麻核桃堅果表型性狀分析

余務剛，肖良俊，吳濤，李賢忠，寧德魯*

（1.西南林業大學，云南 昆明 650224；2.云南省林業和草原科學院，云南 昆明 650201）

麻核桃學名河北核桃（Juglans hopeiensis Hu），別稱山核桃、耍核桃、文玩核桃、麻藝核桃等[1]，主要產于河北、天津、山西和北京的部分山區[2]，有學者認為是核胡桃（J.regia L）與胡桃楸（J.mandshurica Maxim）的雜交種[3]。其果實個大，殼厚、有光澤、表面紋理細膩且變化多樣，適宜雕刻、觀賞和玩耍等[4]。近年來，人們對精神生活的要求逐漸提高，具有健身和收藏價值的麻核桃備受青睞[5]。麻核桃種植可以增加農戶的經濟收入，在農民脫貧致富奔小康進程中具有很大作用[6]。

目前，國內外對麻核桃的研究較少。陳夢華等[7]對7 種麻核桃的堅果性狀進行了分析與評價，結果顯示，‘滿天星’‘蘋果園’‘四座樓’單果重和三徑均值的極差和變異系數均較小，3 個品種的商品一致性較好。賀娜等[8]2013 年將13 個麻核桃品種由河北易縣引入到云南祿勸縣，6 a 的觀測結果顯示，‘四座樓’平均單果重21.51 g、三徑均值40.51 mm，表型性狀優良，2019 年通過了云南省林木良種審定委員會認定。賈建云等[9]運用SSR 分子標記技術對20 個麻核桃品種進行了遺傳多樣性分析，篩選出的6 對引物檢測出50 個多態性遺傳位點，遺傳變異幅度為0.17～0.90，能將20 份種質區分開來。

現階段，針對篩選具有更高經濟效益的麻核桃品種研究較少。為了探究麻核桃表型性狀的變異規律，以目前市場上常見的9 個麻核桃品種為研究對象，對其堅果的表型性狀進行分析，以期篩選出商品一致性較好的品種，為麻核桃生產提供理論指導。

1 材料與方法

2020 年9 月末麻核桃果實成熟季節，在云南省祿勸縣祿勸麻核桃基地采摘麻核桃堅果。該基地位于云南省祿勸縣茂山鄉（東經102°13′～102°57′，北緯25°25′～26°22′），屬亞熱帶季風氣候，海拔約1 997 m，年平均氣溫15.6 ℃，年平均降水量947.7 mm，年平均日照時數2 255.6 h，日照率53%[8]。參試麻核桃品種有9個，分別為‘虎頭’‘滿天星’‘大官帽’‘細紋獅子頭’‘雞心’‘公子帽’‘蘋果園獅子頭’‘南將石’和‘白獅子頭’。每個品種均隨機摘取無病、無畸形的堅果20 個，備用。

觀察堅果的形狀、顏色、紋路以及果頂和果底情況，將2 顆核桃相互敲擊判斷有無金石之音；用千分之一天平稱量單果重；用游標卡尺測量果實的橫徑、縱徑和棱徑。計算果形指數（縱徑/橫徑）[10]和三徑均值〔（縱徑+橫徑+棱徑）/3〕。

利用Excel 2010 軟件對試驗數據進行統計分析和制表，利用SPSS 20.0 軟件對各性狀進行變異分析、相關分析、主成分分析[11，12]和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 麻核桃堅果的表型性狀描述

