八个葡萄品种浆果品质性状主成分分析

摘要：用SPSS 19.0软件对8个葡萄（Vitis vinifera L.）品种主要浆果品质性状进行主成分分析，性状包括可溶性固形物含量、可滴定酸含量、维生素C含量、糖含量、果形指数。通过降维处理，以3个新的主成分代表原有的5个指标，结果反映了原浆果品质性状83.334%的原始指标信息，表明该分析方法科学、简便、可行，分析结果可作为葡萄择优的指标。

关键词：葡萄（Vitis vinifera L.）；浆果品质性状；主成分分析

中图分类号：S663.1+11 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）14-3651-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.027

Abstract： Using SPSS 19.0， pincipal component analysis was conducted to investigate the main fruit characteristics of eight grape（Vitis L.） cativars， including soluble solids content， vitamin C content， titratable acids content， sugar content， index of fruit shape. 3 main compositions were extracted by dimension reduction， as the accumulative variance contribution was 83.334%， which could reflected the main fruiting characteristics. It was suggested that the method of principal component analysis was scientific and simple， the results could be used as the indicator for grape selection.

Key words： grape（Vitis L.）； fruit characteristics； principal component analysis

全面系统地分析和研究问题，必须考虑多种指标，这些指标能从不同的侧面反映所研究对象的特征；但在全面系统地分析中，多种指标在一定程度上存在信息的重叠，具有一定的相关性[1]。主成分分析方法是利用降低数据集的维数，将多个指标转化为少数几个综合性指标的多元统计方法[2]，所得到的少数新的综合变量能反映原来多个变量所提供的主要信息[3]；该方法以各主成分相应的方差贡献率为权重，可避免人为赋予权重造成的干扰，将原来彼此相关的多个指标转换成彼此独立或相关性小的少数综合指标[4]，解决了科学研究中多种指标在一定程度上的信息重叠问题，是多指标多品种的样品实施综合评价的客观、可行的方法[5]，由于主成分综合变量相互独立，当主成分值作为良种选择指标时，就可以较准确地了解各性状的综合表现，这在科学研究中具有一定的理论和实际意义。现在主成分分析法已被广泛应用于园艺作物研究中，如刘鑫铭等[6]运用主成分分析法提取了对葡萄（Vitis vinifera L.）种质影响较大的成分及性状，构建了葡萄的初级核心群；郁香荷等[7]应用主成分分析法研究了中国李种质资源形态和农艺性状的遗传多样性；张家义[8]认为主成分分析能够全面反映猕猴桃内部生理指标的综合状态，相对于单生理指标的研究，主成分分析可以综合反映果实的生理状态，能提供采后贮藏期的预测指导；曹建东等[9]利用主成分分析法研究了葡萄的抗寒性生理指标；郭宝林等[10]、陈守智等[11]、杨建华等[12]利用主成分分析法研究了不同果树种类的主要经济性状。试验利用主成分分析方法，对8个葡萄品种的浆果品质性状指标进行了分析，以期为本地葡萄引种择优提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试葡萄材料取自遵义市红花岗区海龙镇，品种有红富士（Vitis vinifera × V. labrusca cv. Benifuji）、京亚（V. vinifera × V. labrusca cv. Jingya）、维多利亚（V. vinifera cv. Victoria）、奥古斯特（V. vinifera cv. August）、温克（V. vinifera cv. Wink）、红玫瑰（Vitis vinifera cv. Rosario Rosso）、红地球（V. vinifera cv. Red Globe）、黑天鹅（V. vinifera cv. Black Swan）8个品种，都为四年生苗木；株行距1.8 m×3 m，水平棚架，避雨栽培，每品种3株1个小区，重复3次。2012年冬季疏除当年的结果母枝，选4～5个直径在0.8 cm的营养枝作为次年的结果母枝，结果母枝在修剪上以中剪（留4～8个芽）为主，以短剪（留1～3芽）为辅。开春后抹除副芽，营养枝留8叶修剪，所有副梢留1～2芽反复摘心多次。2013年8月至10下旬果实成熟期，8个品种都取果，在遵义师范学院生命科学学院生化室测定分析相关指标。

1.2 方法

每品种随机取12穗、60粒果，单个样都重复3次。用游标卡尺测量果实的纵径、横径，用手持折光仪测果实的可溶性固形物含量，用斐林试剂法测果实的总糖含量，用酸碱中和法测果实的可滴定酸含量，用2，6-二氯靛酚法测果实的维生素C含量。

