黃土丘陵區(qū)野杏種質(zhì)資源的數(shù)量分類

馬發(fā)旺，董勝君，劉明國，楊正德，吳月亮

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；2.寧夏回族自治區(qū)彭陽縣林業(yè)局，寧夏 彭陽 756500）

山杏，薔薇科Rosaceae李亞科杏屬Armeniaca，一般為落葉喬木，稀灌木，具有重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會價值。廣義上指野生的苦仁杏，包括西伯利亞杏A.sibirica（L.）Lam.、東北杏（遼杏）A.mandshurica（Maxim.）和野杏A.vulgarisLam.var.ansu（Maxim.）Yü et Lu 等[1]。目前，國內(nèi)在山杏種質(zhì)資源分類方面依然缺乏系統(tǒng)研究，張立彬等對山杏實(shí)生群體植株的花、葉、果、核、仁等22個性狀的變異性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其中21個數(shù)量性狀均符合正態(tài)分布，且由多基因控制，核質(zhì)量、仁質(zhì)量、花期及雌蕊發(fā)育程度等數(shù)量性狀的變異性最大[2]，此后發(fā)現(xiàn)了萼片、葉柄上側(cè)、果實(shí)等均為綠色的“綠萼山杏”[3]。趙桂玲等對半干旱地區(qū)的山杏種質(zhì)資源狀況進(jìn)行了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)20種變異類型，這些類型包括傘形冠山杏、大花山杏、展翅核山杏等[4]。王利兵對中國上述3種山杏進(jìn)行了調(diào)查，分析了山杏資源的分布范圍與分布規(guī)律，并根據(jù)分布區(qū)內(nèi)林分的集中程度和類型進(jìn)行了分布區(qū)劃[1]。李明等在果實(shí)成熟期，采用形態(tài)學(xué)觀測法對陜西、甘肅的山杏種質(zhì)資源變異情況進(jìn)行了調(diào)查，收集了37種變異類型，采用聚類分析方法將其分為5大類，認(rèn)為果形和核形起主導(dǎo)作用[5]；雷鳴雷等對寧夏彭陽縣野杏實(shí)生群體數(shù)量性狀的分布特征、變異情況及其與經(jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)性進(jìn)行了研究[6]；董勝君等研究了混合激素、蔗糖處理插穗、插穗部位及不同無性系對山杏嫩枝扦插生根率、生根數(shù)量及根系長度的影響[7]；宋丹等對內(nèi)蒙古山杏優(yōu)良單株的果實(shí)變異程度、變異類型、果實(shí)性狀與產(chǎn)量和出仁率之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析[8]。總體來看，山杏種質(zhì)資源調(diào)查評價及分類的研究主要集中于西伯利亞杏。

野杏原產(chǎn)于中國的黃河流域，分布地域廣闊，尤其在新疆、甘肅、寧夏、河北、山西等地分布比較普遍，是一種野生天然雜交種[9]。野杏具有較高的營養(yǎng)及經(jīng)濟(jì)利用價值，可以在制作果脯、飲料、制藥等方面綜合利用[10-11]。因此，針對野杏的研究越來越受到相關(guān)學(xué)者的重視，目前的研究多集中在野杏肉、仁的綜合利用及植物生理生態(tài)特性等方面[12-13]，對野杏種質(zhì)資源的研究較為鮮見，本研究旨在摸清黃土丘陵區(qū)野杏種質(zhì)資源狀況和群體內(nèi)性狀特征，為種質(zhì)資源庫構(gòu)建、優(yōu)良品種選育等工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域

在野杏資源分布比較集中的地區(qū)展開調(diào)查，選擇了甘肅省會寧縣、鎮(zhèn)原縣，寧夏回族自治區(qū)的彭陽縣、海原縣作為調(diào)查區(qū)域。根據(jù)《中國林業(yè)區(qū)劃》的劃分，研究區(qū)屬于典型的黃土丘陵區(qū)[14]，海拔1 100～2 955 m，年平均降水量為340～507 mm，年平均氣溫6.9～9.5 ℃，主要土壤類型為黃綿土、黑壚土、緗黃土等。該地區(qū)野杏歷史久遠(yuǎn)，多處于野生、半野生狀態(tài)，長期的雜交變異以及不同地區(qū)、地域間的相互引種，使野杏產(chǎn)生了許多變異類型，因此種質(zhì)資源異常豐富。

2 研究方法

課題組在2011～2012年的4～7月，采用路線普查、訪問調(diào)查和樣點(diǎn)調(diào)查相結(jié)合的方法，對研究區(qū)內(nèi)的野杏資源進(jìn)行了調(diào)查與觀測，主要包括以下觀測指標(biāo)。

