李付鹏　王华　伍宝朵

摘 要 以79份可可资源为材料，对其果实和种子性状进行相关和通径分析。结果表明：（1）每果种子干重与其他性状的相关系数均表现为正相关，果实经济系数与果重、果壳重、果长、果径围、果壳厚表现出极显著负相关，说明果实越大，就会有更多光合产物分配到果壳中。（2）通径分析结果表明：果壳重对每果种子干重的效应为负，其它性状对每果种子干重均为正向效应；其中单粒重对每果种子干重的贡献最大，单粒重每增加1个单位，每果种子干重会提高0.663 8个单位。每果粒数和果重每增加1个单位，每果种子干重分别提高0.625 4和0.327 9个单位。因此，可可育种过程中要着重关注单粒重、每果粒数和果重等性状。

关键词 可可；产量相关性状；相关性分析；通径分析

中图分类号 S571.3 文献标识码 A

可可（Theobroma cacao L.，2n=20）为梧桐科常绿小乔木，是世界三大饮料作物之一，原产于南美热带雨林，现在全世界热带地区都有栽培[1]。可可营养丰富，味醇香，是制造巧克力、糕点、糖果等食品的重要原料，其经济利用价值较高，在世界农业发展中占有重要地位。全世界有4 000～5 000万人口以种植可可为生[2]，2011年世界可可收获面积为1 015万hm2，总产量440万t，预计未来种植面积将继续扩大[3]。中国于20世纪50年代开始引种可可，随后开展引种试种试验，从修枝整形、病虫害防治、栽培模式、产品加工等方面进行了研究[4-7]。国外关于可可的研究主要集中在抗病方面，如黑果病[8-9]、霜果病[10]、扫帚病[11-12]等，以及种质资源的遗传多样性分析[13-14]。

可可是中国新兴的热带特色经济作物，主要分布在海南省，规模种植面积超过66 hm2，有巨大的发展潜力[15-17]。目前，世界范围内可可豆平均产量仅为450～600 kg/hm2，过去几十年主要依靠扩大种植面积来提高总产量；与生物学产量相比，可可豆产量太低[3，17]。可可产量水平的提高，有赖于对产量构成性状的不断改良和调整。果实与种子农艺性状是形成可可产量的重要因子[18]，单株果荚数、每果粒数及单粒重是单株产量的3个决定因子[19]；然而这些性状无论是在育种目标性状的选择还是栽培措施的调控都难以准确把握。为了明确可可果实农艺性状与产量的关系，选取具有广泛来源的79份资源材料作为试验群体，测量了12个果实与种子性状并进行主成分分析，以期发现对产量影响较大的性状及其对产量的作用关系，探讨产量形成的生理特点，为优良可可株系的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用可可资源材料保存于中国热带农业科院香料饮料研究所，这些资源引自东南亚、非洲、南美洲各国，涵盖克里奥洛（Criollo即薄皮类）、福拉斯特洛（Forastero即厚皮类）和特立尼达（Trinitario即杂交类）3大类。可可为异花授粉物种，自然资源的遗传背景高度杂合；保存的这些资源相互杂交，利用种子繁育实生苗，种植于香料饮料研究所资源圃，选取其中79株可可植株进行性状观测。

1.2 样品采集与农艺性状观测

2013年2～4月期间，采摘79株可可树成熟的果实，每株随机选取3个成熟果实，观测果重（g）、果长（cm）、果径围（cm）、果壳重（g）、果壳厚（mm）、每果粒数（个）等6个果实性状。种子于60 ℃恒温烘箱中干燥48 h后，称量每果种子干重（g），每果随机选取10粒种子观测单粒长（cm）、单粒宽（cm）、单粒厚（cm）、单粒重（g）；并计算果实经济系数（%）。果实经济系数=（每果种子干重/果重）×100%。均以3个果实的各性状平均值作为观测值。

1.3 数据统计

利用Microsoft Office Excel 2003软件进行可可果实与种子性状的均值、标准差及变异系数等统计分析；利用SAS9.2统计软件进行可可果实与种子性状间相关性、主成分分析[20]，并进行种子产量与果实、种子性状间通径分析[21]。

