基于不同方法综合评价浙北平原地区101份鲜食葡萄果实品质

陈烨锜1,2,庞 柳1,2,陈小央3,郑 婷2,向 江2,魏灵珠2,吴 江2,徐 凯1,程建徽2*

1浙江农林大学园艺科学学院,杭州 311300;2浙江省农业科学院园艺研究所,杭州 310021;3浙江省种子管理总站,杭州 310021)

摘 要:【目的】 采用相关性分析、聚类分析与主成分分析法对浙北平原地区101份鲜食葡萄果实品质性状进行综合评价,对其代表性品质进行表征,为葡萄果实品质评价和优良种质筛选提供技术指导。【方法】以101份鲜食葡萄种质资源成熟期果实为试材,对纵径、横径、粒质量、可溶性固形物含量、果实硬度、弹力、总酚含量、类黄酮含量、花色苷含量、总糖含量、总酸含量、裂果率、裂果指数等26个果实品质相关指标进行测定和分析,采用相关性分析、聚类分析与主成分分析进行综合评价。【结果】26个品质性状间具有显著差异,且多项指标存在相关性;通过聚类分析可将101份鲜食葡萄种质资源在欧式距离11.5时分为5个类群;主成分分析可将14个性状归为5个主成分,累计贡献率为82.178%,分别反映葡萄的果实含糖量、营养物质含量、抗裂果能力、果肉质地和风味特征。结合不同评价方式,在浙北平原地区,综合评价结果为蜜光、黑珍珠、郑艳无核、金手指、09-42、黑色甜菜、13-653、15-115等葡萄种质综合品质性状较优,新郁、夜美人、里扎马特相对较差。【结论】不同葡萄种质资源间果实品质指标差异较大,对101份鲜食葡萄种质进行品质评价,筛选出可溶性固形物含量、总糖含量、总酚含量、类黄酮含量、弹力、凝聚性、咀嚼性、糖酸比、裂果率和裂果指数作为葡萄果实品质评价的核心指标,以及8份综合品质优异的葡萄种质资源,可作为浙江地区鲜食葡萄种质资源评价和品种选育鉴定工作的重要参考指标。

关键词:鲜食葡萄;果实品质;相关性分析;聚类分析;主成分分析;综合评价

葡萄(Vitis vinifera L.)为葡萄科葡萄属(Vitis L.)多年生落叶藤本植物,也是世界上栽培历史最长、栽培面积最广、产量及经济价值最高的果树之一[1]。葡萄鲜果中富含矿物质、维生素、膳食纤维、氨基酸等多种营养物质,外观风味均佳,因此广受消费者青睐,在全球水果生产中有着重要地位。

果实品质是评价种质资源优劣的重要依据,通常从外在品质和内在品质两方面进行综合分析[2],前者包括颜色、单果质量、纵横径等,后者包括香气、口感、质地、糖酸组分及含量等。内在品质是评价鲜果商品食用价值的重要因素,尤其糖酸组分及含量是决定果实风味的关键指标[3-5],这些特征不仅反映了果树生长发育中的生理功能状况,更与果品的味道与营养密切相关。因此,果实品质由多方面指标复合评价而成,不能只用单项指标和单种分析方法进行统计分析,需明确各品质指标对鲜食葡萄品质的影响程度进行全面评价[6-7]。目前已有多项研究将不同的分析方法综合应用于果实品质评价,如西洋梨[8]、柚[9]、荔枝[10]、猕猴桃[11]和苹果[12]等。既能较好地反映被评估对象的综合性状,又能找到核心指标,简化评价程序,适用于对候选个体的全面评估[13]。笔者在本研究中主要结合相关性分析、聚类分析和主成分分析法,选取浙北平原水网地区栽培条件下的101 个不同葡萄种质资源进行果实品质分析,剔除地理、气候等对果实品质的影响因素,筛选出适宜本地区葡萄果实品质评价的核心指标,为浙江地区鲜食葡萄种质资源品质评价和品种选育鉴定工作提供技术指导,也为葡萄优良种质的进一步创新利用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试的101 份葡萄种质资源(表1)于2023 年7—9月采自浙江省农业科学院杨渡科研创新基地,基地位于杭嘉湖平原地带,气候类型为亚热带季风气候。该地年均气温约15.9 ℃,降水量约1187 mm,日照时长约2 002.9 h,无霜期约233.5 d。土壤类型为黄松田、壤砂土。分别在果实成熟期每种质资源采集50 枚果实样品,带回实验室进行后续测定。

