沙棘果实品质的主成分分析及综合评价.pdf
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1、Vol.41 No.2Jun.2023第 41 卷 第 2 期2023 年 6 月经 济 林 研 究 Non-wood Forest Research收稿日期:2022-06-15基金项目:辽宁省科技计划项目“辽宁省建平县沙棘产业科技特派团”(2021030244-JH5/104);生物技术与资源利用教育部重点实验室开放课题项目(KF2022008);水利部沙棘开发管理中心项目“沙棘野生驯化与杂交育种”(2021-zg-kj-010);辽宁省农业科学院学科建设计划项目(2022DD206635)。第一作者:张东为(),研究员,硕士。引文格式:张东为,赵鑫丹,戈素芬,等.沙棘果实品质的主成分分析
2、及综合评价 J.经济林研究,2023,41(2):1-10.ZHANG D W,ZHAO X D,GE S F,et al.Principal component analysis and comprehensive evaluation of sea buckthorn berry qualityJ.Non-wood Forest Research,2023,41(2):1-10.沙棘果实品质的主成分分析及综合评价张东为1,赵鑫丹1,戈素芬1,阮成江2,张海旺1(1.辽宁省旱地农林研究所,辽宁 朝阳 122000;2.大连民族大学 生物技术与资源利用教育部重点实验室,辽宁 大连 116600
3、)摘 要:【目的】为深入挖掘辽西地区沙棘种质资源,筛选出果实品质好的沙棘优良单株,为沙棘野外选种及果实加工利用提供依据。【方法】以辽西地区 18 个优良沙棘单株为原材料,对其果实的百果质量、横径、纵径、可溶性糖含量、维生素 E 含量等 14 个主要性状及成分进行测定,并采用相关性分析及主成分分析方法对其果实品质进行综合评价。【结果】18个优株的百果质量为11.3826.99 g,横径长为6.218.35 mm,纵径长为5.46 7.91 mm,两径均值为 5.84 7.85 mm,果柄长度为 1.39 2.24 mm,果糖、葡萄糖和可溶性糖含量分别为 4.07 21.27、1.04 13.70
4、 和 36.82 78.65 mgg-1 FW,维生素 E 含量为 42.43 145.61 gg-1 FW,可溶性固形物含量为 8.83%18.23%FW,总酚含量为 5.07 10.74 mgg-1 FW,可滴定酸含量为 1.65%3.63%FW,类胡萝卜素含量为 0.08 0.36 mgg-1 FW,总黄酮含量为 1.59 11.07 mgg-1 FW。沙棘果实主要性状及成分有明显相关性,经主成分分析将 14 个品质性状综合成 4 个主成分因子,其累积贡献率可达 81.514%,第 1 主成分(果形因子)的特征值为 4.919,方差贡献率为 35.138%;第 2 主成分(甜度因子)的特
5、征值为 2.755,方差贡献率为19.679%;第 3 主成分(营养因子)的特征值为 2.149,方差贡献率为 15.349%;第 4 主成分(活性因子)的特征值为 1.589,方差贡献率为 11.346%。【结论】经综合评价筛选出 6 个综合得分高的沙棘优株,即 JP17、JP15、JP18、JP16、JP14 和 JP10,可通过深入研究作为辽西地区推广种植的中国沙棘优良品种。关键词:沙棘;果实品质;主成分分析;综合评价中图分类号:S793.6 文献标志码:A 文章编号:10038981(2023)02000110Principal component analysis and compr
6、ehensive evaluation of sea buckthorn berry qualityZHANG Dongwei1,ZHAO Xindan1,GE Sufen1,RUAN Chengjiang2,ZHANG Haiwang1(1.Institute of Agriculture and Forestry in Arid Areas of Liaoning Province,Chaoyang 12200,Liaoning,China;2.Key Laboratory of Biotechnology and Bioresources Utilization,Dalian Minzu
7、 University,Dalian 116600,Liaoning,China)Abstract:【Objective】In order to deeply excavate the sea buckthorn germplasm resources in western Liaoning,screen out the excellent individual plants of sea buckthorn with good berry quality,and provide the basis for the field selection and berry processing an
8、d utilization of sea buckthorn.【Method】Using 18 high-quality sea buckthorn individual plants in western Liaoning as raw materials,14 main characters and components such as 100 berries mass,transverse diameter,longitudinal diameter,soluble sugar content,and vitamin E content were determined.Correlati