（1）花器官：花徑、花色、花瓣數(shù)目、雌蕊數(shù)、雄蕊數(shù)、萼片數(shù)及顏色、完全花所占比例。

（2）枝、葉：1年生枝條長度、節(jié)間長度。葉長、葉寬、葉柄長、葉柄粗，葉表面粗糙狀況，葉緣、葉基形狀和腺體個數(shù)及位置。

（3）果實(shí)：果實(shí)大小、果質(zhì)量、果肉厚、核大小、核皮厚、核質(zhì)量、仁大小、仁質(zhì)量，果皮色澤，果、仁風(fēng)味。計算平均單果質(zhì)量、單仁質(zhì)量、單核質(zhì)量、果形指數(shù)、核形指數(shù)、仁形指數(shù)、果厚/果寬、核厚/核寬。

（4）生長結(jié)果習(xí)性：抗性（抗旱、抗寒、抗?。还︻愋捅壤ɑㄊ鵂?、短、中、長果枝）、坐果率。

（5）物候期：萌動期、現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期、末花期、幼果期、展葉期、新梢生長期、青果期、果實(shí)成熟期等。

對于描述性狀參照文獻(xiàn)[15]進(jìn)行編碼和數(shù)量化處理，處理結(jié)果見表1。

表1 野杏描述性狀及其編碼Table 1 The description characters and codes of Armeniaca vulgaris

采用Excel2003、SPSS19.0等軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計算，再運(yùn)用目前被許多學(xué)者普遍采用的主成分分析與聚類分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[16-19]。

3 結(jié)果與分析

3.1 優(yōu)特類型初選

通過2011～2012年的調(diào)查與連續(xù)觀測，在研究區(qū)內(nèi)初選了83個野杏優(yōu)特類型樣木，發(fā)現(xiàn)的主要變異類型包括密刺、粉紅花、大花、半開小花、褶皺花、雙雌蕊、多雌蕊、重瓣花、紅褐色花藥、雌蕊發(fā)育完全、高雌蕊、心形葉、紅色果皮、李味、果皮開裂、內(nèi)黃、小核、大核、甜仁甜肉、甜仁苦肉等變異類型，初選的優(yōu)良類型包括抗凍、抗旱、豐產(chǎn)、晚花等類型。

3.2 主成分分析

在研究野杏種質(zhì)資源分類時應(yīng)選擇群體內(nèi)差異較大，且較為穩(wěn)定的性狀作為分類指標(biāo)，本研究中選擇了31項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表2，再利用樣木的部分主成分值進(jìn)行聚類分析，從而將調(diào)查的野杏種質(zhì)資源進(jìn)行分類。主成分分析結(jié)果表明，前11個主成分累計貢獻(xiàn)率達(dá)到78.92%，能夠較好地反映樣木群體的原有信息。

表2 野杏主要性狀各主成分的對應(yīng)特征向量值Table 2 The corresponding eigenvector values of each principal components in main characters of Armeniaca vulgaris

第1主成分主要反映的是果、核、仁、葉大小方面的綜合指標(biāo)，特征向量絕對值較大的有果寬、果長、單仁質(zhì)量、核長、單核質(zhì)量、單果質(zhì)量、仁寬、果厚、核寬、仁長、葉長、葉寬、核厚、仁厚。第2主成分主要反映的是果、核、葉形狀方面的一部分指標(biāo)，特征向量絕對值較大的有果厚/果寬、葉基、核厚/核寬。第3主成分主要反映的是葉片形狀與果實(shí)口味方面的指標(biāo)，其中特征向量值較大的有葉形指數(shù)、葉尖、果味。第4主成分主要反映的是果、核形狀方面的部分指標(biāo)，其中特征向量值較大的有核型指數(shù)、果形指數(shù)。第5主成分是反映花瓣是否褶皺的指標(biāo)，第6主成分主要反映葉表狀態(tài)，第7主成分主要反映花大小和花期，第8主成分主要反映果實(shí)顏色，第9主成分是反映仁味的指標(biāo)，第10主成分特征向量值不明顯，第11主成分主要反映花期。

從各主成分的貢獻(xiàn)率來看，第1主成分貢獻(xiàn)率最大，為29.98%，第2～11主成分貢獻(xiàn)率為3.27%～7.73%，可見果、核、仁、葉大小指標(biāo)在野杏種質(zhì)資源分類中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，其它指標(biāo)，如果、核、葉形狀，果實(shí)口味、顏色，仁味，花瓣形狀，花期等在野杏種質(zhì)資源分類時也起到一定的作用。