表1 101 份葡萄种质资源编号及名称
Table 1 Number and name of 101 grape germplasm resources

种质名称Germplasm resources name红亚历山大Red Alexandria香悦Xiangyue美人指Manicure Finger无核巨玫瑰Wuhe Jumeigui秋贝儿Qiubeier 14-17-7绿亚历山大Green Alexandria新郁Xinyu紫甜无核Zitian Seedless夜美人Yemeiren新雅Xinya火州紫玉Huozhouziyu瑞都科美Ruidukemei早生内玛斯Zaosheng Neimasi 15-3-30 HZ达米娜Tamina红富士Benni Fuji白香蕉White Banana红宝石无核Ruby Seedless黑珍珠Pearl Noir摩尔多瓦Moldova秋无核Seedless Qiu天工紫玉Tiangong Ziyu黑皇Black King土佐Tosa阳光玫瑰Shine Muscat 09-153 09-161 09-42 10-171 10-188 10-216 10-226编号No.C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34种质名称Germplasm resources name夏黑Summer Black寒香蜜Reliance天工墨玉Tiangong Moyu天工翠香蜜Tiangong Cuixiangmi京蜜Jingmi无核黑提Ribier红艳无核Hongyan Wuhe郑艳无核Zhengyan Wuhe醉金香Zuijinxiang天工玉柱Tiangong Yuzhu黑色甜菜Black Beet天工迷香Tiangong Mixiang天工彩玉Tiangong Caiyu天工丽人Tiangong Liren瑞都香玉Ruidu Xiangyu早夏无核Zaoxia Wuhe甜蜜蓝宝石Sweet Sapphire早甜Zaotian玉手指Yushouzhi翡翠无核Feicui Wuhe天工翠玉Tiangong Cuiyu里扎马特Rizamat红巴拉多Red Balad巨峰Kyoho丛林玫瑰Conglinmeigui 23-8-5葡之梦Puzhimeng信浓乐Xinnongle无核翠宝Wuhecuibao京香玉Jingxiangyu天工初心Tiangong Chuxin金皇后Jinhuanghou甲州三尺Koshu Sankei天工蜜Tiangong Mi编号No.C35 C36 C37 C38 C39 C40 C41 C42 C43 C44 C45 C46 C47 C48 C49 C50 C51 C52 C53 C54 C55 C56 C57 C58 C59 C60 C61 C62 C63 C64 C65 C66 C67 C68编号No.C69 C70 C71 C72 C73 C74 C75 C76 C77 C78 C79 C80 C81 C82 C83 C84 C85 C86 C87 C88 C89 C90 C91 C92 C93 C94 C95 C96 C97 C98 C99 C100 C101种质名称Germplasm resources name 13-141 13-240 13-241 13-643 13-653 13-680 13-747 14-102 14-468 14-752 14-767 15-115 15-169 15-171 15-350 26-9-1 sp539富士之辉Fuji Shine红手指Hongshouzhi火焰无核Flame Seedless火州红玉Huozhouhongyu金手指Jingshouzhi秦秀Qinxiu申爱Shen’ai蜜光Miguang申悦Shenyue天工碧玉Tiangong Biyu天工翡翠Tiangong Feicui天工香玉Tiangong Xiangyu甜太郎Sweet Taro阳光十三Shine Thirteen鄞红Yinhong月光无核Yueguang Wuhe

1.2 方法

用电子天平测定果实单粒质量,用游标卡尺测定果粒纵横径,计算果形指数=果粒纵径/横径;果实的质构测定用CT-3 质构仪进行整果质地多面分析(TPA)和穿刺试验,将果实赤道位置放在探头的正下方测定,3 次重复;总酚、类黄酮和花色苷含量参照曹建康等[14]的方法测定;用ATAGO便携式糖度折射计测定可溶性固形物含量;果实中糖酸组分与含量参照Komatsu 等[15]的方法测定,用液相色谱仪(Waters 公司,美国)测定。使用蒸馏水将果实浸泡处理,参照张川[16]的方法,浸泡60 h 后,以裂果率和裂果指数这两个指标评价果实耐裂果能力。

1.3 数据处理

使用Excel 2021 对数据统计与整理,用SPSS27.0 进行相关性分析、聚类分析及主成分分析。采用Origin2021 作图,综合评价不同鲜食葡萄果实品质。

2 结果与分析

2.1 鲜食葡萄果实主要品质性状分析

从表2 可见,不同葡萄果实质量和外观的同一性状间存在显著差异,单粒质量平均值5.72 g,变化范围为1.66~13.10 g,变异系数41.25%,其中,黑色甜菜粒质量最大,火州红玉最小。果形指数的变化范围在0.69~3.03之间,变异系数27.91%。纵径的变化范围为14.00~55.10 mm,平均25.93 mm,变异系数23.86%;横径的变化范围为13.00~29.00 mm,平均20.47 mm,变异系数16.49%,多数果实的纵径大于横径。纵径最小的材料是火州红玉和火焰无核,最大是甜蜜蓝宝石;横径最小的材料是13-653,最大是新郁。花色苷的含量变化范围为0.00~2.36 OD·g-1,变异系数最高,达159.48%,不同皮色的葡萄差异较大,其中09-42最高,而绿色葡萄均较低。