9、on analysis and principal component analysis were used to comprehensively evaluate the berry quality.【Result】Hundred berries mass was 11.38-26.99 g,the transverse diameter length was 6.21-8.35 mm,the longitudinal diameter length was 5.46-7.91 mm,the average value of the two diameters was 5.84-7.85 m
10、m,the berry stalk length was 1.39-2.24 mm,the fructose content,Doi:10.14067/ki.1003-8981.2023.02.001http:/2第 2 期张东为,等:沙棘果实品质的主成分分析及综合评价沙棘 Hippophae rhamnoides L.是胡颓子科沙棘属落叶灌木或小乔木1。沙棘属植物分为 6 个种12 个亚种,分布于全球 52 个国家。我国分布有 6个种 8 个亚种,是世界上天然沙棘种质资源最丰富的国家,也是人工种植沙棘面积最大的国家2。Luntraru等3研究发现沙棘果汁中含有多酚、黄酮、脂肪酸等成分,同时还
11、含有 Zn、Cu、Mn、Ca 和Fe 等矿物质。研究发现沙棘黄酮可通过调节 Nrf2途径防止酒精诱导的肠道屏障功能障碍4,并具有抗肿瘤活性5。张晓慧等6研究发现沙棘果实多糖具有保肝和抗病毒的功能。葛亮等7研究发现沙棘果实中的苹果酸和奎宁酸有很强的抗氧化活性,可有效清除 DPPH 自由基及 ABTS 阳离子自由基。胡高爽等8报道沙棘中的维生素 E 具有防治胃溃疡、延缓衰老、预防动脉硬化等作用。随着生活水平的不断提高,人们对沙棘产品的加工利用需求日益增长9,筛选优良品种对生产优质沙棘以及沙棘产业健康发展具有重要意义。范秀娟10通过测定山西 43 个沙棘品种的保存率及生长情况筛选出 yy-01、yy
12、-11 和 yy-29 这 3 个适合山西景尚林场选育的沙棘品种。陈汉鑫等11测定山西 45 个沙棘单株的主要性状及成分,结果表明采集于交城的 27 号单株表现最优,为沙棘资源的开发利用和良种培育提供了理论依据。唐克12 通过测定不同品种沙棘叶片的茶多酚、咖啡因、蛋白质、总黄酮等成分含量,筛选出株系 TF2-27更适合作为沙棘茶叶用品种,为我国沙棘茶产业发展提供了品种参考。胡建忠等13对采自西藏、新疆、青海、甘肃等地野生的8个品种沙棘的果肉、籽和全果的总黄酮含量进行测定,结合我国目前人工种植沙棘的情况,筛选出适合不同地区种植的沙棘品种,推动沙棘种植地区经济社会的高质量发展。张东为等14和戈素芬
13、等15通过测定 8个俄罗斯大果沙棘品种在辽西半干旱地区的植株保存率、生长状况、果实性状等指标,筛选出表现最好的两个引进的俄罗斯大果沙棘品种 201301和 201308,该研究结果为丰富辽西地区沙棘良种资源、提高沙棘建园质量和效益提供了重要参考。为深入挖掘辽西地区沙棘种质资源,本研究采集辽宁省建平县 18 个中国沙棘的优良单株(以下简称优株),采用主成分分析方法,对其主要性状及成分进行测定分析,并依据多个主成分构成的综合指标评价沙棘果实品质,为深入开发利用沙棘资源和沙棘新品种选育奠定基础。1 材料与方法1.1 供试材料供试材料均采自辽宁省建平县。供试沙棘编号、位置及果实特性见表 1。1.2 沙
14、棘果实采集和测定果实样品于 2021 年 10 月 1820 日采集,在野外选择具有结实性状优良、生长健壮、果实干净整洁无病虫害的中国沙棘优良单株,将果实连同枝条一并采集,并尽快带回实验室进行测定。对各优株随机选取300粒健康果实,平均分成3组,测定百果质量,从每个单株中随机抽取 30 粒果实,测定果实纵径、横径、果柄长,使用精度为 0.01 g 的电子天平测量果实质量,使用精度为 0.02 mm的电子游标卡尺测量果实的纵横径、果柄长。采用蒽酮法测定样品可溶性总糖、葡萄糖、glucose content and soluble sugar content were 4.07-21.27,1.0
15、4-13.70,36.82-78.65 mgg-1 FW,vitamin E content was 42.43-145.61 gg-1 FW,soluble solid content was 8.83%-18.23%FW,the polyphenols content was 5.07-10.74 mgg-1 FW,the titratable acid content was 1.65%-3.63%,the carotenoid content was 0.08-0.34 mgg-1 FW,and the total flavonoids content was 1.59-11.07 m
16、gg-1 FW among the 18 excellent strains.The main characters and components of sea buckthorn berries had obvious correlation.The 14 quality characters were integrated into 4 principal component factors by principal component analysis,and their cumulative contribution rate reached 81.514%.The character
17、istic value of the first principal component(fruit shape factor)was 4.919,the variance contribution rate was 35.138%;the eigenvalue of the second principal component(sweetness factor)was 2.755,and the variance contribution rate was 19.679%;the eigenvalue of the third principal component(nutrition fa
