‘羊角脆’類甜瓜果實品質因子分析及綜合評價

王佳豪，段雅倩，乜蘭春，宋立彥，趙文圣，方思雨，趙佳騰

‘羊角脆’類甜瓜果實品質因子分析及綜合評價

王佳豪1，段雅倩1，乜蘭春1，宋立彥2，趙文圣1，方思雨1，趙佳騰1

（1河北農業大學園藝學院/河北省蔬菜種質創新與利用重點實驗室/河北省蔬菜產業協同創新中心，河北保定 071000；2青縣農林局，河北滄州 061000）

【目的】篩選評價‘羊角脆’類甜瓜果實品質的代表性指標和高品質材料，為建立品質評價標準和選育優良品種提供參考和依據?！痉椒ā恳?個‘羊角脆’類甜瓜栽培品種和26份高代自交系成熟果實為試材，測定與果實品質相關的18個數量性狀指標，將其分為經濟性狀指標和果肉品質指標，經因子分析、逐步回歸和相關分析，得到果實品質的代表性指標，結合二維排序圖，進行高品質材料篩選?！窘Y果】18個指標中單果重、硬度、維生素C(VC)含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比變異性較大，變異系數>20%，果實橫徑、肉厚率和pH變異性較小，變異系數<10%；經濟性狀中篩選出3個公因子，累計方差貢獻率為87.71%，解釋指標為果實縱徑、果實橫徑、果形指數、果腔縱徑、果腔橫徑和肉厚率；果肉品質性狀中篩選出4個公因子，累計方差貢獻率為90.03%，解釋指標為VC含量、硬度、可溶性固形物含量、總糖含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比。將以上篩選出的6個經濟性狀指標和7個果實品質指標進行綜合品質分析，得到5個公因子，累計方差貢獻率為87.35%，根據指標間的相關性，以指標簡便易用和避免信息重疊為原則，果實縱徑、肉厚率、硬度、總糖和可滴定酸5項指標可作為評價‘羊角脆’類甜瓜果實品質相關數量性狀的代表性指標。根據以上5個公因子得分及其方差貢獻率計算各材料綜合品質排名，結合二維排序圖，篩選出10份高品質材料?！窘Y論】果實縱徑、肉厚率、硬度、總糖和可滴定酸5項指標可作為評價‘羊角脆’類甜瓜品質的代表性指標；自交系25、24、22、21、8、1、17、18、20和23為高品質材料。