表2 101 份葡萄种质资源26 个性状多样性统计分析
Table 2 Statistical analysis of the diversity of 26 traits in 101 grape germplasm resources

性状Trait纵径Vertical diameter(VD)/mm横径Transverse diameter(TD)/mm果形指数Fruit shape index(FSI)粒质量Average weight(AW)/g w(可溶性固形物)Total soluble solid content(TSS)/%果实硬度Hardness(H)/N弹力Elasticity(E)凝聚性Cohesion(CO)弹性指数Elastic index(EI)咀嚼性Chewiness(CH)/mJ果皮硬度Pericarp puncture strength(PPS)/N w(总酚)Total phenols content(TP)/(mg·g-1)w(类黄酮)Flavonoid content(FL)/(mg·g-1)w(花色苷)Proanthocyanidin content(P)/(OD·g-1)w(蔗糖)Sucrose content(S)/(mg·g-1)w(葡萄糖)Glucose content(G)/(mg·g-1)w(果糖)Fructose content(F)/(mg·g-1)w(草酸)Oxalic acid content(OA)/(mg·g-1)w(酒石酸)Tartaric acid content(TAA)/(mg·g-1)w(苹果酸)Malic acid content(MA)/(mg·g-1)w(柠檬酸)Citric acid content(CA)/(mg·g-1)w(总糖)Total sugar content(TS)/(mg·g-1)w(总酸)Total acid content(TA)/(mg·g-1)糖酸比Sugar-acid ratio(SAR)裂果率Fruit cracking rate(FCR)/%裂果指数Fruit cracking index(FCI)/%最小值Min 14.00 13.00 0.69 1.66 12.67 4.20 0.16 0.29 0.70 1.52 1.75 0.17 0.07 0.00 2.55 47.51 44.55 0.00 1.15 0.14 0.29 97.11 2.62 15.93 0.00 0.00最大值Max 55.10 29.00 3.03 13.10 24.17 30.41 0.38 0.63 1.00 9.02 8.35 1.30 0.90 2.36 26.22 109.20 107.60 0.72 4.52 3.99 3.01 223.25 9.32 58.99 100.00 100.00极差Range 41.10 16.00 2.34 11.44 11.50 26.22 0.21 0.34 0.30 7.50 6.61 1.13 0.83 2.36 23.67 61.69 63.05 0.72 3.37 3.85 2.72 126.15 66.71 43.06 100.00 100.00平均值Mean 25.93 20.47 1.29 5.72 18.55 10.78 0.25 0.43 0.83 3.70 5.02 0.48 0.26 0.30 6.31 78.55 76.97 0.17 2.48 1.65 1.00 161.83 5.30 32.06 35.11 25.33标准差SD 6.19 3.38 0.36 2.36 2.16 5.06 0.05 0.08 0.06 1.35 1.55 0.23 0.16 0.47 3.11 12.86 12.33 0.09 0.67 0.75 0.62 25.93 1.33 8.17 36.75 31.38变异系数CV/%23.86 16.49 27.91 41.25 11.66 46.90 18.39 17.52 7.03 36.35 30.85 47.52 64.00 159.48 49.38 16.37 16.02 50.04 27.20 45.13 65.62 16.02 25.11 25.49 104.65 123.86

从表2 可见,不同葡萄质地指标中,果实硬度、弹力、凝聚性、弹性指数、咀嚼性、果皮硬度平均值分别为10.78 N、0.25、0.43、0.83、3.70 mJ、5.02 N,变异系数分别为46.90%、18.39%、17.52%、7.03%、36.35%、30.85%,变化范围分布分别为4.20(甜太郎)~30.41 N(甜蜜蓝宝石)、0.16(13-643)~0.38(天工玉柱)、0.29(白香蕉)~0.63(天工玉柱)、0.70(白香蕉)~1.00(红巴拉多)、1.52(申爱)~9.02 mJ(甜蜜蓝宝石)、1.75(甜太郎)~8.35 N(信浓乐)。

