张 琦，蒲婷婷，王艺儒，韩卫娟，索玉静，白玉娥，傅建敏

（1. 内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010018；2. 中国林业科学研究院经济林研究所，河南 郑州 450003）

柿Diospyros kakiThunb.为柿科Ebenaceae 柿属Diospyros植物，其果实色泽艳丽，多汁味美，既可鲜食，也可加工成柿饼、柿醋等，是我国重要的传统木本粮食[1]。柿的开发利用潜力巨大，柿果实富含维生素C、酚类物质、可溶性糖、蛋白质及多种矿质元素，具有丰富的营养价值；柿叶和柿蒂中也富含单宁、黄酮等多酚类物质，具有抗氧化、杀菌、保护心血管等多种药理作用；柿单宁可以吸附土壤和污水中的重金属，在治理污染和保护环境方面具有重要应用价值[2-6]。

果实品质包含外观品质和内在品质两个方面，其中果实大小、形状、色泽是果实外观品质的主要指标，单宁、总酚、氨基酸、蛋白质、维生素C 和可溶性糖是柿果实内在品质的重要组成部分，两者对于柿果实的鲜食和加工利用均有重要影响。杂交育种是进行果实品质遗传改良的重要途径之一，通过合理的亲本配置，可创制出综合双亲优良性状的超亲子代。对于杂交子代果实的表型性状和内含物指标的遗传变异研究也已有很多报道，吴玉德等[7]对30 组藏杏子代果实样本的横径、厚度、纵径、单果质量、可溶性固形物含量以及果型指数几项形态学指标进行研究，分析其遗传变异多样性；赵慧芳等[8]对21 株F1代杂交黑莓优株及其亲本的果实营养品质进行了遗传多样性的比较、分析。探索果实重要性状的遗传规律以及杂交子代特征性状的多样性变异，对于指导亲本选配有重要指导意义，同时也是优良无性系选择的坚实基础。

目前对柿杂交子代在遗传变异和多样性方面的研究多集中于分子水平，如遗传改良、自然脱涩性状遗传规律及其早期筛选[9]。‘富有’为日本著名的完全甜柿品种，是创制甜柿新种质的优异候选亲本。刁松锋等[9]前期通过对‘富有’ב赤柿’的杂交F1代实生苗叶片的19 个表型性状在形态学水平上进行了多样性的研究分析，证明了柿杂交F1代叶表型性状变异丰富，其中14 个数量性状表现出比较广泛的分离特征，5 个质量性状均具有较丰富的多样性；王艺儒等[10]前期对‘富有’ב赤柿’杂交F1代果实的性状进行调查与测定，分析了其性别、果实甜涩类型及表型，证明了其杂交F1代的果实表型的遗传多样性，但未对其杂交F1代果实品质的多样性变异进行研究。因此，本研究对已开花结果的‘富有’ב赤柿’杂交子代果实内含营养物质以及果实重要表型性状进行多样性分析，旨在了解柿杂交后代果实重要性状变异的遗传规律及变异程度，为利用杂交育种进行果实品质遗传改良及优良无性系单株的选择奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以‘富有’ב赤柿’的36 份杂交F1代及其亲本的完全着色的商熟期[11]果实为供试样品。样品采自中国林业科学研究院经济林研究所原阳实验基地（34°55′18″ ～34°56′27″N，113°46′14″ ～113°47′35″E），株行距3 m×4 m，采样树为8年生盛果期树，其树龄和生长环境一致，每份种质各方位混合采集10 个果实，采集后低温冷藏带回实验室。

1.2 试验方法

1.2.1 外观品质指标的测定

将采集的36 份F1种质及2 份亲本材料的10 个果实清洗后测量外观品质，用游标卡尺测量果实的纵径（Fruit vertical diameter，FVD）和横径（Fruit horizontal diameter，FHD），精确到0.01 mm；用电子秤称量单果质量（Single fruit mass，SFM），精确到0.01 g，并计算其果型指数（Fruit shape index，FSI），果型指数＝果实纵径/果实横径。