‘羊角脆’類甜瓜；果實品質；多元統計分析；代表性指標；綜合評價

0 引言

【研究意義】中國是甜瓜生產大國，甜瓜品種類型豐富，其中‘羊角脆’（也稱“羊角蜜”或“羊角酥”等）為薄皮甜瓜中獨具特色的一類，其形似羊角，清脆爽口，深受消費喜賴。目前青縣為全國著名的羊角脆生產基地，有上千年的栽培歷史[1]，但當前生產中存在著品種雜亂、產品質量參差不齊，缺乏高端產品質量標準，產品質量控制體系不健全等問題，明確評價果實品質的代表性指標，篩選高品質材料，是制定產品質量標準、構建產品質量控制體系及選育優良品種的前提[2]?！厩叭搜芯窟M展】近年來，學者們利用多元統計分析對番茄、猴頭菇、冬棗、灰棗等[3-9]多種作物品質進行了綜合分析與評價，明確了其品質的代表性指標，建立了品質評價方法，并對種質資源進行了分類。聶繼云等[10]、鄭麗靜等[11]提出可以用果實硬度、可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比和維生素C含量對蘋果理化品質進行評價，可根據其可滴定酸含量、可溶性固形物和固酸比3項指標對蘋果風味進行評價和分類。閆洪朗等[12]和王學征等[13]等對甜瓜果實品質指標也開展了相關研究，但結果并不相同?！颈狙芯壳腥朦c】甜瓜有厚皮甜瓜和薄皮甜瓜，厚皮和薄皮甜瓜又各有多種類型，不同類型果實形狀、大小、質地、口感差異很大。上述有關甜瓜果實品質評價指標的研究所用試材既包含了厚皮甜瓜又包含了薄皮甜瓜。針對某一類甜瓜開展果實代表性品質指標研究和對果實品質進行綜合評價，對制定此類甜瓜產品質量標準和篩選高品質材料的意義重大。本研究以外觀及內在品質均獨具特色的‘羊角脆’類甜瓜為試材，篩選其果實品質評價指標，并對不同材料果實品質進行綜合評價?！緮M解決的關鍵問題】以6個‘羊角脆’類甜瓜栽培品種和26份高代自交系成熟果實為試材，測定與果實品質相關的18個數量性狀指標，運用因子分析、多元線性回歸、相關性分析等多種多元統計分析方法，明確各指標間的相互關系，確定影響果實品質的代表性指標，分析各材料果實品質特性，為完善‘羊角脆’類甜瓜產品質量標準，構建產品質量控制體系及選育優質品種提供參考和依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料包括‘青縣羊角脆’‘青脆1號’‘博洋61’‘天美43’‘天美44’‘天美99’共6份‘羊角脆’類甜瓜栽培品種和26份高代自交系，分別編號1—32。試材均于2018年2月10日播種育苗，3月20日定植于塑料大棚內，土壤為砂壤土，株距35 cm，行距90 cm，每小區每份材料栽植32株，3次重復，隨機區組設計。吊蔓栽培，單蔓整枝，于主蔓12—15節留果，利用同株雄花進行人工授粉，每株留果3個。6月11日在每個小區選具有該材料典型特征且生長健壯的植株10株，每株選發育正常的商品果1個，每小區共取成熟度一致的果實10個，每份材料總計取果30個，用于經濟性狀指標及果肉品質指標的測定，品質指標測定為每個樣品重復3次。

1.2 測定方法

18個數量性狀指標分為經濟性狀指標和果肉品質指標。

1.2.1 經濟性狀指標 包括單果重、果實縱徑、果實橫徑、果形指數、果腔縱徑（fruit cavity longitudinal diameter，FCLD）、果腔橫徑（fruit cavity transverse diameter，FCTD）、果肉厚、肉厚率、瓜把長、把橫徑10項指標。果形指數=果實縱徑/果實橫徑，肉厚率=果肉厚×2/果實橫徑[14]。

1.2.2 果肉品質指標 果實縱切，在近果臍1/3處取果肉中部測定硬度、pH、維生素C（VC）、可滴定酸（titratable acid，TA）、可溶性固形物（total soluble solids，TSS）、總糖、糖酸比、固酸比8項指標。其中TSS使用ATAGO數顯折光儀測定，硬度使用意大利T.R. Snc水果壓力計測定，pH使用奧豪斯STARTER 3100測定，可滴定酸測定采用氫氧化鈉滴定法，VC測定采用2, 6-二氯酚靛酚法，可溶性總糖采用蒽酮比色法測定，糖酸比和固酸比分別為可溶性總糖和可溶性固形物與可滴定酸之比[15]。

1.3 數據分析

所有數據使用Excel軟件整理，運用SPSS22.0統計軟件進行18個指標之間的相關性分析、因子分析、多元線性回歸分析。其中因子分析描述統計中采用KMO檢驗和Bartletts球形檢驗方法，利用主成分法相關性矩陣抽取因子，方差極大法計算旋轉載荷。多元線性回歸使用Cook距離標準化的逐步線性回歸[16]。

2 結果

2.1 各指標的變異性

18個指標的平均值、最大值、最小值、標準差以及變異系數見表1，各指標變異系數在7.39%— 31.22%。經濟性狀指標中，變異系數最大的是單果重，為31.22%，最小的是果實橫徑和肉厚率，變異系數分別是8.67%和9.65%，其他指標的變異系數在14.70%—19.96%。果肉品質指標中，變異系數最大的是硬度；其次為VC、糖酸比、可滴定酸和固酸比，分別為30.46%、30.24%、24.79%、23.68%和21.59%；最小的是pH，變異系數為7.39%?？梢?，‘羊角脆’類甜瓜果實的單果重、硬度、VC、可滴定酸、糖酸比和固酸比變異性較大，而果實橫徑、肉厚率和pH變異性較小。

