澜沧江流域芒果种质资源果实性状多样性分析

2018-07-13 09:00解德宏张翠仙张永超尼章光陈于福张发明柏天琦赵秀华
南方农业学报 2018年2期
关键词:种质资源多样性芒果

解德宏 张翠仙 张永超 尼章光 陈于福 张发明 柏天琦 赵秀华

摘要:【目的】分析瀾沧江流域芒果种质资源的果实性状多样性,为有效地保护芒果种质资源及改良品种提供参考。【方法】调查收集澜沧江流域11个县28个乡镇的芒果种质资源82份,对其果实性状进行测定及相关性和聚类分析。【结果】在82份芒果种质资源中,单果重为0~50、50~80、80~120和120~260 g的种质资源分别有6、49、19和8份;果实形状为椭圆形、扁圆、象牙形、卵形、长扁圆形和桃形的种质资源分别有66、8、3、2、2和1份;果皮颜色为绿色、黄绿色、黄红色、绿黄色、绿白色和黄色的种质资源分别有48、9、12、2、2和9份;果肉颜色为金黄色、橙黄色、浅黄色、橙红色和深黄色的种质资源分别有34、25、12、4和7份;果实香气为无香气、芳香、椰乳香、木瓜香、松香和清香的种质资源分别有41、36、2、1、1和1份。变异系数以单果重最高(48.12%),其次是果皮厚度(27.27%),以果实厚度最低(13.62%),果实长度、果实宽度、可食率和可溶性固形物含量的变异系数均在20.00%左右。可溶性固形物含量与单果重、果实长度和果实厚度呈显著负相关(P<0.05),与可食率呈极显著负相关(P<0.01,下同);单果重与果实长度、果实宽度、果实厚度和可食率呈极显著正相关;果实宽度与果实厚度和可食率呈极显著正相关;果实厚度与可食率呈极显著正相关。单果重、果实长度、果实宽度、果实厚度和可食率在第一主成分有较高的正负载系数;果皮厚度和可溶性固形物含量在第二主成分有较高的正负载系数,表明这7个性状是造成澜沧江流域芒果种质资源果实多样性的主要因素。82份芒果资源分为2个大类群,第Ⅰ类群的种质资源果型大,且第Ⅰ-1亚类种质资源可溶性固形物含量和可食率较高;第Ⅱ类质资源果型较小,尤其是第Ⅱ-2,且其可食率低。【结论】澜沧江流域芒果资源果实性状存在丰富的多样性,可通过引种驯化、杂交、嫁接和分子育种等技术把其优异基因延续下去。第Ⅰ-1亚类种质资源的果型大,可溶性固形物含量和可食率较高,可作为选育和改良品种的亲本材料,第Ⅱ-2亚类果型小,可食率低,可作为园林观赏资源。

