不同產地油用牡丹種實性狀的多樣性分析

侯 靜，卜曉婷，袁 鳴，張文獻，李淑嫻

（1. 南京林業大學 南方現代林業協同創新中心，江蘇 南京 210037；2. 南京捷利牡丹農業有限公司，江蘇 南京 210007）

食用油是人類飲食結構的重要組成部分，為人們提供了豐富的油脂和能量[1]。我國90%以上的食用油是從油菜籽、花生及大豆等草本油料植物種子和棉籽中榨取的[2]。隨著我國人口的增長，耕地面積的減少，僅靠有限的耕地種植油料作物已難以解決食用油供需不足的問題。目前，我國60%以上的食用植物油需要進口，這嚴重威脅著國家食用油的供給安全[3]，如何協調解決食用油供給問題是當前急需解決的重要問題之一。木本油料植物具有一次性種植、長期收益、現實效益高的特點，食用油料植物木本化已成為解決食用油嚴重不足的重要途徑和發展趨勢。

油用牡丹（Oil Peony）是芍藥科Paeoniaeeae芍藥屬Paeonia牡丹組Sect.Moutan中結實能力強、能夠用來生產種籽、加工食用牡丹籽油的牡丹類型[4]，是我國特有的木本油料作物，廣泛分布于我國20多個省區[5]。牡丹籽油含有100多種活性物質[6]，其不飽和脂肪酸含量在90%以上，是橄欖油的40倍[7-9]，是不可多得的健康油、放心油[10]。此外，油用牡丹耐干旱、耐高寒、耐貧瘠，具有“不與民爭糧，不與糧爭地”的獨特優勢[11]。大力發展油用牡丹產業，對于促進我國油料生產、保障糧油安全、充分利用我國的荒山荒地發展林下經濟、改善生態環境、增加農民收入等均有十分重要的意義。目前，國內油用牡丹種植面積高達13.33萬hm2[12]，其品種類型主要為‘鳳丹’P. ostii‘Fengdan’和紫斑P. rockii[13]。但是，其植株個體間的差異較大，普遍存在產量不高的問題[14]，因而選育優良油用牡丹新品種是我國油用牡丹產業發展的必由之路。油用牡丹品種選育的方法主要有引種馴化、實生選種、芽變選種、人工定向雜交育種、誘變育種等[15]，其中，引種并逐步馴化既是油用牡丹育種的前期工作，也是各地豐富品種的常用方法[15]。高潔等[16]對引種到四川地區的紫斑、趙粉、鳳丹、酈家香、潭州紅、寶慶紅6個油用牡丹品種的性狀指標進行了測定，結果表明，‘鳳丹’的性狀表現優良，并將其認定為良種，命名為‘鳳丹1號’。陳慧玲等[17]調查了湖北省油用牡丹的引種情況，比較分析了4個不同種源油用牡丹的性狀特征，從中篩選出了適合在湖北省推廣應用的油用牡丹種源。引種具有簡便易行、見效快的優點，但是，引種成功與否，決定于引種地區與原產地區的生態環境差異的大小，差異越小引種成功率則越高[18]。以往的研究結果表明，同一物種不同品種對環境的適應能力不同[19-20]，其產量和品質的差異也都較為明顯[21]。但是，目前有關油用牡丹的長勢、產量等性狀在引種地與原產地的表現差異的研究報道較少。植物原產地是其生長的最適環境，通過調查油用牡丹原產地的地理環境條件，分析并評價油用牡丹在引種地的種實性狀表現，可以更好地開展油用牡丹引種及良種選育工作。為給油用牡丹的引種、育種及產業化發展奠定基礎，采集不同產地油用牡丹品種‘鳳丹’、紫斑和湖南邵東產的‘香丹’的蓇葖果，對其大小、出種率、種子千粒質量等9個種實性狀指標進行測定與比較分析，以確定油用牡丹潛在的優良種質，揭示其種實形態的變化規律，并確定影響油用牡丹種實性狀的主要環境因子。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2020年8月初至8月下旬，在湖南邵東、安徽亳州、山東菏澤、湖北襄陽、四川綿陽、陜西合陽、青海湟中、西寧林業科學研究所（以下簡稱為“西寧林科所”）、甘肅臨洮這9個產地，共采集3個油用牡丹品種的試材，各個產地的地理位置和氣候條件見表1。每個采樣地點各選取30～40株長勢較為一致的苗木，待蓇葖果呈蟹黃色時開始采摘，將采摘的蓇葖果置于網袋中，掛好標牌，帶回實驗室，以用于各個指標的測定。