表1 果實品質指標的統計分析結果

2.2 經濟性狀指標的篩選

將10個經濟性狀指標進行因子分析，以旋轉后的因子載荷矩陣和起始特征值大于1為標準，得到F1、F2和F33個公因子（表2）。各因子選取旋轉元件矩陣中載荷絕對值大于0.8的指標為解釋指標（下同）。F1解釋指標為果實縱徑、果形指數、果腔縱徑，稱為縱徑因子；F2解釋指標為果實橫徑，稱為橫徑因子；F3解釋指標為果腔橫徑（-）、肉厚率，稱為肉厚因子。F1、F2和F3方差貢獻率分別為46.79%、22.13%和18.79%，累計方差貢獻率87.71%（>85%），可以反映經濟性狀指標中足夠的信息[17]。根據各因子方差貢獻率，建立模型經濟性狀=0.46791+0.22132+0.18793，計算各材料經濟性狀得分Y經濟性狀。

表2 經濟性狀指標旋轉后的因子載荷值

F1—3：公因子1—3。下同 F1-3: 1-3 factor. The same as below

以各材料的Y經濟性狀為因變量，3個公因子所包含的6個指標為自變量，運用逐步回歸分析，得到5個有效預測模型（2＞0.9，下同），依據指標簡便易用的原則，選擇模型’經濟性狀=0.363肉厚率+0.214果實橫徑+0.721果實縱徑，模型中肉厚率、果實橫徑和果實縱徑3個有效指標偏相關系數分別為0.952、0.883和0.987，計算各材料Y’經濟性狀。相關性分析表明，Y’經濟性狀與Y經濟性狀極顯著相關（0.912**），說明Y經濟性狀模型具有較高的預測準確性，可以用Y經濟性狀模型對‘羊角脆’類甜瓜果實經濟性狀進行評價，果實縱徑、果實橫徑、果形指數、果腔縱徑、果腔橫徑和肉厚率6項指標可以代表果實經濟性狀及其在不同材料間的差異。

2.3 果肉品質指標的篩選

將8個果肉品質指標進行因子分析，得到F1、F2、F3和F44個公因子（表3）。F1解釋指標為可滴定酸（-）、糖酸比、固酸比，稱為糖酸比因子；F2解釋指標為可溶性固形物，稱為可溶性固形物因子；F3解釋指標為VC和總糖，稱為VC和總糖因子；F4解釋指標為硬度，稱為硬度因子。F1、F2、F3和F4方差貢獻率分別為34.59%、28.50%、14.04%和12.90%，累計方差貢獻率達90.03%。根據各因子方差貢獻率，建立模型果肉品質=0.34591+0.28502+0.14043+0.12904，計算各材料果肉品質得分Y果肉品質。

表3 果肉品質指標旋轉后的因子載荷值

以各材料Y果肉品質為因變量，4個公因子所包含的7個品質指標為自變量，進行逐步回歸分析，得到4個有效預測模型，選擇模型’果肉品質=-4.542+0.026固酸比+ 0.245總糖+0.379硬度+0.028vc含量，模型中4個有效指標的偏相關系數分別為0.993、0.979、0.970和0.764。計算各材料的Y’果肉品質，相關性分析表明，Y’果肉品質與Y果肉品質呈極顯著相關（0.998**），因此，可以用Y果肉品質模型對‘羊角脆’類甜瓜果實果肉品質進行評價，VC、硬度、可溶性固形物、總糖、可滴定酸、糖酸比和固酸比7項指標可以代表果實果肉品質及其在不同材料間的差異。

2.4 綜合品質指標的篩選

將以上篩選到的6個經濟性狀指標和7個果肉品質指標進行因子分析，得到F1、F2、F3、F4和F55個公因子（表4）。F1解釋指標為可滴定酸（-）、糖酸比和固酸比，稱為糖酸比因子；F2解釋指標為果實縱徑、果腔縱徑和果形指數，稱為縱徑因子；F3解釋指標為總糖，稱為總糖因子；F4解釋指標為果腔橫徑（-）和肉厚率，稱為肉厚因子；F5解釋指標為硬度（-），稱為硬度因子。F1、F2、F3、F4和F5方差貢獻率分別為21.78%、21.04%、16.85%、14.93%和12.75%，累計方差貢獻率87.35%。根據因子方差貢獻率建立模型，綜合品質=0.21781+0.21042+0.16853+0.14934- 0.12755，計算各材料綜合得分Y綜合品質。