1.2.2 果实内在品质指标的测定

测量外观品质指标后将果实去皮去籽，将10个果实的果肉切碎，混合后存于冻存管中，用液氮速冻于-80 ℃超低温冰箱中保存，用于测定内在品质的相关指标。其中，可溶性固形物（Souble solids content，SSC）利用WYT-4 手持糖度计测定[12]；总酚（Total polyphenols，TP）含量的测定采用Folin-Ciocalteu 法[4]，以没食子酸为标准品，在波长765 nm 处测定吸光度，样品中总酚含量以没食子酸计，mg·g-1；可溶性单宁（Soluble tannins，ST）和不溶性单宁（Insoluble tannins，IT）的测定采用Folin-Ciocalteu 法，参考Oshida 等[13]的方法，以单宁酸为标准品，在波长725 nm 处测定其吸光度；总单宁（Total tannins，TT）含量为可溶性单宁含量和不溶性单宁含量之和；可溶性蛋白（Soluble proteins，SP）含量的测定采用考马斯亮蓝染色法[14]，以牛血清蛋白为标准品，在波长595 nm 处测其吸光值；维生素C（Vitamin C，VC）含量的测定按照张嘉嘉等[15]的方法，采用30 g/L 偏磷酸以及体积分数为80%的冰醋酸研磨提取，0.22 μm 微孔滤膜过滤后进行色谱分析；可溶性糖（Soluble sugars，SS）含量的测定采用蒽酮比色法[14]，以蔗糖为标准品，在波长630 nm 处测定吸光值。每个指标均采取3 次生物学重复。

1.3 数据统计与分析

利用Excel 软件计算平均值、方差等指标，并绘制频率分布直方图；利用SPSS 23.0 软件进行Pearson 相关性分析、方差分析、Duncan 多重比较分析、主成分分析，采用ward.D2 系统聚类进行聚类，聚类方法采用平方欧氏距离。变异系数=标准差/平均值。

杂种优势分别以中亲优势（Hm）、中亲优势率（HRm）、超亲优势（Hb）和超亲优势率（HRb）表示[16]，公式如下：

式中：Fm为杂交F1代某一性状的平均值；VMP为中亲值，双亲某一性状的平均值；VBP为高亲值，双亲中较大的亲本值。

2 结果与分析

2.1 杂交F1 代果实外观和内在品质性状多样性特征分析

柿杂交F1代果实12 个性状的变异特征如表1所示。果实纵径、横径、果型指数和单果质量等4个指标为柿果实主要表型指标，36 份杂交F1代果实的纵径变化范围为38.75 ～63.05 mm，变异系数为12.52%；横径变化范围为43.68 ～68.66 mm，变异系数为10.80%；果型指数变化范围为0.72 ～1.08，变异系数为11.25%；单果质量的变化范围为49.83 ～162.79 g，变异系数为29.71%；果实横径的变异程度最小。可溶性固形物、可溶性单宁、不溶性单宁、总单宁、总酚、维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖是柿果实内在品质的主要指标。可溶性固形物的变异系数为17.46%，其中ZJ5 的可溶性固形物含量最高，ZJ16 的可溶固形物含量最低，分别为29.58%和13.17%。可溶性单宁的变异系数最高，高达165.97%，ZJ32 的含量最高（14.37 mg/g），ZJ346 最低（0.02 mg/g），可溶性单宁与果实的甜涩类型直接相关，一般甜柿和不完全甜柿在果实完全着色期已经自然脱涩，其可溶性单宁也降至可食性阈值（2 mg/g）以下，而涩柿果实完全着色后可溶性单宁含量仍然比较高，导致其口感具有很强的涩味，本研究中所用材料包含不完全甜柿、不完全涩柿和完全涩柿3个类型，所以其可溶性单宁的变异程度较大。不溶性单宁的变异系数为39.83%，ZJ104 的含量最高，ZJ346含量最低，分别为28.10 和3.31 mg/g；总单宁的变异系数为43.16%，ZJ104 的含量最高，ZJ346 的含量最低，分别为31.52 和3.33 mg/g；总酚的变异系数为143.76%，ZJ10 的含量最高，ZJ49 含量最低，分别为6.85 和0.03 mg/g；维生素C 的变异系数为85.80%，ZJ358 的含量最高，ZJ348 的含量最低，分别为36.72 和2.94 mg/100g；可溶性蛋白的变异系数为26.88%，ZJ376 的含量最高，ZJ104的含量最低，分别为1.63 和0.63 mg/g；可溶性糖的变异系数为52.34%，ZJ376 的含量最高，ZJ346的含量最低，分别为126.41 和12.07 mg/g。综上，杂交F1代果实表型和内在品质指标均表现出丰富的变异，可溶性单宁和总酚的变异系数较大，果实横径和果型指数的变异系数较小，果实表型指标的变异程度要弱于果实内在品质指标。

图1 为柿杂交F1群体果实12 个品质性状的频率分布。由图1 可以发现，除可溶性单宁、总酚和维生素C 外，其他性状均表现出较好的连续性正态分布。

图1 柿杂交F1 群体12 品质性状的频率分布Fig. 1 Frequency distribution diagrams for the 12 quality traits of the F1 persimmon progenies

