试验地位于浙江省丽水市庆元县关门岙林区，属亚热带季风性气候。以中国林业科学研究院亚热带林业研究所选育的‘YLZ 1号’等13个锥栗优良新品种或无性系为杂交亲本，2011年通过人工控制授粉获得锥栗杂交果实，2012年播种育苗，2013年春季建立杂交子代测定林，采用完全随机区组设计，株行距4 m × 4 m。于2021年8月对锥栗杂交F₁代结果情况进行调查统计，共选取143株生长发育良好、结果性能较强的杂交子代单株。杂交组合概况以及单株数量见表1。

2021年9月至11月，根据调查结果于每株子代上采集30 ～ 50个健康饱满无病害的成熟栗苞带回实验室，使用游标卡尺、百分位天平测定栗苞总质量（X₁）、栗苞横径（X₂）、栗苞纵径（X₃）、坚果总质量（X₄）、单果质量（X₅）、坚果横径（X₆）、坚果纵径（X₇）、果形指数（X₈）与苞刺长度（X₉）等9个数量性状，并计算其出籽率（X₁₂），之后每个单株选取15 ～ 30个健康坚果，剥去种皮，称量栗仁总质量，计算其出仁率（X₁₁），再将栗仁与种皮放置于烘箱内，105 ℃杀青15 min，65 ℃烘干72 h后取出，称量栗仁和种皮的总干质量，并计算坚果含水率（X₁₀）。出籽率与出仁率的计算公式如下:

式中：Sr为出籽率，m₁为测定的坚果总质量，M₁为测定的栗苞总质量，Kr为出仁率，m₂为剥取出的栗仁总质量，M₂为剥取的坚果总质量。

参考LY/T 1851—2009《植物新品种特异性、一致性、稳定性测试指南 板栗》^[11]和NY/T 2328—2013《农作物种质资源鉴定评价技术规范 板栗》^[12]，结合锥栗坚果实际表型，对栗苞形状、苞刺密度、坚果形状、坚果颜色、果面茸毛、果面光泽与底座大小等7个锥栗果实外形特征性状进行人工评定。外形特征性状的等级评定按照表2进行赋值，计算其出现频率与Shannon多样性指数，其中栗苞内结果不止一个的取正常边果或饱满果进行测定。Shannon多样性指数多样性指数计算公式为:

其中 $ pi $ 为性状在群体中出现的频率。

采用EXCEL 2007、R语言软件包与ORIGIN 2021b等进行数据处理。包括方差分析、变异分析、主成分分析以及灰色关联度分析。

锥栗杂交子代7个果实外形特征性状的多样性分析见表3，从中可见，F₁代栗苞形状与苞刺密度分别以球形、密为主，频率分别达到了63.89%与56.94%；坚果形状以球形为主，频率为50.00%；颜色以红褐色为主，频率达到了65.97%。7个外形特征性状的多样性指数除底座大小仅为0.168 2以外，其余性状均大于0.8，其中多样性指数大于1的是果面绒毛、果面光泽与坚果形状，由此可见，锥栗杂交F₁代7个果实外形特征性状除底座大小比较稳定外，其余6个性状表现出丰富的多样性。

锥栗杂交F₁代果实数量性状的变异分析结果见表4，12个数量性状除含水率与出仁率，其余性状变异系数均大于10%，具有丰富的变异，其中变异系数较大的3个性状分别是栗苞总质量、坚果总质量与单果质量，变异系数分别达到了41.10%、42.25%、33.58%，而最低的为出仁率，仅为6.28%。杂交子代果实表型差异较大，可开展单株选择。

对栗苞总质量等9个数量性状进行单因素方差分析，结果见表5。可见9个性状在143个个体间均存在极显著差异（P<0.01）。所有性状中F值最大的为果形指数，F值为118.99，最小的为单果质量，F值为59.28。以上结果表明各杂交子代果实数量性状个体内差异小于个体间，个体间差异为变异的主要来源。

对栗苞总质量、坚果总质量、单果质量等3个重要经济性状，在极显著水平下（P <0.01）进行LSD多重比较并取前20名，如 表6。

杂交F₁代12个数量性状的相关性系数见表7。可见各性状之间呈现出一定的相关性，共存在42组极显著相关（P<0.01）与6组显著相关（P<0.05）关系，其中，栗苞总质量、栗苞横径、栗苞纵径、坚果总质量、单果质量、坚果横径、坚果纵径与苞刺长度等性状间均存在极显著相关（P<0.01），其中相关性最大为单果质量与坚果横径2个性状，相关系数为0.937；出仁率与坚果总质量、单果质量、坚果横径、坚果纵径之间均存在极显著正相关（P<0.01），表明出仁率与坚果的表型关联度较高；出仁率与出籽率之间存在极显著正相关（P<0.01），可见两个性状之间存在较为紧密的关系。生产实践中可根据以上相关性，开展联合选择。