以各材料Y綜合品質為因變量，5個公因子所包含的10個品質指標為自變量，進行逐步回歸分析，得到8個有效預測模型，選擇模型’綜合品質=-5.109+0.063vc含量+0.068果實縱徑+0.028糖酸比-109.008可滴定酸+0.062總糖+1.100肉厚率-0.127硬度+0.177果形指數，模型中8個有效指標偏相關系數分別為0.945、0.936、0.969、0.370、0.845、0.802、-0.801和0.745，計算各材料Y’綜合品質。相關性分析表明，Y’綜合品質與Y綜合品質呈極顯著相關（0.979**）。因此，可以用Y綜合品質模型對‘羊角脆’類甜瓜果實綜合品質進行評價，果實縱徑、果腔縱徑、果腔橫徑、果形指數、肉厚率、硬度、總糖、可滴定酸、糖酸比和固酸比10項指標可以代表果實綜合品質及其在不同材料間的差異。

表4 綜合品質指標旋轉后的因子載荷值

2.5 不同類型指標的相關性分析和指標簡化

對各指標進行相關性分析，結果見表5。以指標簡便易用和避免信息重疊為原則，在2.4的每個公因子中選取一個代表性指標。F1（糖酸比因子）中，可滴定酸、糖酸比和固酸比之間均呈極顯著相關，三者選取可滴定酸為代表性指標。F2（縱徑因子）中，果實縱徑、果腔縱徑和果形指數之間均呈極顯著相關，選取果實縱徑為代表性指標。F4（肉厚因子）中，果腔橫徑和肉厚率同樣呈極顯著相關，選取肉厚率為代表性指標，綜合F3和F5的解釋指標總糖和硬度，最終選取果實縱徑、肉厚率、硬度、總糖、可滴定酸作為評價‘羊角脆’類甜瓜果實品質數量性狀的5項代表性指標。從表5還可以看出，果實縱徑與糖酸比、固酸比呈顯著負相關；果實橫徑與可溶性固形物、總糖含量呈顯著負相關；果形指數與可滴定酸含量呈極顯著正相關，與糖酸比、固酸比呈極顯著負相關?？梢姽麑嵲酱?，風味品質反而下降。

2.6 32份材料果實品質的綜合評價

根據表4中各因子得分及其方差貢獻率，分別以第1公因子和第2公因子、第1公因子和第3公因子、第4公因子和第5公因子作二維排序圖（圖1）。從圖1-a可見，材料28、30、27、31、14第1公因子較大，即糖酸比和固酸比較高，可滴定酸較低。結合第2公因子，材料14和材料31屬大果型，材料30果型中等，材料27和材料28果型較小。從圖1-b可見，材料7、23、24第3公因子較大，即總糖含量較高，而3份材料糖酸比均不突出，說明其可滴定酸含量也較高；從圖1-c可見，材料26、29第4公因子較大，即肉厚率較大，可食率較高，材料30、14第5公因子較大，硬度較大，材料5、8硬度較小。結合公式綜合品質=0.21781+0.21042+0.16853+0.14934-0.12755，32份材料綜合品質得分排列順序為：31、30、28、14、13、21、24、29、18、23、27、19、7、22、17、15、16、25、12、6、20、3、2、11、8、9、26、1、5、4、32和10，綜合得分分別為：0.82、0.74、0.68、0.45、0.33、0.33、0.32、0.29、0.28、0.24、0.23、0.21、0.19、0.17、0.12、0.08、0.03、-0.04、-0.05、-0.07、-0.16、-0.16、-0.26、-0.28、-0.32、-0.42、-0.51、-0.54、-0.56、-0.59、-0.62和-0.91，綜合得分排名與二維排序結果基本一致，可用二維排序結果作為選擇高品質材料的依據。