关键词: 芒果;种质资源;果实性状;多样性;澜沧江流域

中图分类号: S667.702.4 文献标志码:A 文章编号:2095-1191(2018)02-0214-08

Abstract:【Objective】Fruit traits diversity of mango(Mangifera indica L.) germplasm resources in Lancang River basin were studied to provide reference for protecting mango resources and improving the current varieties. 【Method】Eighty-two mango germplasm resources were investigated and collected from twenty-two towns of eleven counties along Lancang River. Fruit traits of the collected germplasms were determined, and correlation and cluster analysis on fruit traits were conducted as well. 【Result】In the total 82 mango resources, the resources numbers with fruit weight fell into the range of 0-50 g, 50-80 g, 80-120 g and 120-260 g were 6, 49, 19 and 8 respectively. The resources numbers of fruit shape with elliptical-shaped, oblate-shaped, ivory-shaped, oval-shaped, long oblate-shaped, peach-shaped were 66, 8, 3, 2, 2 and 1 respectively. The resources numbers of skin color with green, yellowish green, yellowish red, greenish orange, greenish white and yellow were 48, 9, 12, 2, 2 and 9 respectively. The resources numbers of flesh color with light yellow, golden yellow, deep yellow, reddish yellow and yellowish red were 34, 25, 12, 4 and 7 respectively. The resources numbers of fruit aroma with odourless, aromatic, coconut water flavor, papaya flavor, pine tar flavor and whiff flavor were 41, 36, 2, 1, 1 and 1 respectively. Variation coefficient of fruit weight(48.12%) was the highest, followed by pericarp thickness(27.27%), while fruit thickness was the lowest(13.62%). Variation coefficients of fruit length, fruit width, edible rate and soluble solid content were about 20.00%. Soluble solid content showed significant negative correlation(P<0.05) with fruit weight, fruit length, fruit thickness, while showed extremely significant positive correlation(P<0.01, the same below) with edible rate. There was extremely significant positive correlation between fruit width and fruit thickness, between fruit width and edible rate, and between fruit thickness and edible rate. Fruit weight presented extremely significant positive correlation with fruit length, fruit width, fruit thickness and edible rate. Fruit weight, fruit length, fruit width, fruit thickness, edible rate undertook large positive load factor in the first principal component(PC1), while fruit thickness and soluble solid content undertook large positive load factor in the second principal component(PC2), which showed the seven characters were the main factors leading to biodiversity of mango resources in Lancang River. The total 82 mango resources could be divided into two groups. GroupⅠ had big fruit shape, and soluble solid content and edible rate were high in subgroupⅠ-1. Group Ⅱ had small fruit shape, especially in subgroupⅡ-2, and had low edible rate, which could be used as ornamental trees. 【Conclusion】Lancang River is rich in biodiversity of mango resources fruit traits. The superior genes can be reserved through domestication, hybridization, grafting and molecular breeding. The subgroupⅠ-1 has big fruit shape, high soluble solid content and edible rate, which can be used as parent materials for variety breeding and improvement. SubgroupⅡ-2 has small fruit shape and low edible percent, which can be used as ornamental trees.

Key words: mango(Mangifera indica L.); germplasm resource;fruit trait; diversity; Lancang River basin

0 引言

【研究意义】芒果(Mangifera indica L.)为漆树科芒果属植物,分布于热带和亚热带地区,素有“热带果王”之美誉,果实富含糖、蛋白质、维生素、粗纤维和矿物质,尤其是维生素A和维生素C含量特别高,味甘酸、性温,有益胃、止呕、解渴、利尿等功效,生食芒果,可治头晕、恶心、呕吐、烦渴、厌食、尿涩等症(臧小平等,2016)。芒果种质资源丰富,但由于人口不断增长和自然环境的不断变化,很多具有明显地方特色的品种出现了严重丢失(甘家生,2005;尼章光等,2008;龚德勇等,2016)。因此,深入研究芒果种质资源果实性状多样性,对科学有效地保护芒果种质资源及改良现有栽培品种具有重要意义。【前人研究进展】目前,关于芒果种质资源多样性研究报道较多。谢江辉等(2005)对不同生态型、胚性、果形和果色的38份代表性芒果种质资源和1个近缘种扁桃的遗传多样性进行了RAPD分析,结果表明其存在广泛的遗传基础。王家保等(2007)对38份来源于不同国家的芒果种质资源亲缘关系和遗传多样性进行了ISSR分析,结果表明,相同生态类型下的芒果种质资源遗传基础和亲缘关系较接近。雷新涛等(2009)对广西百色那坡县野生芒果种质资源进行研究,结果表明,当地野生芒果与林生芒果、泰国芒果等芒果属较接近,可能是栽培芒果的野生种。黄丽芳等(2011)对广东和海南的土芒、广西南宁和百色的土芒及云南小鸡芒等资源的遗传多样性进行分析,结果显示其聚类结果与地理位置存在相关性。樊卫国等(2012)对南北盘江河谷野生芒果种质资源的分布与形态进行了调查,结果发现了3份丰产性较好的野生资源。石胜友等(2014)对33份芒果种质资源进行了果实品质性状多样性分析,结果表明其果实品质性状变异非常丰富,部分种质的果实性状之间存在显著或极显著相关。张翠仙等(2014)对怒江流域干热河谷57份芒果种质资源的表型和遗传多样性进行了分析,结果表明,57份芒果种质资源具有较丰富的多样性,种质间具有复杂的遗传关系,且亲缘关系与地理分布无明显相关性。【本研究切入点】云南芒果种质资源主要分布在澜沧江流域、怒江流域、红河流域和金沙江流域,目前鲜见澜沧江流域芒果种质资源多样性报道。【拟解决的关键问题】对澜沧江流域芒果种质资源果实的大小、形状、果肉颜色、果皮颜色、果实香气和风味等进行分析,为有效地保护芒果种质资源及品种改良提供参考。