从表2 可见,不同葡萄果实糖酸组分和酚类物质含量差异较大,可溶性固形物含量(w,后同)平均值18.55%、变异范围12.67%~24.17%、变异系数11.66%,可溶性固形物含量22%以上的材料有:金手指(24.17%)、15-115(24.00%)、郑艳无核(23.20%)、红手指(23.30%)、月光无核(22.67%)。总糖含量范围为97.11~223.25 mg·g-1,平均161.83 mg·g-1,最高的材料为火州红玉,最低的为摩尔多瓦;其中蔗糖含量范围在2.55~26.22 mg·g-1,占总糖含量的1/4左右,明显低于葡萄糖(47.52~109.20 mg·g-1)和果糖(44.55~107.60 mg·g-1)。总酸含量范围在2.62~9.32 mg·g-1,平均5.30 mg·g-1,最高的材料为09-42,最低为新雅;其中,草酸含量为0.00~0.72 mg·g-1,酒石酸含量为1.15~4.52 mg·g-1,苹果酸含量0.14~3.99 mg·g-1,柠檬酸含量为0.29~3.01 mg·g-1,酒石酸和苹果酸含量占总酸含量的80%以上。糖酸比是果实风味的直接体现,平均值为32.06,变异系数25.49%,分布范围15.93~58.99,最高的材料为26-9-1,最低的为09-42。总酚含量的分布范围为0.17~1.30 mg·g-1,平均0.48 mg·g-1,变异系数47.52%,最高的是09-42,最低的是绿亚历山大;类黄酮含量为0.07~0.90 mg·g-1,平均0.26 mg·g-1,变异系数64.00%,最高的也是09-42,最低的是新雅,不同皮色的葡萄差异也较大。

从表2 可见,经浸水诱导裂果表现,101 份葡萄果实裂果率的平均值为35.11%,裂果指数的平均值为25.33,二者的变异范围均在0.00%~100.00%,前者变异系数为104.65%,后者为123.86%。裂果率和裂果指数都是0%的种质有:郑艳无核、醉金香、玉手指、天工翠玉、天工碧玉、10-171、15-115、阳光玫瑰、鄞红等,裂果率和裂果指数都是100%的种质是里扎马特、葡之梦和美人指。

2.2 各品质性状间相关性分析

对101份葡萄种质的果实性状的26个品质性状进行相关性分析(表3)。果实纵径、横径、粒质量、果实硬度、咀嚼性互呈极显著正相关,纵径、果形指数、裂果率、裂果指数互呈极显著或显著正相关,横径与果形指数以及可溶性固形物、蔗糖、葡萄糖、果糖、总糖含量互呈极显著负相关。可溶性固形物含量、果实硬度、蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量、总糖含量互呈极显著正相关,总酚、类黄酮、花色苷含量和酒石酸、柠檬酸、总酸含量两两互呈极显著正相关。裂果率和裂果指数与可溶性固形物含量、果实硬度、类黄酮含量、糖含量、凝聚性以及果皮硬度呈显著或极显著负相关。弹力与凝聚性呈极显著正相关。果实硬度与可溶性固形物含量、弹力、凝聚性以及糖含量呈极显著或显著负相关,糖酸比与酒石酸、苹果酸、柠檬酸、总酸含量呈极显著负相关。

