合理—满意度法筛选优良罗望子种质资源

赵琼玲 张梦寅 瞿文林 马开华 代建菊 雷虓 沙毓沧 段曰汤

摘要：【目的】綜合评价罗望子种质资源的果实品质和性状指标，为其开发利用提供参考依据。【方法】以主成分分析法将16个罗望子种质的15个品质和性状指标进行简化后，采用合理—满意度法对各品质和性状指标赋予合理权重，再计算出综合合理—满意度，分析评价其开发利用价值。【结果】罗望子8号的钙、铁和铜等矿物质含量最高（其中钙含量为2406.33 mg/kg），综合合理—满意度得分最高，为0.661分；罗望子9号的单果重中等偏上，可溶性固形物和总糖含量较高，总酸含量较低，综合合理—满意度得分次之，为0.646分；罗望子3号的单果重最重，为19.69 g，果味偏酸，可食率中等，综合合理—满意度得分排第3，为0.634分；罗望子13号的综合合理—满意度得分最低，为0.275分，综合利用性能最差。【结论】罗望子8号钙含量高，可作果汁或果酱品种开发利用；罗望子9号总糖含量中等偏高、风味佳和综合品质优良，可作干果食用；罗望子3号果型最大，可食率中等，种子可用于提取多糖，果肉可作加工原料；其他罗望子种质各有优异性状，可通过定向育种改良以获得更优良的种质资源。

关键词： 罗望子；主成分分析；合理—满意度；果实品质

中图分类号： Q949.7519 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）05-0774-06

Tamarindus indica L. germplasm resources screening using rationalization-satisfaction method

ZHAO Qiong-ling， ZHANG Meng-yin， QU Wen-lin， MA Kai-hua， DAI Jian-ju， LEI Xiao，SHA Yu-cang *， DUAN Yue-tang *

（Institute of Eco-Agriculture Science， Yunnan Academic of Agriculture Science， Yuanmou， Yunnan 651300， China）

Abstract：【Objective】Fruit quality and trait indicators of Tamarindus indica L. germplasm resources were comprehensively evaluated to provide reference for development and utilization of T. indica L. 【Method】Principal component analysis were used to simplify 15 quality and trait indicators for 16 T. indica L. germplasm resources. Reasonable weights were given on each quality and trait indicator using rationalization-satisfaction method， then complex rationalization-satisfaction values were calculated and development values of each germplasm resource were analyzed. 【Result】Calcium， iron and copper contents were the highest in T. indica L. 8（calcium content was 2406.33 mg/kg）. Its rationalization-satisfaction score was the highest（0.661）， and the nutrient value was high. T. indica L. 9 ranked the second in terms of rationalization-satisfaction score（0.646）. It contained high soluble solid content and total sugar and low total acid content. Weight of single fruit was above the moderate level. T. indica L. 3 had the largest weight of single fruit（19.69 g）， its flavor was sour， edible rate was at moderate level， the rationalization-satisfaction score（0.634） ranked the third. Rationalization-satisfaction score（0.275） of T. indica L. 13 was the lowest， and its complex utilization value was the worst. 【Conclusion】T. indica L. 8 contains the highest calcium content， and can be developed as juice or jam. T. indica L. 9 contains high total sugar content and good flavor， the comprehensive quality is superior， therefore， it can be developed as dried fruit. Other germplasm resources contain different traits. Orientation breeding can be applied on them to upgrade the resources.

Key words： Tamarindus indica L.； principal component analysis； rationalization-satisfaction； fruit quality