1 材料与方法

1. 1 调查区域概况

调查区域为澜沧江流域的11个县28个乡镇,位于东经105°90'614″~106°54'206″、北纬21°02'798″~25°09'306″,包括临沧地区沧源县(忙卡镇、勐角镇和勐省乡)、耿马县、双江县(沙河乡和勐库镇)和云县(漫湾镇、晓街乡、新城农场和德胜乡),普洱地区澜沧县(勐朗乡、东回乡、富邦乡、上允镇和下允乡)、镇沅县(思乐乡)、景谷县(裸练乡、团结乡、凤山乡和漫湾镇)、景东县(文井乡和金平乡)和江城县(整董乡),西双版纳州勐腊县(易武乡、瑶区乡、勐腊镇、磨憨镇和勐捧镇)和勐海县(勐满镇)等。该流域海拔700~1450 m,年平均气温19.9~21.5 ℃,年降雨量900~2000 mm,年日照时数1408~1744 h,土壤多为砖红壤。

1. 2 调查方法

2009年1月~2014年7月调查并收集澜沧江流域11个县28个乡镇的芒果种质资源82份,按照《热带、南亚热带果树种质资源描述规范》和《热带、南亚热带果树种质资源数据质量控制规范》(陈业渊,2005,2006)对其果实性状进行观察和评价。每份种质资源的每个果实性状均随机选取20个样品进行测定和观察,取平均值。果实性状包括单果重、果实大小、果实形状、果皮颜色、果肉颜色、果实香气、果实风味、果实长度、果实宽度、果实厚度、果皮厚度、可食率和可溶性固形物含量等。

1. 3 统计分析

采用SPSS 20.0进行相关性分析、主成分分析和聚类分析。利用Excel 2007进行统计、制图及差异性分析。

2 结果与分析

2. 1 芒果种质资源果实性状多样性分析结果

2. 1. 1 果实大小 单果重是衡量果实大小的重要指标,且芒果分级标准也是依据单果重而不是果实横纵径。在82份芒果种质资源中,单果重为0~50 g的种质资源有6份,占种质资源总数的7.32%,单果重为50~80 g的种质资源有49份,占种质资源总数的59.76%,单果重为80~120 g的种质资源有19份,占种质资源总数的23.17%,单果重为120~260 g的种质资源有8份,占种质资源总数9.76%(图1)。可见,不同芒果种质资源的单果重存在明显差异,以50~80 g居多,表明瀾沧江流域芒果种质资源的果实大小存在多样性。

2. 1. 2 果实形状 根据《热带、南亚热带果树种质资源描述规范》,芒果果实形状分为长椭圆形、椭圆形和圆形。但本研究调查的82份芒果种质资源中,果实形状除长椭圆形和椭圆形外,还有扁圆形、象牙形、卵形、长扁圆形和桃形等形状,其中以椭圆形最多,为66份,占种质资源总数的80.49%,其他果实形状的种质资源数量较少,扁圆8份,占种质资源总数的9.76%;象牙形3份,占种质资源总数的3.66%;卵形和长扁圆形各2份,分别占种质资源总数的2.44%;桃形1份,占资源总数的1.22%(图2)。可见,不同芒果种质资源的果实形状存在明显差异,以椭圆形居多,表明澜沧江流域芒果种质资源的果实形状具有丰富的多样性。

2. 1. 3 果皮颜色 芒果果皮多为黄红色、黄色、绿色和绿黄色。但本研究调查的82份芒果种质资源果皮颜色除上述颜色外还有黄绿色和绿白色,其中,以绿色最多,为48份,占种质资源总数的58.54%;黄绿色9份,占种质资源总数的10.98%;黄红色12份,占种质资源总数的14.63%;绿黄色和绿白色各2份,分别占种质资源总数的2.44%;黄色为9份,占种质资源总数的10.98%(图3)。可见,不同芒果种质资源的果皮颜色存在明显差异,以绿色居多,表明澜沧江流域芒果种质资源的果皮颜色具有丰富的多样性。

