68份甜櫻桃種質資源表型性狀多樣性分析及評價

摘 要：為了解甜櫻桃種質資源表型性狀的變異特點和多樣性，以68份甜櫻桃資源為研究對象，通過多樣性、相關性、聚類及主成分等分析方法對13個表型性狀的遺傳多樣性進行研究。結果表明，4個質量性狀Shannon-Wiener信息指數為0.88～1.36，Simpson多樣性指數為0.48～0.71；9個數量性狀的變異系數為6.28%～21.44%；在歐式距離約為14時，聚類分析將68份甜櫻桃種質分為六類；主成分分析表明，前3個主成分累計貢獻率為67.657%，篩選出5個代表性指標，可以作為甜櫻桃種質資源評價及選育品種的指標。

關鍵詞：甜櫻桃；種質資源；表型性狀；多樣性；評價

中圖分類號：S662.5" 文獻標識碼：A" 文章編號：0488-5368（2024）10-0062-06

收稿日期：2024-03-11 修回日期：2024-04-25

第一作者簡介：李艷（1987-），女，碩士，助理研究員，主要從事果樹栽培及新品種選育研究。

通信作者：馬慶州。

Diversity Analysis of Phenotypic Traits and Evaluation "of 68 Sweet Cherry Germplasm Resources

LI Yan1， MA Qingzhou1，JI Donghua2，MA Lili1，" ZHANG Quanshun1

（1. Zhengzhou Research Institute of Agricultural Science and Technology， Zhengzhou， Henan 450000， China; "2. Weihui" Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Weihui， Henan 453100， China.）

Abstract： To review the variation characteristics and diversity of phenotypic traits of sweet cherry germplasm resources， 68 sweet cherry germplasm resources were taken as research subjects. Thirteen phenotypic traits were analyzed using diversity analysis， correlation analysis， cluster analysis， and principal component analysis. The results showed that the Shannon-Wiener information index for four quality traits ranged from 0.88 to 1.36， and the Simpson diversity index ranged from 0.48 to 0.71. The coefficient of variation of nine quantitative traits ranged from 6.28% to 21.44%; when the Euclidean distance was approximately 14， the 68 sweet cherry germplasm resources were divided into six groups based on cluster analysis. Principal component analysis indicated that the cumulative contribution rate of the first three principal components is 67.657%， and five representative indicators are selected， which can serve as indicators for evaluating sweet cherry germplasm resources and breeding varieties.

Key words：Sweet cherry；Germplasm resources；Phenotypic traits; Diversity; Evaluation

甜櫻桃為薔薇科李屬（%Prunus %L.）櫻亞屬（%Subgen. Cerasus%），全球現有150余個品種，是北方落葉果樹中果實成熟較早的樹種，有“春果第一枝”的美名[1]。甜櫻桃起源于里海和黑海地區，于19世紀70年代引入我國[2]。果實色澤優美、風味濃厚、營養豐富，深受消費者和種植者青睞。近年來甜櫻桃種植面積逐年增加，據統計，目前我國已成為櫻桃生產和消費第一大國，櫻桃已發展成為全國性果樹，現有甜櫻桃栽培面積約20萬hm2，年產量約150萬t[3]。

種質資源是親代傳遞給子代的遺傳物質，是支撐農業科技原始創新及植物遺傳改良的物質基礎[4]。近年來，關于種質資源的收集、鑒定及評價的報道日益增多，但是和大宗果樹同類研究相比，甜櫻桃的種質資源研究相對較弱。鑒于《中國主要櫻桃品種》及報道的甜櫻桃品種資料信息的權威性與科學性，有關品種性狀特征的描述能反映出該品種的特點，準確性較高，從中篩選出數據較為完整的甜櫻桃品種68份（見表1），對其種質資源的13個表型性狀進行多樣性分析，并通過相關分析、聚類分析及主成分分析，建立甜櫻桃種質資源表型性狀綜合評價體系，并從中篩選出優異的甜櫻桃種質資源，為甜櫻桃種質評價和品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據收集

本文共收集了68份甜櫻桃品種，其中65份品種的數據資料來自《中國主要櫻桃品種》，其他3個品種分別是2019年報道的早蜜露[5]、五月紅[6]，2022年報道的晚蜜露[7]（表1）。

1.2 數據提取與分析

整理并規范68份甜櫻桃品種的葉長、葉寬、花冠直徑、果形、果皮顏色、平均單果重、最大單果重、果實縱徑、果實橫徑、果柄長、可溶性固形物含量、風味 、硬度13個指標的數據資料。甜櫻桃種質資源質量性狀及分級標準見表2。

采用WPS軟件對收集數據進行整理，計算甜櫻桃種質各質量性狀的分布頻率及Shannon-Wiener信息指數H和Simpson多樣性指數D；計算各數量性狀的最小值、最大值、極差、平均值、標準差和變異系數；使用SPSS軟件對數量性狀進行相關性分析、聚類分析和主成分分析，并計算綜合得分。

