廣西地區美國山核桃果實品質觀察及綜合評價

黃錫云　賀鵬　張濤　宋海云　鄭樹芳　覃振師　王文林

摘? ?要? ?為了比較廣西地區美國山核桃果實品質差異并進行綜合評價，給山核桃育種提供理論依據，對廣西扶綏縣四個美國山核桃品種（系）（Cheyenne、Shoshoni、Desirable、Cherokee）的8項帶殼果性狀和果仁中脂肪酸類型、5種主要脂肪酸相對含量的差異，以及各指標的相關性進行了觀察分析。通過主成分分析，綜合評價供試品種（系）山核桃的帶殼果品質。結果表明，山核桃帶殼果橫徑變異系數最小，亞油酸含量變異系數最大，3大類型脂肪酸相對含量間相關性顯著;帶殼果農藝性狀3個主成分的累計貢獻率（橫徑>出仁率>殼厚）達100%;果仁中脂肪酸含量2個主成分的累計貢獻率（亞油酸>亞麻酸）為92.73%;帶殼果農藝性狀及果仁中脂肪酸含量綜合3個主成分的累計貢獻率（飽和脂肪酸>縱徑>含油率）達100%。果仁主要脂肪酸組分及類型貢獻率大于農藝性狀，結合相關性分析可見，果仁中脂肪酸組成與含量應作為必要項納入品質評價指標。Desirable的帶殼果農藝性狀得分最高，Cherokee的果仁中脂肪酸得分最高;Desirable的帶殼果農藝性狀和果仁中脂肪酸綜合得分最高?？山Y合選育目的和研究需求，將Desirable、Cherokee用作育種材料。

關鍵詞? ?美國山核桃;品質差異;綜合評價;農藝性狀;脂肪酸含量;廣西

中圖分類號：S664.9;TS262.7? ? 文獻標志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.22.001

山核桃為胡桃科（Juglandaceae）山核桃屬（Carya Nutt.）植物，全世界有18個種、3個亞種，我國有6個種，分別是浙江山核桃、湖南山核桃、大別山山核桃、云南山核桃、貴州山核桃及美國山核桃，其中美國山核桃是引進栽培種[1]。美國山核桃[Carya illinoensis （Wangenh.） K. Koch]原產于北美洲，又名長山核桃、薄殼山核桃、碧根果，是世界著名的干果類經濟樹種，具有堅果殼薄、含油量高、風味佳的特點，果實可用于鮮食、榨油、制作面包和冰淇淋等。從20世紀初至今，我國已引進栽培100多個美國山核桃品種，主要分布在江蘇、安徽、浙江和云南等地，由于以實生引種為主，存在結果遲、品質差、產量低、表現不穩定等問題，一直未形成規?；母弋a園，其產業發展緩慢[2]。張日清等對廣西地區進行摸底調查發現，由于優良品種匱乏，在南寧、桂林、柳州、百色、河池等地美國山核桃種植適應性不佳，很多植株生長不良至死亡[3]。

美國山核桃果仁油脂含量高達70%，單不飽和脂肪酸相關含量高達97%，高于油茶油（91%）、核桃油（89%）、豆油和玉米油（86%）、花生油（82%）[4]，具有顯著的降血脂和預防心臟病等功效[5]。羅會婷等對江蘇南京76株美國山核桃實生優良單株單項性狀進行了綜合評價，建議在薄殼山核桃不同育種目標的優良品種選育工作中，將主成分分析法作為單項性狀篩選法的有效補充方法[5];何小艷等對安徽合肥農業示范園區內安農1～5號美國山核桃優良品種農藝性狀進行了測定，發現5個品種出仁率均在 40%以上，單果重量平均達7.61 g，果仁油酸相對含量均超過70%，果仁含油率均在40%以上[6-7]。李健等對引進種植在浙江的28個美國山核桃優良單株進行了果實形態指標與品質分析發現，油脂脂肪酸各組分變異度為6.12%～26.20%，氨基酸各組分變異度為16.51%～28.13%[8]。張金麗等對云南祿勸12個美國山核桃品種果實形態和粗纖維成分進行測定表明，果實含有豐富的粗纖維，不同品種間的果實形態存在顯著差異，其長度為2.50～4.80 cm，寬度為1.60～2.10 cm，重量為4.00～9.50 g[9]。據研究報道，美國山核桃果實品質受品種（系）[10]、立地條件[11]、采收時間[2]等影響較大。