不同品種麻核桃堅果的表型性狀差異較大，形狀、顏色、紋路、結構質量以及果頂和果底情況等均對其經濟價值有重要影響[13]。9 個麻核桃品種中，堅果形狀除‘白獅子頭’為錐形，‘大官帽’‘雞心’和‘南將石’為心臟形外，其他品種均為桃形；堅果顏色除‘細紋獅子頭’和‘公子帽’為微黃外，其他品種均為土黃；堅果紋路除‘虎頭’‘細紋獅子頭’和‘公子帽’為網狀外，其他品種均為點狀；果尖形狀除‘大官帽’‘雞心’‘南將石’和‘白獅子頭’為尖銳外，其他品種均為微鈍；果尖顏色均為黃；果肩形狀除‘大官帽’‘雞心’‘南將石’和‘白獅子頭’較平滑外，其他品種均略微扭曲；縫合線均較緊密，且不開衩；果底除‘雞心’和‘南將石’較為平整外，其他品種均有凹凸不平的現象；肚臍除‘大官帽’‘雞心’和‘南將石’頗為緊實外，其他品種均較松；所有品種均有金石之音，結構均較為緊密（表1）。

表1 9 個麻核桃品種堅果的表型性狀Table 1 Nut phenotypic traits of nine J.hopeiensis varieties

2.2 麻核桃堅果表型性狀的變異分析

2.2.1 單果重 9 個麻核桃品種的單果重為12.10～22.41 g，品種間差異較大，其中‘白獅子頭’單果重最大；其次是‘滿天星’‘大官帽’和‘蘋果園獅子頭’，單果重分別為19.54、19.25 和18.51 g；‘公子帽’單果重最小（表2）。表明‘白獅子頭’‘滿天星’‘大官帽’和‘蘋果園獅子頭’單果重較大，‘公子帽’單果重較小。

表2 9 個麻核桃品種單果重的變異分析Table 2 Variation coefficient of fruit weight of nine J.hopeiensis varieties

9 個麻核桃品種的單果重變異幅度為8.92～16.11 g，指標值順序為‘公子帽’＜‘大官帽’＜‘雞心’＜‘細紋獅子頭’＜‘虎頭’＜‘南將石’＜‘滿天星’＜‘白獅子頭’＜‘蘋果園獅子頭’；變異系數為15.94%～25.85%，指標值順序為‘白獅子頭’＜‘滿天星’＜‘蘋果園獅子頭’＜‘大官帽’＜‘公子帽’＜‘雞心’＜‘南將石’＜‘細紋獅子頭’＜‘虎頭’。‘蘋果園獅子頭’和‘虎頭’的單果重變異幅度和變異系數均較大，說明這2 個品種的單果重具有較高的遺傳多樣性，商品一致性較差；‘大官帽’的單果重變異幅度和變異系數均較小，說明其單果重的商品一致性較好。

2.2.2 果形指數 果形指數反映了果實的扁圓程度，指標值越接近于1，果形越圓；越小于1，果形越扁；越大于1，果形越長。9 個麻核桃品種的果形指數為0.90～1.07，各品種間差異較大，除‘雞心’外，其他品種的果形指數均＜1，其中細紋獅子頭’的果形指數最接近于1，‘滿天星’的果形指數最小（表3）。表明除‘雞心’果形呈略微長圓外，其他品種的果形均為扁圓，其中‘細紋獅子果形較圓潤，‘滿天星’果形較扁。

表3 9 個麻核桃品種果形指數的變異分析Table 3 Variation coefficient of fruit shape index of nine J.hopeiensis varieties

9 個麻核桃品種的果形指數變異幅度為0.14～0.51，指標值順序為‘公子帽’＜（‘大官帽’=‘白獅子頭’）＜‘滿天星’＜‘虎頭’＜‘細紋獅子頭’＜‘蘋果園獅子頭’＜‘南將石’＜‘雞心’；變異系數為4.13%～11.18%，指標值順序為‘公子帽’＜‘白獅子頭’＜‘滿天星’＜‘虎頭’＜‘大官帽’＜‘蘋果園獅子頭’＜‘細紋獅子頭’＜‘南將石’＜‘雞心’。‘雞心’的果形指數變異幅度和變異系數均最大，‘南將石’的2 個指標值均次之，說明‘雞心’和‘南將石’2 個品種的果型具有較高的遺傳多樣性，商品一致性較差；‘公子帽’的果形指數變異幅度和變異系數均最小，‘白獅子頭’和‘滿天星’的2 個指標值也均較小，說明‘公子帽’‘白獅子頭’和‘滿天星’3 個品種的堅果形狀豐富度較差，商品一致性較好。

