號(hào)的花序長(zhǎng)度最短，僅是4.83 cm，與其他種質(zhì)差異顯著。供試種質(zhì)每節(jié)位花量2～10朵，益源改良的最多，6～10朵。兩性瓜的形狀，穗中紅、紅鈴、桂熱1號(hào)、紅妃為長(zhǎng)橢圓形，益源改良和益源6號(hào)為長(zhǎng)圓形，藍(lán)桿為長(zhǎng)圓筒形，益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)為球棒形。雌瓜的形狀，穗中紅、紅鈴、益源6號(hào)為長(zhǎng)圓形，桂熱1號(hào)、藍(lán)桿、紅妃、益源8號(hào)為橢圓形。

2.2 農(nóng)藝性狀

從表1可以看出，紅日2號(hào)莖干初果部位最高，達(dá)0.98 m，其次是益源改良，與紅妃、藍(lán)桿、桂熱1號(hào)、紅鈴、穗中紅存在顯著性差異；紅鈴最矮，僅有0.39 m，桂熱1號(hào)較矮，與益源改良、益源6號(hào)、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)存在顯著性差異。紅鈴株產(chǎn)最高，達(dá)到38.27 kg；其次是穗中紅，與益源改良、藍(lán)桿、益源6號(hào)、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)、紅妃存在顯著性差異，益源改良、藍(lán)桿與穗中紅、紅鈴、益源6號(hào)、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)存在顯著性差異；紅日2號(hào)株產(chǎn)最低，僅有6.33 kg，紅日1號(hào)、益源6號(hào)株產(chǎn)較低，與其他種質(zhì)均存在顯著性差異。益源8號(hào)果實(shí)貯藏期最長(zhǎng)，達(dá)到11 d，穗中紅最短，僅4 d。

表1 10份番木瓜種質(zhì)的植物學(xué)性狀及農(nóng)藝性狀

2.3 品質(zhì)性狀及抗花葉病

從表2可以看出，紅日2號(hào)可溶性固形物含量最高，達(dá)到15.30%，其次是紅日1號(hào)，為14.37%，與其他種質(zhì)存在顯著性差異，益源6號(hào)、益源8號(hào)、紅妃與其他種質(zhì)存在顯著性差異，穗中紅、紅鈴、桂熱1號(hào)、益源改良、藍(lán)桿與其他5個(gè)種質(zhì)存在顯著性差異。益源6號(hào)可滴定酸含量最高，達(dá)到0.27%，與其他種質(zhì)存在顯著性差異；紅妃最低，僅0.07%，與其他種質(zhì)存在顯著性差異；穗中紅、桂熱1號(hào)、藍(lán)桿、益源改良4個(gè)種質(zhì)之間差異不顯著，與其他6個(gè)種質(zhì)差異顯著。桂熱1號(hào)、益源改良、紅日2號(hào)的粗蛋白含量較高，與其他種質(zhì)存在顯著性差異，紅妃、穗中紅較低，與其他種質(zhì)存在顯著性差異。紅日1號(hào)的總糖含量最高，達(dá)到7.27%，與其余種質(zhì)間存在顯著性差異，穗中紅、藍(lán)桿、桂熱1號(hào)、益源改良較低，與其他種質(zhì)存在顯著性差異。果肉香味益源改良、紅妃表現(xiàn)為中等，益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)表現(xiàn)為濃。果肉密度，益源6號(hào)表現(xiàn)為很密，益源改良表現(xiàn)為密，益源8號(hào)表現(xiàn)為中等，其他種質(zhì)表現(xiàn)為低。益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)的鮮食品質(zhì)好，其他種質(zhì)均為中等。益源改良、益源8號(hào)對(duì)花葉病表現(xiàn)為高抗，益源6號(hào)表現(xiàn)為低抗，其他種質(zhì)表現(xiàn)為中抗。