作為果仁消費型木本油料林木，美國山核桃帶殼果農藝性狀、果仁脂肪酸性狀是其果實品質評價的重要指標。鑒于廣西地區種植的美國山核桃果實品質至今未見報道，本文對扶綏縣昌平鄉一美國山核桃種質基地內四個不同品種（系）帶殼果農藝性狀和果仁脂肪酸性狀進行了檢測，比較分析其特性、變異度、指標間相關性，此外，采用主成分分析法確定帶殼果性狀和果仁中脂肪酸相對含量的決定因素，以期為廣西地區美國山核桃的育種材料選擇奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料來自于扶綏縣昌平鄉四合村美國山核桃種質基地，該村地處廣西西南部，北緯22°44′24″，東經107°52′12″，海拔80～100 m，屬亞熱帶大陸性季風氣候，年平均氣溫21.7 ℃，年平均降雨量1 300 mm，無霜期340 d以上。土壤為紅壤，緩坡地。樹齡4年，株行距5 m×6 m，每 667 m2種植 22株，田間管理按照常規進行。供試材料為Cheyenne、Shoshoni、Desirable、Cherokee這四個美國山核桃品種（系）的青皮果樣品。

1.2 方法

1.2.1 帶殼果性狀的測量

使用數顯游標卡尺（精度0.01 mm）測量堅果的縱徑、橫徑及殼厚度，使用電子天平（精度0.001 g）稱量堅果重、果仁鮮重。

1.2.2 脂肪酸組成分析

人工剝殼取果仁，采用濃硫酸水浴法，稱取適量果仁樣本，加入內標70 μL，再加入2 mL 5%濃硫酸/甲醇溶液（v/v），300 μL甲苯，0.2%BHT（m/v） 25 μL。用壓蓋器將頂空瓶用帶聚四氟乙烯墊的鋁蓋封好，將上述混合物輕微晃動混勻，然后于恒溫水浴鍋中90～95 ℃水浴1.5 h提取;提取結束后取出冷卻至室溫，加入2 mL 0.9%NaCl，稍微振蕩，用1 mL正己烷萃取，離心分層取上清液于上樣瓶中，用于氣相色譜聯用分析。脂肪酸的定性采用標準品定性，定量采用峰面積歸一化法。

氣相色譜儀的工作條件：FID氫火焰離子化檢測器，HP-FFAP色譜柱，進樣口溫度260 ℃，分流比10∶1，檢測器溫度280 ℃，色譜柱初溫210 ℃，保持8 min，程序升溫20 ℃/min，升至230 ℃，并在此溫度維持6 min;總程序時間為18 min。

1.2.3 數據統計與相關性分析

本研究應用Excel 2007進行試驗數據的匯總分析，再應用SPSS 20.0分析各指標之間的相關性、進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 帶殼果農藝性狀和果仁中脂肪酸相對含量的變異

分析

四個美國山核桃品種（系）帶殼果農藝性狀中，Desirable縱橫徑最大，單果重、果仁重最大，出仁率最高，果仁共檢測出9種脂肪酸，其中油酸（18∶1 9）相對含量最高，其次為亞油酸（18∶2 6）、棕櫚酸（16∶0）、硬脂酸（18∶0）、亞麻酸（18∶3 3），這與美國山核桃相關報道[5，8，12-13]相符;其余二十烷酸（20∶0）、二十碳烯酸（20∶1 9）、山崳酸（22∶0）、二十二碳稀酸（22∶1 9）4種脂肪酸相對含量總和未超3%，二十烷酸（20∶0）更是只在Cherokee中檢出。由表1可知，四個美國山核桃品種（系）的8 項帶殼果農藝性狀和果仁中5種主要脂肪酸含量、飽和脂肪酸含量、單不飽和脂肪酸含量、多不飽和脂肪酸含量的變異系數為2.32%～25.00%，差異較大。其中，橫徑的變異系數最小，僅為2.32%，出仁率和含油率的變異系數也較小，分別為3.56%和4.64%，說明堅果橫徑、出仁率、含油率的遺傳變異相對較小，這與羅會婷等[5]研究結果相符;變異系數最大的是5種脂肪酸中相對含量較高的亞油酸（25.00%），其次是多不飽和脂肪酸（23.56%）;8項帶殼果農藝性狀按變異系數大小排序為殼厚>果仁重>單果重>縱徑>果形指數>含油率>出仁率>橫徑;5種脂肪酸相對含量按變異系數大小排序為亞油酸>亞麻酸>棕櫚酸>硬脂酸>油酸;3個大類脂肪酸按變異系數大小排序為多不飽和脂肪酸>飽和脂肪酸>單不飽和脂肪酸。