2 "結果與分析

2.1 表型性狀多樣性分析

2.1.1 質量性狀多樣性分析 由表3可知，4個質量性狀的信息指數H分布在0.88～1.36，多樣性指數D分布在0.48～0.71，果形以心臟形為主，所占頻率為39.71%，其次是腎形的，占26.47%，近圓的占25.00%，卵圓的占5.88%，扁圓和橢圓的所占比例最少，均為1.47%。果皮顏色以紫紅色為主，所占頻率為51.47%，其次是紅色品種，占26.47%，黃底色紅暈品種占16.18%，橙紅色品種占4.41%，黑紫色品種占1.47%，黃色品種為0。風味以酸甜型為主，所占頻率為69.12%，其次是甜酸型的，占16.18%，甜型品種占13.24%，酸型品種所占比列最小，僅為1.47%。硬度以硬的品種為主，所占頻率為44.12%，其次是硬度中等的，占36.76%，果實軟的所占比例最小，為19.12%。

2.1.2 數量性狀多樣性分析 由表4可以看出，9個數量性狀的變異系數為6.28%～21.44%，其中果實縱徑的變異系數最小，最大單果重的變異系數最大。在葉片性狀中，葉長、葉寬的平均值分別為14.83 cm、7.11 cm，變異系數分別為12.06%、14.40%；其中葉長最大值19.10 cm（麗珠），最小值11.00 cm（卡塔琳）；葉寬最大值9.10 cm（香泉1號），最小值5.10 cm（羅亞明）。花冠直徑平均值為3.80 cm，變異系數為9.97%，最大值4.90 cm（黑金），最小值3.00 cm（桑緹娜）。在單果重性狀中，平均單果重、最大單果重的平均值分別為8.99 g、11.34 g，變異系數分別為19.00%、21.44%；其中平均單果重最大值13.3 g（泰珠），最小值5.21 g（羅亞安），最大單果重最大值18.00 g（砂蜜豆），最小值6.33 g（羅亞安）。在果實直徑性狀中，縱徑、橫徑的平均值分別為2.41 cm、2.69 cm，變異系數分別為6.28%、8.90%；其中縱徑最大值2.78 cm（加拿大巨人），最小值2.02 cm（早露），橫徑最大值3.46 cm（蜜露），最小值2.10 cm（紅瑪瑙）。果柄長平均值為4.01 cm，變異系數為21.06%，最大值6.60 cm（羅亞李），最小值2.32 cm（紅燈）。可溶性固形物含量平均值18.33%，變異系數為8.42%，最大值22.00%（明珠），最小值15.30%（薩姆）。

2.1.3 數量性狀相關性分析 由表5可知，9個數量性狀間存在不同程度的相關性，相關系數達顯著水平（%P＜0.05）有1個，極顯著水平（P%＜0.01）共8個。平均單果重、最大單果重、果實縱徑、果實橫徑兩兩之間呈極顯著相關；葉寬與葉長呈極顯著相關，葉寬與平均單果重呈極顯著相關，葉寬與果實橫徑呈顯著相關。平均單果重與最大單果重、平均單果重與果實橫徑的相關系數均在0.800以上，遠高于其他性狀之間的相關系數，說明他們之間相關性更密切。

2.2 數量性狀聚類分析

由圖1可知，在歐式距離約為14時，將68份甜櫻桃種質資源分為六類（表6）。第Ⅰ類群包括繡珠、布魯克斯、艷陽等14份品種，特點是葉片大，果個也大，葉寬平均值為7.72 cm，平均單果重11.34 g，果實縱徑平均值2.52 cm、果實橫徑平均值2.99 cm；第Ⅱ類群包括齊早、福晨、黑珍珠、早大果及砂蜜豆共5份品種，特點是可溶性固形物含量低，可溶性固形物含量平均值為16.88%；第III類群包括大紫、因代克斯、羅亞安3份品種，特點是葉片小，果個也小，葉寬平均值為5.90 cm，平均單果重5.70 g，果實縱橫徑平均值均為2.28 cm；第IV類群包括魯玉、桑緹娜、雷尼、蜜泉及羅亞明共5份品種，特點是花冠直徑小，可溶性固形物含量高，花冠直徑平均值為3.44 cm，可溶性固形物含量平均值21.14%；第ⅴ類群包括早紅珠、琳達、羅亞李等15份品種，特點是花冠直徑大，果柄長，花冠直徑平均值為3.90 cm，果柄長平均值為4.43 cm；第Ⅵ類群中品種最多，包括美早、賓庫、紅燈等26份種質，特點是葉片長，葉長平均值為16.12 cm。

