10份番木瓜種質的主要性狀表現及主成分分析、聚類分析

陳 燕，鄭 劍，陳仕淼，余江敏，潘祖建，何 江，甘衛堂

(1 廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所，南寧，530001；2 廣西農業職業技術學院，南寧，530007)

番木瓜CaricapapayaL.，別名木瓜、萬壽果、乳果，是番木瓜科番木瓜屬多年生常綠軟木質小喬木，是一種速生豐產的熱帶果樹。番木瓜傳入中國已有300多年的歷史，廣泛栽培于廣東、廣西、海南、福建、臺灣及云南南部等地。目前，國內外收集利用番木瓜種質并進行創新利用，已經選育不少優質、抗性強、適應性廣的品種，如廣州市果樹研究所選育的“穗中紅”，仍是目前栽培面積廣、品質優良的品種之一；并建立了番木瓜種質資源圃轉基因快速檢測體系，可快速鑒別番木瓜種質轉基因成分。臺灣的優良品種包括臺農系列、“紅妃”，還有從夏威夷引進的“日升”等[1-4]。中國熱帶農業科學院在番木瓜種質資源搜集方面也做了大量工作，從國內外引進、收集保存了抗環斑病毒等性狀優良的野生資源、半野生資源、農家種、地方品種等[5-6]；海南省農業科學院熱帶果樹研究所篩選評價了部分抗番木瓜環斑花葉病的種質[7]，部分番木瓜種質在福建地區的表現已有報道[8-9]。不同番木瓜種質在廣西表現的報道相對較少[10]，為此，我們于2017—2019年，對從番木瓜種植省份收集的10份優質番木瓜種質，從植物學性狀、農藝性狀、品質性狀及抗病性進行評價，為廣西番木瓜種質創新利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點位于廣西南寧市興寧區的農業農村部番木瓜種質資源保護廣西創新基地，北緯22°48′，東經108°22′，海拔79.5m，位于北回歸線南側，屬濕潤的亞熱帶季風氣候。陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，氣候溫和，夏長冬短。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1 304.2 mm，平均相對濕度79%，氣候特點是炎熱潮濕。土壤以高嶺土為主。

在全國番木瓜種植區域收集了10份番木瓜種質：穗中紅、紅鈴、紅日1號、紅日2號，來自廣州市果樹研究所；桂熱1號，來自廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所；益源改良、益源6號、益源8號，來自廣東益源農業有限公司；藍桿，來自海南；紅妃，來自臺農公司。2017—2019年在農業農村部番木瓜種質資源保護廣西創新基地種植，每份種質分別種植50株，每年3月種植，連續種植3年，常規管理。

1.2 方法

植物學性狀觀察：每個種質定植后，不同生長階段分別記錄株高、莖干直徑、主干色澤、葉柄長、葉長、葉寬、始花節位、每節位花量、花序長度、中間節節間長、兩性瓜單果質量、兩性瓜形狀、雌瓜形狀。分別觀察記錄3年，取3年數據的平均值。

農藝性狀觀察：每個種質定植后，根據生長的發育期，分別記錄莖干初果部位高度、株產、果實貯藏期等農藝性狀，分別觀察記錄3年，取3年數據的平均值。

品質性狀及抗花葉病性狀觀察：從可溶性固形物、可滴定酸、粗蛋白質含量、總糖含量、鮮食品質、抗花葉病性狀方面評價10份種質，取3年數據的平均值。

以上性狀觀測方法及評價標準參照番木瓜熱帶、南亞熱帶果樹種質資源數據質量控制規范進行[11]。

1.3 數據分析

運用Microsoft Excel 2010進行數據處理，采用IBM SPSS Statistics 25.0進行方差分析、主成分分析、相關性分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 植物學性狀

