小果冬青種實性狀研究

李 田，何素琳，溫 強，樓浙輝，幸偉榮，桂麗靜

（江西省林業科學院，江西 南昌330013）

小果冬青（Ilex micrococca）是冬青科冬青屬落葉高大喬木。冬青屬的相關科研成果不多，主要集中在有觀賞性且耐寒的北美冬青（I.verticillata）、有藥用和食用價值的鐵冬青（I.rotunda）、毛冬青（I.pubescens）、大葉冬青（I.latifolia）等樹種，目前小果冬青的研究主要是繁育技術方面的[1-2]，而其具備的速生、藥用特性都有研究價值。為了能篩選出適合觀賞的品種，用不同種源的小果冬青種子，對種實性狀數據上的差異來進行綜合評價，從而找出表現優秀的種源，對于后續的選優育種工作有很大的幫助。

1 主要特征

1.1 生長特征

小果冬青花白色，雌雄異株，花期5－6月，果期9－10月。小枝粗壯，無毛，具白色、圓形或長圓形的氣孔。葉紙質，先端長漸尖，邊緣具芒狀鋸齒[3]。

1.2 分布區域

本文得到中國數字植物標本館網站（CVH）的大力協助，免費提供了國家標本資源共享平臺數據庫中小果冬青標本的采集信息。圖1為利用這些標本信息數據，按省份進行分類統計而繪制的條形圖?？梢钥吹叫」嘣陂L江以南各省均有分布，但在云貴川等高海拔省份分布較多，這些省份都有眾多高山山脈及其余脈，說明小果冬青不耐北方的低溫，更適宜生長在海拔較高、氣候溫濕的亞熱帶地區。小果冬青的果實是鳥類過冬的食物來源之一，鳥類的傳播使小果冬青分布區域很廣，但在采種過程中極少見到有小果冬青種群，多數呈單株分布[4-6]。

1.3 分布生境

小果冬青生境為山地常綠闊葉林，圖2是對所有標本采集的海拔高度進行分類統計后繪制的柱狀圖，可以看出小果冬青偏向于海拔較高的闊葉林，主要分布于海拔600~1 100 m的區域范圍內。常綠闊葉樹種由于爭奪陽光普遍比較高大，作為高大喬木的小果冬青也能輕松適應生存競爭，但是樹齡較長、胸徑較大的小果冬青難以見到[7-8]。

圖2 現有小果冬青標本采集的海拔統計Fig.2 The altitude chart of existing specimens of I.micrococca

1.4 果實特征

小果冬青果實的直徑一般在3~4 mm，漿果，外果皮很薄，中果皮肉質化，內果皮為革質，果蒂是平展近圓形的宿存花萼，有淺裂，直徑2 mm左右，與果枝相連處略有突起；果臍是宿存的柱頭，呈厚盤狀，直徑在1 mm左右。果序與花序相同，都呈二到三回三歧聚傘狀排列（圖3），即中間的果枝兩側分生一對側枝，側枝通常相較主枝更為粗壯；兩個側枝的枝頂又以同樣方式各分生出一組三歧果枝，甚至還會著生出第三級的三歧果枝。這是小果冬青區別于其它冬青科植物的重要特征。

圖3 小果冬青的二回三歧聚傘狀果序Fig.3 Dichotomous tridentate cymose infructescence of I.micrococca

小果冬青果實呈聚傘狀排列，未成熟時呈綠色，成熟后變紅，這種團狀的果序使得落葉后，遠觀枝頭時像掛著無數個紅球，有強烈的景觀效果。新摘的果實脆硬，存放數天后會變得柔軟多汁。和冬青科其它冬青品種一樣，小果冬青也存在結黃色果實的變種。小果冬青為雌雄異株，但是在野外經常發現周圍只存在單株的情況下依然果實累累，可能是沒有完全退化，有自花授粉的功能。