2.3 數量性狀的主成分分析

對68份甜櫻桃種質資源的9個數量性狀進行主成分分析，不同主成分各個性狀特征向量值、特征值和累計貢獻率如表7所示，前3個特征值大于1的主成分累計貢獻率達67.657%，表明前3個主成分代表了本研究種質表型性狀的大部分信息。

第1主成分特征值為3.164，貢獻率為35.161%，其中平均單果重、最大單果重及果實橫徑載荷值較大，此類參數與果個大小有關；第2主成分特征值為1.688，貢獻率為18.754%，載荷值較大的為葉長和葉寬，此類參數與葉片大小有關；第3主成分特征值為1.237，貢獻率為13.743%，載荷值較大的為花冠直徑和果柄長。

2.4 綜合評價

根據標準化和載荷矩陣得出每個主成分得分的線性方程（F-1、F-2、F-3），然后以3個主成分對應的方差貢獻率作為權重系數建立綜合評價模型（F）進行綜合評價。

F-1=0.219X-1+0.260X-2-0.083X-3+0.521X-4+0.483X-5+0.317X-6+0.485X-7-0.152X-8+0.119X-9

F-2=0.626X-1+0.611X-2+0.044X-3-0.120X-4-0.139X-5-0.372X-6-0.152X-7-0.194X-8-0.010X-9

F-3=0.155X-1+0.115X-2+0.691X-3+0.089X-4-0.070X-5+0.203X-6+0.084X-7+0.572X-8-0.314X-9

根據方程數值，以及各主成分的貢獻率權重（0.520、0.277、0.203）得到綜合得分公式：F=0.520F-1+0.277F-2+0.203F-3，按照計算公式得到甜櫻桃種質資源綜合得分，綜合得分越高，種質綜合表現越好，如表8所示。

3 討論與結論

植物表型性狀是種質資源多樣性評價的特征性指標，主要受基因和環境影響，具有直觀、易于調查的特點，通過對表型性狀的鑒定評價，可以更好的認識和挖掘種質資源[9～10]。Shannon-Wiener信息指數、Simpson多樣性指數及變異系數是評價種質資源多樣性的重要指標，值越大表型性狀的多樣性越豐富。本研究對4個質量性狀的研究發現，Shannon-Wiener信息指數較高的表型特征為果形（1.36）、果皮顏色（1.19），說明果形和果皮顏色變異信息豐富，這與劉胤[11]等研究結果一致；Simpson多樣性指數為0.48～0.71。果形以心臟形居多，占統計品種的39.71%；果皮顏色以紫紅色為主，占統計品種的51.47%；風味以酸甜型居多，占統計品種的69.12%；硬度以硬為主，占統計品種的44.12%。9個數量性狀的變異系數為6.28%～21.44%，最大單果重和果柄長的變異幅度較大，變異系數均超過20%，說明單果重和果柄長遺傳信息豐富，具有較大的改良潛力；而果實縱橫徑、可溶性固形物含量及花冠直徑變異幅度較小，變異系數均小于10%，說明在現有種質基礎上改良空間有限。

通過對9個數量性狀進行相關分析，發現各數量性狀間大多有不同程度的相關性，平均單果重、最大單果重、果實縱徑、果實橫徑兩兩之間呈極顯著相關，葉寬與葉長呈極顯著相關，葉寬與平均單果重呈極顯著相關，葉寬與果實橫徑呈顯著相關，說明在幼苗期可根據葉片大小預判果實的大小，這與潘鳳榮[12]等的研究結果一致，為后代材料的早期鑒定及預先選擇提供一定的參考價值。

聚類分析將68份甜櫻桃品種分為六大類群。第Ⅰ類群特點是葉片大，果個也大，表型性狀有優勢；第Ⅱ類群特點是可溶性固形物含量低；第III類群具有葉片小，果個也小的特點，表型性狀不具優勢；第IV類群特點是花冠直徑小，可溶性固形物含量高；第V類群特點是花冠直徑大，果柄長；第Ⅵ類群中品種最多，葉片最長。選育品種時，可根據這些信息作為參考，從而提高育種效率。

通過主成分分析評價種質性狀的研究已普遍應用于蘋果[13]、柑橘[14]、葡萄[15]等大宗果樹。本文主成分分析結果可知，得到累計貢獻率為67.657%，3個主成分共篩選出單果重、果實橫徑、葉長、葉寬、花冠直徑5個代表性指標，可以作為甜櫻桃種質資源評價及選育品種的指標。結合甜櫻桃表型性狀綜合評價結果可知，繡珠、艷陽及布魯克斯表現較好，這也與市場行情一致；小葉小果型種質表現較差。

甜櫻桃的生長受砧木、栽培技術及氣候條件的影響，在今后的研究中，也應因地制宜，并結合其豐產性、穩產性、抗逆性等進一步篩選，采用更為科學的評價方法與體系來篩選甜櫻桃品種，充分發揮甜櫻桃資源價值。

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