圖1 32份‘羊角脆’材料各因子二維排序圖

3 討論

甜瓜有許多變異類型，其種質間的差異性與穩定性普遍存在[18-19]，尤其是其果實具有豐富的遺傳多樣性[20-21]。尚建立等[22]對若干份厚皮甜瓜和薄皮甜瓜遺傳多樣性進行評測，結果表明單果重變異系數最大，為74.3%，種腔橫徑變異系數最小，為30.5%。胡建斌等[23]研究了34份薄皮甜瓜品種的種子性狀、果實性狀和植株性狀，變異系數在7.00%—80.13%，其中果實品質性狀變異較大。閆洪朗等[24]報道，65個甜瓜品種的數量性狀指標變異系數為18.20%—52.33%，其中單果重變異系數最大，心糖含量變異較大，果實橫徑變異系數最小。目前，尚未見針對‘羊角脆’類甜瓜的相關報道。本試驗中6個‘羊角脆’類甜瓜栽培品種和26份高代自交系的單果重、硬度、維生素C（VC）含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比均大于20%，變異性較大，而果實橫徑、肉厚率和pH變異系數均小于10%，變異性較小，材料間差異性、穩定 性并存，該結果與前人研究結果相似。

在諸多指標中選取代表性指標是開展種質材料品質評價，制定產品質量標準，構建產品質量控制體系的前提，因子分析是尋找對觀察結果起支配作用潛在因子的最常用的統計分析方法，該方法將多個變量綜合為少數幾個“因子”，但仍可再現原始變量與“因子”之間的相互關系[25]。鐘金仙等[26]應用因子分析等多元統計分析方法將49份黃瓜種質資源的12個果實性狀歸為4個公因子，為黃瓜品種選擇提供了依據。閆洪朗等[12]以21個厚皮甜瓜品種和44個薄皮甜瓜品種為試材，通過多元統計分析，提出以單果鮮重、果實橫徑、果肉厚、果實縱徑、果形指數、果腔縱徑、可溶性固形物、果肉質地作為評價甜瓜的代表性指標。王學征等[13]對10個厚皮甜瓜品種和10個薄皮甜瓜品種主要性狀進行多元統計分析，結果表明，評價甜瓜的代表性指標有總糖、莖粗、分枝數、單果重、單株結果數。本研究從32份‘羊角脆’類甜瓜材料的18個果實品質相關的數量性狀出發，篩選此類甜瓜果實品質評價的代表性指標。試驗在相同地點和條件下進行，排除了因地域和管理技術帶來的差異。將18項指標分為經濟性狀指標和果肉品質性狀指標，分別對經濟性狀指標和果肉品質性狀指標進行因子分析、逐步回歸和相關性分析，篩選出6個經濟性狀指標和7個果肉品質指標。經進一步多元統計分析，根據指標間的相關性，以避免信息之間的重疊為原則[10,27]，最終篩選出果實縱徑、肉厚率、硬度、總糖、可滴定酸5項指標作為評價‘羊角脆’類甜瓜果實品質的代表性指標。

王永行等[28]對甜瓜主要產量性狀進行回歸與通徑分析表明，甜瓜果腔橫徑、果皮厚度與產量有極顯著的正相關關系。劉相玉等[29]和欒非時等[30]通過構建F2:3群體材料，對甜瓜果實相關性狀QTL分析表明，甜瓜單果重與果實長度、果實寬度及果肉厚度顯著相關。本研究表明，‘羊角脆’類甜瓜果實品質指標間也存在顯著的相關性，不同材料之間代表果實大小的果實縱徑、橫徑等指標與果實可溶性固形物、總糖、糖酸比、固酸比之間呈顯著負相關，果實越大，風味品質下降?？紤]果實大小與品質的關系，在‘羊角脆’類甜瓜品種評價和品種選育時，應在考慮果實顏色、形狀（似羊角）等質量性狀指標的前提下，結合市場需求選擇大小適中、肉厚率高、硬度適中、總糖含量高和可滴定酸含量適中的品種。根據二維排序圖及綜合品質得分可直觀反映各材料優劣[12,31]，本次供試材料中樣品28、30、27、31、14糖酸比和固酸比較高，可滴定酸較低，其中材料14和材料31果型較大；材料30果型中等，材料27和材料28果型較小。另外，材料7、23、24總糖含量較高，材料26、29肉厚率較大，可食率較高。綜合以上，材料28、30、27、31、14、7、23、24、26、29，分別為自交系22、24、21、25、8、1、17、18、20和23，以上10份材料可作為高品質材料。