1.5 種子觀察

小果冬青的種子呈桔子的瓤瓣狀聚成球形，顏色為深棕色，肉眼可以隱約看出種子外面附著一層薄的白色物質。在40倍的顯微鏡下可以看出外面是一層白色膠狀物質（圖4），用清水無法清洗掉。通過實驗，無論是用草酸或是燒堿浸泡，均無法使其被腐蝕。刮去膠質層后露出土黃色的種殼，其表面的紋路類似花生殼的網絡狀脈紋。

圖4 小果冬青種子外層的膠狀物質（左）及種殼（右）Fig.4 The gelatinous material on the outer layer of I.micrococca seeds(left)and the shell(right)

2 材料與方法

2.1 實驗材料

為了研究小果冬青的種實性狀，從全國各地收集不同單株的果實9份，共計7個種源，3個家系。每個種源的基本情況見表1。

表1 不同種源母株的生長特性Tab.1 Growth characteristics of different provenances seed tree

2.2 試驗方法

果實性狀：每個種源隨機取50個果實，測量其橫徑、縱徑、千粒重、千粒脫水重、含水率以及每個果實中種子數量。

種子的發芽率與發芽勢：將儲藏的小果冬青果實用水浸泡2~3 d后搓去果皮及果肉，清洗干凈后繼續浸泡，直到水面飄浮極少的種子。隨機選取100粒種子播于發芽沙箱，用保溫膜覆蓋，放置到溫度和陽光相對穩定的地方。在種子發芽后開始每日記錄，在連續3 d發芽數不發生變化開始統計：發芽率=（發芽種子粒數÷測試種子粒數）×100%；用統計期內發芽數最多的一天進行計算：發芽勢=（規定時間內發芽種子粒數÷測試種子粒數）×100%。

數據處理：使用SPSS 22.0軟件進行分析，對不同種源的小果冬青種實性狀用平均值±標準誤差來表示，并進行LSD多重差異比較。最后，加入發芽率和發芽勢的數據后進行不同種源的主成分分析和聚類分析。

3 結果與分析

3.1 種實指標描述統計

小果冬青的種實性狀各項指標見表2，其中縱徑、橫徑、縱橫比和種子數等數據進行了LSD多重比較。為了進一步研究種源與種實性狀間的關系，再用主成分分析法和聚類分析法進一步分析[9-13]。

表2 不同種源的種實指標描述統計Tab.2 Different provenance of solid indicator describing statistics

3.2 主成分分析

3.2 .1 提取因子

將不同種源的種子按縱徑、橫徑等9個變量在SPSS中進行因子分析，提取因子的方法選擇主成分分析法，設定特征值需大于1。得到表3。

表3 因子解釋原有變量總方差的情況Tab.3 The factor explains the total variance of the original variable

按照主成分提取的條件，前3個主成分符合特征值大于1要求，而且他們在總特征值中所占比重累加達86.399%，說明提取這3組主成分原有變量信息丟失較少，因子分析的效果比較理想。

3.2 .2 各主成分的解釋

表4 左半部分是3組主成分中各變量所占的比重，右半部分是左表實行正交旋轉（目的是為了重新分配各個因子的的解釋原始變量方差的比例，使每個主成分中的主要因子更易于歸納總結其含義[14]）后3個主成分中各變量所占比重。

表4 旋轉前后的因子載荷矩陣Tab.4 Factor load matrix before and after rotation

從旋轉后的載荷值可以看出，第1主成分中千粒重、縱徑、千粒脫水重、橫徑4個因子具有較高載荷，表明種實的形狀與種實的重量相關；第2主成分中橫縱比與種子數2個因子有較高載荷，此外橫徑與發芽率也有一定的載荷，表明種實的橫徑與所含的種子數有關，還與發芽率有一定相關性；第3主成分中種子的含水率、發芽勢2個因子有相對較高的載荷，表明種子含水率的高低與種子的發芽快慢程度有關，同時與種實的重量呈負相關。

