麻核桃堅果表型性狀分析

余務(wù)剛，肖良俊，吳濤，李賢忠，寧德魯*

（1.西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224；2.云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，云南 昆明 650201）

麻核桃學(xué)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(chǎn)于河北、天津、山西和北京的部分山區(qū)[2]，有學(xué)者認(rèn)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(xì)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(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入，在農(nóng)民脫貧致富奔小康進(jìn)程中具有很大作用[6]。

目前，國內(nèi)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(jìn)行了分析與評價，結(jié)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(shù)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(jié)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(yōu)良，2019 年通過了云南省林木良種審定委員會認(rèn)定。賈建云等[9]運(yùn)用SSR 分子標(biāo)記技術(shù)對20 個麻核桃品種進(jìn)行了遺傳多樣性分析，篩選出的6 對引物檢測出50 個多態(tài)性遺傳位點，遺傳變異幅度為0.17～0.90，能將20 份種質(zhì)區(qū)分開來。

現(xiàn)階段，針對篩選具有更高經(jīng)濟(jì)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(guī)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(jìn)行分析，以期篩選出商品一致性較好的品種，為麻核桃生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

2020 年9 月末麻核桃果實成熟季節(jié)，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(xiāng)（東經(jīng)102°13′～102°57′，北緯25°25′～26°22′），屬亞熱帶季風(fēng)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(shù)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(xì)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(jī)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(biāo)卡尺測量果實的橫徑、縱徑和棱徑。計算果形指數(shù)（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(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和制表，利用SPSS 20.0 軟件對各性狀進(jìn)行變異分析、相關(guān)分析、主成分分析[11，12]和聚類分析。

2 結(jié)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(jié)構(gòu)質(zhì)量以及果頂和果底情況等均對其經(jīng)濟(jì)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(xì)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(xì)紋獅子頭’和‘公子帽’為網(wǎng)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(biāo)值順序為‘公子帽’＜‘大官帽’＜‘雞心’＜‘細(xì)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(shù)為15.94%～25.85%，指標(biāo)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(xì)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(shù)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(shù)均較小，說明其單果重的商品一致性較好。

2.2.2 果形指數(shù) 果形指數(shù)反映了果實的扁圓程度，指標(biāo)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(shù)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(shù)均＜1，其中細(xì)紋獅子頭’的果形指數(shù)最接近于1，‘滿天星’的果形指數(shù)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(xì)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(shù)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(shù)變異幅度為0.14～0.51，指標(biāo)值順序為‘公子帽’＜（‘大官帽’=‘白獅子頭’）＜‘滿天星’＜‘虎頭’＜‘細(xì)紋獅子頭’＜‘蘋果園獅子頭’＜‘南將石’＜‘雞心’；變異系數(shù)為4.13%～11.18%，指標(biāo)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(xì)紋獅子頭’＜‘南將石’＜‘雞心’。‘雞心’的果形指數(shù)變異幅度和變異系數(shù)均最大，‘南將石’的2 個指標(biāo)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(shù)變異幅度和變異系數(shù)均最小，‘白獅子頭’和‘滿天星’的2 個指標(biāo)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(biāo)值順序為‘大官帽’＜‘公子帽’＜‘細(xì)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(shù)為5.47%～9.32%，指標(biāo)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(xì)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(shù)均最大，‘虎頭’的2個指標(biāo)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(shù)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(guān)分析

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

表5 麻核桃果實性狀的相關(guān)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(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果（表6）顯示，前2 個主成分的特征值均＞1，累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)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(xiàn)率分散，累計方差貢獻(xiàn)率增長緩慢，說明堅果表型性狀變異復(fù)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(shù)、三徑均值、橫徑和單果重，主要反映麻核桃堅果的形狀和質(zhì)量。

表6 麻核桃果實性狀指標(biāo)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(shù)值大小代表了變量在主成分分析中的重要程度[14]。根據(jù)主成分函數(shù)模型Fi=A1ZX1+A2ZX2+…+AnZXn（ZXi為標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)，X 為標(biāo)準(zhǔn)化處理的表型性狀），計算單項主成分：

依據(jù)主成分對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)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(jié)果（表7） 顯示，F(xiàn)1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(jīng)濟(jì)效益。

表7 麻核桃堅果主要性狀指標(biāo)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(jié)果（圖1）顯示，當(dāng)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(xì)紋獅子頭’為第3 類，‘公子帽’單獨(dú)為一類；當(dāng)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(guān)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(jié)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(zhì)資源豐富度和多樣性的具體體現(xiàn)[15]。麻核桃為文玩核桃，外觀性狀直接影響其市場價值和經(jīng)濟(jì)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(zhì)量較為均勻，符合玩家審美。性狀變異系數(shù)越小，表明性狀的離散程度越小，穩(wěn)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(shù)較小，性狀穩(wěn)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(shù)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(jié)果相似。

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

采用主成分分析法對麻核桃的表型性狀進(jìn)行評價，能夠更加全面地反映麻核桃堅果的外觀性狀，為農(nóng)戶品種選擇提供數(shù)據(jù)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(shù)和三徑均值6 個指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，共提取2 個主成分，累計方差貢獻(xiàn)率高達(dá)91.769%。綜合評價結(jié)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(jīng)濟(jì)效益。

聚類分析的實質(zhì)是綜合考察大量性狀指標(biāo)，將試供對象分到相對同質(zhì)的群體中[9]。本研究結(jié)果表明，當(dāng)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(xì)紋獅子頭’為第三類，‘公子帽’單獨(dú)為一類；當(dāng)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(guān)系較近。

3.2 結(jié)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(shù)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(nóng)戶種植增產(chǎn)增收。