表2 10份番木瓜種質(zhì)的主要品質(zhì)性狀及對(duì)花葉病抗性

2.4 番木瓜種質(zhì)數(shù)量性狀的主成分分析及相關(guān)性分析

2.4.1 主成分分析 對(duì)10份番木瓜種質(zhì)的數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表3，前4個(gè)主成分的特征值大于1，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到80.74%，這些主成分可以反應(yīng)原始變量的大部分信息，起到降維作用。主成分1的貢獻(xiàn)率為40.23%，代表指標(biāo)為株產(chǎn)、兩性瓜單果質(zhì)量、花序長(zhǎng)度、每節(jié)位花量，均和產(chǎn)量相關(guān)。主成分2的貢獻(xiàn)率為16.66%，代表指標(biāo)為株高、莖干直徑、中間節(jié)節(jié)間長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬，和植株的外觀形態(tài)有關(guān)。主成分3的貢獻(xiàn)率為15.22%，代表指標(biāo)為可溶性固形物含量和粗蛋白含量。主成分4的貢獻(xiàn)率為8.61%，代表指標(biāo)為總糖。4個(gè)主成分的代表指標(biāo)包括了產(chǎn)量、植株形態(tài)、品質(zhì)，可作為評(píng)價(jià)1份種質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表3 番木瓜種質(zhì)數(shù)量性狀主成分分析結(jié)果

2.4.2 番木瓜種質(zhì)的數(shù)量性狀相關(guān)性分析 從表4可以看出，株高與中間節(jié)節(jié)間長(zhǎng)、可溶性固形物含量，中間節(jié)間長(zhǎng)與可溶性固形物含量、總糖，莖干初果部位高度與可溶性固形物含量、葉柄長(zhǎng)，株產(chǎn)與兩性瓜單果質(zhì)量、葉長(zhǎng)、花序長(zhǎng)度，兩性瓜單果質(zhì)量與葉長(zhǎng)、葉寬、花序長(zhǎng)度、每節(jié)位花量，可溶性固形物含量與總糖，葉柄長(zhǎng)與葉寬，葉長(zhǎng)與葉寬均成極顯著正相關(guān)；株高與莖干直徑，莖干初果部位高度與可滴定酸含量、總糖含量，株產(chǎn)與葉寬、每節(jié)位花量，可溶性固形物含量與可滴定酸含量，葉柄長(zhǎng)與葉長(zhǎng)，葉長(zhǎng)與每節(jié)位花量，葉寬與每節(jié)位花量，花序長(zhǎng)度與每節(jié)位花量均成顯著正相關(guān)。

表4 番木瓜種質(zhì)數(shù)量性狀相關(guān)性分析

以10份番木瓜種質(zhì)的15個(gè)數(shù)量性狀指標(biāo)，利用SPSS 25.0采用組間聯(lián)接平方歐氏距離法進(jìn)行系統(tǒng)聚類，結(jié)果見圖1?？梢钥闯觯跃嚯x5為臨界值時(shí)10份種質(zhì)可以劃分為2個(gè)類群，第一類為大果型，特征表現(xiàn)為兩性瓜平均單果質(zhì)量在1 803.33 g左右，株產(chǎn)在24.43 kg左右，包括穗中紅、紅鈴、桂熱1號(hào)、益源改良、藍(lán)桿、紅妃；第二類為小果型，特征表現(xiàn)為兩性瓜平均單果質(zhì)量在446.67 g左右，株產(chǎn)在6.33 kg左右，包括益源6號(hào)、益源8號(hào)、紅日1號(hào)、紅日2號(hào)，主要用于鮮食與菜用。

