33份火龍果種質果實性狀主成分分析及綜合評價

摘""要：為了解不同火龍果果實品質，篩選品質優良的種質資源。本研究以33份火龍果種質資源為材料，對單果重、果實縱橫徑、蛋白質、總黃酮、甜菜色素等15個植物學特征及品質特性進行測定，利用相關性分析和主成分分析法對果實品質進行綜合評價。結果表明：33份火龍果種質資源的單果重為164.67～556.00"g，果實橫徑為5.86～9.40"cm，果實縱徑為7.29～11.94"cm，果形指數為0.99～1.39，總糖含量為78.80～126.05"mg/g，總酚含量為0.64～2.46"mg/g，總黃酮的含量為0.85～9.67"mg/g，硬度為6.62～16.86"N，蛋白質的含量為0.29～1.45"mg/g，甜菜色素的含量為0.69～37.01"mg/100"g，淀粉的含量為14.12～44.60"mg/g，總酸含量為0.33～15.23"mg/100"g。采用Pearson法對其主要植物學特征及品質特性進行相關性分析。總酸與可溶性固形物呈極顯著正相關，相關系數為0.478，與糖酸比呈極顯著負相關，相關系數為?0.532。縱徑、橫徑與單果重呈極顯著正相關，相關系數分別為0.749、0.942。縱徑與果形指數呈顯著正相關，相關系數為0.426。重量與糖酸比、硬度均呈顯著正相關，相關系數分別0.360、0.351。經主成分分析將15個性狀綜合成7個主成分因子，累積貢獻率為82.55%，第一主成分貢獻率為22.45%，以單果重、果實縱橫徑、糖酸比貢獻較大。第二主成分貢獻率為13.87%，以總糖含量、可溶性固形物含量、淀粉含量貢獻較大。第三主成分貢獻率為12.28%。其中糖酸組成、單果重、果實橫徑、果實縱徑、可溶性固形物含量、淀粉含量、氨基酸含量等是評價火龍果果實綜合品質的關鍵性指標。經綜合評價篩選6個綜合得分較高的火龍果種質，即熱研1號、菀華粉紅、紅寶龍、無刺紅、臨家紅韻和紅金寶可作為火龍果品質育種的優質親本。

關鍵詞：火龍果；果實品質；主成分分析；綜合評價中圖分類號：S667.9""""""文獻標志碼：A

Principal"Component"Analysis"and"Comprehensive"Evaluation"of"Fruit"Traits"of"33"Pitaya"Germplasms

ZHANG"Yaqi1，2，3，4，5，"HE"Yun3，4，5，"LI"Hongli3，4，5，"HONG"Qingmei3，4，5，"PU"Wenhui3，4，5，"LI"Qiong3，4，5*，"HU"Wenbin3，4，5*，"LIU"Pingwu1，2*

1."College"of"Tropical"Crops，"Hainan"University，"Haikou，"Hainan"570228，"China;"2."School"of"Breeding"and"Multiplication，"Hainan"University，"Sanya，"Hainan"572025，"China;"3."Tropical"Crop"Genetic"Resources"Institute，"Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences，"Haikou，"Hainan"571101，"China;"4."Key"Laboratory"of"Crop"Gene"Resources"and"Germplasm"Enhancement"in"Southern"China，"Ministry"of"Agriculture"and"Rural"Affairs，"Haikou，"Hainan"571101，"China;"5."Key"Laboratory"of"Tropical"Crops"Germplasm"Resources"Genetic"Improvement"and"Innovation"of"Hainan"Province，"Haikou，"Hainan"571101，"China