3.3 聚類分析

利用11個主成分值對83株優(yōu)特類型樣木進(jìn)行聚類分析，采用平方歐氏距離，聚類方法用Ward法即離差平方和法，得出83個樣木的聚類分析樹狀圖，如圖1所示。在遺傳距離12處將83株樣木分為10類。

第1類包括編號 1、2、5、6、13、14、18、36、43、50、62、73、74、76、80 共 16 個樣木。此類別的共有特征為白色單瓣花、仁味苦、葉表光滑，果形指數(shù)、果厚/果寬、核厚/核寬數(shù)值小的樣木大多聚于此類（5和73號例外）。此類的典型特征為果和核的形狀均較扁，果厚/果寬的組內(nèi)平均值為0.88（全部樣木平均值0.92），核厚/核寬的組內(nèi)平均值為0.59（全部樣木平均值0.64），葉片較大，其它指標(biāo)基本處于平均水平。

第2類包括編號 3、11、16、29、34、59、60、68、69、77、78、79 共12個樣木。此類別的共有特征為果皮顏色大部分為黃色、花徑較大，平均2.62 cm（全部樣木平均值2.48），葉緣鋸齒形。此類的典型特征是果實(shí)口味和仁味都是甜的，83個樣木中一共13個甜肉甜仁的樣木，其中有12個劃入到此類中（64號沒有劃入）。

第3類包括編號 4、12、32、35、44、48、52、57、70、82 共10個樣木。此類別的共有特征是葉形指數(shù)小，大部分為粉花且葉基圓形。此類的典型特征是果實(shí)個小而且葉片較圓，果實(shí)長、寬、厚平均分別為2.38、2.28、2.05 cm（全部樣木平均值分別為2.70、2.57、2.36 cm），平均單果質(zhì)量7.10 g（全部樣木平均值10.19 g），核質(zhì)量1.25 g（全部樣木平均值1.46 g），葉形指數(shù)最小，平均為1.21（全部樣木平均值1.30）。

第4類包括編號7、8、9、31、39、61、66、67、72、75、81共11個樣木。此類別的共有特征為果、核、仁均較大，花徑最小，平均2.17 cm，大部分樣木葉緣鈍鋸齒，葉表粗糙。此類的典型特征是果和核均較大且圓，果個大且果形指數(shù)小的樣木大部分均劃入此類（9號例外），平均單果質(zhì)量為13.85 g，核質(zhì)量1.79 g，果長、寬、厚分別為2.87、2.87、2.70 cm，果形指數(shù)和核型指數(shù)分別為1.01、1.18（全部樣木平均值分別為1.05、1.24）。

第5類包括編號 10、15、19、27、28、30、40、42、45、49、54、55、56、65、71、83 共 16個樣木。此類別的共有特征為果皮黃色、白色單瓣花、花瓣非褶皺、葉片尾尖、葉表光滑，葉形指數(shù)大，平均為1.37。此類的典型特征為果和核的形狀均較長，果形指數(shù)和核形指數(shù)值大的樣木大部分劃入此類（編號27和55號樣木例外），平均果形指數(shù)和核形指數(shù)分別為1.09、1.29。

第6類包括編號17、33、38、46、51、63、64 共7個樣木。此類的共有特征是花白色，有部分重瓣花，葉片尾尖，核厚/核寬比值較小，平均0.61，其它指標(biāo)差異較大無明顯共性。此類的典型特征為花瓣褶皺，所有樣木中共有8個花瓣褶皺，其中7個劃入此類（58號沒有劃入），58號由于其果形的特異性被劃入第8類。

第7類包括編號20、21、22、23、24、26 共6個樣木。此類別的共有特征為黃、白色果皮，單瓣花，其它指標(biāo)差異較大。此類的典型特征是花期晚6 d以上，全部樣木中共有7個花期晚6 d以上，其中6個劃入此類（25號沒有劃入），25號基于與58號同樣的特性被劃入第8類。

第8類包括編號25、41、53、58共4個樣木。此類別的共有特征：果皮紅色、果味甜、仁味苦、白色單瓣花、葉基圓形，葉片小，葉長、寬平均值分別為5.02、4.06 cm（全部樣木平均值7.08、5.50 cm）。此類的典型特征為果實(shí)小且呈卵形，果實(shí)非常小，與其它組類差異非常顯著，平均單果質(zhì)量3.55 g，核質(zhì)量0.47 g，仁質(zhì)量0.20 g（全部樣木平均值0.48 g），果實(shí)長、寬、厚平均值分別為1.86、1.69、1.75 cm，而且果形指數(shù)和核形指數(shù)均較大，分別為1.09和1.29，果厚/果寬比值為0.99。

