不同香榧單株種實表型性狀變異

方明慧，鄭思靜，王思凡，陳 黎，萬志兵

（黃山學院，安徽黃山 245041）

香榧Torreya grandis屬裸子植物紅豆杉科香榧屬常綠喬木，又名羊角榧、細榧，是第三紀孑遺植物，為我國特有珍稀經濟樹種［1］，有食用［2］、藥用［3-5］、油用［6］、材用［7］、綠化觀賞［8］等多種用途.香榧是國家衛生部首批批準的藥食兩用食物之一，其種仁炒熟后，有化痰、止咳、潤肺、明目等功效［9］，陳振德等［4］研究表明香榧子油能夠預防動脈粥樣硬化，周大錚［5］研究證實了香榧酯具有抗腫瘤及抗病毒的功效.

香榧是榧樹中優良變異類型經人工選育后嫁接繁殖的優良栽培品種［10］.我國香榧大部分呈野生狀態，主要分布于長江流域以南的浙江、江蘇和安徽等省份［11］.近年來由于香榧的經濟效益不斷增長，因而在其生態適應區得到了大力推廣與發展［8］.但由于香榧異花授粉、自然雜交等特殊的生物特性，其性狀變異會逐代積累，導致其個體之間和群體之間的差異性愈發顯著，這就增加了香榧良種選育工作的難度［12-13］.因此，選育出高產穩產、品質佳的優良品種是發展香榧過程中亟待解決的關鍵問題.為此，許多學者對香榧的遺傳多樣性做了相關研究，目前主要從兩個方面展開：一是分子標記，如閔會等［14］利用AFLP 得出香榧物種水平和群體水平的遺傳多樣性都比較高，且群體內變異大于群體間；戴正等［15］利用ISSR 研究發現香榧的遺傳多樣性高于其它古老孑遺的裸子植物，如銀杏、水杉和銀杉等.二是表型遺傳，如閔會［16］研究結果表明，香榧針葉、果實等8 個表型性狀在群體間和群體內都存在顯著差異；詹利云等［17］通過表型性狀變異分析，在5 個雄性榧樹天然居群的121個單株內初步篩選雄性榧樹優良單株.

植物表型遺傳多樣性研究是鑒定種群遺傳變異時最簡便直觀的一種研究方法［18］，為尋找優良的遺傳材料奠定基礎［19-20］.種實性狀是植物生存和繁衍適應性的集中表現，其優良性是優樹選擇的重要考慮因素［21-22］.探討種實表型性狀之間的相關關系，可以用來指導選擇育種［23］.如郭松等［24］以5 個種源掌葉木為研究對象，通過分析11 個種實表型性狀，得出掌葉木變異豐富，并以種源間變異為主，且具有隨機變異的特點.林玲等［25］研究表明，砂生槐群體的種實表型性狀均存在著較豐富的遺傳變異，為優良種源和單株選擇提供了基礎材料.目前針對香榧的種實變異研究較少，鄔玉芬等［26］、李楊等［12］對香榧的種實變異研究主要集中在浙江、安徽的極少部分地區.本研究以安徽省績溪縣鎮頭林場種植的由不同地區引進所形成的14個香榧單株種實為試材，分析其種實表型的變異幅度和指標間的相互關系，探究香榧種實表型性狀的變異規律，為后續香榧優良單株選擇和品種選育提供理論依據.

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

香榧種植于安徽省宣城市績溪縣鎮頭林場，地理坐標為東經118°29′46″，北緯30°8′36″，東南接壤歙縣，西南連接黃山，西北與旌德比鄰，屬皖南山區變層巖系的中山、低山地區.該地最高月平均氣溫29.3 ℃，最低月平均氣溫1 ℃，年平均氣溫15.9 ℃.年平均降水量1 412 mm，夏季和秋季雨水偏多.該地土質肥沃，黃壤約占80%，多為輕壤和中壤，石礫含量約占15%，土壤pH為6～7，為香榧適生區.

1.2 試驗材料

供試香榧種實為不同地區引進品種，詳細情況見表1.

表1 不同來源的香榧單株

1.3 試驗方法

2019年9月下旬，隨機選擇14株生長健壯、樹齡相同的香榧單株，每株隨機采摘30顆完整青果.選擇種實縱徑（seed vertical diameter，SVD，mm）、種實橫徑（seed horizontal diameter，SHD，mm）、種實側徑（seed side diameter，SSD，mm）、種形指數（SVD/SHD）、單種重（seed weight，SW，g）和單核重（nut weight，NW，g）遺傳相對穩定、易于獲得的表型性狀進行測定.