0 引言

【研究意义】罗望子（Tamarindus indica L.）为豆科（Leguminosae）罗望子属（Tamarindus）的一种亚热带常绿大乔木，在我国主要分布于福建、广东、广西、四川和云南等省（区）的南部及海南和台湾等海拔低于1400 m的旱坡、荒地和干热河谷地区（中国科学院《中国植物志》编辑委员会，2007）。罗望子果实营养成分较丰富，适口性独特，以鲜食和加工为主，具有一定的保健功效，开发利用价值较高（赵琼玲等，2011），但因生产上尚未选育出罗望子优良品种，加工原料多数采集于野生或半野生状态罗望子树，商品利用率和经济效益低。合理—满意度法简单易懂，已应用于多种果蔬的品质评价及优良类型筛选，效果明显（张海英等，2006；田瑞等，2009；刘嘉彬等，2012）。因此，根据不同加工用途利用合理—满意度方法筛选专用型优良罗望子品种，对其产业化开发利用具有重要意义。【前人研究进展】与罗望子有关的研究仅见罗敬萍和严俊华（2002）从其果实的外观进行了分类及赵琼玲等（2011）开展了资源调查。有关其他果蔬品质评价方面，张海英等（2006）将主成分分析、聚类分析及合理—满意度多维价值理论相结合对桃果实进行了综合评价；田瑞等（2009）使用主成分分析和聚类分析法进行了梨果实品质评价因子选择；刘嘉彬等（2012）采用合理—满意度方法从野生枣树中筛选出鲜食优良酸枣种质。【本研究切入点】目前，针对筛选综合性状表现优良罗望子种质资源的研究未见报道。【拟解决的关键问题】以主成分分析法简化的罗望子果实品质指标，采用合理—满意度多维价值理论的合并规则进行综合评价，筛选出适合不同加工用途的罗望子种质，为罗望子种质资源的产业化开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 试验地概况

试验于2015年在云南省农业科学院元谋热区生态农业研究所国家农业部罗望子种质资源圃进行。该资源圃地处东经101°35′、北纬25°23′，年均气温21.9 ℃，极端最高温42 ℃，极端最低温-2 ℃，干湿季分明，5～9月为雨季，10月～次年4月为旱季，年降水量613.8 mm，年蒸发量3911.2 mm，属金沙江干热河谷区南亚热带干热季风气候。土壤属燥红土，有机质含量8.5～15.2 g/kg，碱解氮含量46.0～90.5 mg/kg，有效磷含量5.8～11.5 mg/kg，速效钾含量45.2～85.6 mg/kg，全氮含量0.8～1.4 g/kg，全磷含量0.46～0.60 g/kg，全钾含量10.1～16.2 g/kg。

1. 2 试验材料

罗望子1～16号种质来源于罗望子典型原生地云南元谋金沙江流域，由云南省农业科学院元谋热区生态农业研究所收集保存，是从57份云南元谋金沙江流域代表性罗望子资源中根据丰产性表现挑选出的典型性种质。

1. 3 试验方法

1. 3. 1 试验设计 于2015年罗望子果实成熟期（以外果皮与果肉完全分离为果实完全成熟标准）分别从果树冠层上、中、下三部分随机采集成熟果实20个，带回实验室测定单果重和微量元素、可溶性固形物、可滴定酸含量及固酸比和可食率等15个营养品质和性状指标（分别以x1～x15表示）。

1. 3. 2 指标测定 单果重用精度为0.001 g的分析天平称重20个果后取平均值；矿质元素含量参照NY/T 1653-2008的方法进行测定，总糖含量参照GB/T 5009.7- 2008的方法进行测定，总酸含量参照GB/T 12456-2008的方法进行测定，粗纤维含量参照GB/T 5009.10-2003的方法进行测定，可溶性固形物含量参照GB/T 8210- 2011的方法进行测定。3次重复。

1. 4 统计分析

罗望子果实营养品质和性状指标采用单因素方差分析进行差异性比较，选择差异显著的营养品质和性状指标，应用主成分分析法（Guo，2000）将多个相关的随机变量降维成少量的综合变量，采用累计贡献率及评价因素类别建立合理—满意度综合评价体系，以合理—满意度综合得分反映罗望子果实的综合可利用度信息。

罗望子合理—满意度评价体系中，假定罗望子资源某一特性完全满足对特定果实性状的需求，则该资源在该项性状的合理度Ha为1；资源某一特性完全不能满足对特定果实性状的需求，则合理度Ha为0；由于果实是多个生产可利用性状的综合体，因此单个性状的合理—满意度（Ha）取值为0M（bi）=■（b-Minbi）（1）