2.2.3 三徑均值 9 個麻核桃品種的三徑均值為30.42～38.99 mm，品種間差異較大，其中‘白獅子頭’三徑均值最大；其次是‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’‘雞心’和‘大官帽’，四者三徑均值均超過36 mm；‘公子帽’三徑均值最小（表4）。表明‘白獅子頭’‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’‘雞心’和‘大官帽’堅果個頭較大，‘公子帽’相對較小。

表4 9 個麻核桃品種三徑均值變異分析Table 4 Variation analysis of three-diameter mean value of nine J.hopeiensis varieties

9 個麻核桃品種的三徑均值變異幅度為5.62～9.42 mm，指標值順序為‘大官帽’＜‘公子帽’＜‘細紋獅子頭’＜‘滿天星’＜‘白獅子頭’＜‘雞心’＜‘虎頭’＜‘蘋果園獅子頭’＜‘南將石’；變異系數為5.47%～9.32%，指標值順序為‘滿天星’＜‘大官帽’＜（‘公子帽’=‘蘋果園獅子頭’）＜‘雞心’＜‘白獅子頭’＜‘細紋獅子頭’＜‘虎頭’＜南將石’。‘南將石’的三徑均值變異幅度和變異系數均最大，‘虎頭’的2個指標值均較大，說明‘南將石’和‘虎頭’2個品種的三徑（縱徑、橫徑和棱徑）具有較高的遺傳多樣性，商品一致性較差；‘大官帽’和‘公子帽’的三徑均值變異幅度和變異系數均較小，說明這2 個品種的果實個頭豐富度較小，堅果大小基本一致，商品一致性較好。

2.3 麻核桃堅果表型性狀的相關分析

相關分析結果（表5）顯示，麻核桃的果形指數與其他5 個性狀均相關不顯著，其中與單果重、縱徑和棱徑呈負相關；單果重與橫徑、縱徑、棱徑和三徑均值呈極顯著正相關，且三徑之間及其與三徑均值之間的相關性也均達到了極顯著正相關。

表5 麻核桃果實性狀的相關分析Table 5 Correlation analysis of fruit traits of J.hopeiensis

2.4 麻核桃堅果表型性狀的主成分分析

對麻核桃堅果表型性狀的6 個定量指標進行主成分分析，結果（表6）顯示，前2 個主成分的特征值均＞1，累計方差貢獻率達91.769%。表明這2 個主成分可以反映麻核桃堅果表型性狀91.769%的信息。各性狀的方差貢獻率分散，累計方差貢獻率增長緩慢，說明堅果表型性狀變異復雜多樣。第1 主成分中，載荷較高且為正值的特征向量為三徑均值、縱徑、棱徑和橫徑，主要反映麻核桃堅果的大小。第2 主成分中，載荷較高且為正值的特征向量為果形指數、三徑均值、橫徑和單果重，主要反映麻核桃堅果的形狀和質量。

表6 麻核桃果實性狀指標的成分載荷矩陣Table 6 Component load matrix of fruit traits indexes of J.hopeiensis

成分載荷量的數值大小代表了變量在主成分分析中的重要程度[14]。根據主成分函數模型Fi=A1ZX1+A2ZX2+…+AnZXn（ZXi為標準化處理的數據，X 為標準化處理的表型性狀），計算單項主成分：

依據主成分對應的方差貢獻率，建立麻核桃果實性狀綜合評價模型[12]，綜合主成分得分F=69.997F1+21.772F2。

計算結果（表7） 顯示，F1得分排名靠前的是‘白獅子頭’‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’和‘南將石’，說明這4 個品種堅果個頭較大；F2得分排名靠前的是‘白獅子頭’‘雞心’‘大官帽’和‘滿天星’，說明這4 個品種堅果形狀較圓，單果重較大；最終，綜合得分排名靠前的是‘白獅子頭’‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’和‘南將石’，說明這4 個品種堅果形狀、個頭和單果重均較好，表型性狀符合麻核桃玩家的審美，具有較高的經濟效益。