在所采樣品中每個單株隨機選取10 個鮮果，用電子數顯游標卡尺分別測定種實縱徑、種實橫徑、種實側徑，精確到0.01 mm，取平均值，重復3次；用精密電子天平測量種實的單種重和單核重，精確到0.01 g，取平均值，重復3次.

1.4 數據分析

采用Excel 2016 軟件進行數據統計，采用SPSS 22.0 軟件對14 株單株的6 個性狀進行系統分類、性狀相關性分析和聚類分析.

2 結果與分析

2.1 香榧種實表型性狀分析

由表2可知，14株單株香榧種實縱徑的總體均值為30.31 mm，最大種實縱徑均值為34.62 mm（67號單株），最小種實縱徑均值為26.15 mm（56號單株）；種實橫徑的總體均值為21.65 mm，最大種實橫徑均值為25.33 mm（67 號單株），最小種實橫徑均值為19.42 mm（63 號單株）；種實側徑的總體均值為21.63 mm，最大種實側徑均值為25.56 mm（57號單株），最小種實側徑均值為19.51 mm（63 號單株）；種形指數可反映種實的大小和特點，14 個單株香榧種形指數的總體均值為1.41，最大種形指數均值為1.57（63號、74號單株），最小種形指數均值為1.04（56號單株），最大、最小種形指數均值均大于1.00，即縱徑大于橫徑，可看出香榧種實以長果形為主；種子重量的大小也可反映種實體積的大?。?7］，也可作為香榧良種的參考指標.14個不同香榧單株單種重的均值為8.96 g，最大單種重均值為13.32 g（67 號單株），其次是11.41 g（57 號單株），最小單種重均值為7.08 g（66號單株），最大單種重是最小單種重的1.88 倍；單核重的均值為3.32 g，最大單核重均值為5.75 g（57 號單株），最小單核重均值為2.36 g（66 號單株），最大單核重是最小單核重的2.44 倍.由以上數據可分析得到，67 號單株、57 號單株相比較于其他單株生長發育較好，而63、64 號單株相比較于其他單株生長發育較差.

變異系數的大小可間接反映出群體的表型多樣性豐富程度，即變異系數大說明該群體的性狀變異幅度高，表型多樣性豐富；變異系數小表明該群體的性狀變異幅度低，表型多樣性差［28］.從表2 可以看出，14 株香榧單株的果實表型指標總體變異幅度不同，變異系數依次為單核重（12.39%）＞單種重（10.96%）＞種實縱徑（7.20%）＞種實側徑（4.97%）＞種實橫徑（4.62%）＞種形指數（4.53%），相對而言，單核重變異系數最大，其次是單種重，說明其變異幅度最大，受環境影響大，不穩定.其中，種實縱徑、種實側徑、種實橫徑、種形指數的變異系數均在10.00%以下，表明這4個性狀都相對穩定.6個指標變異幅度在不同單株間差異較大，其中差異最明顯的是單種重，64號單株變異系數（16.52%）是37 號單株（2.51%）的6.59 倍，其次是種形指數，74 號單株變異系數（8.15%）是56號單株（1.45%）的5.61倍.

為明確香榧種實表型性狀在不同種實間的差異，在α=0.05的顯著性水平上進行了方差分析.由表2 可看出，不同單株間種實縱徑、種實橫徑、種實側徑、種形指數、單種重、單核重6 個表型性狀差異顯著.種實縱徑方面，67 號單株與68 號單株差異不顯著，而與剩余12 株單株均差異顯著；56 號單株與剩余13 株單株均差異顯著.種實橫徑和種實側徑方面，67 號單株與56、57 號單株差異不顯著，與剩余11 株單株均差異顯著；種形指數方面，67 號單株與37、69、79、71 號單株差異不顯著，與剩余9 株單株均差異顯著；57 號單株與剩余13 株單株均差異顯著；單種重方面，67 號單株與剩余13 株單株均差異顯著；單核重方面，67 號單株與65、68、71 號單株差異不顯著，與剩余10株單株均差異顯著，56號單株與57號單株差異不顯著，與剩余12株單株均差異顯著.

表2 不同香榧單株種實表型性狀的均值、標準差、變異分析及多重比較

2.2 香榧種實表型性狀的相關性分析

對香榧種實6 個表型性狀進行了相關性研究，結果見表3.由表3 可看出，種實縱徑與種形指數、單種重均呈極顯著相關，相關系數分別為0.542和0.468；種實橫徑、種實側徑、單種重、單核重兩兩之間均具有極顯著的相關性，種實橫徑越大，種實側徑就越大，相應的單種重、單核重也就越大，而種實橫徑、種實側徑均與種形指數呈極顯著負相關，說明種實橫徑、種實側徑越大，則種形指數越小，即種實形狀越扁，飽滿程度低.種實縱徑與種實橫徑、種實側徑均呈正相關關系，但相關性并不顯著.