表3 果实品质指标相关性分析
Table 3 Correlation analysis of fruit quality indicators

FCI1.00 FCR SAR 1.00 1.00-0.11 0.96**-0.10 TA1.00-0.75**-0.05-0.10 TS1.00 0.34**0.30**-0.26**-0.31**CA1.00 0.13 0.72**-0.49**-0.12-0.12 MA1.00 0.19 0.09 0.61**-0.57**0.00-0.06 TAA1.00-0.09 0.28**0.36**0.61**-0.37**0.00-0.02 OA1.00 0.31**0.01 0.07 0.24*0.26*-0.10 0.12 0.12 F 1.00 0.35**0.04 0.25*0.21*0.97**0.31**0.31**-0.28**0.90**-0.33**1.00 G 0.23*0.32**0.17 0.21*0.97**0.38**0.25*-0.22*-0.27**S 1.00 0.35**0.41**0.12 0.25*-0.17 0.02 0.49**0.05 0.23*-0.19-0.22*P 1.00 0.16 0.12 0.08 0.18 0.39**-0.10 0.36**0.12 0.32**-0.19 0.02 0.00 FL1.00 0.83**0.25*0.26*0.24*0.07 0.41**-0.10 0.38**0.27**0.33**-0.13-0.19-0.20*TP1.00 0.94**0.88**0.26**0.22*0.20*0.17 0.45**-0.08 0.36**0.25*0.36**-0.18-0.09-0.10 PPS1.00-0.02 0.00 0.03-0.05-0.06-0.09 0.01-0.19 0.10 0.07-0.08-0.01-0.06-0.27**-0.26**CH1.00 0.51**0.11 0.03 0.22*-0.16-0.23*-0.27**0.10-0.06 0.00 0.12-0.26**0.03-0.16 0.07 0.10 EI1.00 0.07 0.05 0.13 0.16 0.12 0.14 0.23*0.24*-0.06 0.08-0.03 0.11 0.24*0.07 0.13-0.22*-0.25*CO1.00 0.50**-0.19-0.01 0.06 0.09 0.02 0.01 0.11 0.10-0.16-0.11 0.16 0.16 0.11 0.10 0.00-0.25*-0.26**E 1.00 0.92**0.44**-0.14-0.16 0.06 0.05 0.05-0.04 0.02-0.01-0.12-0.05 0.15 0.14 0.00 0.12-0.09-0.05-0.06著(p<0.01)。H 1.00-0.49**-0.59**-0.30**0.87**0.37**0.02-0.07 0.11-0.15-0.25*-0.28**0.15-0.06-0.03-0.01-0.28**-0.04-0.12 0.23*0.27**显极TSS1.00-0.28**0.05 0.16 0.20*-0.23*-0.11 0.27**0.30**0.13 0.48**0.74**0.78**0.25*0.46**-0.02 0.21*0.80**0.33**0.15-0.27**-0.27**异差示AW1.00-0.24*0.52**-0.13-0.12-0.08 0.59**0.28**0.03 0.03 0.11-0.28**-0.16-0.20*0.02-0.14 0.03 0.20*-0.21*0.04-0.11-0.13-0.04 FSI1.00 0.08 0.11 0.33**-0.05-0.13-0.16 0.24*-0.10-0.06-0.11-0.05-0.07 0.15 0.08 0.27**0.00 0.22*0.08 0.10 0.18-0.12 0.29**0.30**TD1.00-0.38**0.71**-0.40**0.34**-0.10-0.07-0.07 0.43**0.31**-0.06-0.07 0.01-0.33**-0.41**-0.41**-0.17-0.20*-0.07 0.03-0.43**-0.13-0.11-0.14-0.07著(p<0.05);**表显异VD1.00 0.27**0.78**0.57**-0.18 0.60**-0.11-0.19-0.21*0.56**0.13-0.12-0.17-0.04-0.29**-0.14-0.21*0.19-0.15 0.17 0.11-0.20*0.09-0.20 0.22*0.29**差示指Item :*表标VDTDFSIAWTSS HECOEICHPPS TPFLPSGFOATAA MACATSTASAR FCR FCI注Note:*indicates significant difference at p<0.05;**indicates extremely significant difference at p<0.01.

2.3 不同种质资源葡萄果实性状的聚类分析

利用SPSS27.0的系统聚类功能进行聚类分析,结果如图1 和表4 所示,在欧氏距离为11.5 处可将101个材料聚为5个群体,分别为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

图1 101 份葡萄种质资源树状聚类分析
Fig.1 Dendritic clustering of 101 grape germplasm resources

表4 101 份葡萄种质资源部分性状的主成分分析
Table 4 Principal component analysis of some traits of 101 grape germplasm resources

性状Trait AW TSS HEC O CH PPS TP FL TS TA SAR FCR FCI特征值Eigenvalues贡献率Contribution rates/%累计贡献率Cumulative contribution rates/%主成分1 PC1-0.449 0.658-0.805 0.490 0.610-0.620-0.265 0.338 0.409 0.643-0.306 0.096 0.473 0.519 3.641 26.008主成分2 PC2 0.480 0.236 0.463-0.221-0.145 0.578 0.467 0.654 0.644 0.214-0.538-0.368 0.371 0.358 2.701 19.293主成分3 PC3 0.183 0.045 0.046-0.233-0.040 0.083 0.433-0.384-0.292 0.130 0.522 0.603 0.682 0.652 2.065 14.750主成分4 PC4 0.279-0.431-0.123 0.702 0.694 0.227 0.268-0.143-0.147-0.492-0.075-0.370 0.204 0.183 1.879 13.420主成分5 PC5 0.087-0.108 0.051 0.227 0.204 0.173-0.065 0.466 0.458-0.099 0.539 0.538-0.148-0.180 1.219 8.707 26.008 45.300 60.051 73.471 82.178

第I群体数量最多,包含夏黑、寒香蜜、巨峰、阳光玫瑰、蜜光、13-240 等66 份种质,主要为杂交种群,该群体根据欧氏距离8.5 为分界线可划分为3组,各组47、18、1份种质资源。该类群平均种质果实硬度、裂果率和裂果指数较低,果皮硬度较第Ⅱ群体高,蔗糖、葡萄糖、果糖和总糖含量最高。第Ⅱ群体包含里扎马特、葡之梦、天工初心、新郁、09-153等27份种质,以欧亚种群为主,该群体根据欧氏距离8.5为分界线也可划分为4组,各组2、6、18和1份种质资源。其主要特征是糖酸含量都较低,果实硬度高而果皮硬度低,裂果率和裂果指数高。第Ⅲ群体包含5 份种质,分别为天工墨玉、黑珍珠、申悦、15-171和09-42,该群体种质的咀嚼性以及总酚、类黄酮和花色苷含量突出,且柠檬酸含量较高。第Ⅳ群体只包含天工翠香蜜、天工玉柱2份种质,花色苷含量低。第Ⅴ群体只包含甜蜜蓝宝石1份种质,该种质纵径最长,果形指数、果实硬度、果皮硬度和咀嚼性均最高。