Abstract："In"order"to"understand"the"fruit"quality"of"different"varieties"of"pitaya"and"to"screen"the"germplasm"resources"with"good"quality，"33"pitaya"germplasm"resources"were"and"15"botanical"traits"and"quality"properties"such"as"single"fruit"weight，"fruit"transverse"and"longitudinal"diameters，"proteins，"total"flavonoids，"and"beet"pigments"were"measured，"and"fruit"quality"was"comprehensively"evaluated"by"using"correlation"analysis"and"principal"component"analysis."The"33"pitaya"germplasm"resources"had"a"single"fruit"mass"of"164.67?556.00"g，"a"transverse"fruit"diameter"of"5.86?9.40"cm，"a"longitudinal"fruit"diameter"of"7.29?11.94"cm，"a"fruit"shape"index"of"0.99?1.39，"a"total"sugar"content"of"78.80?"126.05"mg/g，"a"total"phenolic"content"of"0.64?2.46"mg/g，"a"total"flavonoid"content"of"0.85?9.67"mg/g，"hardness"of"6.62?"16.86"N，"protein"content"of"0.29?1.45"mg/g，"beet"pigment"content"of"0.69?37.01"mg/100"g，"and"starch"content"of"14.12?44.60"mg/g."The"total"acid"content"ranged"from"0.33"to"15.23"mg/100"g."The"Pearson’s"method"was"used"to"correlate"the"main"botanical"and"quality"traits"of"the"pitaya"germplasm"resources."and"quality"traits"were"correlated."The"correlation"coefficients"were"0.478"for"total"acid"and"soluble"solids，"and"?0.532"for"sugar-acid"ratio，"while"the"correlation"coefficients"were"0.749"and"0.942"for"longitudinal"and"transverse"diameters."The"correlation"coefficient"between"longitudinal"diameter"and"fruit"shape"index"was"0.426，"and"the"correlation"coefficient"between"weight"and"sugar-acid"ratio"and"hardness"was"0.360"and"0.351，"respectively."After"principal"component"analysis，"the"15"traits"were"combined"into"7"principal"component"factors，"with"a"cumulative"contribution"of"82.55%."The"first"principal"component"contributed"22.45%，"with"single"fruit"weight，"fruit"longitudinal"and"transverse"diameter，"and"sugar-acid"ratio"contributing"more."The"second"principal"component"contributed"13.87%，"with"total"sugar"content，"soluble"solids"content"and"starch"content"contributing"more."The"contribution"of"the"third"principal"component"was"12.28%，"with"soluble"solids"content"contributing"more."Among"them，"sugar-acid"composition，"single"fruit"weight，"fruit"transverse"diameter，"fruit"longitudinal"diameter，"soluble"solids"content，"starch"content，"amino"acid"content，"etc."are"the"key"indexes"for"evaluating"the"comprehensive"quality"of"dragon"fruit."After"comprehensive"evaluation，"six"excellent"pitaya"singles"with"high"comprehensive"scores"were"screened，"i.e.，"Reyan"1"hao，"Wanhuafenhong，"Hongbaolong，"Wucihong，"Linjiahongyun"and"Hongjinbao，"which"can"be"used"as"high-quality"parents"for"pitaya"quality"breeding.

Keywords："pitaya;"fruit"quality;"principal"component"analysis;"comprehensive"evaluation

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2024.08.005

火龍果（Hylocereus"undulatus"Britt），屬仙人掌科（Cactaceae）多年生攀援植物，起源于拉丁美洲和西印度群島等熱帶亞熱帶沙漠地區，是典型的熱帶果樹。目前人工栽培遍及中美洲、越南、泰國、中國及美國南部等地。在我國主要種植于海南、廣西、廣東、云南、貴州、福建等地，是一種極具市場潛力的熱帶水果[1-2]。火龍果果型新穎獨特，色澤艷麗，口感細膩，富含人體所需的多種營養物質。作為近幾年新興的水果，火龍果的種植面積不斷擴大，并出現多個一定規模的種植企業，給企業帶來了較好的經濟價值。火龍果作為一種經濟價值與營養價值都較高的果樹，其研究和開發利用越來越被重視，篩選優良品種對生產優質火龍果及其產業健康發展具有重要意義。