其中，Maxbi为某一性状的最大值，Minbi为某一性状的最小值。

单个种质资源的合理—满意度评价过程为：以公式（1）计算出果实某一性状指标的满意度后，根据单因素的合理—满意度结果，结合专家和消费者意见对果实的感官和营养指标赋予合适权重（Wi），则果实的合理—满意度为：

V =■Wi×Mi （2）

2 結果与分析

2. 1 罗望子果实的营养和性状指标比较及主成分分析

由表1可知，磷含量以罗望子3号和罗望子15号最高，均为0.26%，显著高于除罗望子5号、罗望子12号和罗望子16号外的其他种质（P<0.05，下同）；锌含量以罗望子5号最高，为10.81 mg/kg，且显著高于其他种质，罗望子15号和罗望子8号的锌含量分别为9.75和9.68 mg/kg，二者差异不显著（P>0.05，下同），但显著高于除罗望子5号外的其他种质；铁含量以罗望子8号最高，为22.19 mg/kg，且显著高于其他种质，罗望子9号（20.60 mg/kg）次之，显著高于除罗望子8号和罗望子12号外的其他种质；锰含量以罗望子6号最高，为6.52 mg/kg，罗望子8号（5.52 mg/kg）次之，二者差异显著，且显著高于其他种质；镁含量以罗望子15号最高，为1681.00 mg/kg，罗望子12号和罗望子8号相继次之，分别为1402.67和1368.33 mg/kg，二者差异显著，且显著高于除罗望子15号外的其余种质，罗望子13号的镁含量较低（476.67 mg/kg），显著低于除罗望子10号外的其他种质；钙含量以罗望子8号最高，为2406.33 mg/kg，显著高于其他种质，罗望子13号的钙含量最低（510.67 mg/kg），显著低于其他种质；铜含量以罗望子8号最高，为5.91 mg/kg，显著高于其他种质；钠含量以罗望子12号最高（69.81 mg/kg），显著高于其他种质，罗望子16号最低（14.81 mg/kg），显著低于其他种质，罗望子13号较低（18.18 mg/kg），显著低于除罗望子16号和罗望子4号外的其余种质；钾含量以罗望子5号最高（0.73 mg/kg），显著高于除罗望子13号（0.71 mg/kg）外的其他种质，罗望子8号和罗望子9号的钾含量中等，分别为0.57和0.50 mg/kg。

罗望子4号的总糖含量最高，为54.79%，显著高于其他种质，罗望子3号、罗望子8号、罗望子9号和罗望子15号的总糖含量（分别为43.24%、44.05%、48.48%和50.78%）中等或偏高；罗望子12号的总酸含量最高，为15.58%，罗望子8号和罗望子14号的总酸含量中等（均为10.27%），差异不显著，罗望子13号的总酸含量（4.52%）最低，显著低于其他处理；罗望子10号的可溶性固形物含量最高，为14.32%，显著高于其他种质，罗望子9号和罗望子8号的可溶性固形物含量（分别为9.96和8.76 mg/kg）中等；粗纤维含量以罗望子1号最低（3.39%），显著低于其他种质，罗望子12号的粗纤维含量最高，为6.91%，显著高于其他种质，罗望子9号的粗纤维含量（5.48 mg/kg）居中，罗望子8号的粗纤维含量（4.34 mg/kg）中等偏低，二者差异显著；单果重以罗望子3号最重，为19.69 g，显著重于其他种质，罗望子8号和罗望子9号的单果重分别为16.76 和16.17 g，二者差异显著，且显著重于除罗望子3号外的其他种质，罗望子13号的单果重（8.03 g）较轻，显著轻于除罗望子12号和罗望子16号外的其他种质；罗望子13号的可食率（73.87%）最高，显著高于其他种质，罗望子9号和罗望子8号的可食率中等，分别为54.34%和50.53%，二者差异显著。