2 结果与分析

2.1 可可果实与种子性状变异分析

以每株可可资源的3个果实调查性状平均值作统计分析，结果见表1。由表1可知，在考察可可资源中，果实经济系数为4.51%～11.78%，说明具有经济价值的种子仅占果实重量的较小部分。各性状变异较大，如果重和单粒重相差分别为3.15、3.11倍，其中果重、果壳重、单粒重、种子干重和果实经济系数的变异系数较大，说明这些性状的遗传变异系数大，在遗传育种上有较大的改进余地。

2.2 各果实与种子农艺性状间的相关性分析

产量是一个复杂的农艺性状，构成产量的因子之间相互关联、相互影响。可可果实和种子各农艺性状间的相关性见表2。单果种子干重x11与果实性状（果重、果壳重、果长、果径围）呈极显著正相关（r=0.31～0.63，p<0.01），x11与种子性状（每果粒数、粒长、粒宽、粒重）也呈极显著正相关（r=0.46～0.70，p<0.01）；单粒重x10除了与果壳厚不具相关性外，与其他果实性状均呈显著正相关（r=0.23～0.50，p<0.05），而x10除了与每果粒数呈显著负相关（r=-0.26）外，与其他种子性状均呈极显著正相关（r=0.65～0.73，p<0.01）；果实经济系数x12与所有的果实性状均呈极显著负相关（p<0.01），仅与每果粒数、单粒宽、粒重呈极显著正相关（r=0.31～0.39，p<0.01）。表型数据的相关性分析结果表明，果实越重种子性状的表型值越好，然而果实经济系数随着果实重量的增加而降低。因此，可可育种过程中要综合权衡果重性状。

2.3 主成分分析

由表3可知，可可果实与种子性状的主成分分析结果表明，在所有的主成分构成中，信息主要集中在前4个主成分，累计贡献率为87.65%，其中第1主成分贡献率（41.06%）表现最大。

第1主成分的特征向量中，果重、果壳重、每果种子干重、果径围、粒重性状的特征向量较高且为正值，果实经济系数性状的特征向量较高且为负值。说明第1主成分大的植株，果重、种子产量表现高，而果实经济系数表现低。因此选择果实经济系数适中的株系，有利于提高种子产量。育种上需要考虑果大、籽粒重、果实经济系数适中的性状进行选择。第1主成分的主要影响反映在决定果实大小及种子重量的性状上，即产量性状因子。

第2主成分的特征向量中，粒宽、每果种子干重、粒重的特征向量较高且为正值，果壳厚、果壳重的特征向量较高且为负值。说明第2主成分大的植株，种子干重大、粒重大，果壳较薄，果壳重较小。第2主成分的主要影响反映在光合产物转变成经济产量的利用率上，即经济系数因子。

第3主成分的特征向量中，每果粒数的特征向量较高且为正值，粒厚的特征向量较高且为负值。第3主成分的主要影响反映在决定每果种子粒数的性状上，即果粒数因子。

第4主成分的特征向量中，果长和粒厚的特征向量较高且为正值，果壳厚、粒长的特征向量较高且为负值。第4主成分的主要影响反映在果实与种子形状的性状上，即果型因子。

2.4 种子产量与果实各农艺性状的通径分析

以每果种子干重为因变量，以果重、果壳重、果长、果径围、果壳厚、每果粒数、粒长、粒宽、粒厚和粒重为自变量，进行通径分析，观察各性状对种子产量的贡献大小，明确各性状对种子产量的作用途径（表4）。

2.4.1 单粒重与种子产量的关系 在分析的农艺性状中，单粒重对种子产量的直接通径系数最大（p=0.663 8）且为正值，说明单粒重是提高种子产量的最重要因素，单粒重每增加1个标准单位，会使种子产量增加0.663 8个标准单位。因此单粒重对每果种子干重起决定性作用，可通过对单粒重的选择达到增加可可产量的目的。

2.4.2 每果粒数与种子产量的关系 每果粒数对种子产量的直接通径系数为0.625 4，表明每果粒数对种子产量的影响显著；而通过单粒重对种子产量的间接通径系数为负值（-0.161 9），表明在影响种子产量的因素中，每果粒数与单粒重存在竞争关系。因此，在可可选育中要综合考量每果粒数与单粒重性状。