果實品質分析是幫助判斷果實好壞的關鍵，果實外觀品質主要包括單果重和果形指數、果皮色澤等，內在品質主要包括硬度、糖酸等風味物質及其他營養物質。鄧愛妮等[3]測定海南地區栽培的紅肉和白肉火龍果中營養成分含量，為消費者、種植戶、加工企業提供參考依據。王飛躍等[4]對石漠化治理區火龍果果實品質進行評價，為建立火龍果品質評價指標體系提供理論依據。陳心源等[5]通過研究發現，中等大小的紅心火龍果風味品質最佳，且果實果心部位的風味品質最好。卓福昌等[6]通過相關性分析和變異系數法對27份火龍果種質資源果實性狀進行評價，有效解決其種質資源評價過程中存在的主觀性過強、不充分、不全面等問題。郭靜等[7]采用主成分分析法篩選京白梨優質果實的評價指標，并為果實采收和分級提供標準。代濤等[8]進行主成分分析和系統聚類分析，構建綜合評價模型，為芒果種質資源利用與糖酸品質評價提供參考依據。以上研究均為火龍果品質評價提供科學參考。

本研究以33份火龍果種質資源為研究對象，以可溶性固形物含量、蛋白質含量、總酚含量、氨基酸含量等15項指標為供試數據，應用相關性分析、主成分分析等多種分析方法，明確各指標間的相互關系，分析各供試資源果實品質特性，構建綜合評價模型，對供試資源果實品質進行綜合評價，篩選優異火龍果種質資源，以期為火龍果資源利用與新品種選育提供參考。

1""材料與方法

1.1""材料

供試材料采自中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所儋州省級火龍果種質資源圃

（19°54′37.21″N，110°73′37.32″E）。供試材料為長勢良好的3～5年生火龍果植株的果實，全年可正常開花結果。種植株行距為0.5"m×3"m，各種質管理水平一致。供試火龍果種質采集信息如表1所示。

1.2""方法

選取15個性狀指標進行果實測定，每個種質隨機選取5株果樹，在同一產果批次果實成熟時進行采樣，采摘同批次全部果實，之后隨機選取5個樣品果，切塊液氮速凍。用高速萬能粉碎機將33份火龍果種質的果肉打磨成粉，保存于50"mL離心管中，置于?80"℃超低溫冰箱待用；進行測定，每次測定重復3次。

指標測定方法如下：（1）單果重、果皮重測定。采用萬分之一天平進行測定；（2）可食率測定。可食率=（單果重-果皮重）/單果重×"100%；（3）果實大小測定。果實縱徑、果實橫徑采用數顯游標卡尺（精確度0.01"mm）進行測定；（4）果形指數測定。果形指數=果實縱徑/果實橫徑；（5）果實可溶性固形物含量測定。可溶性固形物含量采用數顯糖度計（LH-B55）進行測定；（6）硬度測定。參考NY/T"2009—2011《水果硬度的測定》，采用硬度計（愛德堡GY-4）進行測定；（7）可溶性蛋白含量測定。采用考馬斯亮藍G-250法[9]；（8）總酚含量測定。參考JUNG等[10]的方法，用Folin-Ciocalteu試劑測定總酚含量；（9）甜菜色素含量測定。參照周俊良等[11]的方法，利用紫外分光光度計測量標準品溶液在波長535"nm下的吸光度繪制標準曲線，測定各個樣品的甜菜色素總含量；（10）總黃酮含量測定。參考游新俠等[12]的方法，用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法測定總黃酮的含量；（11）總氨基酸含量測定。參照劉長姣等[13]的方法，用茚三酮比色法測定氨基酸含量；（12）淀粉含量測定。參照文赤夫等[14]的方法，利用蒽酮比色法測定葡萄糖含量，計算淀粉含量；（13）總酸含量測定。采用GB"12456—2021《食品中總酸的測定》第二法pH計電位滴定法測定；（14）還原糖含量測定。采用NY/T2742—2015《水果及制品可溶性糖的測定3，5-二硝基水楊酸比色法》測定。