2.2 帶殼果農藝性狀和果仁中脂肪酸相對含量的相關

性分析

對四個美國山核桃品種（系）8項帶殼果農藝性狀和果仁中5種主要脂肪酸相對含量、飽和脂肪酸相對含量（Total SFA）、單不飽和脂肪酸相對含量（Total MUFA）、多不飽和脂肪酸相對含量（Total PUFA）進行了相關性分析，結果見表2?？梢钥闯?，橫徑與含油率呈極顯著負相關（P<0.01），單果重與果仁重呈顯著正相關（P<0.05），殼厚與亞麻酸呈顯著負相關（P<0.05），棕櫚酸與油酸呈顯著正相關（P<0.05），硬脂酸與油酸呈極顯著負相關（P<0.01），飽和脂肪酸相對含量與單不飽和脂肪酸相對含量呈極顯著負相關（P<0.01），飽和脂肪酸相對含量與多不飽和脂肪酸相對含量呈顯著正相關（P<0.05），單不飽和脂肪酸相對含量與多不飽和脂肪酸相對含量呈極顯著負相關（P<0.01）。除殼厚與亞麻酸呈顯著負相關外，5種主要脂肪酸相對含量、飽和脂肪酸相對含量、單不飽和脂肪酸相對含量、多不飽和脂肪酸相對含量與 8 項帶殼果農藝性狀間的相關性均不顯著。美國山核桃帶殼果農藝性狀與果仁中脂肪酸相對含量及其三大類型間的相關性較小，說明對美國山核桃帶殼果農藝性狀變異的評價不能代替對果仁中脂肪酸相對含量變異的評價，這與羅會婷等[5]研究結果相符。在綜合評價美國山核桃帶殼果品質時，果仁中脂肪酸相對含量應作為必要項納入評價指標。

2.3 帶殼果農藝性狀和果仁中脂肪酸相對含量的主成分分析

2.3.1 帶殼果農藝性狀的主成分分析

由于四個美國山核桃品種（系）8項帶殼果農藝性狀量綱不同，需要對數據進行標準化處理。其中，縱徑、橫徑、單果重、果仁重、果形指數、出仁率、含油率是正相指標，殼厚是負相指標，各項指標數據參考鄭莎等[14] Min-Max標準化方法進行歸一化數據處理，轉化為0～1間的標準化數據。然后，對四個美國山核桃品種（系）8項帶殼果農藝性狀進行主成分分析，結果見表3。

由表可知，前3個主成分累計貢獻率達100%，說明前3個主成分已可代表全部信息，滿足主成分分析的要求。由特征向量可以看出，決定第1主成分的帶殼果性狀為橫徑（NW1），說明美國山核桃的堅果大小在品質評價中最重要，第1主成分可以稱為大小因子;決定第2主成分的帶殼果性狀為出仁率（KR），第2主成分可以稱為出仁率因子;決定第3主成分的帶殼果性狀為殼厚（NT），第3主成分可以稱為殼厚因子。

2.3.2 果仁中脂肪酸相對含量的主成分分析

由于四個美國山核桃品種（系）果仁中5種主要脂肪酸相對含量、3種類型脂肪酸相對含量量綱不同，需要對數據進行標準化處理。對四個美國山核桃品種（系）果仁中5種主要脂肪酸相對含量和3種類型脂肪酸相對含量進行主成分分析，結果見表4。