表1 9個油用牡丹產地的環境概況Table 1 Environmental profile of nine oil peony growing regions

1.2 試驗方法

1.2.1 果實性狀的測定

測定的果實性狀指標包括蓇葖果鮮質量、果長、果寬和出種率共4個指標。從每個產地采集的樣品中各隨機選取15個未開裂的蓇葖果，用天平（精度為0.001 g）稱其鮮質量，用游標卡尺分別測量蓇葖果最長處、最寬處的長度（單位為mm）。然后將蓇葖果置于室內自然陰干，等蓇葖果裂開后，稱取各個果內種子的質量，計算種子與果實質量的百分比（即出種率）。

1.2.2 種子性狀的測定

測定的種子性狀指標包括種子鮮質量、干質量、粒數、千粒質量和含水量共5個指標。從供試的各個蓇葖果中逐個取出種子，用天平（精度為0.001 g）稱取種子的鮮質量，計數各個蓇葖果中所含種子的粒數；待種子自然晾干至恒質量后，用天平稱量種子的干質量；按照國家標準（GB 2772—1999）[22]中規定的方法測定種子的含水量與千粒質量。

1.3 數據分析

所有試驗均設3次重復，采用Excel軟件進行原始數據的整理與統計，采用SPSS 19.0軟件中的one-way ANOVA法進行單因素方差分析，采用Duncan法進行樣本間差異顯著性的分析。

2 結果與分析

2.1 果實性狀分析

不同產地油用牡丹果實性狀的測量與比較分析結果見表2。6個產地之間‘鳳丹’蓇葖果的各個性狀指標測定值均有一定的差異。單個蓇葖果的鮮質量為29.98～52.29 g；其中，陜西合陽的單個蓇葖果的鮮質量最重，為52.29 g，顯著高于其他5個產地的；而湖北襄陽的單個蓇葖果的鮮質量最輕，為29.98 g，僅約為合陜西合陽的1/2。陜西合陽的果長和果寬也均最大，分別為54.88和19.00 mm；而安徽亳州的蓇葖果最短（果長僅有43.74 mm），湖北襄陽的蓇葖果最窄（果寬僅有15.57 mm）?！P丹’的出種率為36.16%～48.42%，其中，湖北襄陽（48.42%）、四川綿陽（46.07%）、湖南邵東（45.12%）、陜西合陽（44.33%）這4個產地的出種率均較高，且其差異不顯著，但均顯著高于安徽亳州（40.42%）和山東菏澤（36.16%）的出種率。綜合分析可知，陜西合陽的‘鳳丹’蓇葖果性狀最優。表2顯示，湖南邵東的‘香丹’蓇葖果的鮮質量、果長、果寬與出種率分別為10.90 g、30.86 mm、11.00 mm和32.98%，其各個性狀指標測定值均顯著低于同一產地的‘鳳丹’的，其單個蓇葖果的鮮質量不足‘鳳丹’的1/3。

比較分析3個產地的紫斑蓇葖果性狀可知，不同產地間其果長、果寬及出種率也都有一定的差異，但其差異并不顯著（表2）。3個產地的紫斑單個蓇葖果的鮮質量為45.33～47.50 g，其中，甘肅臨洮的單個蓇葖果的鮮質量最重，其次依次為青海湟中（46.70 g）、西寧林科所（45.33 g）的。甘肅臨洮的果長（49.98 mm）及出種率（45.89%）也均最大；西寧林科所的果長、出種率分別為48.21 mm、35.01%，均稍低于甘肅臨洮的；而青海湟中的果長（42.36 mm）及出種率（33.10%）均最低。3個產地的紫斑果寬為16.21～20.39 mm，蓇葖果最寬的產地是西寧林科所，甘肅臨洮的果寬（20.23 mm）以0.16 mm之差位于西寧林科所之后，而這兩個產地的果寬均顯著高于青海湟中的果寬（16.21 mm）。綜合分析發現，甘肅臨洮的紫斑蓇葖果的性狀最優；比較紫斑與‘鳳丹’果實性狀指標的測定值可知，紫斑蓇葖果的鮮質量較大、果寬較大，但其果長較短、出種率較低。