1.3""數據處理

數據采用Excel"2010及SPASS"21.0軟件進行數據主成分分析、相關性分析、方差分析等。

2""結果與分析

2.1""果實植物學性狀評價

33份火龍果種質資源的單果重為164.67～"556.00"g，平均為357.38"g，其中熱研1號的單果重最大，無刺紅龍、玉龍一號的單果重次之；紅水晶和粉水晶的單果重較小。單果縱徑為7.29～"11.94"cm，果實平均縱徑為9.80"cm；其中無刺黃龍的縱徑最大，無刺紅、玉龍一號的縱徑次之。粉紅龍和粉水晶的果實單果縱徑較小，最小為粉水晶。單果橫徑為5.86～9.40"cm，果實平均縱徑為7.99"cm。其中熱研1號的橫徑最大，菀華粉紅的橫徑次之。粉水晶橫徑為最小。果形指數為0.99～1.39"cm，果實平均縱徑為1.23"cm；其中蜜寶的果形指數最大，紅冠的果形指數最小（表2）。

2.2""果實營養品質評價

33份火龍果種質資源營養品質比較見表3，33份火龍果種質資源中的蛋白質含量為0.29～1.45"mg/g，平均含量為0.93"mg/g。其中紅冠、菀華白、雙色1號火龍果的蛋白質含量較少。紅繡球、燕窩果的蛋白質含量均顯著高于其余種質，紅繡球含量最高，約為雙色1號的5倍。甜菜色素含量為0.69～37.01"mg/100"g，平均含量為10.65"mg/100"g。其中白蜜龍、石火泉、無刺黃龍的甜菜色素含量較少。淀粉含量為14.12～"44.60"mg/g，平均含量為24.46"mg/g；其中無刺紅龍、紅繡球、軟枝大紅的淀粉含量較少。紅水晶、黃錦的淀粉含量較高，最高為紅水晶，約為無刺紅龍的3倍。氨基酸含量為0.22～1.15"mg/g，平均含量為0.54"mg/g；其中軟枝大紅、玉龍一號、桂紅龍、燕窩果的氨基酸含量較少。無刺紅、白蜜龍的氨基酸含量較高，最高為無刺紅。總糖含量為78.80～126.05"mg/g，平均含量為103.94"mg/g；其中粵紅、紅繡球總糖含量較低。白蜜龍、臨家紅韻中的總糖含量較高；可滴定酸的含量為0.33～"15.23"mg/100"g，平均酸度為1.61"mg/100"g；其中無刺紅龍、紅冠、版納雙色、富貴紅酸度較低。紅寶龍、粉紅龍的酸度較高。糖酸比為0.72～38.72。可溶性固形物含量為14.07%～22.37%，平均含量為17.73%；其中玉龍1號、版納雙色的可溶性固形物含量較少；紅寶龍、熱研1號、紫龍的可溶性固形物含量較高。總酚含量為0.64～2.46"mg/g，平均值為1.35"mg/g；其中臨家紅韻、版納雙色、玉龍1號的總酚含量較低。紅金寶、無刺紅、粉紅龍的總酚含量較高。硬度為6.62～16.86"N，平均值為10.71"N；其中白蜜龍、無刺黃龍的果肉較疏松硬度較低。菀華粉紅、無刺紅龍的硬度均顯著高于其余種質。總黃酮的含量為0.85～9.67"mg/g，平均總黃酮含量為3.58"mg/g；其中，臨家紅韻、熱研1號黃酮含量較低，菀華白、玉馨香的黃酮含量較高。