18、ctor)was 2.149,and the variance contribution rate was 15.349%;the eigenvalue of the fourth principal component(activity factor)was 1.589,and the variance contribution rate was 11.346%.【Conclusion】After comprehensive evaluation,6 excellent sea buckthorn strains with high comprehensive scores are scre
19、ened,namely JP17,JP15,JP18,JP16,JP14 and JP10.Through in-depth study,they can be used as an excellent variety of Chinese sea buckthorn to be popularized and planted in western Liaoning.Keywords:sea buckthorn;berry quality;principal component analysis;comprehensive evaluation3第 41 卷经 济 林 研 究果糖含量16;采用
20、维生素 E 试剂盒测定样品维生素 E 含量;采用折射仪法测定样品可溶性固形物含量17;采用福林酚比色法测定样品总酚含量18;采用酸碱滴定法测定样品可滴定酸含量19;采用乙醇浸提,比色法测定样品类胡萝卜素含量20;采用硝酸铝亚硝酸钠法测定样品总黄酮含量21。1.3 数据处理采用 SPSS 25.0 软件进行相关性分析、差异显著性分析和主成分分析。2 结果与分析2.1 不同优株沙棘果实主要性状18 个沙棘优株果实的主要性状见表 2。由表 2可知,不同优株沙棘的百果质量为11.3826.99 g,其中 8 个优株百果质量超过 20 g,依次为 JP15、JP04、JP17、JP08、JP14、JP1
21、6、JP07 和 JP10;JP03 百果质量最小,仅为 11.38 g。不同优株沙棘果实的横径长为 6.21 8.35 mm,其中 JP15和 JP17 的横径长超过 8 mm;不同优株沙棘果实的纵径长为 5.46 7.91 mm,其中 JP10、JP15、JP01 和 JP05 等 4 个优株的纵径长超过 7 mm;从两径均值来看,不同优株果实两径均值均未超过 8 mm,超 过 7 mm 的 有 11 株,其 中 JP15 两径均值最大,达到 7.85 mm。不同优株的果柄长度为 1.39 2.24 mm,其中 7 个优株果柄长超过 2 mm,分别为 JP07、JP03、JP09、JP06
22、、JP04、JP10和JP05。18个优株的果形指数为0.811.08,根据张建国等22的划分标准,果形指数 0.90 为表 1 不同品种沙棘果实编号、位置及特性Table 1 Number,position and character of different varieties of sea buckthorn berries编号 No.位置 Position果实颜色 Berry color编号 No.位置 Position果实颜色 Berry colorJP011193353E,412210N黄果JP101193107E,413501N黄果JP021193404E,412636N红果JP
23、111194137E,415000N黄果JP031193404E,412636N黄果JP121194143E,415006N橙红果JP041193359E,412639N黄果JP131194143E,415006N黄果JP051192856E,413058N红果JP141193346E,412820N黄果JP061193359E,412639N黄果JP151195234E,415043N黄果JP071193107E,413501N黄果JP161195234E,415043N黄果JP081193107E,413501N红果JP171195234E,415043N红果JP091193107E,41
24、3501N黄果JP181195234E,415043N黄果表 2 不同优株沙棘果实主要性状Table 2 Main characters of different excellent strains of sea buckthorn berries编号No.百果质量Hundred berries mass/g横径长Transverse diameter/mm纵径长Longitudinal diameter/mm两径均值Average of two diameters/mm果形指数Shape index果柄长Stalk length/mmJP0119.081.23 d7.010.52 jk7.1
25、80.46 bc7.100.45 de1.030.06 b1.810.54 cdefJP0212.840.85 h6.650.38 l5.660.37 g6.150.33 h0.850.05 jk1.860.87 bcdeJP0311.380.63 i6.210.46 m5.460.46 g5.840.41 i0.880.06 ghij2.150.43 abJP0421.540.47 b7.900.49 bc6.660.51 d7.280.48 cd0.840.04 k2.040.43 abcJP0516.620.81 f7.180.55 ij7.000.50 c7.090.49 de0.98
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