從表1可以看出，紅日1號株高最高，達1.52 m，除了紅妃外，與其他種質存在顯著性差異；益源改良株高最矮，僅0.74 m，其次是紅鈴較矮，與其他種質存在顯著性差異。桂熱1號株高與紅鈴、益源改良、紅日1號、紅妃存在顯著性差異。紅日1號莖干直徑最粗，達10.87 cm，與紅妃、益源8號、益源6號、益源改良、穗中紅存在顯著性差異；益源6號莖干直徑與紅鈴、桂熱1號、藍桿、紅日1號、紅日2號存在顯著性差異；益源改良莖干直徑最小，為5.70 cm，與紅鈴、桂熱1號、藍桿、紅日1號、紅日2號存在顯著性差異。主干色澤除了藍桿為綠帶紫紅色，其他種質均為綠或淡灰色。紅鈴始花節位最矮，為21節，紅日1號最高，為30節，各種質間差異不大。紅日2號的中間節節間長最長，為16.00 cm，與紅妃、紅日1號、益源6號、益源改良、桂熱1號、紅鈴、穗中紅存在顯著性差異；益源改良中間節節間長最短，僅有6.4 cm，與穗中紅、藍桿、益源8號、紅日1號、紅日2號、紅妃存在顯著性差異，紅妃與紅日2號、益源6號、益源改良、桂熱1號、紅鈴存在顯著性差異。穗中紅兩性瓜單果質量最高，為2 672.17 g，與其他種質存在顯著性差異，其次是紅鈴、桂熱1號、益源改良，與其他種質也存在顯著性差異；益源6號、紅日1號、紅日2號單果質量均達不到1 kg，紅日1號兩性瓜單果質量最小。益源改良的葉柄長度最長，達到72.33 cm，與其他種質存在顯著性差異；其次是紅日2號，紅鈴最短，47.00 cm，與其他種質存在顯著性差異。紅妃的葉長最長，達到45.33 cm，與紅鈴、桂熱1號、益源6號、益源8號、紅日1號、紅日2號存在顯著性差異，其次是益源改良，與益源6號、益源8號、紅日1號、紅日2號存在顯著性差異。益源改良的葉寬最寬，達到67.67 cm，與紅鈴、益源6號、紅日1號差異顯著，其次是紅日2號，與益源6號和紅日1號差異顯著，紅日1號葉寬最短，僅有43 cm，與其他種質存在顯著性差異。益源6號花序長度最長，達到9.33 cm，其次是穗中紅，與紅鈴、桂熱1號、益源改良、藍桿、益源8號、紅日1號、紅日2號、紅妃存在顯著性差異；紅鈴、桂熱1號、益源改良、紅妃與穗中紅、藍桿、益源6號、紅日1號、紅日2號存在顯著性差異；紅日1號的花序長度最短，僅是4.83 cm，與其他種質差異顯著。供試種質每節位花量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、紅妃為長橢圓形，益源改良和益源6號為長圓形，藍桿為長圓筒形，益源8號、紅日1號、紅日2號為球棒形。雌瓜的形狀，穗中紅、紅鈴、益源6號為長圓形，桂熱1號、藍桿、紅妃、益源8號為橢圓形。

2.2 農藝性狀

從表1可以看出，紅日2號莖干初果部位最高，達0.98 m，其次是益源改良，與紅妃、藍桿、桂熱1號、紅鈴、穗中紅存在顯著性差異；紅鈴最矮，僅有0.39 m，桂熱1號較矮，與益源改良、益源6號、益源8號、紅日1號、紅日2號存在顯著性差異。紅鈴株產最高，達到38.27 kg；其次是穗中紅，與益源改良、藍桿、益源6號、益源8號、紅日1號、紅日2號、紅妃存在顯著性差異，益源改良、藍桿與穗中紅、紅鈴、益源6號、益源8號、紅日1號、紅日2號存在顯著性差異；紅日2號株產最低，僅有6.33 kg，紅日1號、益源6號株產較低，與其他種質均存在顯著性差異。益源8號果實貯藏期最長，達到11 d，穗中紅最短，僅4 d。

表1 10份番木瓜種質的植物學性狀及農藝性狀

2.3 品質性狀及抗花葉病

從表2可以看出，紅日2號可溶性固形物含量最高，達到15.30%，其次是紅日1號，為14.37%，與其他種質存在顯著性差異，益源6號、益源8號、紅妃與其他種質存在顯著性差異，穗中紅、紅鈴、桂熱1號、益源改良、藍桿與其他5個種質存在顯著性差異。益源6號可滴定酸含量最高，達到0.27%，與其他種質存在顯著性差異；紅妃最低，僅0.07%，與其他種質存在顯著性差異；穗中紅、桂熱1號、藍桿、益源改良4個種質之間差異不顯著，與其他6個種質差異顯著。桂熱1號、益源改良、紅日2號的粗蛋白含量較高，與其他種質存在顯著性差異，紅妃、穗中紅較低，與其他種質存在顯著性差異。紅日1號的總糖含量最高，達到7.27%，與其余種質間存在顯著性差異，穗中紅、藍桿、桂熱1號、益源改良較低，與其他種質存在顯著性差異。果肉香味益源改良、紅妃表現為中等，益源8號、紅日1號、紅日2號表現為濃。果肉密度，益源6號表現為很密，益源改良表現為密，益源8號表現為中等，其他種質表現為低。益源8號、紅日1號、紅日2號的鮮食品質好，其他種質均為中等。益源改良、益源8號對花葉病表現為高抗，益源6號表現為低抗，其他種質表現為中抗。