2.3""不同品種火龍果果實性狀相關性分析

采用Pearson法對33份火龍果種質資源的主要植物學特征及品質特性進行相關性分析（表4）。總糖含量與蛋白質含量呈顯著負相關（Plt;0.05），相關系數為?4.03。總糖含量與淀粉含量呈顯著正相關，相關系數為0.367。總酸與可溶性固形物含量呈極顯著正相關（Plt;0.01），相關系數為0.478；與糖酸比呈極顯著負相關，相關系數為?0.532。單果重與縱徑、橫徑均呈極顯著正相關，相關系數為0.749、0.942。果形指數與果實縱徑呈顯著正相關，相關系數為0.426，果實縱徑與果實橫徑呈極顯著正相關，相關系數為0.644。單果重與糖酸比、硬度均呈顯著正相關，相關系數分別0.360、0.351。硬度與橫徑呈顯著正相關，相關系數為0.420。火龍果種質資源植物學特征及品質特性間有明顯的相關性且相互影響。

2.4""不同品種火龍果果實性狀主成分分析

對33份火龍果種質資源果實的15個指標進行主成分分析，結果如表5、表6所示。以特征值gt;1.0為標準，提取到7個主成分，累計方差貢獻率達82.55%，即這7個成分可以代表大部分篩選信息。第1主成分的特征值為3.37，其方差貢獻率最高，為22.46%，其主要決定因子分別為單果重、果實橫徑、果實縱徑、糖酸比，第2主成分的特征值為2.08，其方差貢獻率為13.87%，其主要決定因子分別為總糖、淀粉含量。第3主成分的特征值為1.84，其方差貢獻率為12.28%，其主要決定因子為果實中可溶性固形物的含量，即果實風味。

根據初始因子載荷矩陣和各個主成分的特征值計算得到的不同種質資源各指標的特征向量。用X1表示單果重，X2表示果實橫徑、X3表示果實縱徑、X4表示總糖含量，X5表示可溶性固形物含量，X6表示淀粉含量、X7表示可溶性酸含量、X8表示糖酸比、X9表示果形指數、X10表示黃酮含量、X11表示硬度、X12表示總酚含量，X13表示蛋白質含量、X14表示氨基酸含量、X15表示甜菜色素含量。

以F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7表示不同種質資源果實品質分別在第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7個主成分中的得分，以特征向量為權重，得到的7個主成分的函數表達式如下：

F1=0.139X1+0.133X2+0.118X3+0.028X4?""""""0.020X5?0.046X6?0.045X7+0.076X8?0.010X9?0.045X10+

0.056X11?0.005X12?0.020X13+0.053X14+0.06X15

F2=0.007X1+0.012X2?0.025X3+0.088X4+0.065X5+"""""0.061X6+0.043X7+0.016X8?0.048X9?0.046X10?

0.019X11?0.051X12?0.043X13+0.017X14?0.014X15

F3=0.021X1+0.029X2?0.002X3?0.036X4+0.057X5?

0.039X6+0.080X7?0.058X8?0.034X9+0.005X10+0.047X11?

0.007X12+0.039X13?0.016X14+0.012X15

F4=?0.002X1+0.006X2?0.034X3?0.009X4?0.017X5?0.007X6+0.007X7+0.008X8?0.060X9?0.057X10?0.003X11+0.031X12?0.029X13+0.046X14+0.043X15

F5=?0.008X1?0.004X2+0.009X3+0.022X4+0.026X5+0.013X6?0.020X7?0.035X8+0.020X9?0.002X10+0.053X11+

0.053X12?0.044X13?0.001X14?0.007X15

F6=0.005X1?0.009X2+0.030X3+0.012X4?0.007X5?

0.024X6+0.033X7?0.035X8+0.034X9+0.017X10?0.034X11?

0.010X12?0.023X13+0.054X14?0.014X15

F7=?0.012X1?0.015X2+0.008X3+0.020X4+0.028X5?0.001X6+0.002X7+0.015X8+0.032X9+0.024X10+0.002X11?0.014X12+0.010X13?0.008X14+0.058X15

根據表6各個主成分每個指標的特征向量值，確定主成分在各線性組合中的系數，得到7個主成分得分線性方程，再根據方差貢獻率得到各指標在綜合得分模型中的系數，綜合方程如下：

Y=0.150X1+0.152X2+0.104X3+0.124X4+0.132X5?