表2 不同產地油用牡丹果實性狀的差異分析結果?Table 2 The variance analysis results of oil peony fruits from different growing regions

2.2 種子性狀分析

不同產地的油用牡丹種子性狀的測定結果見表3。6個產地的‘鳳丹’種子性狀有一定差異。種子的鮮質量為13.25～23.13 g；其中，陜西合陽的種子鮮質量最重，山東菏澤的種子鮮質量最輕，僅為陜西合陽種子鮮質量的57.28%。單個蓇葖果中種子的粒數為28.00～47.00粒；安徽亳州的種子粒數最少，而四川綿陽與陜西合陽的種子粒數相同且均最多，均為安徽亳州的1.68倍。另外，四川綿陽與陜西合陽的種子干質量均最重，分別為15.20和14.47 g，分別是山東菏澤的種子干質量（7.81 g）的1.95和1.85倍，均顯著高于其他4個產地的干質量。6個產地的種子千粒質量由大至小依次為陜西合陽、安徽亳州、四川綿陽、湖北襄陽、山東菏澤、湖南邵東；其中，陜西合陽的種子千粒質量最大，為500.79 g，湖南邵東的種子千粒質量最小，為447.70 g，后者比前者低了10.60%。6個產地之間種子含水率（35.62%～40.99%）的差異不顯著；山東菏澤的種子含水率最高（40.99%），湖南邵東的種子含水率最低（35.62%）。比較分析6個產地的‘鳳丹’種子性狀后發現，陜西合陽的種子性狀最好。湖南邵東的‘香丹’種子鮮質量、種子粒數、種子干質量、千粒質量、含水率分別為3.62 g、11.00粒、2.15 g、371.81 g、38.05%。與同一產地的‘鳳丹’品種相比，除含水率較高外，‘香丹’種子的其他性狀指標值均遠低于‘鳳丹’種子的，‘香丹’種子的鮮質量僅為‘鳳丹’種子鮮質量的23.52%。

不同產地的紫斑種子各個性狀指標的測定結果見表3。表3顯示，不同產地的紫斑種子的鮮質量、種子粒數、種子干質量、千粒質量、含水率，甘肅臨洮的測定值均最大，明顯優于西寧林科所和青海湟中這2個產地的。甘肅臨洮的種子鮮質量、種子粒數、種子干質量分別為20.79 g、48.00粒、12.35 g，與西寧林科所和青海湟中這2個產地的差異均顯著，而這2個產地間的差異均不顯著；其中，西寧林科所的種子鮮質量最小，為15.21 g，而青海湟中的種子粒數與種子干質量最少和最小，分別為34.00粒和9.35 g。3個產地之間種子千粒質量和含水率這2個性狀指標的測定值均存在一定的差異，但均未達到顯著性水平。3個產地的紫斑種子千粒質量、含水率由大到小均依次為甘肅臨洮（433.69 g、40.59%）、青海湟中（420.16 g、39.60%）、西寧林科所（391.00 g、36.72%）。比較不同產地的紫斑種子性狀指標的測定值可知，紫斑種子的鮮質量、粒數、含水率均稍高于‘鳳丹’的，而其種子干質量、千粒質量均較小，其千粒質量比‘鳳丹’種子的少64.22 g。

