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为解决菠萝蜜缺乏优良品种等问题,印度农业科学大学(University of Agricultural Sciences)的研究人员开展菠萝蜜种质评估研究,筛选出 11 个优质种质,为其遗传保护和利用提供依据。
菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.),这种来自印度西高止山脉热带雨林的神奇果树,如今在东南亚、热带非洲和美洲等地都能看到它的身影。它浑身是宝,果实既可以在成熟时当作甜点享用,也能在未成熟时当作蔬菜烹饪,还能加工成各种美味的食品;种子富含维生素 B?和 B?,烤着吃或者煮着吃都别有一番风味;它的木材能用于建筑,叶子、树皮等还有一定的药用价值。
然而,菠萝蜜的 “果树生涯” 并非一帆风顺。由于缺乏优良品种,果实品质参差不齐,加上 8 - 10 年的漫长孕育期,还有容易遭受蛀虫侵害等问题,使得它常常被归类为 “小众水果”。尽管它有着丰富的营养和多样的用途,但这些困境限制了它在市场上大放异彩。
为了改变这一现状,印度农业科学大学的研究人员挺身而出,开启了一场探寻优质菠萝蜜的征程。他们将目光聚焦在印度南部卡纳塔克邦,这里多样的气候和生态环境,孕育出了丰富的菠萝蜜品种。研究人员深入其中,对 94 份实生起源的菠萝蜜种质资源展开研究,希望能找到那些隐藏在众多植株中的 “潜力股”,筛选出优质的种质资源,为菠萝蜜的遗传保护和可持续利用提供有力支持。最终,他们的努力有了丰硕的成果,相关研究发表在了《Scientific Reports》期刊上。
在这场研究之旅中,研究人员运用了多种技术方法。他们先进行实地调查,在卡纳塔克邦的传统种植区仔细寻找合适的研究对象,从 Tumkur 和 Bengaluru Rural 地区收集了 94 棵实生起源的菠萝蜜树。接着,对这些树的果实进行表型分析,测量 13 个果实性状指标,包括果实重量、大小等。对于选出的 11 份种质,还进行生化分析和感官评价。同时,采用改良 CTAB 法提取 DNA,利用 20 个微卫星标记(SSR)进行 PCR 扩增和片段分析,最后用多种数据分析方法来挖掘数据背后的信息。
研究人员首先对菠萝蜜的果实进行了全面的形态特征分析。结果发现,这 94 份种质的果实性状差异巨大。像果实重量,最轻的只有 1.04kg(JTM - 12),最重的却能达到 13.42kg(JG - 11);果核重量、果皮重量、种子数量等性状的变异系数也很高,这意味着在这些性状上有很大的选择空间,可以挑选出更优质的品种。而果实宽度和鳞茎宽度的变异系数相对较小,比较稳定。从果实用途来看,大果实适合加工,小果实更受家庭消费者青睐。此外,鳞茎重量、鳞片厚度、鳞片回收率等也有显著差异,像鳞片厚度在 17.43mm - 35.35mm 之间,鳞片回收率从 15.83% - 49.68% 不等,这些差异为筛选高品质菠萝蜜提供了重要依据。
主成分分析(PCA)和双标图分析,让研究人员更深入地了解了这些菠萝蜜种质的差异。前四个主成分解释了 78.39% 的总变异,像果实重量、长度、种子数量等很多性状都对变异有重要影响。双标图上,种质分布在各个象限,说明它们的遗传和表型多样性很丰富,而且还能看出一些特殊的种质,它们具有独特的性状组合。
通过相关性分析,研究人员发现了果实各性状之间的有趣关系。果实重量与果实长度、宽度、果皮重量等很多性状都呈正相关,也就是说,大果实往往各个部分都更重。种子数量和鳞茎重量、鳞片厚度等呈负相关,种子少的种质,食用部分的性状更好。鳞片回收率和果皮重量呈负相关,果皮薄的菠萝蜜,可食用部分更多。
聚类分析把 94 份种质分成了四个主要类群。第一类群果实小,各方面性状都不太突出;第二类群鳞茎和鳞片相关性状好,种子和果核少;第三类群果实大,但鳞茎宽度小;第四类群鳞茎长、种子重、鳞片回收率高,但鳞片薄、果皮轻。
研究人员还对 11 份有潜力的种质进行了更深入的分析。感官评价发现,JT - 04 的口感好,JBR - 02 的味道和风味佳,适合新鲜食用。生化分析表明,这些种质的总可溶性固形物(TSS)、酸度、维生素 C 含量等差异显著。比如 JT - 01 的 TSS 高达 35.02°Brix,很甜;JG - 22 的维生素 C 含量高。JT - 02 和 JBR - 02 的抗氧化活性强,橙色和橙红色鳞片的种质,类胡萝卜素和番茄红素含量高,营养丰富。
分子多样性和聚类分析显示,20 个 SSR 标记扩增出了 192 个等位基因,遗传多样性丰富。根据这些标记,能把种质分成三个主要类群,而且很多是按地理起源划分的,这对种质保护很有帮助。
研究人员还采用参与式育种方法,把筛选出的 11 份优质种质保存在农民的田地里,同时在相关机构进行记录和保存。
综合来看,这项研究通过对菠萝蜜果实性状的分析,筛选出了 11 个优质种质。这些种质在果实大小、鳞片品质、营养成分等方面表现出色,无论是直接食用还是加工,都有很大的潜力,还能作为未来育种的亲本。参与式育种方法也为菠萝蜜的遗传保护和利用提供了新思路。不过,研究也存在一些不足,比如环境对性状表达的影响还不清楚,种质的地理范围有限。未来的研究可以扩大范围,利用更先进的技术,进一步挖掘菠萝蜜的遗传潜力,让这种 “宝藏水果” 在农业和健康领域发挥更大的作用。