2.4 不同种质资源葡萄果实性状的主成分分析

依据以上分析结果,剔除变异程度较小的果实品质指标后选定了14个性状,采用主成分分析法对14 个指标标准化后进行降维处理。结果显示(表4),14个性状的主要信息集中在前5个主成分中,累计贡献率达82.178%,表明这5个主成分可以反映果实品质性状的大部分信息。

第1主成分方差贡献率为26.008%,其特征向量中,可溶性固形物含量(0.658)、总糖含量(0.643)和凝聚性(0.610)正向数值较大,对PC1 产生正向影响,果实硬度(-0.805)负系数值大,主要反映的是果实含糖量的品质性状。第2 主成分方差贡献率为19.293%,载荷较高的正值性状包括总酚含量(0.654)和类黄酮含量(0.644),主要反映了果实营养物质性状。第3主成分方差贡献率为14.750%,表现出与裂果率(0.682)、裂果指数(0.652)和糖酸比(0.603)较高的正相关,反映出果实抗裂果的能力。第4 主成分方差贡献率为13.420%,弹力(0.702)和凝聚性(0.694)有较大的正向数值,PC4可称为果肉质地指标。第5 主成分方差贡献率为8.707%,主要为总酸含量(0.539)和糖酸比(0.538)的正向数值较大,它们对PC5 产生正向影响,说明当PC5 高时,果实总酸含量低且糖酸比上升,PC5 可称为果实风味指标。确定主成分后,计算101 份葡萄种质资源的主成分综合得分,综合得分越高,表明该种质的综合表现越优。

以主成分分析为基础,分别以第1、第3 主成分作为横坐标,第2、第4 主成分作为纵坐标,构建101份葡萄种质资源的二维平面散点图(图2、图3),结合聚类分析的结果,从而能直观地反映出不同群体果实品质的分布情况。其中类群I主要分布于原点左侧,主要体现了第1 主成分正向的可溶性固形物含量、糖含量等性状特征,其糖酸比高于其他4个类群;类群Ⅱ各种质资源主要分布于原点左下方,主要体现了第2、3 主成分酚类物质和裂果等性状特征,其总酚、类黄酮、总糖、总酸含量和果皮硬度在5 个类群中均最小;类群Ⅲ各种质资源主要分布在原点上方,主要体现了营养物质含量高、糖酸比低和咀嚼性高的特征。

图2 101 份葡萄种质资源的第1、第2 主成分得分与果实性状载荷的双标图
Fig.2 Biplot of factor scores and loadings based on 1st and 2nd principal components of 101 grape germplasm

图3 101 份葡萄种质资源的第3、第4 主成分得分与果实性状载荷的双标图
Fig.3 Biplot of factor scores and loadings based on 3rd and 4th principal components of 101 grape germplasm

2.5 不同种质资源葡萄果实性状的综合评价

由于各主成分方差贡献率有差异,因此在进行综合评价时,应考虑其主成分的不同贡献率,以各主成分相对方差贡献率为权重,对不同种质的前5 个主成分得分及其相应权重进行加权求和构建葡萄果实品质综合评价函数,即:F=(0.316 5F1+0.234 8F2+0.179 5F3+0.1633 4F4+0.106 0F5)/0.821 8。根据以上综合评价函数计算出101个葡萄种质资源果实品质的综合得分,结果见表5。

表5 101 份葡萄种质资源品质综合得分与排名
Table 5 Composite score and ranking of quality of 101 grape germplasm resources