2. 1. 4 果肉颜色 芒果果肉颜色多为橙红色、橙黄色、金黄色、浅黄色、乳黄色和乳白色。但本研究调查的82份芒果种质资源果肉颜色为金黄色、橙黄色、浅黄色、橙红色和深黄色,其中以金黄色最多,为34份,占种质资源总数的41.46%;橙黄色25份,占种质资源总数的30.49%;浅黄色12份,占种质资源总数的14.63%;橙红色为4份,占种质资源总数的4.88%;深黄色7份,占种质资源总数的8.54%(图4)。可见,不同芒果种质资源的果肉颜色存在明显差异,以金黄色居多,表明澜沧江流域芒果资源果肉颜色存在多样性。

2. 1. 5 果实香气 香气成分通常是指通过味觉和嗅觉感觉到的物质,故香气可能是食品特性中与健康和营养关系最密切的品质(贾惠娟,2007)。由于不同果实所含有的香气成分种类不同,致使其具有各自的特色气味,即果实特征香气(李晓颖等,2011)。芒果的香气有无香气、芳香、松香、木瓜香和椰乳香。本研究调查的82份芒果种质资源中,无香气为41份,占种质资源总数的50.00%;芳香36份,占种质资源总数的43.90%;椰乳香2份,占种质资源总数的2.44%;木瓜香、松香和清香各1份,分别占种质资源总数的1.22%(图5)。可见,不同芒果种质资源的果实香气存在明显差异,以无香气居多,表明澜沧江流域芒果种质资源的果实香气存在多样性。

2. 1. 6 果实风味 果实风味是风味物质刺激人的嗅觉和味觉器官产生的短时和综合的生理感觉,是果实的内在品质。不同植物或相同植物不同种(品种)果实的风味物质种类和含量均不同,致使其具有不同的风味(马蔚红等,2005)。芒果的果实风味有清甜、甜、浓甜、酸甜和甜酸等5种类型。但在本研究调查的82份芒果种质资源果实风味除上述类型外还有酸和极酸2种类型,其中以甜最多,为60份,占种质资源总数的73.17%,其次是酸甜16份,占种质资源总数的19.51%,浓甜3份,占种质资源总数的3.66%,清甜、酸和极酸各1份,分别占种质资源总数的1.20%。可见,不同芒果种质资源的果实风味存在明显差异,以甜居多,表明澜沧江流域芒果资源的果实风味存在多样性。

2. 2 果实性状变异分析结果

对82份澜沧江芒果种质资源的单果重、果实长度、果实宽度、果实厚度、果皮厚度、可食率和可溶性固形物含量等性状进行变异分析,结果如表1所示。不同果实性状的变异系数存在明显差异,其中以单果重最高(48.12%),最大单果重达255.5 g,最小仅为6.5 g;其次是果皮厚度(27.27%),最大果皮厚度达0.22 cm,最小仅为0.01 cm;以果实厚度最低(13.62%),最大果实厚度为5.73 cm,最小仅为1.93 cm。果实长度、果实宽度、可食率和可溶性固形物含量的变异系数均在20.00%左右,表明澜沧江流域芒果种质资源果实性状均存在不同程度變异,具有较高的遗传多样性。

2. 3 果实性状相关性分析结果

由表2可知,可溶性固形物含量与单果重、果实长度和果实厚度呈显著负相关(P<0.05,下同),与可食率呈极显著负相关(P<0.01,下同);单果重与果实长度、果实宽度、果实厚度和可食率呈极显著正相关;果实宽度与果实厚度和可食率呈极显著正相关;果实厚度与可食率呈极显著正相关。可见,果实单果重越重,果实长度、果实宽度和果实厚度越大,可食率越高。

2. 4 果实性状主成分分析结果

7个果实性状的主成分分析结果显示,前2个主成分共解释77.0%的变异,单果重、果实长度、果实宽度、果实厚度和可食率在第一主成分的正负载系数较高,解释59.3%的变异;果皮厚度和可溶性固形物含量在第二主成分的正负载系数较高,解释17.7%的变异(表3)。可见,前两个主成分中的7个性状是造成澜沧江流域芒果种质资源果实多样性的主要因素,也是芒果育种中应重点考虑的性状指标。