3.2 .3 綜合得分

根據表3中前3個主成分特征值所占比重，可以得到計算綜合得分的模型公式為：

計算過程略，最終得到綜合得分排名前4位的種源依次是：重慶、江西修水、江西婺源、浙江寧波P2。

3.3 聚類分析

對所有樣本的果實性狀指標進行系統聚類分析，圖5是樣本聚類（Q型聚類）得到的樹形圖。

圖5 聚類分析的樹形圖Fig.5 Tree diagram of cluster analysis

從圖5可以看出，在歐式距離D=5處分成了2個大類，其中第一個大類又可以分為2個小類：一個是千粒重適中，而且其它指標也相對不錯的，由浙江的P1和P2、江西婺源、江西龍勝的種源聚類而成；另一個是千粒重偏小，含水率低，但發芽率較高的，由江西井岡山和浙江P3的種源聚類而成，這兩個小類因為發芽率等指標相近合并成了一個大類。第二個大類也分為了2個小類，一個是千粒重較大，但是發芽率及含水率偏低，由江西修水和云南景洪的種源聚成，另一個小類是由重慶種源組成，因發芽率較高而稍稍有別于前者。

4 結論與討論

通過主成分1的因子載荷值，可知千粒重與縱徑有較大相關性，這是因為小果冬青的果實大部分呈球形或柿形，縱徑越大意味著果形越大，果實的質量也相對較大。由于營養分配的問題，同一株小果冬青的果實也會存在大小區別，甚至同一枝的果形和果徑也存在差異。不同種源間果實性狀差異更大，比如重慶種源比廣西龍勝種源的橫徑大了22%。但是數據也表明，果實的質量大小與發芽率是呈反相關的。

《中國植物志》記載：“小果冬青有分核6~8個”，但在實際清點中，發現每個種源中都有一部分果實含有9粒種子，重慶種源的果實甚至含有12粒種子。果實的橫徑越大意味著果實的體積也越大，可以容納更多的種子。主成分2的因子載荷值揭示了橫縱比與種子數及發芽率之間存在顯著的相關性，而且橫縱比與橫徑正相關，與縱徑反相關，說明果實呈扁平柿形的種子越多，而且發芽率越高。由于部分果實中有1~4粒未成熟的種子，果實發育不充分，降低了橫徑與種子數的關聯性。

主成分3顯示果實含水率和發芽勢因子載荷值較高。通過表2中果實種子數與千粒重的折算，1 kg果實有將近20萬粒種子，在發芽實驗中，剛清洗干凈的種子會密密麻麻地浮在水面，小果冬青的種子透水過程十分緩慢，持續浸泡3~5 d之后，絕大部分種子都會陸續沉入水中，說明有水分滲入使重量增加了。小果冬青即使催芽了也存在發芽不整齊的情況，甚至半年之后仍有新芽發出。不同種源間種子最快出芽時間相差不大，但是一天內出芽數量存在差別，所以發芽勢是一個重要參考指標。

通過聚類分析，不同種源圍繞千粒重這個變量劃分成3個大類，同樣千粒重也是主成分1中載荷最大的，所以它是一個決定性的重要指標。分別查看主成分分析綜合評價前4的種源：重慶、江西修水、江西婺源、浙江寧波P2，就能發現重慶和江西修水種源聚為一類，原因是它們的縱徑數據無顯著差異，千粒脫水重均極大；江西婺源、浙江寧波P2種源另聚一類，原因是它們的含水率和脫水后重量等權重指標值相似。

通過上述數據分析得到的優勢種源可以為品種選優提供數據支撐，當然，這兩種分析方法都有一些局限性，聚類分析法容易受內部方差較大的變量影響，主成分分析法又無法按我們重點關注的指標進行評價。小果冬青種子生物學性狀存在豐富的變異，其他表達種實性狀的指標存在缺失，種子性狀篩選還需要在全國不同區域采集更多種源，再結合生長特性試驗進行綜合判斷，為優良種質資源評價與選育提供理論依據[15]。