编号No.C93 C55 C8 C90 C64 C11 C73 C80 C87 C101 C72 C95 C92 C94 C68 C74 C35 C50 C65 C3 C96 C71 C70 C78 C79 C59 C76 C75 C9 C61 C39 C66 C99 C67综合评价得分Comprehensive evaluation score 1.149 1.133 0.818 0.810 0.750 0.747 0.729 0.666 0.665 0.664 0.615 0.601 0.575 0.547 0.528 0.523 0.515 0.514 0.509 0.492 0.487 0.468 0.463 0.452 0.448 0.444 0.440 0.438 0.431 0.412 0.406 0.386 0.380 0.369排名Ranking 123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34编号No.C1 C34 C52 C81 C85 C25 C12 C16 C15 C100 C10 C83 C41 C19 C7 C89 C5 C84 C18 C69 C51 C24 C49 C28 C21 C2 C4 C82 C86 C63 C88 C14 C46 C29综合评价得分Comprehensive evaluation score 0.357 0.346 0.337 0.318 0.282 0.266 0.256 0.253 0.249 0.248 0.221 0.214 0.211 0.207 0.205 0.204 0.187 0.175 0.172 0.141 0.132 0.122 0.115 0.096 0.093 0.090 0.069 0.064 0.045-0.038-0.044-0.052-0.067-0.070排名Ranking 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68编号No.C60 C33 C36 C97 C77 C57 C40 C62 C58 C6 C17 C31 C38 C47 C54 C48 C13 C98 C53 C56 C30 C23 C26 C91 C20 C43 C32 C37 C27 C45 C22 C44 C42综合评价得分Comprehensive evaluation score-0.086-0.120-0.137-0.180-0.187-0.196-0.199-0.232-0.264-0.277-0.283-0.336-0.344-0.345-0.350-0.369-0.378-0.393-0.406-0.417-0.418-0.448-0.451-0.501-0.562-0.617-0.631-0.685-0.730-0.762-0.936-0.947-1.094排名Ranking 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101

3 讨 论

果实品质性状评价是筛选优异品种的主要依据之一,可通过果实大小、色泽等外观品质以及糖、酸、质地等内在品质的综合评估来分析其整体品质。同样,葡萄果实品质直接影响消费者的选择和其在市场上的竞争力,因此,使葡萄果实品质得到提升是国内外葡萄育种者的重要育种目标。

本研究中葡萄果实26 个代表性品质性状的变异系数范围为7.03%~159.48%,其中花色苷、裂果率、裂果指数的变异系数超过100%,弹性指数、可溶性固形物含量、横径和总糖含量等指标的变异系数较小。相关性分析结果表明,裂果率和裂果指数与纵径和果形指数呈极显著或显著正相关,与可溶性固形物含量、糖含量、果实硬度、凝聚性以及果皮硬度呈现极显著负相关,这与Correia 等[17]和王旭旭等[18]的研究结果一致。说明葡萄果实的纵径、果形指数、果实硬度、果皮硬度、弹性和含糖量为影响裂果的主要性状,当果实纵径长、果形指数大、果实硬度高、果皮薄、口感脆、糖度低时更易裂果。

不同葡萄种质果实品质之间差异大,科学、系统、合理的评价方法是对其进行综合评价的必要前提。在果实品质评价中,由于各性状指标无明显主次之分,单纯选择某一种或少数相关的指标对其进行评判并不可取,因此需要结合不同的分析方法和分析指标进行全面的评价。用于果实品质综合评价的分析方法有多种,牟红梅等[8]通过主成分分析的方法,对27个西洋梨果实品质的各项指标进行了转化、分析和综合排序。史星雲等[19]以粤椹大10果实为材料,筛选出了花色苷含量、维生素C 含量、单果干质量等6 项有效参考指标,以用于粤椹大10 品质的预测。陈丽娟等[20]通过硬度、可溶性固形物含量等13项指标来评价30份中国樱桃果实品质,通过主成分分析表明,硬度以及可溶性固形物、维生素C、单果质量、总酚、可溶性糖、Fe、β-胡萝卜含量可以作为中国樱桃果实品质评价的正向指标。在本研究中,在欧式距离为11.5时,聚类分析将101个种质分为5个类群,本研究聚类分析结合主成分综合得分可知,各类群综合排名依次为:Ⅲ>I>Ⅳ>Ⅴ>Ⅱ。对这些种质资源的粒质量、可溶性固形物含量、果实硬度、弹力、凝聚性、咀嚼性、果皮硬度、总酚含量、类黄酮含量、总糖含量、总酸含量、糖酸比、裂果率、裂果指数等14 个果实品质性状采用主成分分析法进行评价,可转化为5个综合指标,其特征值均>1,累计贡献率达82.178%,综合评价得分总体排名前列的蜜光、黑珍珠、郑艳无核、金手指、09-42、黑色甜菜、13-653、15-115 等果实综合品质表现佳,可在生产中直接应用或作为种质创新选育的材料。

4 结 论

不同葡萄种质资源间果实品质指标的差异较大,采用相关性分析、聚类分析与主成分分析法综合评价,结果表明,蜜光、黑珍珠、郑艳无核、金手指、09-42、黑色甜菜、13-653、15-115等种质综合表现优异,筛选出可溶性固形物含量、总糖含量、总酚含量、类黄酮含量、弹力、凝聚性、咀嚼性、糖酸比、裂果率和裂果指数作为葡萄果实品质评价的核心指标,一些品质指标之间也具有高度的相关性,可作为浙江地区鲜食葡萄种质资源评价和品种选育鉴定工作的品质代表性评价指标。

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Comprehensive evaluation of berry qualities of 101 table grape cultivars cultivated in northern Zhejiang plain based on different methods