表7 麻核桃堅果主要性狀指標的主成分得分與排名Table 7 Principal component score and ranking of nut traits indexes of J.hopeiensis

2.5 麻核桃堅果表型性狀的聚類分析

聚類分析結果（圖1）顯示，當歐氏距離為5 時，9 個麻核桃品種可以分為4 類，其中，‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’‘大官帽’和‘白獅子頭’為第1 類，‘雞心’和‘南將石’為第2 類，‘虎頭’和‘細紋獅子頭’為第3 類，‘公子帽’單獨為一類；當歐式距離為10 時，上述第一類和第二類的品種聚為一類，第三類和第四類的品種聚為另一類，說明其親緣關系較近。

圖1 9 個麻核桃品種堅果表型性狀的聚類分析Fig.1 Cluster analysis on phenotypic traits of nine J.hopeiensis varieties

3 結論與討論

3.1 討論

核桃堅果表型特征豐富度和變異情況是核桃種質資源豐富度和多樣性的具體體現[15]。麻核桃為文玩核桃，外觀性狀直接影響其市場價值和經濟效益。麻核桃市場中，最受玩家追捧的麻核桃外觀性狀為圓形或橢圓形，個頭較大，尖而不利，鈍而有形，不扭曲、不開衩，尾部平，肚臍緊、無凹陷，有金石之聲[16]。因此，種植戶在選擇品種時，最好迎合玩家的審美。本研究的9 個麻核桃品種中，‘虎頭’‘滿天星’‘白獅子頭’和‘大官帽’果實較大且群體質量較為均勻，符合玩家審美。性狀變異系數越小，表明性狀的離散程度越小，穩定性越好[17]。‘白獅子頭’‘大官帽’‘滿天星’和‘蘋果園獅子頭’果形較圓且較大，單果重變異系數較小，性狀穩定性較好；‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’和‘白獅子頭’單果重和三徑均值的變異系數均較小，遺傳多樣性較差，果形豐富度小，商品一致性較好，這與許靜等[18]的研究結果相似。

大量研究表明，不同性狀之間普遍存在相互關系。麻核桃表型性狀的相關分析結果表明，果形指數與其他5 個性狀均相關不顯著，其中與單果重、縱徑和棱徑呈負相關；單果重與橫徑、縱徑、棱徑和三徑均值呈極顯著正相關，且三徑之間及其與三徑均值之間的相關性也均達到了極顯著正相關。這與薄穎生等[19]和時燕等[20]的研究結果相似。

采用主成分分析法對麻核桃的表型性狀進行評價，能夠更加全面地反映麻核桃堅果的外觀性狀，為農戶品種選擇提供數據參考[21]。本研究中對麻核桃的單果重、橫徑、縱徑、棱徑、果形指數和三徑均值6 個指標進行主成分分析，共提取2 個主成分，累計方差貢獻率高達91.769%。綜合評價結果表明，‘白獅子頭’‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’和‘南將石’的堅果形狀、個頭和單果重等性狀較好，符合麻核桃玩家的審美，具有較高的經濟效益。

聚類分析的實質是綜合考察大量性狀指標，將試供對象分到相對同質的群體中[9]。本研究結果表明，當歐氏距離為5 時，9 個麻核桃品種可以分為4 類，其中，‘滿天星’‘蘋果園獅子頭’‘大官帽’和‘白獅子頭’為第一類，‘雞心’和‘南將石’為第二類，‘虎頭’和‘細紋獅子頭’為第三類，‘公子帽’單獨為一類；當歐式距離為10 時，上述第一類和第二類聚為一類，第三類和第四類聚為一類，說明其親緣關系較近。

3.2 結論

不同品種麻核桃的表型性狀間存在較大差異，‘滿天星’和‘白獅子頭’果實較大且表型性狀符合玩家審美，其單果重和三徑均值的變異系數均較小，遺傳多樣性較差，果形豐富度小，商品一致性較好，適合農戶種植增產增收。