2.3 ‘鳳丹’種實性狀間及其與環境因子間的相關性分析

對‘鳳丹’9個種實性狀指標之間的相關性進行了分析，結果見表4。9個種實性狀指標之間具有一定的相關性。其中，蓇葖果的鮮質量與果長、果寬（即蓇葖果大?。╅g均存在極顯著正相關（P＜0.01），表明蓇葖果越大其鮮質量越重；蓇葖果的鮮質量與種子粒數（P＜0.01）、種子鮮質量（P＜0.01）、種子干質量（P＜0.05）之間也都存在極顯著正相關，也即蓇葖果的鮮質量越大，蓇葖果中種子的粒數就越多，種子的鮮、干質量均越重。果長與果寬之間在P＜0.05的水平上呈正相關，果寬與種子鮮質量、種子粒數、種子干質量之間也都存在正相關性（P＜0.05），而果長與種子鮮質量、種子粒數、種子干質量之間在P＜0.01的水平上均呈現出正相關性，且其相關系數均更大。蓇葖果的出種率、種子千粒質量、種子含水率這3個性狀與其他種實性狀間均存在一定的相關性，而其相關性均不顯著?！P丹’的9個種實性狀指標之間的相關性分析結果表明，蓇葖果的長度越長，蓇葖果的鮮質量則越重，果中種子的粒數越多，種子的鮮質量則越重，產量越高。另外，果長的測量簡單易行，因此，果長可以作為測算‘鳳丹’產量的指標。

表3 不同產地油用牡丹種子性狀的差異分析結果?Table 3 The variance analysis results of oil peony seeds from different growing regions

‘鳳丹’的9個性狀指標與其產地的經緯度、年均氣溫、年均降水量、無霜期和海拔這6個環境因子之間的相關性分析結果見表5。表5表明，蓇葖果的出種率與海拔高度之間存在極顯著正相關（P＜0.05），表明蓇葖果的出種率隨著海拔高度的增加而增大。種子的粒數、鮮質量、干質量與經度之間均存在極顯著負相關（P＜0.05），即隨著經度的增加，種子的粒數、鮮質量和干質量均呈減小趨勢。種子的含水率與經度之間呈極顯著正相關（P＜0.05），說明經度越大，種子含水率則越高。而蓇葖果鮮質量、果長、果寬、種子千粒質量與產地各個環境因子之間的相關性均不顯著（P＞0.05）。這一分析結果表明，環境因子中的海拔和經度是影響油用牡丹產量的2個重要因素，在油用牡丹引種過程中應予以重點考慮。

3 結論與討論

植物性狀是物種在長期進化過程中與環境相互作用逐漸形成的，能夠反映植物對外部環境的適應性[23]，是評價植物生長態勢的重要指標，在農林作物種質資源保護、挖掘和利用、良種選育等工作中得到了廣泛的應用[24-25]。種實性狀是有性繁殖的重要組成部分，體現了遺傳因子和環境因子的綜合作用[26]，反映了植物生長、生存和繁衍的適應性[27]，是植物良種選育的重要指標[28-30]。油用牡丹種子是其有性繁殖的主要材料[31]，也是牡丹籽油萃取的主要原料。研究不同產地油用牡丹的種實性狀特征，可為油用牡丹的品種選育提供參考依據。許洋等[32]采用方差分析與相關分析法對不同產地栓皮櫟Quercus variabillis種子表型性狀的變異情況進行了分析，結果發現，其種子的長、寬及長寬比等性狀差異均達到顯著水平。本研究對油用牡丹種實性狀進行了測定及分析，結果表明，不同產地間不同性狀的差異顯著水平不同，其中，種子含水率在不同產地間未表現出顯著性差異，而在2個產地間或多個產地間其他種實性狀的差異均達到了顯著性水平。產于陜西合陽的‘鳳丹’蓇葖果鮮質量、果長、果寬、種子鮮質量、種子粒數的測定值均最大，與四川綿陽的差異均不顯著，但其差異顯著性均高于其與其他4個產地間的；而其千粒質量的測定值雖為最大值，但與其他5個產地的‘鳳丹’之間均未表現顯著性差異。甘肅臨洮的紫斑蓇葖果鮮質量、果長、出種率、種子粒數、種子鮮質量、種子干質量、種子千粒質量、種子含水率這8個性狀指標均優于青海湟中和西寧林科所這2個產地的，其中種子粒數、種子鮮質量、種子干質量這3個性狀指標與青海湟中和西寧林科所這2個產地的差異均達到了顯著性水平，蓇葖果鮮質量、種子千粒質量、種子含水率這3個性狀指標在3個產地間的差異均不顯著，而果長和出種率這2個性狀指標與西寧林科所的差異均不顯著，但均顯著高于青海湟中的。湖南邵東的‘香丹’種子各個數量性狀指標值仍均低于同一產區的‘鳳丹’種子的。但是，‘香丹’花色艷麗，其觀賞價值高，可作為油用牡丹的雜交親本，這樣可以豐富油用牡丹的花色。