表2 10份番木瓜種質的主要品質性狀及對花葉病抗性

2.4 番木瓜種質數量性狀的主成分分析及相關性分析

2.4.1 主成分分析 對10份番木瓜種質的數量性狀進行主成分分析，結果見表3，前4個主成分的特征值大于1，累計方差貢獻率達到80.74%，這些主成分可以反應原始變量的大部分信息，起到降維作用。主成分1的貢獻率為40.23%，代表指標為株產、兩性瓜單果質量、花序長度、每節位花量，均和產量相關。主成分2的貢獻率為16.66%，代表指標為株高、莖干直徑、中間節節間長、葉長、葉寬，和植株的外觀形態有關。主成分3的貢獻率為15.22%，代表指標為可溶性固形物含量和粗蛋白含量。主成分4的貢獻率為8.61%，代表指標為總糖。4個主成分的代表指標包括了產量、植株形態、品質，可作為評價1份種質的評價指標。

表3 番木瓜種質數量性狀主成分分析結果

2.4.2 番木瓜種質的數量性狀相關性分析 從表4可以看出，株高與中間節節間長、可溶性固形物含量，中間節間長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，株產與兩性瓜單果質量、葉長、花序長度，兩性瓜單果質量與葉長、葉寬、花序長度、每節位花量，可溶性固形物含量與總糖，葉柄長與葉寬，葉長與葉寬均成極顯著正相關；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，株產與葉寬、每節位花量，可溶性固形物含量與可滴定酸含量，葉柄長與葉長，葉長與每節位花量，葉寬與每節位花量，花序長度與每節位花量均成顯著正相關。

表4 番木瓜種質數量性狀相關性分析

以10份番木瓜種質的15個數量性狀指標，利用SPSS 25.0采用組間聯接平方歐氏距離法進行系統聚類，結果見圖1。可以看出，以距離5為臨界值時10份種質可以劃分為2個類群，第一類為大果型，特征表現為兩性瓜平均單果質量在1 803.33 g左右，株產在24.43 kg左右，包括穗中紅、紅鈴、桂熱1號、益源改良、藍桿、紅妃；第二類為小果型，特征表現為兩性瓜平均單果質量在446.67 g左右，株產在6.33 kg左右，包括益源6號、益源8號、紅日1號、紅日2號，主要用于鮮食與菜用。

圖1 10份番木瓜種質的歐氏聚類分析

3 結論與討論

隨著番木瓜產業化發展，人們對番木瓜產品需求多樣化，番木瓜品種已發展出果用型、果菜兩用型、菜用型及割酶型專用品種，且生產格局趨于聚集化和規模化[12-14]。番木瓜產量高，營養豐富，當年種植可當年收益。據報道，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]。種質資源是遺傳改良的基礎，目前國內外各科研機構已搜集了不少番木瓜種質并進行了創新利用。國外的山番木瓜、槲葉番木瓜、五棱番木瓜、藍花番木瓜、戟葉番木瓜等，具有極強的抗寒性，是比較特殊的種質，是良好的育種材料，國外主栽品種也具有較好品質[1]。中國熱帶農業科學院在熱帶作物種質資源收集評價與創新利用方面做了大量工作，廣州番木瓜種質資源圃保存了238份番木瓜種質[6]。目前我國的番木瓜優良品種主要來自臺灣及廣州，廣州市果樹研究所選育的穗中紅48目前仍是南方地區的主栽品種之一[2]，紅妃、臺農2號等品種在廣東、海南等地大量種植，本研究中穗中紅在廣西的栽培表現也較好。不同品種在不同地區栽培表現不一致，熊月明等評價了68份番木瓜種質在福建的表現，發現臺灣優良品種資源在閩南地區種植表現最好，而廣西的黃肉品種資源在福建地區果實品質表現一般[8-9]。廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所選育的番木瓜桂熱1號和桂熱2號在廣西貴港市的表現卻優于穗中紅48[17]，這與本研究的觀察有所不一致，有可能是地理環境或氣候因素。

有了豐富的種質資源，再借助傳統及先進的育種手段才能選育出適合市場需求的優良品種。傳統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質新品種、抗性品種。目前還有番木瓜誘變育種，包括輻射誘變、化學誘變技術[18-19]及細胞工程育種[20-21]。楊祥燕等用SCoT標記分析了部分中國主栽品種的遺傳多樣性并構建了指紋圖譜，為番木瓜品種資源的鑒定和雜交親本的選配提供了技術支撐[22]。黃建昌等用RAPD技術分析了17個番木瓜品種的遺傳關系[23]。這些先進的技術為番木瓜的種質創新及利用提供了技術支撐。

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，被廣泛應用于解決實際問題[24-26]。主成分分析中，株產與兩性瓜單果質量累計貢獻率最高，且在相關性分析中株產與兩性瓜單果質量呈極顯著正相關；聚類分析按照產量和單果質量將10份種質分成了兩類，各指標間均有不同程度的正相關，說明所選指標間的影響密切。該結果與宋永宏等[26]對不同李品種果實外觀性狀聚類分析的結果一致。本研究觀察記錄了10份番木瓜種質在廣西南寧地區的栽培表現，并進行主成分分析、相關性分析及聚類分析，為廣西番木瓜種植戶提供了參考依據，為番木瓜種質創新利用奠定了基礎。