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花椒是芸香科(Rutaceae)花椒属(Zanthoxylum L.)植物,在中国广泛种植。丰富的花椒种质资源以及不规范的命名方式造成品种混杂现象,加上不同的管理栽培方式和采摘干制储藏过程,市场上花椒品质和价格差异很大。花椒品质缺乏规范化的评价标准,通常只从某个品质性状入手,评价缺乏系统性和全面性。品质性状易受花椒品种、地理位置、气候条件、土壤条件和管理措施等方面的影响。为了更好地综合利用花椒种质资源,理清各产区主要栽培花椒的亲缘关系,确定不同种质资源花椒各主要品质性状差异,探究花椒品种类型和栽培环境(地理位置、气候、土壤条件)对各品质性状的影响,本文采用ITS2序列对72份不同种质资源花椒进行品种类型鉴定,比较不同种质资源花椒颜色、千粒重、麻味强度、挥发油含量、气味、麻味、脂肪酸和重金属含量等品质性状差异,并结合多种化学计量学手段确定不同品种类型花椒特点,筛选不同品种类型花椒的关键差异性状,结合相关分析和冗余分析方法分析栽培环境因素对关键差异性状的影响。本研究为正确鉴定花椒品种类型、改善花椒管理措施、生产高品质花椒提供理论支撑。研究结果表明:(1)来自全国72份种质资源的花椒分为四个品种类型:竹叶花椒(ZA,n=17),大多分布在年均温较高、空气湿度较大、年降雨量较多的西南地区;以韩城花椒为代表的“北椒”(ZB1,n=29),分布范围较广、种植环境多变;以凤县花椒为代表的“南椒”(ZB2,n=13),分布在较高海拔、较低气压的区域;以山东河北为主要产区的其他品种花椒(Others,n=13),分布于花椒主产区的东北部,海拔、年均温、降雨量和空气湿度较低、气压较高。(2)土壤p H、全钾、铝和砷含量在不同花椒品种类型土壤间表现出显著差异,有机质、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾、镉、铅、锰、镍含量在不同花椒品种类型土壤间差异不显著。土壤中的砷、铅和镍表现出低污染水平,土壤镉污染分为3类:土壤镉存在低污染的占花椒种植园总数的26.4%;中污染占66.7%;高污染占6.9%。由于花椒种植园土壤中存在较高的镉含量,94.4%的花椒种植园土壤表现轻度综合污染水平。地理位置和当地气压没有明显影响土壤条件,年均温度、年均相对湿度、年均降雨量影响了土壤p H和铝、砷、铅含量。土壤基本理化和土壤重金属元素内在效应明显。除了镉元素外,其余土壤重金属很难在花椒中积累。ZA果皮含有更低的铝和砷、更高的镉、锰和镍元素。在红色果皮花椒中,ZB1果皮含有更多的铝和砷元素。花椒中铝、锰、铅和镍对人体健康产生非致癌风险,砷和镉会导致致癌风险。年均温、空气相对湿度、土壤总磷、总钾、有机质和有效磷含量是影响花椒重金属元素差异的关键环境因素。(3)花椒颜色指标(亮度、红绿度、黄蓝度、饱和度和色调)、千粒重和挥发油含量在不同花椒品种类型间差异显著,麻味强度在不同花椒品种类型间差异不显著。依据这些指标可以成功鉴别竹叶花椒。基于这些指标,我们提出了两套鉴别体系,首先可以根据颜色指标的红绿度和色调将竹叶花椒成功鉴别,然后根据挥发油含量,鉴别出“北椒”花椒,最后根据千粒重判别“南椒”和其他花椒;通过比较判别模型中未知样品判别结果与典型变量的平均值判别花椒品种类型。(4)运用电子鼻结合气质联用技术可以有效鉴别不同种质资源花椒。电子鼻无法准确鉴别花椒品种类型。顶空固相微萃取方法结合气质联用技术可以在花椒中鉴定出36种共有挥发性成分,含量较高的是桧烯、月桂烯、柠檬烯和芳樟醇。芳樟醇、乙酸芳樟酯和乙酸松油酯是判别竹叶花椒的特征挥发性成分。挥发性特征很难准确鉴别不同的红花椒品种类型。影响不同品种类型花椒挥发性特征的关键环境因素不同:影响竹叶花椒气味特征的关键环境因素是空气相对湿度,影响“北椒”花椒气味特征的关键环境因素是经度,影响“南椒”花椒气味特征的关键环境因素是土壤镉含量。与顶空固相微萃取方法相似,鉴定出的花椒挥发油47种共有成分中含量较高的是柠檬烯、月桂烯和芳樟醇。罗勒烯、芳樟醇、柠檬烯、萜品油烯和乙酸松油酯是鉴别竹叶花椒的关键指标。影响不同品种类型花椒挥发油特征的关键环境因素不同:影响竹叶花椒挥发油特征的关键环境因素是土壤铅、全氮、全磷和砷含量,影响“北椒”花椒挥发油特征的关键环境因素是经度和土壤锰含量;影响“南椒”花椒挥发油特征的关键环境因素是土壤有效钾、有机质和铅含量以及当地气压。(5)花椒中共检测到9种麻味物质,主要麻味成分是ZP-amide C和ZP-amide D,检测到10种常见脂肪酸,主要为棕榈酸、棕榈烯酸、油酸、亚油酸和亚麻酸。ZP-amide D是区分花椒品种类型的关键指标。经度和土壤铝含量是影响花椒麻味组成差异的主要环境因素。花椒脂肪酸特征除了受花椒品种类型影响外,主要受环境因子的显著影响(竹叶花椒种植园的海拔、土壤有机质和铅含量;“北椒”花椒种植园的降雨量和土壤有效钾含量;“南椒”花椒种植园的土壤全钾和有效钾含量)。