李洪立,胡文斌,洪青梅,濮文辉,何云,张东雪,汪琴琴,李琼

(1.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南 儋州 571737；2.中国热带农业科学院分析测试中心,海口 571101)

火龙果(Hylocereus undatus)，又称龙珠果、红龙果、玉龙果、仙蜜果，为仙人掌科(Cactaceae)量天尺属植物，原产中美洲哥斯达黎加、古巴、墨西哥等热带沙漠地区[1]，是典型的热带植物[2-4]。目前种植的火龙果主要有白肉火龙果(H.undatus)、红肉火龙果(H.polyrhizus)和紫红肉火龙果(H.costarcensis)[5-6]。火龙果是近年来发展起来的一种新兴的热带亚热带果树[7]，果实营养丰富，除含有糖类、有机酸、蛋白质、氨基酸和多种矿质元素外[8]，还含有一般植物少有的甜菜素及水溶性膳食纤维等；花、果、茎均可用来做药，具有抗癌和预防高血压的功效[9]。

火龙果人工栽培遍及中美洲、越南、泰国、中国台湾及美国南部地区[10]。我国大陆于20世纪90年代末从台湾省和越南引入，目前在广东、广西、福建、海南、云南、贵州等省区都有大规模种植,在四川、湖南、浙江和上海等地采用大棚有少量种植[11]。但是在产业发展中，2013年以前种植的果园存在品种老化、无特色主栽品种，科研水平滞后,采后处理水平低等问题，而近年新种植的果园，采用的大红、金都一号等品种，在产量、品质上得到了很大提高，但仍存在品种单一、采期集中、货架期短等问题，严重制约了火龙果产业的发展。

近年来，在分子水平上对火龙果种质资源遗传多样性及其亲缘关系有一些研究报道[12-13]。尽管分子标记已经被广泛应用于植物种质资源的鉴定和分类研究，但是农艺性状的鉴定和描述仍然是种质资源研究的最基本的方法和途径[14-15]，因此开展火龙果种质资源果实的表型性状、农艺性状以及品质性状的遗传多样性的基础研究是非常必要的。本试验以22份火龙果种质资源为材料，以果实的表型、农艺和品质性状数据为依据，分析火龙果种质资源果实特性的遗传多样性，以期丰富火龙果种质资源的基础研究，为火龙果种质资源的有效利用、种质改良和新品种选育提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试的22份火龙果(Hylocereus undatus)种质资源(表1)保存于农业农村部火龙果种质资源保护海南创新基地，位于海南省儋州市中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家热带果树品种改良中心五队试验基地内，试验于2016年6月至2017年12月进行。

表1 火龙果种质资源信息Table1 Information of Hylocereus undatus germplasm resources

1.2 方法

表型性状观察外果皮颜色、是否带刺、萼片形态、萼片形状、果型、果肉颜色。

农艺性状采用电子天平称量单果质量和果皮质量，计算可食率。采用甜度计测量果实中间和边缘部分的甜度，计算平均甜度。

蛋白质含量参照国家标准GB 5009.5-2016[16]、膳食纤维含量参照国家标准GB 5009.88-2014[17]、水分含量参照国家标准GB 5009.3-2016[18]、灰分含量参照国家标准GB 5009.4-2016[19]、粗脂肪含量参照国家标准GB/T 6433-2006[20]、总酸含量参照国家标准GB/T 12456-2008[21]、维生素C含量参照国家标准GB 14754-2010[22]测量，可溶性糖和碳水化合物含量参照国家标准NY/T 2742-2015[23]测量，计算糖酸比。用原子吸收光谱法[24]测定果肉中的矿物元素磷(P)、钠(Na)、钙(Ca)、铁(Fe)、锌(Zn)、镁(Mg)、铜(Cu)、硒(Se)含量。

1.3 数据统计和分析

试验进行2年，第1年选取3批完全成熟的果实进行测定，每批果随机选取5个；第2年同样选取3批完全成熟的果实进行测定，所有数据取平均值,采用Microsoft Excel 2016和SPSS 24.0软件进行分析。

为便于进行Shannon’s信息指数分析，将表型性状进行赋值(表2)，品质性状根据平均值(X)和标准差(δ)分为 10 级，1 级 ＜ X-2δ，10 级 ≥X+2δ,每级相差0.5δ。遗传多样性采用Shannon-Wiener指数(H′)评价：式中Pi表示第i种变异类型出现的频率，用相应性状H′的平均值表示1组或所有种质的遗传多样性程度[25]。

表2 火龙果种质资源表型性状的赋值Table2 Assignment of phenotypic traits of Hylocereus undatus germplasm resources

2 结果和分析

2.1 表型性状的遗传多样性分析

对22份火龙果种质资源的6个表型性状进行赋值(表2)，统计各性状出现的频率并计算多样性指数，由表3可知，火龙果表型性状的多样性指数为0～1.04。其中外果皮颜色和果皮是否带刺的多样性指数为0，这说明22份资源不涉及其他颜色的果皮和外果皮不带刺，后续试验应扩大样本量。这6个表型性状中，果形的多样性指数最高。萼片以直立和外翻为主；萼片形状以渐尖为主，少量为钝状；果肉颜色以紫红色为主，少量为白肉品种。