2.2 F1 代果实性状杂种优势分析

由表2 可以看出，12 个果实性状在F1代的中亲优势率为-31.24%～618.06%。T 检验表明，除果实纵径、可溶性固形物、总酚和维生素C 外，其余8 个性状的中亲优势值均达到极显著水平（P＜0.01）。其中单果质量、果实横径、总酚和维生素C 的中亲优势值为负值，说明这4 个性状的杂种优势在F1代群体中呈下降趋势。

表2 柿杂交F1 代果实性状的杂种优势表现Table 2 Heterosis of the 12 fruit traits of the F1 persimmon progenies

12 个果实性状在F1代中的超亲优势率为-63.83%～346.57%，结合表1 和图1，F1代果实12 个性状均有在正负两个方向超出或低于亲本的单株，这表明柿杂交F1代普遍存在超亲分离现象，其中单果质量、果实横径和维生素C 的超亲优势率分别为-31.356%、-18.23%和-11.02%，且平均值小于双亲，表明单果质量、果实横径和维生素C 退化，出现超低亲现象。

2.3 柿杂交F1 代果实性状Pearson 相关性分析

柿杂交F1代果实性状Pearson 相关性分析如图2 所示。单果质量和果实横纵径之间呈极显著正相关关系；果实纵径与果实横径、果型指数之间呈极显正相关关系；果实横径与果型指数呈显著负相关关系；可溶性单宁与总单宁、总酚呈极显著正相关关系；不溶性单宁与总单宁呈极显著正相关关系，与可溶性蛋白呈极显著负相关关系；总单宁与总酚呈极显著正相关关系，与可溶性蛋白呈显著负相关关系。

图2 柿杂交F1 代果实性状Pearson 相关性分析Fig. 2 Pearson correlation analysis of the fruit traits of the F1 persimmon progenies

2.4 柿杂交F1 代果实性状主成分分析

对36 份柿杂交F1代果实的12 个品质指标进行主成分分析，结果如表3 所示。前4 个主成分的特征值大于1，且累计贡献率已经达到73.42%。6 个主成分的贡献率分别为32.68%、15.09%、13.51%、12.14%。第1 主成分中，总单宁的正向特征向量最大，为0.83；其次为单果质量、果实横径和总酚，分别为0.76、0.76 和0.73；第2 主成分中，维生素C 的正向特征向量最大，为0.61，其次为不溶性单宁和可溶性固形物，分别为0.58 和0.53；第3 主成分中，可溶性单宁的正向特征向量最大，为0.58，其次为总酚，为0.51；第4 主成分中，果型指数的正向特征向量最大，为0.79，其次为可溶性蛋白，为0.50。从12 个品质性状中提取出总单宁、维生素C、可溶性单宁、果型指数等4 个果实品质性状，这些性状是导致柿杂交F1代果实品质性状差异的主要因素，可作为柿种质资源的评价指标。

表3 柿杂交F1 代果实性状主成分分析Table 3 Principal component analysis of the fruit traits of the F1 persimmon progenies

2.5 柿杂交F1 代果实性状聚类分析

根据柿果实12 个品质性状，可将36 份杂交F1代资源划分为4 类（图3），第Ⅰ类群包括15份杂交F1代资源，占全部杂交F1代的41.67%；第Ⅱ类群包括8 份杂交F1子代资源，占全部杂交F1代的22.22%；第Ⅲ类包括3 份杂交F1代资源，占全部杂交F1代的8.33%；第Ⅳ类包括10 份杂交F1子代资源，占全部杂交F1代的27.78%。分析4个类群柿杂交F1代果实12 个品质性状（表4）发现，每个类之间柿杂交F1代果实性状存在较大差异。第Ⅰ类在果实纵径、果型指数和可溶性糖等方面均高于其他3 个类群，说明第Ⅰ类在果实形态和甜度方面较优异；第Ⅱ类在可溶性固形物、不溶性单宁和维生素C 等方面高于其他3 类，说明第Ⅱ类在果实风味品质等方面优于其他类群；第Ⅲ类的单果质量、果实横径、总单宁、总酚和可溶性蛋白等方面显著高于其他3 类，说明这3 份资源在营养物质方面较优异；第Ⅳ类的可溶性单宁含量显著低于其他3 类，均降到可食用阈值以下。

图3 基于果实品质性状的柿杂交F1 代的聚类分析Fig. 3 Cluster analysis of the F1 persimmon progenies based on quality traits

表4 柿杂交F1 代不同类群果实品质性状均值Table 4 Mean of the fruit quality traits of different taxa of the F1 persimmon progenies