根据赖俊声等^[13]的方法，对栗苞总质量（X₁）、栗苞横径（X₂）、栗苞纵径（X₃）、坚果总质量（X₄）、单果质量（X₅）、坚果横径（X₆）、坚果纵径（X₇）、果形指数（X₈）、苞刺长度（X₉）、坚果含水率（X₁₀）、出仁率（X₁₁）和出籽率（X₁₂）等12个数量性状值进行Z-score标准化，导入ORIGIN 2021b软件中进行主成分分析。如表8，得到各主成分的特征值、贡献率与累计贡献率。可见前4个主成分的累积贡献率已达到84.59%，表明前4个主成分已经可以代表143个单株12个数量性状的84.59%的信息，因而提取前4个主成分进行分析。

提取前4个主成分的因子载荷矩阵如表9，其中对第一主成分贡献较大的性状为栗苞总质量、栗苞横径、栗苞纵径、坚果总质量、单果质量、坚果横径、坚果纵径与苞刺长度，即表征杂交F₁代果实的表型，它们反应了48.85%的原始信息；对第二主成分贡献较大的为出仁率与出籽率两个性状，反应了15.59%的原始信息；对第三主成分贡献较大的是果形指数，即表征坚果的外形特性；对第四主成分贡献较大的是坚果含水率。

通过前4个主成分的特征值与相关性矩阵，建立主成分方程：

根据4个主成分的贡献率，得到综合评价方程：

利用综合评价方程对143株杂交子代进行得分计算，将综合得分前20的单株进行排序，如表10。

根据苏欣欣等^[14]的方法，将锥栗杂交F₁代12个数量性状整体视作一个灰色系统，以全部子代12个性状中每一性状的最大值组成参考品种，即栗苞总质量46.22 g、栗苞横径73.71 mm、栗苞纵径68.41 mm、坚果总质量18.22 g、单果质量12.45 g、坚果横径29.13 mm、坚果纵径31.31 mm、果形指数1.83、刺长16.49 mm、坚果含水率51.14%、出仁率84.41%和出籽率51.85%，子代的12个性状值构成比较序列。由于各性状的量纲不一致，因此将各子代性状值除以参考序列对应性状值去除量纲。计算各性状的灰色关联度、权重以及各单株的灰色评价值。

如表11，可见在整个系统中，权重占比最大为含水率（X₁₀），权重为11.37%；占比最小为坚果总质量（X₄），其权重为5.82%，其次是栗苞总质量（X₁）与单果质量（X₅），权重分别为6.03%与6.62%。根据得到的灰色关联系数，计算各单株的综合评价得分，取得分前20名的单株以及得分，如表12。

结合2.3.1的主成分综合评定结果，其中G-98在2种综合排序方法中均为最佳单株。最终选出在2种综合评价方法均得分较高的10株单株，分别是G-98、D1-4、C-68、C-55、E-30-2、U-14、E-32、G-111、T1-4、W-6，单株果实部分重要经济性状见表13。可见除C-68外，其余单果质量均在9 ～ 13 g之间，属于大果单株。

栗属植物均为2倍体且均含有24条染色体，可进行相互杂交^[15]。杂交育种工作在栗属植物上开展较早，20世纪初国外学者开展了一系列以抗栗疫病特性为育种目标的种间杂交，并选育出了欧洲栗、美洲栗与中国板栗的杂交新品种^[16-17]。国内学者自上世纪60年代起，以高产，早熟，抗病虫为主要目标开展了日本栗与中国板栗的种间杂交，时兴春等^[18]以江苏省板栗主栽品种处暑红作母本，日本栗品种‘伊吹’和辽宁省自然杂种‘红石一号’的混合花粉作父本，得到了抗虫、丰产、早实的板栗新品种‘中日一号；在板栗种内杂交育种研究中，明桂冬等^[19]从‘红栗’和‘泰安薄壳’的杂交后代中选育出板栗新品种‘红1号’；郭燕、李颖等^[20-21]以板栗品种‘燕明’为母本，‘燕山早丰’为父本进行杂交，从杂交后代中选育出优质、丰产的板栗新品种‘冀栗1号 ’与‘明丰2号’。近年来锥栗杂交育种研究逐步开展，李艳民等^[22]以湖南 4 个锥栗优系为亲本进行杂交，并对杂交子代幼苗的生长特性进行研究，以生长优势为育种目标，选择出最佳授粉组合‘ZFPL-2’ × ‘LYXJ-6’；章平生等^[23]以板栗、锥栗种内和种间9个杂交组合235个单株及其亲本为试材，对其叶表型及光合生理性状进行分析，结果表明各性状存在丰富的遗传多样性，不同杂交组合内变异是总变异的主要来源，并综合选出“魁栗 × YLZ 15号”和“魁栗 × YLZ 1号”两个优良杂交组合。锥栗杂交育种工作在非经济性状研究上已取得一定成果，为锥栗杂交子代果实性状研究提供了有利基础。