5 結論

在‘羊角脆’類甜瓜品質指標中，單果重、硬度、VC含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比變異性較大，果實橫徑、肉厚率和pH變異性較小，且其品質指標間存在密切相關性。果實縱徑、肉厚率、硬度、總糖、可滴定酸5項指標作為評價‘羊角脆’類甜瓜果實品質數量性狀的代表性指標。供試材料中自交系22、24、21、25、8、1、17、18、20和23為品質較優的材料，可在栽培和育種工作中加以利用。

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Factor Analysis and Comprehensive Evaluation of the Fruit Quality of ‘Yangjiaocui’ Melons

WANG JiaHao1, DUAN YaQian1, NIE LanChun1, SONG LiYan2, ZHAO WenSheng1, FANG SiYu1, ZHAO JiaTeng1

(1College of Horticulture, Hebei Agricultural University/Key Laboratory of Vegetable Germplasm and Utilization of Hebei Province/Collaborative Innovation Center of Vegetable Industry in Hebei Province, Baoding 071000, Hebei;2Bureau of Agriculture and Forestry of Qing County, Cangzhou 061000, Hebei)

【Objective】The aim of this study was to identify the typical indices of fruit quality and high quality materials of ‘Yangjiaocui’ melons to provide reference and basis for melon quality evaluation and breeding. 【Method】Eighteen indices, including economic trait and flesh quality of fruits from 6 cultivars and 26 high-generation inbred lines of ‘Yangjiaocui’ melons were determined. Based on factor analysis, stepwise regression, correlation analysis and two-dimension ordination map, the typical indices of fruit quality and high quality materials were identified. 【Result】 Among the 18 indices, single fruit mass, hardness, vitamin C (VC) content, titratable acid content, sugar-acid ratio and solid acid ratio showed greater variability, and the variation coefficients were more than 20%. However, the variability of fruit transverse diameter, flesh thickness rate and pH were relatively lower and the variation coefficients were less than 10%. Three common factors were extracted from economic trait indices with 87.71% cumulative variance contribution rate and the explanatory indices were fruit longitudinal diameter, fruit transverse diameter, fruit shape index, fruit cavity longitudinal diameter, fruit cavity transverse diameter and flesh thickness rate. From quality indices, 4 common factors were extracted with 90.03% cumulative variance contribution rate and the explanatory indices were VCcontent, hardness, total soluble solids content, total sugar content, titratable acid content, sugar-acid ratio and solid-acid ratio. Based on the comprehensive analysis of these selected 6 economic trait indices and 7 flesh quality indices, 5 common factors were extracted with 87.35% cumulative variance contribution rate. According to the correlation among the indices and the principle of simplicity and ease of use and avoidance of overlapping information, 5 indices, including fruit longitudinal diameter, flesh thickness rate, hardness, total sugar content and titratable acid content, could be used as typical indices to evaluate the fruit quality of ‘Yangjiaocui’ melons. The comprehensive quality score of all materials were ranked depended on scores and variance contribution rate of the above 5 common factor and two-dimension ordination map. Finally, 10 materials were selected as high quality materials. 【Conclusion】 Fruit longitudinal diameter, flesh thickness rate, hardness, total sugar content and titratable acid content could be used as typical indices to evaluate fruit quality of ‘Yangjiaocui’ melons. Inbred lines 25, 24, 22, 21, 8, 1, 17, 18, 20 and 23 were high quality materials.

‘Yangjiaocui’ melons; fruit quality; multivariatestatistical analysis; representativeindexes; comprehensive evaluation

2019-07-02；

2019-09-19

河北省現代農業產業技術體系蔬菜創新團隊項目（HBCT2018030210）

王佳豪，E-mail：jiahao966397@163.com。通信作者乜蘭春，E-mail：nlch66@126.com

（責任編輯 趙伶俐）