2.4.3 果重与种子产量的关系 果重对种子产量的直接通径系数为0.327 9，果重通过单粒重和每果粒数对种子产量的间接通径系数分别为0.331 9、0.121 5；而果重通过果壳重对种子产量的间接通径系数为-0.245 4。总体来看，果重对可可种子产量的提高有一定帮助，然而育种中过于看重果重性状，也会造成负面影响。

2.4.4 果壳重与种子产量的关系 果壳重对种子产量的直接通径系数为-0.258 1，但通过果重、单粒重、每果粒数的间接通径系数均为正值，表明果壳重对产量的整体效应为正向。因此，在可可育种过程中也应注重对果壳重的选育，在考虑减少直接作用带来负面影响的同时，也应考虑其间接作用起到的增产作用，使之达到最佳的动态平衡。

2.4.5 果型与种子产量的关系 虽然果长和果宽对种子产量的直接通径系数偏小，分别为0.013 7、0.021 2，但通过果重和单粒重的间接通径系数较大且为正值（表4）。因此，育种时应考虑果型性状对果重和单粒重的影响。

2.4.6 种型与种子产量的关系 粒长、粒宽和粒厚对种子产量的直接通径系数均偏小，然而通过单粒重的间接通径系数分别为0.460 5、0.483 4、1.316 3，表明种型显著影响单粒重的性状，进而对种子产量产生影响；其中粒厚间接通径系数为1.316 3，表明其在粒重提升上有重要贡献，从而间接影响种子产量。因此，育种时应注意种型的选育，尤其是粒厚性状，考虑其对单粒重的促进作用。

3 讨论与结论

可可果实与种子农艺性状的变异分析结果表明，果壳重、果重、每果种子干重、单粒重的遗传变异较大，在育种过程中有较大的选择空间[22]。作为可可产量的主要因素之一的每果种子干重，与所考察的其余11个性状的相关系数均为正值，说明果实和种子越大，单果的种子产量就会越高。果重与除果实经济系数之外的10个性状的相关系数均为正，表明果实越重，这10个性状表现的就越好，并促进单果种子产量的提高；然而果重与果实经济系数呈极显著负相关，表明在果实增大的同时，越来越多的光合产物滞留在果壳中，而不能有效增加种子产量。因此，育种过程中对果重的选择要适度，果重太大反而会导致总产量的降低。

通径分析结果表明，影响可可种子产量的主要因素是单粒重、每果粒数、果重和果壳重4个农艺性状，对种子产量的直接贡献依次为：单粒重（0.663 8）>每果粒数（0.625 4）>果重（0.327 9）>果壳重（-0.258 1）。单粒重对可可种子产量的贡献最大，呈极显著相关，每果粒数和果重对种子产量有显著的正向影响，与De Almeida等[23]的研究结果一致。在可可育种中对果实性状的选择应以单粒重为主要指标，同时还要考虑对每果粒数和果重的选择。单粒重与每果粒数间呈显著的负相关（表2），有研究结果表明二者间的负相关主要由生理因素决定[24]，因此通过育种手段能同时提升单粒重与每果粒数性状。果壳重对可可种子产量具有负影响，所以在选育时对果重和果壳重的选择应严格，衡量好二者之间的关系。

本研究分析了可可果实和种子农艺性状间的相关性，并对种子产量性状的因素进行了通径分析，初步揭示了可可果实和种子性状之间、各性状与种子产量之间的密切关联程度。但有些涉及品质和抗性的性状尚未涉及，有待进一步研究与探讨。

参考文献

[1] Iwaro A D， Bekele F L， Butler D R. Evaluation and utilisation of cacao（Theobroma cacao L.）germplasm at the International Cocoa Genebank， Trinidad[J]. Euphytica， 2003， 130（2）： 207-221.

[2] Foundation T W C. The World Cocoa Foundation[DB]. [http：//wwwworldcocoafoundationorg/learn-about-cocoa/].

[3] 世界信息中心门户网站[DB]. FAO Statistics. http：//faostat.fao.org.

