半干旱地区木苹果种质资源遗传多样性、品质性状及抗氧化特性的综合评价与育种潜力分析

本研究针对半干旱地区木苹果（Feronia limonia）种质资源，系统评估了46份种质的遗传多样性、品质性状、抗氧化特性及营养成分。研究人员通过方差分析、遗传参数估算、相关性分析、主成分分析和聚类分析，揭示了果实重量（FW）、种子数（SNF）、可溶性固形物（TSSP）等性状存在显著遗传变异，并筛选出高产、高维生素C（ViCP）及特殊果形的优良基因型。该研究为木苹果的遗传改良、商业化栽培及功能食品开发提供了重要资源与理论依据，对促进半干旱地区特色果树的可持续利用具有重要意义。

　　

木苹果（Feronia limonia）是一种属于芸香科（Rutaceae）的印度本土果树，广泛分布于热带和亚热带地区，包括印度、巴基斯坦、孟加拉国及东南亚国家。这种果树不仅果实可用于食品和饮料加工，其叶、树皮、茎和根在传统医学中也具有重要药用价值。尽管木苹果适应性强，能在半干旱和雨养条件下生长，但由于其商业化程度低、遗传资源未系统评价，长期以来未被充分开发利用。尤其在半干旱地区，木苹果作为一种抗逆性强、营养功能丰富的特色果树，具有巨大的开发潜力，但其遗传背景、品质特性及育种潜力尚不明确。

为此，研究人员在2022–2024年期间，于印度古吉拉特邦戈德拉的中央园艺实验站（ICAR-CHES）开展了针对46份木苹果种质的系统评价研究。该研究采用随机区组设计，对包括果实形态、生化成分、矿物质含量、抗氧化能力等24个性状进行了综合分析，旨在挖掘优异基因型，为品质育种和产业化开发提供依据。

本研究主要依托田间试验与实验室分析相结合的方法。46份种质材料来源于印度不同生态区的资源收集与保存库，树龄为13–14年，每份种质设5株重复。田间性状如果实长度（FL）、果实宽度（FB）、单果重（FW）、产量（YP）等通过实地测量获得；品质指标如可溶性固形物（TSS）、维生素C（ViC）、总酚、糖酸含量等采用AOAC官方方法测定；矿物质元素（K、Ca、Mg、Fe）则借助火焰光度计与原子吸收光谱法分析。数据统计使用R语言和Python进行，包括方差分析、遗传参数估算（GCV、PCV、遗传力h2、遗传进展GA）、相关性分析、主成分分析（PCA）和聚类分析（Tocher法）。

遗传多样性分析

方差分析表明，果实重量（FW）、种子数（SNF）、可溶性固形物（TSSP）、钾（K）、镁（Mg）和单株产量（YP）等性状在种质间存在极显著差异（p<0.01），而铁（Fe）、钙（Ca）等元素含量变异相对较小。变异系数（CV）介于1.94%（根性状）至132.07%（Fe）之间，说明某些性状稳定性高，而有些则易受环境影响。

遗传参数估计

遗传变异系数（GCV）和表型变异系数（PCV）较高的性状包括FW（20.82%）、SNF（17.79%）和YP，表明这些性状遗传潜力大。广义遗传力（h2）以FW（0.99）、SNF（0.96）最高，说明它们主要受遗传控制，而Ca（0.27）等性状易受环境调控。遗传进展（GAM）分析显示，FW、YP等性状通过选择可获得42.70%和57.75%的改进，是育种中的优先目标。

性状间相关性

果实长度（FL）与果实宽度（FB）、单果重（FW）、干种子重（DSW）和钾（K）含量呈极显著正相关（p<0.01），而与铁（Fe）含量显著负相关。果实重量（FW）与干种子重（DSW）相关性高达0.71，说明种子发育与果实大小密切相关。维生素C（ViCP）与总可溶性固形物（TSSP）也呈正相关，提示糖酸积累与抗氧化能力协同变化。

主成分分析（PCA）

前7个主成分累计贡献73.05%的变异，其中PC1占22.74%，主要代表果实大小（FW、FL、FB）和矿物质（K）的正向贡献，以及Fe、TSSP的负向贡献。PC2（12.84%）则与种子相关性状（SNF、FSW）和果形属性有关。PCA biplot明显将种质分为不同群体，如果实大型组（CHESW-1、CHESW-39）与高种子数组（CHESW-26、CHESW-11）。

聚类分析

Tocher聚类将46份种质划分为16个组，其中第2簇包含最多基因型，且在FL、FW和YP等性状上表现最优，平均单果重达375.58 g，产量为119.13 kg/株。相反，第15簇表现最差，果实小、产量低。此外，第3簇种质维生素C（ViCP）含量最高（33.96 mg/100g），适合功能性食品开发。

基因型路径分析

对产量（YP）的通径分析表明，光合特性（PS）的直接正向效应最大（1.3176），而果宽（FB）、干种子重（DSW）和镁（Mg）等通过间接效应影响产量。铁（Fe）虽然直接效应为负，但可通过其他元素（如K、Mg）的交互产生正向贡献。

本研究系统揭示了木苹果种质在半干旱条件下的遗传多样性与品质变异，筛选出包括CHESW-6、CHESW-33、CHESW-42等在内的多个优良基因型，它们分别在果实大小、维生素C含量、特殊果形及高产方面表现突出。这些种质不仅有助于直接选育新品种，也为探索木苹果抗逆机制、品质形成与成分互作提供了宝贵材料。

研究人员强调，木苹果作为一种资源高效型作物，尤其适合印度及其他半干旱地区的边际农业发展。通过强化遗传育种、结合分子标记辅助选择，可显著提高育种效率。该研究结果对推动木苹果商业化、促进小农增收与地区生态可持续发展具有长远意义。

论文发表于《Scientific Reports》（2025年），为该物种的资源评价与利用提供了扎实的数据支撑和理论启示。