由表可知，前2個主成分累計貢獻率達92.73%，說明前2個主成分已經基本能代表數據信息，滿足主成分分析的要求。由特征向量可以看出，決定第1主成分的指標為亞油酸（LA）、單不飽和脂肪酸（MUFA），說明在評價薄殼山核桃單株種仁中脂肪酸組成時，亞油酸相對含量和單不飽和脂肪酸相對含量最重要;決定第2主成分的指標為亞麻酸（LIA）。

2.3.3 帶殼果農藝性狀及果仁中脂肪酸含量的主成分分析

對四個美國山核桃品種（系）8項帶殼果農藝性狀和果仁中5種主要脂肪酸相對含量、3種類型脂肪酸相對含量同上進行標準化處理。其后，對四個美國山核桃品種（系）8項帶殼果農藝性狀和果仁中5種主要脂肪酸相對含量、3種類型脂肪酸相對含量進行主成分分析，結果見表5。

由表可知，前3個主成分累計貢獻率達100%，說明前3個主成分已可代表全部信息，滿足主成分分析的要求。由特征向量可以看出，第1主成分的貢獻率為43.91%，決定指標包括飽和脂肪酸（SFA）、多不飽和脂肪酸（PUFA）和油酸（OA）;第2主成分的貢獻率為36.08%，決定指標包括縱徑（NL）、單果重（NW）、果仁重（FWK）、果形指數（NSI）;第3主成分的貢獻率為20.01%，決定指標為含油率（OC）。說明在美國山核桃的帶殼果品質評價中，首要指標為果仁脂肪酸，其次為帶殼果大小、重量等。

2.3.4 主成分分析得分排名

根據主成分分析后綜合評價得分，對供試的四個美國山核桃品種（系）得分進行排名，結果顯示：按照帶殼果農藝性狀的主成分分析結果排序為Desirable>Cheyenne>Cherokee>Shoshonil，其中Desirable的帶殼果果形大、果重大、出仁率高;按照果仁中脂肪酸的主成分分析結果排序為Cherokee>Cheyenne>Desirable>Shoshonil，其中Cherokee果仁中單不飽和脂肪酸相對含量最高;按照帶殼果農藝性狀和果仁中脂肪酸的主成分分析結果綜合排序為Desirable>Shoshonil>Cheyenne>Cherokee，其中Desirable的帶殼果果形大、果重大、出仁率高、油酸相對含量高。

對帶殼果農藝性狀及果仁中脂肪酸含量進行綜合評價認為，Desirable的果形、果重、出仁率、油酸相對含量表現均優，綜合排名第一，推薦作為育種材料。

3 討論與結論

由于優良品種匱乏，廣西地區美國山核桃種植規模一直難以擴大。本研究基于此，在對廣西地區摸底基礎上，挑選成一定規模、有一定年限、效益較好的美國山核桃果園內種植的抗逆性表現較好的四個品種（系），對其果實開展品質差異及綜合評價研究，以期為日后育種工作提供參考。從單項性狀對比上看，供試的四個美國山核桃品種（系）中Desirable縱橫徑最大，單果重、果仁重最大，出仁率最高，Cheyenne殼最薄、含油率最高，Cherokee棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、單不飽和脂肪酸含量最高，Shoshoni亞麻酸、飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸含量最高;其中Cheyenne出仁率（59.32%）甚至高于美國本土表現（58%），同時，Shoshoni出仁率（55.24%）也高于美國本土表現（53%）[11]，美國山核桃作為食用果仁型經濟林木，出仁率是帶殼果品質評價的一個重要指標，可見美國山核桃Cheyenne、Shoshoni在廣西地區種植表現較佳。

從帶殼果農藝性狀的主成分分析結果來看，Desirable綜合得分最高;從果仁中脂肪酸的主成分分析結果來看，Cherokee得分最高;從帶殼果農藝性狀和果仁中脂肪酸的主成分分析結果來看，Desirable得分最高。對比主成分分析的得分排名與單項性狀結果認為，主成分分析法可以考慮多指標的綜合影響，在運用多指標綜合評價美國山核桃帶殼果品質時具有優勢。四個美國山核桃品種（系）中，Desirable的帶殼果農藝性狀最佳，Cherokee含油率高，可結合選育目的和研究需求，將兩者用作育種材料。

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（責任編輯：丁志祥）