0.029X6+0.01X7?0.012X8?0.066X9+0.015X10+0.103X11?

0.003X12?0.110X13+0.145X14+0.138X15。

將各指標在綜合方程中的系數進行歸一化處理，得到方程如下：

F=0.1593X1+0.1616X2+0.1102X3+0.1316X4+

0.1399X5?0.0306X6+0.1064X7?0.0130X8?0.0703X9+

0.0158X10+0.0192X11?0.0028X12?0.1173X13+0.1537X14+

0.1464X15。

根據各指標測定值，得出每份種質材料的綜合得分F值（表7）。結果表明，熱研1號綜合得分最高，F值為1.53，表明其綜合品質較好，而粉水晶綜合得分最低，F值為?1.34，表明其綜合品質較差。

3""討論

通過測定結果可以看出，各品質指標間具有明顯的相關性且相互影響。采用Pearson法進行相關性分析結果表明。總糖含量與蛋白質顯著負相關，相關系數為?0.403；與淀粉含量呈顯著正相關，相關系數為0.367。總糖含量越高，蛋白質含量越低，淀粉含量越高。總酸與可溶性固形物呈極顯著正相關，相關系數為0.478；與糖酸比呈極顯著負相關，相關系數為?0.532。總酸越高，糖酸比越低，可溶性固形物含量越高。單果重與縱徑、橫徑均呈極顯著正相關，相關系數為0.749、0.942。果形指數與果實縱徑呈顯著正相關，相關系數為0.426。縱徑與橫徑呈極顯著正相關，相關系數為0.644。當火龍果縱、橫徑越大時，果就越大，單果重也會隨之增加。單果重與糖酸比、硬度均呈顯著正相關，相關系數分別為0.360、0.351。單果重越重，糖酸比的比值、果實的硬度也越大。單果重與橫徑呈極顯著正相關，相關系數為0.942。硬度與橫徑呈顯著正相關，相關系數為0.420。果實硬度越大，橫徑就越大。

目前，多位學者運用多元統計分析對果實品質進行評價，梁鈺梅等[15]基于主成分分析法對9個品種藍莓進行了品質評價，溫錦麗等[16]基于主成分分析對軟棗獼猴桃果實進行了品質評價，張東為等[17]基于主成分分析對沙棘果實進行了品質評價。運用主成分分析篩選優株能夠簡化程序，避免性狀相關性的影響以及出現大量信息重疊。本研究通過主成分分析法對33份火龍果種質資源中植物學特征及品質特性等15項指標進行分析評價。將15個指標綜合為7個主成分，其累計方差貢獻率為82.55%，綜合了火龍果品質的大部分相關信息，對火龍果品質評價指標進行降維，最終得到以單果重、果實橫徑、果實縱徑、總糖含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、淀粉含量作為評價火龍果品質的主要指標。有研究表明，果實的品質主要取決于體現風味與營養成分的指標[18-19]。卓福昌等[6]通過相關性分析和變異系數法對27份火龍果種質資源進行性狀的評價，發現縱徑、橫徑與單重量呈極顯著正相關。周笑犁等[20]通過研究紅肉與白肉火龍果營養成分，發現火龍果的含糖量較高，而含酸量較低。這與本研究分析的結果一致。33份火龍果蛋白質含量均值為0.93"mg/g，比其他大部分水果蛋白質含量高[21-25]。可溶性固形物含量作為評價果品品質的重要指標之一，在蘋果、梨、草莓、芒果、荔枝、葡萄等眾多果品中均占有重要地位。通過對火龍果可溶性固形物含量的測定與分析，可以更全面地了解火龍果的特性，為深入探究火龍果的營養價值及品質評價提供了有益的啟示[26-27]。經綜合評價篩選出6個綜合得分高的火龍果種質資源，即熱研1號、菀華粉紅、紅寶龍、無刺紅、臨家紅韻、紅金寶可作為火龍果品質育種的優質親本。該研究對促進火龍果品質提升具有重要指導意義。

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