3 讨 论

果实大小和形状是外观品质的主要指标，可以直接影响消费者的选择，进而决定其经济价值。通过杂交育种可以实现果实大小和形状的遗传改良。李荣飞等[17]分析了2 个凤梨草莓与黄毛草莓杂交子代的果实品质差异，并从中发现1 个大果子代，且其氨基酸含量也较高。本研究中‘富有’ב赤柿’杂交F1代果实纵径、果实横径和果型指数的变异系数较小，表明在以‘富有’和‘赤柿’为亲本进行杂交育种时，对果实形状这一性状的遗传改良效果并不显著。

通过杂交育种进行果实风味遗传改良在猕猴桃[18]、苹果[19]、梨[20]、冬枣[21]等果树上已取得优异成果。闫忠业等[22]测定了苹果品种‘红玉’与‘金冠’及其杂交后代果实的糖酸组分含量，探讨了糖酸组分在苹果杂交后代中的遗传规律。胡光明等[18]通过杂交育种，筛选出‘GY07’‘GY08’和‘HJ05’等具有较高综合品质的种质，以及‘GY02’等具有较高维生素C 含量的种质。柿果实的主要特征成分包括可溶性单宁、不溶性单宁、总酚、黄酮、维生素C、可溶性糖等[23]，构成了柿果的内在风味品质。研究发现，‘富有’ב赤柿’杂交F1代果实中，可溶性单宁和总酚的变异系数高达165.97%和143.76%，变异系数越大，说明其遗传多样性越丰富，进而选择优良遗传型的潜力就越大。可溶性单宁含量较低的种质有ZJ346、ZJ49 和ZJ40，可作为适宜鲜食的优异新种质；总酚含量最高的种质是ZJ10，可作为育种材料，应用于以高含量总酚为育种目标的杂交育种；可溶性固形物和可溶性糖含量较高的种质是ZJ5、ZJ66、ZJ83 和ZJ101，可作为加工专用型优良新种质。此外，除单宁含量外，12 个性状在F1代大部分都介于双亲之间，且大部分呈现连续性较好的正态分布趋势，符合多基因控制数量性状遗传特征，存在较明显的非加性效应解体的影响[24]，这与前人对苹果Malus pumila等植物的研究结论基本一致[25-27]，为今后开展柿杂交F1代果实表型各数量性状研究奠定了基础。

可溶性单宁、不溶性单宁以及总单宁的含量在杂交F1中的变异程度均较高，且表现出显著的超亲优势，这是由于母本‘富有’为完全甜柿，父本‘赤柿’为不完全甜柿，其单宁含量均较低，而根据日本甜柿甜涩性状的遗传规律[28-30]，其杂交F1群体里会分离出完全甜柿（PCNA）、不完全甜柿（PVNA）、不完全涩柿（PVA）和完全涩柿（PCA）4 种类型，完全涩柿的单宁含量较其他3 个类型显著增加，因此，会引起F1群体中单宁含量的丰富变异。本研究所用‘富有’ב赤柿’36份杂交F1代群体中，包含PVNA、PVA 和PCA 3种类型，采样时期为完全着色的商熟期，通过聚类分析，将这36 份杂交F1代聚类为4 类，第Ⅳ类的10 份种质均为不完全甜柿，可溶性单宁含量降到了可食用阈值以下。不完全甜柿在果实硬熟期也可以自然脱涩，脱涩程度与种子数有关，果肉褐斑面积和颜色深浅不同，有些种质的果实品质很接近完全甜柿，具有很好的发展潜力。而且对于甜柿育种，不完全甜柿是有望获得完全甜柿新种质的杂交育种亲本材料。

柿倍性复杂，主要以六倍体为主，少数品种为九倍体。对于基因型高度杂合作物，创新优异种质的一个有效办法就是开展杂交育种[31]。但对于林木而言，杂交育种周期较长，若想提高育种效率，除了利用分子标记辅助早期选择缩短育种周期外，还需从根源上提高目标性状获得的概率，即根据重要性状的遗传变异规律进行合理的亲本配置。因此，对杂交子代群体进行重要性状的变异分析，解析其遗传规律是杂交育种项目中不可或缺的内容。此外，对杂交子代的果实品质进行综合评价，是筛选优异种质的基础。本研究筛选出的优异新种质，通过进一步观测评价，有望成为良种培育及杂交育种的优良基础材料。

4 结 论

本研究对‘富有’ב赤柿’的杂交子代群体单果质量、果实横径、果实纵径和果型指数等4个果实外观和可溶性固形物、总酚、可溶性单宁、不溶性单宁、总单宁、可溶性蛋白、维生素C、可溶性糖等8 个内在品质进行综合测评，研究结果表明柿杂交F1代果实12个性状遗传多样性丰富，相对于表型性状的小幅度变异，作为果实品质重要指标的内含物含量变异更为丰富。本研究为利用杂交育种进行柿果实品质的遗传改良提供了理论指导。