由表1可知，测定的15个果实品质和性状指标存在不同程度差异，需进一步进行果实特征主成分分析。依据主成分的特征根和贡献率对16份罗望子种质果实的特征进行降维，结果见表2。其中，第一主成分特征值为3.967，方差贡献率为26.45%，代表了全部性状信息的26.45%，是最重要的主成分；第二主成分特征值为3.206，方差贡献率为21.37%；其他主成分的贡献率依次减少，前6个主成分的累计贡献率达85.36%，根据累计贡献率≥85.00%的标准，前6个主成分可代表15个性状提供大部分信息。

由表3可知，在第一主成分中，锌、镁、钙和铜含量均具有较大正载荷，代表了罗望子果实的矿物质含量；第二主成分中总酸和粗纤维含量具有较大正载荷，总糖含量具有最大负系数值，总酸和粗纤维含量高，总糖含量必然会降低，因此第二主成分可代表果实风味；第三主成分中单果重具有最高正载荷；第四主成分磷含量具有最大负系数值；第五主成分可食率具有最大正载荷；第六主成分可溶性固形物含量具有最大正载荷。

对主成分的方差贡献率及主成分的营养品质和性状指标相关矩阵特征向量的分析结果表明，锌、镁、钙、铜、总酸、总糖、粗纤维、单果重、磷、可溶性固形物含量和可食率是影响罗望子果实品质的主要因素。

2. 2 合理—满意度法对罗望子种质的优选结果

依据主成分分析结果，锌、镁、钙、铜、磷、总糖、总酸、可溶性固形物、粗纤维含量和单果重、可食率等11个果实品质和性状指标是影响罗望子果实品质的最主要因素。利用合理—满意度法对这11个指标进行单因素满意度评价后，计算出综合合理—满意度值，过程为：

V={0.01，0.025，0.16，0.23，0.015，0.12，0.06，0.12，

0.05，0.1，0.12}

0.00，0.25，0.99，……，0.54，1.00，0.85

0.39，0.07，0.56，……，0.20，0.83，0.37

0.45，0.54，0.72，……，0.17，1.00，0.57

0.38，0.69，0.86，……，0.50，0.96，0.75

0.41，0.46，0.49，……，0.17，0.93，0.32

0.87，0.04，0.34，……，0.34，0.77，0.13

0.26，0.98，0.89，……，0.52，0.30，0.36

0.25，0.72，0.39，……，0.16，0.12，0.25

0.00，0.43，0.55，……，0.66，0.19，0.75

0.58，0.23，1.00，……，0.65，0.53，0.10

0.71，0.99，0.24，……，0.02，0.07，0.34=

（0.464，0.564，0.634，0.482，0.586，0.537，0.408，

0.661，0.646，0.433，0.513，0.551，0.275，0.345，

0.611，0.436）

由表4可知，16個罗望子种质中，罗望子3号、罗望子8号、罗望子9号和罗望子15号的综合合理—满意度特征值相对较高，分别为0.634、0.661、0.646和0.611，说明该4个种质具有相对较佳的综合利用性能，尤以罗望子8号最优，罗望子9号次之；罗望子13号的综合合理—满意度特征值最低，为0.275，说明相对于其他15个种质，罗望子13号的综合利用性能最差。

3 讨论

姚改芳（2010）研究认为，变异范围较小的指标难以作为果实评价唯一参数。本研究发现，16个罗望子种质的15个营养品质和性状指标存在明显差异，如罗望子3号和罗望子15号具有显著高于其他种质的磷含量，各种质间果实的铜和钠含量差异显著等，表明选取的果实磷含量等评价指标均可作为罗望子良种选育、品种改良和深加工的评价参数。王常顺和汪诗平（2015）、肖迪等（2016）研究认为，果实性状的差异是不同栽培技术等环境因素和遗传变异因素共同作用的结果。本研究中参试种质采用相同栽培及管理方式保存在云南省农业科学院热区生态农业研究所，因此，可推测其特异性表现主要来源于种质自身的差异，提示云南元谋金沙江流域罗望子种质可能具有丰富的特异性或遗传多样性，开发利用潜力较高。