分析中發現，各個產地油用牡丹的種實性狀存在一定差異，其中，陜西合陽的‘鳳丹’和甘肅臨洮的紫斑種實性狀均表現優良，均可作為油用牡丹產業發展的潛在種質資源。

表4 ‘鳳丹’的9個種實性狀指標間的相關性分析結果?Table 4 The correlation analysis results of nine seed and fruit traits of P. ostii ‘Fengdan’

表5 ‘鳳丹’種實性狀指標與其產地環境因子間的相關性分析結果?Table 5 The correlation analysis results of seed and fruit traits of P. ostii ‘Fengdan’ and environmental factors

有關研究結果表明，植物的生長性狀之間存在一定的相關性。Moles等[33]將2002年前發表的所有英文文章中涉及植株大小、冠層面積、種子產量、植株壽命的數據進行相關性分析，結果發現，種子產量與植株大小、第1次結種時間、植株壽命、生殖生長時間均呈正相關。研究種實性狀的相關性，確定不同性狀間的關系，找出與牡丹產量呈正相關且易于測定的性狀指標，將其作為衡量油用牡丹產量的標準，則可大大提高高產油用牡丹的選育效率。本研究收集到的‘鳳丹’種源較多，為確保研究結果的準確性，采用雙變量分析法，僅對不同產地的‘鳳丹’種實性狀及其與環境因子間的相關性進行了分析，結果表明，‘鳳丹’品種群各個種實性狀之間存在一定的相關性，其果長與蓇葖果鮮質量、果寬、種子粒數、種子鮮質量和種子干質量之間均存在極顯著正相關，說明‘鳳丹’蓇葖果越長，蓇葖果鮮質量則越重，果的寬度越寬，果中種子粒數則越多，種子的鮮、干質量均越重，‘鳳丹’的產量越高。另外，蓇葖果的長度容易測量，因此，果長可以作為衡量油用牡丹產量的標準。

植物的生長性狀容易受到環境的影響，其影響程度會隨種源的差異性及栽培時間的增加而增大[34]。姚小華[35]采用相關分析和聚類分析法對不同產地樟樹Cinnamomum camphora的種子性狀進行了分析，結果表明，種子的大小由東南向西南呈遞減的變化趨勢。因此，調查油用牡丹的產地及其生態環境，通過相關性分析確定影響油用牡丹性狀的主要環境因子，將大大提高油用牡丹引種的成功率。本研究對‘鳳丹’的9個種實性狀與其產地的經緯度、海拔、年均氣溫、年均降水量、無霜期6個環境因子之間的相關性進行了分析，結果顯示：蓇葖果的出種率主要受海拔的影響，并與海拔高度之間存在極顯著正相關；種子的粒數、鮮質量、干質量與經度之間均存在極顯著負相關；種子的含水率與經度之間呈極顯著正相關。這一結果與其他學者針對不同樹種的相關研究結果[36-39]類似。由此可知，海拔和經度是影響油用牡丹產量的2個重要環境因子，在油用牡丹引種過程中應加以重點考慮。

植物的栽植密度決定了植物的采光率、成活率及生長速度。季琳琳等[40]研究發現，‘鳳丹’在不同的栽植密度下其出籽率、種子粒數、種子鮮質量、百粒種子質量等指標均出現了顯著性差異。本研究僅僅分析了地理環境對‘鳳丹’種實性狀的影響情況，而栽植密度對其種實性狀的影響作用有待進一步研究。牡丹籽油是新型木本植物油，其營養價值較高。目前，相關研究主要集中在牡丹籽油的提取方法及其成分分析等方面，而關于種實質量與含油率間的相關性研究報道卻較少。由于含油率的測定較為復雜，若能通過種實質量對含油率進行估測，則可大大提高高產、高油的優質油用牡丹新品種的選育效率。本研究對9個產地3個油用牡丹品種的種實性狀進行比較分析，結果發現，同一產地不同單株間存在不同程度的變異。吳際友等[41]在對6個產地的無患子的種實性狀進行測定時也發現了類似現象。因此，相同產地內優良單株的選擇研究，對于油用牡丹引種及良種選育工作也將具有重要作用。