表3 火龙果种质资源表型性状的频率分布和多样性指数Table3 Frequency and diversity index of phenotypic traits of Hylocereus undatus

2.2 农艺性状的变异性分析

由表4可知，火龙果种质资源农艺性状的变异系数为0.07～0.38，一般认为变异系数大于0.1则表明样本间存在显著差异[26]，即火龙果不同种质间的单果质量、果皮质量、可食率和边缘甜度存在显著性差异，而中间甜度和平均甜度无显著差异。对火龙果农艺性状进行聚类分析，由图1可知，在遗传距离为15时，22份资源分为5类：第一类有6份种质，包含横县2号、火龙2号、火龙10号、云南7号、云南9号和云南6号，单果质量较小，甜度高，可食率低；第二类有云南3号和紫龙，单果质量较小，甜度低，可食率低；第三类有火龙3号、云南1号、云南12号、云龙1号和火龙8号，单果质量较大，甜度高，可食率高；第四类有火龙1号、白肉8号、横县1号、火龙6号、云南2号、光明红、大翼水晶和细翼水晶共8份种质，单果质量较大，甜度低，可食率高；第五类仅云南8号种质，单果质量中等，甜度中等，可食率中等。

2.3 品质性状的遗传多样性分析

由表5可知，火龙果品质性状的变异系数为0.01～0.62，说明除水分之外，其余品质性状在种质间均存在显著的变异性，其中粗脂肪含量的变异系数最大，达0.62，水分含量的最小，为0.01。品质性状的多样性指数(H′)为0.40～2.01，最大的是磷含量和镁含量，最小的是维生素C含量，除维生素C含量之外，其余品质性状的多样性指数均大于1。

表4 火龙果种质资源农艺性状的变异性Table4 Variation of agronomic traits of Hylocereus undatus germplasms

图1 火龙果种质资源农艺性状的聚类图Fig.1 Cluster dendrogram of pitaya germplasms based on agronomic traits

火龙果中含有人体所需的磷、钠、钙、铁、锌、镁、铜、硒等矿质元素，其中磷、钙、镁元素的含量较高。22份火龙果种质资源所含的营养物质和矿质营养元素含量存在一定的差异，其中，蛋白质含量最多的是云南12号，远高于苹果(Malus pumila)、橙(Citrus junos)[27]等水果；膳食纤维最多的是云南7号；水分最多的是紫龙；灰分最多的是大翼水晶；粗脂肪最多的是横县1号；总酸最多的是火龙10号；维生素C最多的是横县2号、横县1号和云南8号；可溶性糖最多的是云南8号；磷最多的是紫龙；钠最多的是云南9号；钙最多的是云南2号；铁最多的是云南8号；锌最多的是云南7号；镁最多的是云南8号；铜最多的是火龙1号；硒最多的是火龙3号，但硒含量未达到富硒水平[28]；碳水化合合物最多的是云南3号；糖酸比最大的是云南2号。

表5 火龙果种质资源品质性状的变异系数(CV)和多样性指数(H’)Table5 Variation coefficient(CV)and diversity index(H’)of quality traits of Hylocereus undatus germplasms

3 结论和讨论

种质资源是植物育种的基本物质材料，是所有植物改良的基础，广泛收集并对其性状表现型进行观察分析，了解性状的多样性，可以为新品种的培育提供指导[29]。种质资源遗传多样性的分析研究不仅有助于种质资源的管理、评价和利用，更有利于进行核心种质的创新研究。本试验通过对22份火龙果种质资源的遗传多样性分析表明，6个表型性状和18个品质性状均存在不同程度的遗传多样性，因而说明火龙果在其演变过程中有遗传基础的改变，火龙果性状遗传改良具有较大的潜力，这对于分析、评价种质资源、进行品种选育具有很大的实际意义。

本研究结果表明，火龙果种质资源的表型性状的多样性指数为0～1.04，而品质性状的多样性指数为0.40～2.01，说明品质性状的多样性指数大于表型性状，这与高红霞等[30]对苦瓜(Momordica charantia)的研究结果一致。火龙果种质资源的农艺性状的变异系数为0.06～0.38，而品质性状的变异系数为0.01～0.62，说明火龙果的品质性状具有更大的变异性，更丰富的多样性，其中较为优异的白肉品种为白肉8号，优异的紫红肉品种为云南12号。

聚类分析结果表明，在遗传距离为15时，火龙果种质资源可以分为5类，说明火龙果种质资源的遗传多样性丰富，不同资源间差异比较大，亲缘关系较远，在品种选育方面具有很高的利用价值。

农艺性状作为研究火龙果种质资源最基础的指标，对火龙果的分类、鉴定和良种选育具有重要的作用，而品质性状的高低决定了火龙果品质的好坏和市场的接受程度，本研究表明22份火龙果种质资源的果实具有丰富的多样性和较高的变异性,可以为育种工作者提供更多的选择。但仅仅对表型性状研究是远远不够的，下一步还需要结合分子生物学、化学成分分析等多个领域对火龙果种质资源进行综合研究和评价。