表3 香榧種實表型性狀間的相關分析

2.3 香榧種實表型性狀的聚類分析

將表4 的6 個表型性狀數據進行標準化處理，采用重心聚類法進行分析，分析結果見圖1，反映了不同香榧種實間的親疏關系、表型變異層次和各組單株的特征，在歐式距離等于5.0時，可將14個不同香榧單株分成4個類群.表4中各種實表型性狀均值用于各類特征分析.

表4 香榧聚類分組中四類種實表型性狀均值的比較

由圖1可知，一類有10株單株，占樣本總量的71.43%.該類種實橫徑、種實側徑、單種重、單核重4個表型性狀平均值在4個類群中均最小，種實橫徑均值也相對較小，說明這10株單株間的親緣關系較近，均具有種實形狀較小、重量較輕的特點.二類只有68 號一株單株，占樣本總量的7.14%，其種形指數在4個類別中最大，說明該類種實的主要特點是形狀趨于長圓形，單種重和單核重相對較大.三類由56號、57號2個單株組成，占樣本總量的14.29%，該類種實橫徑、種形指數2個表型形狀平均值在4個類別中均最小，但種實橫徑、種實縱徑、單種重、單核重均相對較大，說明該類種實的主要特點是形狀趨于圓形、種實和種核較大.四類僅有67號一個單株，該類種實縱徑、種實橫徑、單種重3 個表型性狀均值在4 個類別中均最大，種實側徑、單核重均位居第2，說明該類種實的主要特點是形狀大、單種重量大.

圖1 14株不同香榧單株表型性狀的聚類分析

3 結論與討論

表型性狀變異是長期適應與進化的產物，是反映群體生物遺傳信息最直接的表現［29］.對14個不同香榧單株種實表型性狀的分析表明，該群體存在豐富的遺傳變異和分化，為后期良種選育和遺傳改良提供了良好基礎.變異系數是種質的固有特征，反映種質差異的范圍和程度，決定著資源的選擇范圍［30］.本研究表明，香榧種實的6 個表型性狀存在不同的變異情況，平均變異系數變化較大（4.53%～12.39%）.其中，單核重（12.39%）、單種重（10.96%）、種實縱徑（7.20%）的平均變異系數較大，在香榧的選育過程中，這3 個表型性狀的選擇空間都很大，為后期的良種選育提供了理論依據.種形指數是反映種實形態的一個重要指標，縱橫徑的協同關系保證了種實形態的基本穩定［31］.種形指數（4.53%）的平均變異系數在6 個表型性狀均值中最小，說明種形指數是較穩定的遺傳特征.

表型性狀相關性是植物資源研究和利用的重要內容.通過對性狀間的相關性研究，可以確定不同性狀間的關系，可以在選擇某一個性狀的同時預測其對其它性狀可能產生的影響或選擇壓［32］.香榧種實的6個表型性狀間的相關性結果表明，種實縱徑、種實橫徑、種實側徑、種形指數、單種重、單核重是香榧種實較為重要的表型性狀.種實、橫徑、種實側徑、種形指數、單種重、單核重兩兩之間均具有極顯著的相關性，種實橫徑與種實側徑、單種重、單核重均呈極顯著正相關，而與種形指數呈極顯著負相關，這與李楊等［12］對野生香榧種實表型性狀的研究結果一致.種實縱徑與種形指數、單種重均呈極顯著相關，但與種實橫徑、種實側徑相關性不顯著.因此，對相關性極強的性狀組進行選擇時，對其中一個性狀進行改良，可以同時影響其它性狀；而對相關性不顯著的性狀組進行選擇時，由于一個性狀的改良對其它性狀影響不大，所以在性狀選擇上應當有不同的改良方向和選擇標準［33］.

本研究采用重心法將14個不同香榧單株聚類分成4個組群，每個組群都具有其主要特征，這就從形態特征和經濟性狀角度初步明確了個體間的親緣關系，為培育不同目標的優良單株奠定了基礎［34］.根據表型性狀進行分類后，每類果實特征明顯，加之數量性狀一般呈連續性分布，表明每類果實中均有一個或多個性狀的極端值，這在育種過程中實際應用價值較大［35］.本研究從種實表型性狀變異的角度分析香榧群體的遺傳多樣性，揭示了不同香榧單株種實表型性狀的遺傳分化特性，旨在為后續香榧的優良單株選擇和品種選育提供理論依據.