圖1 10份番木瓜種質(zhì)的歐氏聚類分析

3 結(jié)論與討論

隨著番木瓜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，人們對(duì)番木瓜產(chǎn)品需求多樣化，番木瓜品種已發(fā)展出果用型、果菜兩用型、菜用型及割酶型專用品種，且生產(chǎn)格局趨于聚集化和規(guī)?；痆12-14]。番木瓜產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，當(dāng)年種植可當(dāng)年收益。據(jù)報(bào)道，番木瓜果肉中富含維生素C、胡蘿卜素、維生素B、維生素PP、鈣、磷、鐵，可鮮食，可做蔬菜、醬菜、煲湯，還可以做成果汁、果醬、果脯、罐頭等[15-16]。種質(zhì)資源是遺傳改良的基礎(chǔ)，目前國(guó)內(nèi)外各科研機(jī)構(gòu)已搜集了不少番木瓜種質(zhì)并進(jìn)行了創(chuàng)新利用。國(guó)外的山番木瓜、槲葉番木瓜、五棱番木瓜、藍(lán)花番木瓜、戟葉番木瓜等，具有極強(qiáng)的抗寒性，是比較特殊的種質(zhì)，是良好的育種材料，國(guó)外主栽品種也具有較好品質(zhì)[1]。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院在熱帶作物種質(zhì)資源收集評(píng)價(jià)與創(chuàng)新利用方面做了大量工作，廣州番木瓜種質(zhì)資源圃保存了238份番木瓜種質(zhì)[6]。目前我國(guó)的番木瓜優(yōu)良品種主要來(lái)自臺(tái)灣及廣州，廣州市果樹研究所選育的穗中紅48目前仍是南方地區(qū)的主栽品種之一[2]，紅妃、臺(tái)農(nóng)2號(hào)等品種在廣東、海南等地大量種植，本研究中穗中紅在廣西的栽培表現(xiàn)也較好。不同品種在不同地區(qū)栽培表現(xiàn)不一致，熊月明等評(píng)價(jià)了68份番木瓜種質(zhì)在福建的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)臺(tái)灣優(yōu)良品種資源在閩南地區(qū)種植表現(xiàn)最好，而廣西的黃肉品種資源在福建地區(qū)果實(shí)品質(zhì)表現(xiàn)一般[8-9]。廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所選育的番木瓜桂熱1號(hào)和桂熱2號(hào)在廣西貴港市的表現(xiàn)卻優(yōu)于穗中紅48[17]，這與本研究的觀察有所不一致，有可能是地理環(huán)境或氣候因素。

有了豐富的種質(zhì)資源，再借助傳統(tǒng)及先進(jìn)的育種手段才能選育出適合市場(chǎng)需求的優(yōu)良品種。傳統(tǒng)的番木瓜育種方法為雜交育種，該方法可以選育出一定的優(yōu)質(zhì)新品種、抗性品種。目前還有番木瓜誘變育種，包括輻射誘變、化學(xué)誘變技術(shù)[18-19]及細(xì)胞工程育種[20-21]。楊祥燕等用SCoT標(biāo)記分析了部分中國(guó)主栽品種的遺傳多樣性并構(gòu)建了指紋圖譜，為番木瓜品種資源的鑒定和雜交親本的選配提供了技術(shù)支撐[22]。黃建昌等用RAPD技術(shù)分析了17個(gè)番木瓜品種的遺傳關(guān)系[23]。這些先進(jìn)的技術(shù)為番木瓜的種質(zhì)創(chuàng)新及利用提供了技術(shù)支撐。

主成分分析及聚類分析可將諸多特性因素綜合考慮并分類，被廣泛應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題[24-26]。主成分分析中，株產(chǎn)與兩性瓜單果質(zhì)量累計(jì)貢獻(xiàn)率最高，且在相關(guān)性分析中株產(chǎn)與兩性瓜單果質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；聚類分析按照產(chǎn)量和單果質(zhì)量將10份種質(zhì)分成了兩類，各指標(biāo)間均有不同程度的正相關(guān)，說(shuō)明所選指標(biāo)間的影響密切。該結(jié)果與宋永宏等[26]對(duì)不同李品種果實(shí)外觀性狀聚類分析的結(jié)果一致。本研究觀察記錄了10份番木瓜種質(zhì)在廣西南寧地區(qū)的栽培表現(xiàn)，并進(jìn)行主成分分析、相關(guān)性分析及聚類分析，為廣西番木瓜種植戶提供了參考依據(jù)，為番木瓜種質(zhì)創(chuàng)新利用奠定了基礎(chǔ)。