第9類僅37號1個樣木。其典型特征是果實(shí)個大呈圓形，但是核呈梭形，單果質(zhì)量15.80 g，果實(shí)長、寬、厚分別為3.31、3.44、3.09 cm，果形指數(shù)小，為0.96，核型指數(shù)最大，為2.05，核厚/核寬比值大，為1.06，且核基部聚合，表明核形狀較長且較鼓，類似于梭形。

第10類僅47號1個樣木。它的典型特征是果實(shí)小且圓，核非常鼓，此類果個小，單果質(zhì)量5.79 g，果長、寬、厚分別為2.43、2.11、1.89 cm，核厚/核寬比值最大，為1.26，核型指數(shù)較小，白色重瓣花，葉片尾尖、葉緣鈍鋸齒、葉形指數(shù)較大，為1.57，為長條形葉片。

4 結(jié)論與討論

（1）果、核、仁大小方面的特征指標(biāo)在野杏種質(zhì)資源分類研究中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，而果、核、仁、葉、花瓣形狀方面的性狀及果肉口味、仁味等性狀更加穩(wěn)定，因此應(yīng)綜合分析各類指標(biāo)得出更加可靠的分類結(jié)果。本研究中運(yùn)用聚類分析劃分的10個類型可以形象地概括為：扁果扁核類、甜肉甜仁類、小果圓葉類、大圓果圓核類、長果長核類、褶皺花類、晚花類、卵形小果類、大圓果梭形核類、小果圓鼓核類。如果單從野杏果期方面的數(shù)據(jù)分析，除了多劃分出扁果扁核類外，以上分類中的大圓果圓核類、大圓果梭形核類、小果圓鼓核類等類型與李明等人的研究結(jié)果[5]基本一致，但是如果綜合分析花期、果肉口味等方面的指標(biāo)，又有顯著特征的其它類型，因此對野杏種質(zhì)資源的分類研究應(yīng)在不同時期進(jìn)行連續(xù)觀測，才能獲得更加可靠的分類結(jié)果。劃分出的各類型表現(xiàn)多樣，有的具有較高的觀賞價值可用于園林綠化；有的在產(chǎn)量或抗性等方面表現(xiàn)突出具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，可作為良種進(jìn)行繁育；有的極其少見，具有較高的科研價值。

（2）在對野杏種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析的過程中發(fā)現(xiàn)，以Ward法即離差平方和法進(jìn)行分析最為理想。采用Ward法聚類得到的組間距離最大，組內(nèi)距離最小。其原理是同類離差平方和較小，類間偏差平方和較大，使得并類導(dǎo)致的類內(nèi)離差平方和增量最小。在研究中對樣木進(jìn)行聚類分析時發(fā)現(xiàn)，在不同主成分綜合作用下，部分樣木沒有按照聚類特征進(jìn)行分類，如64號沒有被劃入第2類即甜肉甜仁類，原因在于其花瓣形狀為褶皺，在第5主成分作用下被劃入第6類即褶皺花類，25和58號沒有劃入晚花類和褶皺花類，原因在于二者果形的特異性，在第1主成分和第4主成分的綜合作用下被劃入第8類即卵形小果類。總體來看，聚類趨勢為果形、核形、花期、花瓣形狀、果和仁的口味，因此，在主成分分析與聚類分析時應(yīng)同時結(jié)合外業(yè)調(diào)查的其它指標(biāo)，將計算結(jié)果結(jié)合人工的定性分析才能明確各類別的聚類特征。

（3）對于區(qū)域較大的野杏種質(zhì)資源進(jìn)行分類研究時，受到地理、氣候等環(huán)境因素的影響，部分指標(biāo)的性狀不穩(wěn)定，需要對初選的優(yōu)特類型進(jìn)行連續(xù)觀測，進(jìn)而獲得更加可靠的數(shù)據(jù)。最好能夠建立種質(zhì)資源圃，做好種質(zhì)資源的整理、收集、保護(hù)工作，將不同無性系栽植在同一立地條件下進(jìn)行連續(xù)觀測，這樣得到的分類結(jié)果將更加準(zhǔn)確，也便于對優(yōu)良類型及時開發(fā)利用。

（4）基于植物形態(tài)學(xué)的分類結(jié)果容易受到環(huán)境因素的影響，難免產(chǎn)生分類誤差，但是其具有直觀、形象等優(yōu)點(diǎn)，便于在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣應(yīng)用。因此，在以后的研究中應(yīng)該以形態(tài)學(xué)分類結(jié)果為基礎(chǔ)，附之以蛋白質(zhì)檢測和分子生物學(xué)方法進(jìn)行修正，得到更加科學(xué)合理的結(jié)果。

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