2. 5 果实性状聚类分析结果

基于芒果的果实性状差异,对82份芒果种质资源进行聚类分析,结果如图7所示。在遗传距离11.0处,82份芒果资源分为两个大类群,第Ⅰ类有76份资源,第Ⅱ类有6份资源,主要表现为单果重差异,第Ⅰ类资源单果重均在41.0 g以上,第Ⅱ类资源单果重在41.0 g以下。可见,澜沧江芒果种质资源果实大小存在明显的差异。第Ⅰ类又分为2个亚类,第Ⅰ-1亚类包括74份种质资源,主要特点是可溶性固形物含量和可食率较高,第Ⅰ-2亚类仅有2份种质资源,主要特点是可食率低,均在24.80%以下。第Ⅰ-1亚类又分为a和b两个分支,a分支较b分支单果重、果实长度、果实宽度、果实厚度大。在实际生产中,可以第Ⅰ-1亚类种质资源为亲本杂交选育出可溶性固形物含量和可食率较高的芒果新品种。第Ⅱ类中又分为2个亚类,第Ⅱ-1亚类包括3份种质资源,主要特点是单果重30.0~41.0 g,果实长度5.30~6.20 cm,果实宽度2.90~3.40 cm,果实厚度2.80~3.40 cm;第Ⅱ-2亚类包括3份种质资源,主要特点是单果重6.50~14.00 g,果实长度2.80~4.00 cm,果实宽度0~2.50 cm,果实厚度0~2.60 cm。由于单果重为6.50~14.00 g的芒果属小果型,可作为观赏苗木进行驯化栽培。

综上所述,第Ⅰ类群的种质资源果型大,且大部分种质资源可溶性固形物和可食率较高,可作为选育和改良品种的亲本材料;第Ⅱ类种质资源果型较小,尤其是第Ⅱ-2亚类,且可食率低,虽然不能成为育种材料,但因其果实小可作为园林观赏资源。此外,各类群并未完全按地理位置的远近进行聚类,说明同一区域内芒果种质资源存在明显遗传分化,虽然澜沧江芒果种质的亲缘关系与地理来源有一定关系,但不明显,可能是采集样本数量不足或采样地范围不够全面,遗漏了一些优异的种质资源。

3 讨论

物种的遗传多样性是对其适应环境及被改造和利用潜力的表现,决定其分布范围和群体大小,受自然选择、地理分布、繁殖系统和气候条件等多种因素的影响(殷学贵等,2006)。马蔚红等(2005)研究结果显示,芒果品种资源在果实大小、果实形状和果实颜色等方面具有丰富的遗传多样性,说明这些经济性状是其重要研究方向;解德宏等(2014)对云南芒果的发源地怒江流域芒果种质资源果实性状进行评价,结果表明该流域具有丰富的芒果种质资源。本研究结果也表明,澜沧江流域芒果果实性状具有丰富的多样性,果实大小不一,最大单果重达255.5 g,最小仅为6.5 g,果实形状各异,除常见的长椭圆形和椭圆形外,还有罕见的扁圆形、象牙形、卵形、长扁圆形和桃形等形状,果皮颜色丰富,具有黄红色、绿色、黄色、黄绿色、绿黄色和绿白色等颜色;果实香气有无香气、芳香、松香、木瓜香和椰乳香;果实风味除清甜、浓甜、甜、甜酸和酸甜外,还有两种特殊的风味即酸和极酸。

目前,我国芒果新品种选育主要是通过实生选育、人工杂交育种和突变育种等方式(黄国弟等,2013)。为提高芒果选育水平,必须广泛、系统地收集其种质资源,尤其是野生果树,其蕴藏着丰富优异的基因,是新品种选育的重要亲本来源(黄国弟,2000;陈义挺等,2013)。澜沧江流域芒果种质资源大多数是上百年的古树,在极端环境形成了许多优异性状,是极其珍贵的物质基因库。但这些芒果种质资源因自然和人为因素正在不断减少,亟需对其进行系统的调查、收集及评价,才能发现一些具有特异性状的优异资源。本研究结果发现,澜沧江流域同一地区芒果种质资源存在明显遗传分化,虽然澜沧江芒果种质的亲缘关系与地理来源有一定关系,但不明显,需开展深入研究。

4 结论

澜沧江流域芒果资源果实性状存在丰富的多样性,可通过引种驯化、杂交、嫁接和分子育种等技术把其优异基因延续下去。第Ⅰ-1亚类种质资源的果型大,可溶性固形物和可食率较高,可作为选育和改良品种的亲本材料,第Ⅱ-2亚类果型小,可食率低,可作为园林观赏资源。

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(责任编辑 陈 燕)

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