CHEN Yeqi1,2,PANG Liu1,2,CHEN Xiaoyang3,ZHENG Ting2,XIANG Jiang2,WEILingzhu2,WU Jiang2,XU Kai1,CHENG Jianhui2*
(1College of Horticultural Science,Zhejiang Agricultural and Forestry University,Hangzhou 311300,Zhejiang,China;2Institute of Horticulture, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, Zhejiang, China;3Zhejiang Station of Seed Management, Hangzhou 310021,Zhejiang,China)

Abstract: 【Objective】There are various trait differences among different grape germplasms. The assessment of fruit characteristics plays a vital role in the assessment of grape genetic resources. The study aimed to comprehensively evaluate the berry quality traits of the 101 table grapes cultivated in the northern Zhejiang Plain using correlation analysis,cluster analysis and principal component analysis,in order to characterize their representative qualities, and provide technical guidance for the evaluation of grape fruit quality and the screening of excellent germplasm.【Methods】A total of 101 table grape germplasm resources were used as test materials to investigate and analyze the fruit quality traits.In order to explore the fruit quality traits,26 parameters were measured including vetotal organic acidsticity,cohesion, elastic index, chewiness, pericarp puncture strength, total phenols content, flavonoid content,proanthocyanidin, sucrose content, fructose content, glucose content, oxalic acid content, tartaric acid content, malic acid content, citric acid content, total sugar content, total organic acid content, the ratio of total sugar to total organic acid, fruit cracking rate and fruit cracking index. SPSS 27.0 was used to conduct correlation analysis,cluster analysis,and principal component analysis on the above indicators,and to analyze and evaluate the quality of grape fruits through comprehensive scoring ranking.【Results】The 26 quality indicators showed varying degrees of variation,with coefficients of variation ranging from 7.03% to 159.48%.Among all indicators, the proanthocyanidin had the largest variation and the elastic index had the smallest.According to the cluster analysis,the 101 grape germplasm resources were divided into 5 categories when the Euclidean distance was 11.5.The Icategory could be divided into 3 groups when the Euclidean distance was 8.5,the majority were derived from hybridization;the Ⅱcategory could be divided into 4 groups when the Euclidean distance was 8.5, the majority were Eurasian population. After eliminating the fruit quality indexes with less variation, 14 traits of the 101 grape germplasm resources were standardized by the principal component analysis and then reduced in dimension. In the principal component analysis, five principal components were extracted with a total cumulative contribution of 82.178%.The contribution rate of the principal component 1 was 26.008%,mainly representing soluble solids,total sugar content,and cohesion,reflecting the quality of fruit sugar content.The contribution rate of the principal component 2 was 19.293%,mainly representing the total phenols and flavonoids,reflecting the fruit nutrients.The contribution rate of the principal component 3 was 14.750%,mainly representing the single fruit cracking rate,fruit cracking index,and sugar-acid ratio, reflecting the resistance to fruit cracking. The contribution rate of the fourth principal component was 13.420%,and the main factors to determine it were the elasticity and cohesion,which reflected the fruit texture.The contribution rate of the principal component 5 was 8.707%,and the main factors to determine it were the total acid and sugar-acid ratio,which reflected the fruit flavor.【Conclusion】In this study,26 agronomic traits of the 101 grape germplasm resources were analyzed and the resources could be divided into 5 categories based on the diversity analysis, cluster analysis and principal component analysis. Through the comprehensive analysis of the fruit quality, soluble solid, elasticity, cohesion,chewiness, total phenols content, flavonoid content, total sugar content, sugar-acid ratio, fruit cracking rate and fruit cracking index elements were selected as the core indicators for the evaluation of fruit quality traits. Miguang, Pearl Noir, Zhengyan Wuhe, Jingshouzhi, 09-42, Black Beet, 13-653 and 15-115 were selected as high quality resources by the principal component analysis.It would provide a reference for the evaluation of fresh grape germplasm resources and the selection of new variety in Zhejiang Province.

Key words: Table grape;Fruit quality;Correlation analysis;Cluster analysis;Principal component analysis;Comprehensive evaluation

中图分类号:S663.1

文献标志码:A

文章编号:1009-9980(2024)12-2377-12

DOI: 10.13925/j.cnki.gsxb.20240358

收稿日期:2024-07-09

接受日期:2024-09-12

基金项目:浙江省“十四五”果品新品种选育专项(2021C02066-6);浙江省现代种业发展项目(2024R05A60D01);现代农业产业技术体系建设专项(CARS-29-13)

作者简介:陈烨锜,女,在读硕士研究生,主要从事葡萄种质资源评价与利用研究。E-mail:chennyeq@petalmail.com

*通信作者 Author for correspondence.E-mail:jianhuicheng@126.com