本研究中，锥栗杂交F₁代果实7个外形特征性状除底座大小外，其余性状多样性指数均大于0.8，杂交子代在果实外观表征上存在丰富的多样性。12个数量性状中变异系数较大的为栗苞总质量、坚果总质量与单果质量，均超过30%，而除含水率与出仁率外，其余性状变异系数均大于10%，差异明显，存在较大的选择潜力。结合单因素方差分析，结果表明锥栗杂交F₁代单株在各数量性状上差异均达到极显著水平（P<0.01），且个体间差异是变异的主要来源。相关性分析表明12个数量性状性状之间共存在42对极显著相关关系（P<0.01），性状间关联性较强，此结论与龚榜初^[24]、李颖林^[25]等的一致，其中栗苞总质量、坚果总质量与单果质量等3个重要经济性状与其他性状间分别存在8对、9对、9对极显著相关关系。后续育种工作中可根据单株经济性状之间的显著差异以及关联性，在锥栗杂交F₁代中开展单株选择与性状间联合选择。

为选择优良锥栗单株，在本研究中测定了12个不同的数量性状。由于数量性状数目较多，单独从某一数量性状上进行比较非常片面，难以进行选择。主成分分析可以将多个因子降维为几个相对独立的主成分因子，这些因子含有原始数据的大部分信息量，从而简化数据结构，降低选择难度^[26]；而灰色关联度分析将含有多个因素的数据整体视作一个封闭的系统，分析系统内不同因素之间的关联程度大小，通过计算得出参试品种与与理想品种之间的差距，从整体上进行综合评价^[27]。两种方法同时使用，将单一角度进行对比转变为对全局综合考虑，能够降低优良品种筛选的难度，在林业生产实践上已经得到广泛的使用。崔博文等^[28]对来自7个不同种源的马尾松进行磷胁迫试验，使用主成分分析与灰色关联度分析胁迫条件下15个生理生化指标，最终将马尾松的7个种源根据耐低磷能力分为4大类；杨璐等^[29]利用主成分分析与灰色关联度分析对13个桑葚品种的果实化学指标进行分析，选出了总黄酮、总酸、总多糖等5项能代表果实营养品质的代表性化学指标；江锡兵等^[30]使用主成分分析与灰色关联度分析对来自长江中下游的25个板栗主栽品种与5个北方板栗代表性主栽品种的果实与营养品质进行综合评价，选出了6个综合评分均在前列的板栗主栽品种。在本研究中，分别使用灰色关联度分析与主成分分析对143株锥栗杂交子代单株进行排序，均选择出20株排名靠前的优良单株，并将排序结果进行比较。2种排序结果之间的重合度达到了90%，具有良好的综合选择效果，此结论与江锡兵等^[30]得出两种综合排序结果具有较强相关度的结论相似。且主成分分析、灰色关联度分析与栗苞总质量、坚果总质量、单果质量等3个重要经济性状值排序前20名的单株重合度分别达到了65%、75%、75%与60%、60%、65%，3者中与以单果质量排序结果的重合度较高。结合变异分析以及相关性分析，可知此3个重要经济性状具有选择潜力较大、与其余性状关联性较强的特点，说明在锥栗育种工作中根据以上3个重要经济性状，尤其是以单果质量为主要育种目标选取大果单株具有较高的可行性。同时在综合得分前20名的单株中，组合L的单株个数在2种方法中均占到20%以上，其次是组合C、组合G、组合E，均占到了10%，但无法直接说明以上4个组合是较好的杂交组合，还需对亲本配合力、遗传距离、杂种优势等方面进行深入研究。此外，由于两种排序方法的统计学原理并不相同，出现了V1-6、C-35、L-47与J-31-1等在2种分析结果中并不重复的单株，生产实践上可以综合考虑单株的特有性状与实际育种目标，对以上单株进行选择。

本研究以锥栗杂交F₁代的143株单株为材料，对其7个果实外形特征性状与12个果实数量性状进行测定与分析，并使用主成分分析法和灰色关联度分析法对12个数量性状进行综合分析，通过综合评价模型评选出优良单株。试验结果表明锥栗杂交F₁代果实性状变异较为丰富，性状间存在一定关联性，具有较好的选择潜力；两种综合选优方法排序结果与以单果质量等3个重要经济性状值排序结果重合度较高，相互验证。研究结果为锥栗新种质创制和优良新品种选育奠定了基础。