聂继云等（2000）用主成分分析法对梨品质指标进行简化，获得的结果可行且合理。田贺等（2009）研究认为，用主成分分析法对茶藨属植物果实进行品质评价更科学、简便，评价结果与种的实际表型相似；马庆华等（2010）采用主成分分析法建立了一套适合冬枣果实品质评价的方法，为筛选影响冬枣果实品质评价的主要影响因子及品质优良的冬枣单株（或候选单株）提供了选择依据。本研究参考上述研究结果采用主成分分析法对16份罗望子果实进行品质评价，将15个品质和性状评价指标简化为11个，分别代表营养（锌、鎂、钙、铜和磷）、口感（总糖、总酸、可溶性固形物、粗纤维）和果形（单果、可食率）三类因素，在理论上可行，在实际生产中易于被接受。

合理—满意度法评价果实品质不用进行数据处理和转化，只需计算出单因素合理—满意度和对指标赋予合理权重，计算出综合合理—满意度，即完成分析评价过程，简单易懂，目前已在多种果树评价中推广应用（汪志辉等，2010；李华等，2012；刘嘉彬等，2012；辛明等，2014）。本研究结果表明，罗望子3号具有最高的磷含量和单果重；罗望子8号具有最高的铁、钙和铜含量；罗望子15号具有最高的磷和镁含量；罗望子9号没有较突出的特征，但各指标值中等偏上，相对较均衡。该4个种质为综合可利用性较优的种质，一方面表明合理—满意度分析法既能灵敏反映罗望子种质的特异性，又能有效筛选出综合优势明显的种质，是筛选罗望子优良种质的较佳方法；另一方面，由于筛选出的4个种质营养指标均具有特异性，提示参试的罗望子种质可能具有对养分特征分配利用机制的差异，此类种质综合可利用性能主要受养分特征分配利用机制的影响，因此，制定特异性种质的栽培管理措施应成为罗望子生产研究的重要内容。

在实际研究中，采用单因素种质筛选法和合理—满意度法对罗望子果实品质进行评价具有同等重要作用。不同罗望子种质拥有不同优异性状，单因素满意度筛选法有利于筛选单优种质进行定向育种，以获得更优良的种质或专一功能强的品种，如罗望子3号的单果重最大且磷含量最高，但可溶性糖含量等品质指标值较低，适宜作为大果型品种开发利用；罗望子8号的钙含量高，罗望子12号的总酸含量较高，可考虑作为果汁或果酱加工类型品种开发利用。合理—满意度综合评价法是根据生产中对果实品质的要求、消费者能接受的口感和营养成分赋予合适的权重，计算综合合理—满意度值对种质进行筛选，因此计算获得的综合值越大，说明此类种质越符合生产要求。本研究在对罗望子单优性状进行比较的基础上，采用合理—满意度综合值法优选出高钙含量的罗望子8号、风味佳和综合品质优良的罗望子9号、大果型的罗望子3号和高磷含量的罗望子15号作为进一步开发利用的种质。

本研究中参试的罗望子种质均来源于云南省金沙江干热河谷区域，未对其他不同来源罗望子种质及野生种进行研究，因此，罗望子主要品质评价指标的确定及优良种质资源的收集、保护和开发利用等有待进行更全面而深入的探究。

4 结论

采用合理—满意度法进行罗望子果实品质评价结果表明，罗望子8号的钙、铁和铜含量最高，其中钙含量达2406.33 mg/kg，营养价值极高，综合合理—满意度得分0.661分，可作果汁或果酱品种开发利用；罗望子9号的单果重中上，可溶性固形物和总糖含量偏高，总酸含量偏低，风味佳，综合合理—满意度得分0.646分，可作干果直接食用；罗望子3号的单果重最重，为19.69 g，果味偏酸，可食率中等，综合合理—满意度得分0.634分，种子可用于提取单糖，果肉可作加工原料；其他罗望子种质各有优异性状，可通过定向育种改良以获得更优良的种质资源。

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（責任编辑 思利华）