应用SPSS 19.0软件中的降维模块因子分析方法进行葡萄浆果品质性状主成分分析，找出方差分解主成分提取分析表、相关系数矩阵、初始因子载荷矩阵，以浆果性状累积方差贡献率达到83%以上的确定为主成分的个数。经转化求特征向量，将其与标准化后的数据相乘，推导出主成分表达函数式；计算各品种的各主成分，以各主成分方差贡献率为权重，求出各品种的综合主成分值。

2 结果与分析

2.1 葡萄浆果品质性状指标主成分分析

在主成分分析中，主成分的特征根和贡献率是选择主成分的依据[10]，方差越大，主成分在样本数据分析中所起的作用也就越大[12]；试验从红富士、京亚、维多利亚、奥古斯特、温克、红玫瑰、红地球、黑天鹅8个葡萄品种主成分分析所得到的葡萄浆果品质性状指标方差贡献率和累积方差贡献率情况见表1。从表1可见，前3个主成分的累积方差贡献率为83.334%，说明这3个主成分可以代表原有的性状，能够作为葡萄浆果品质性状指标的主成分。

依据3个主成分与葡萄浆果品质性状原始指标的关系，计算得到葡萄浆果品质性状相关矩阵的特征向量，具体见表2。

由葡萄浆果性状相关矩阵的特征向量可导出前3个主成分的表达函数式，具体为：

y1=-0.50x1+0.44x2+0.54x3-0.30x4+0.41x5 （1）

y2=0.32x1+0.36x2+0.39x3+0.67x4-0.01x5 （2）

y3=-0.17x1-0.48x2-0.05x3+0.27x4+0.72x5 （3）

主成分是原变量的正规化线性组合，主成分中各性状载荷值的大小体现了各性状在主成分中的重要程度[10]。从以上3个主成分表达函数式可知，第一主成分是有关葡萄果实糖与可溶性固形物含量多少的指标因子，是葡萄浆果品质性状指标的关键因子；第二主成分是维生素C等果实有效成分含量的指标因子；第三主成分是有关浆果果形的指标因子。说明主成分分析葡萄浆果品质性状差异主要决定于果实可溶性化合物含量、果实糖含量、果实维生素C含量以及果形指数（纵径、横径比例）。

2.2 葡萄浆果品质性状综合评价

以累积方差贡献率在83.334%的前3个主成分相对应的方差贡献率为权重，将各主成分得分与对应方差贡献率的积求和，得到综合函数式：

F总=0.431F1+0.226F2+0.177F3 （4）

由式（4）计算出8个葡萄品种浆果品质性状指标的综合得分和排序，结果见表3。从表3分析可知，按第一主成分值大小排序依次为红玫瑰、红地球、维多利亚、温克、红富士、黑天鹅、京亚、奥古斯特；按第二主成分值大小排序依次为京亚、奥古斯特、红玫瑰、红富士、维多利亚、红地球、温克、黑天鹅；按第三主成分值大小排序依次为黑天鹅、奥古斯特、温克、维多利亚、红富士、红地球和京亚、红玫瑰。按综合值大小排序，则前三名是红玫瑰、维多利亚、温克，它们的主成分值都大于0；后三名是红富士、京亚、红地球，它们的主成分值均在0以下，说明本地在避雨栽培条件下，引种的鲜食葡萄欧亚种葡萄品质优于欧美种葡萄，结合2012、2013年葡萄结果性状及贮藏性状研究[13，14]，红玫瑰、维多利亚、温克不仅产量高，而且贮藏性能好，由此说明，主成分分析法对葡萄果实性状进行分析具有可行性，可作为优良葡萄选择的方法之一。

3 结论

1）试验在红富士、京亚、维多利亚、奥古斯特、温克、红玫瑰、红地球、黑天鹅8个葡萄品种浆果品质性状指标分析中，采用3个新的、综合的、相互独立的主成分代替原来的可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、糖含量和果形指数5个果实性状指标，涵盖了原浆果品质性状83.334%的信息，说明这3个主成分可以表达原有性状，选优结果简便、科学，可以作为葡萄浆果品质性状指标的主成分。

2）试验以8个葡萄品种为对象，推导出葡萄浆果品质性状主成分的函数表达式，显示出葡萄浆果品质性状的差异主要由果实糖与可溶性固形物含量的多少决定，其次为维生素C等果实有效成分含量决定；所推导出的葡萄浆果品质性状主成分的表达函数式在生产栽培中具有参考价值。

3）应用主成分分析法，对8个葡萄品种的浆果品质性状指标进行排序，其中按综合值大小排序的前三名是红玫瑰、维多利亚、温克，它们的主成分值都大于0；将此结果用于育种实践，可在实际中选择出优良葡萄品种。

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