[4] 黄碧兰， 庄南生， 赵建平，等. 可可体细胞胚胎发生及植株再生体系的构建[J]. 热带作物学报， 2005， 26（4）： 15-19.

[5] 张翠玲， 徐 飞， 陈 鹏，等. 可可间作糯米香茶生态效益研究初报[J]. 热带作物学报， 2012， 33（7）： 1 180-1 183.

[6] 吴桂苹， 刘 红， 赵建平. 可可活性成分的研究概况[J]. 热带农业科学， 2009， 29（3）： 51-55.

[7] 房一明， 谷风林， 初 众，等. 发酵方式对海南可可豆特性和风味的影响分析[J]. 热带农业科学， 2012， 32（2）： 71-75.

[8] Goffinet B， Gerber S. Quantitative trait loci： a meta-analysis[J]. Genetics， 2000， 155（1）： 463-473.

[9] Guest D. Black pod： diverse pathogens with a global impact on cocoa yield[J]. Phytopath， 2007， 97（12）： 1 650-1 653.

[10] Pungartnik C， da Silva A C， de Melo S A， et al. High-affinity copper transport and Snq2 export permease of saccharomyces cerevisiae modulate cytotoxicity of PR-10 from Theobroma cacao[J]. Mol Plant Microbe Interact， 2009， 22（1）： 39-51.

[11] Lima L S， Gramacho K P， Carels N， et al. Single nucleotide polymorphisms from Theobroma cacao expressed sequence tags associated with witchesbroom disease in cacao[J]. Genet Mol Res， 2009， 8（3）： 799-808.

[12] Pirovani C P， da Silva Santiago A， dos Santos L S， et al. Theobroma cacao cystatins impair Moniliophthora perniciosa mycelial growth and are involved in postponing cell death symptoms[J]. Planta， 2010， 232（6）： 1 485-1 497.

[13] Motamayor J C， Risterucci A M， Heath M， et al. Cacao domestication II： progenitor germplasm of the Trinitario cacao cultivar[J]. Heredity， 2003， 91（3）： 322-330.

[14] Zhang D P， Mischke S， Johnson E S， et al. Molecular characterization of an international caocao collection using microstellite markers[J]. Tree Genet Genomes， 2009， 5（1）： 1-10.

[15] 邹冬梅. 海南省可可生产的现状、 问题与建议[J]. 广西热带农业， 2003（1）： 38-42.

[16] 朱自慧. 世界可可业概况与发展海南可可业的建议[J]. 热带农业科学， 2003， 23（3）： 28-33.

[17] 赵溪竹， 朱自慧， 王 华， 等. 世界可可生产贸易现状[J]. 热带农业科学， 2012， 32（9）： 76-81.

[18] Lopes U V， Monteiro W R， Pires J L， et al. Cacao breeding in Bahia， Brazil-strategies and results[J]. Crop Breed Appl Biotechnol， 2011， 11（1）： 73-81.

[19] Lachenaud P H. Variations in the number of beans per pod in Theobroma cacao L. in the Ivory Coast. II. Pollen germination，fruit setting and ovule development[J]. J Hortic Sci， 1995， 70（1）： 1-6.

[20] 韩秉进， 潘相文， 金 剑，等. 大豆农艺及产量性状的主成分分析[J]. 大豆科学， 2008， 27（1）： 67-73.

[21] 林德光. 通径分析法在腰果播种中的应用——兼论通径分析的SAS实施[J]. 热带作物学报， 2001， 22（3）： 34-39.

[22] 王 萍， 冯关利， 刘立云，等. 可可果实农艺性状与种子发芽的关系[J]. 中国农学通报， 2008， 24（1）： 454-458.

[23] De Almeida C M V C， Vencovsky R， Damiao Cruz C， et al. Path analysis of yield components of cacao hybrids（Theobroma cacao L.）[J]. Rev Brasll Genet， 1994， 17（2）： 181-186.

[24] Cilas C， Machado R， Motamayor J-C. Relations between several traits linked to sexual plant reproduction in Theobroma cacao L.： number of ovules per ovary， number of seeds per pod， and seed weight[J]. Tree Genetics & Genomes， 2010， 6（2）： 219-226.