孟江油茶初選種質(zhì)的變異分析與優(yōu)株的選擇

王黎明，楊善勛，王榮剛，李 悅

(1.北京林業(yè)大學(xué) a.林木育種國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室；b.樹木花卉遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；c.國(guó)家林業(yè)局樹木花卉育種與生物工程重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.廣西壯族自治區(qū)三江縣林業(yè)局營(yíng)林技術(shù)推廣站，廣西 三江 545500；3.廣西壯族自治區(qū)三江縣林業(yè)局同樂鄉(xiāng)林業(yè)站，廣西 三江 545500)

孟江油茶是優(yōu)良的中果油茶鄉(xiāng)土樹種，主要分布在廣西壯族自治區(qū)三江縣的孟江河流域[1]。孟江油茶油脂品質(zhì)優(yōu)良，色清芳香，沒有澀味，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和良好的開發(fā)利用前景。關(guān)于孟江油茶樹體生長(zhǎng)及果實(shí)性狀綜合選擇的研究至今尚未見諸報(bào)道。為了滿足孟江油茶優(yōu)良種質(zhì)資源保存和良種選擇及生產(chǎn)應(yīng)用的需要，有必要建立孟江油茶種質(zhì)資源優(yōu)良單株選擇指標(biāo)體系。為此目的，20世紀(jì)70年代，廣西壯族自治區(qū)三江縣曾經(jīng)組成了該縣油茶科研協(xié)作組，對(duì)三江縣孟江油茶的類型分布、果實(shí)大小、花器官、經(jīng)濟(jì)性狀及抗性作了初步的調(diào)查研究。當(dāng)時(shí)的調(diào)查結(jié)果就表明，孟江油茶是一個(gè)非常優(yōu)良的油茶樹種，具有一定的經(jīng)濟(jì)栽培價(jià)值[2]。但是，隨著時(shí)間的推移和生態(tài)環(huán)境的變化，孟江油茶的良種化和品種化并沒有實(shí)現(xiàn)。因此，優(yōu)良孟江油茶種質(zhì)資源的選擇育種工作對(duì)于孟江油茶的規(guī)?；a(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 選優(yōu)區(qū)域概況

選優(yōu)區(qū)域?yàn)閺V西壯族自治區(qū)三江縣，地處廣西北部，東連龍勝縣，西接貴州從江縣，北靠湖南通道縣，位于東經(jīng) 108°53′～109°52′、北緯25°22′～26°2′。該縣面積為2 454 km2，屬于亞熱帶南嶺濕潤(rùn)氣候區(qū)、山地谷地氣候區(qū)，雨量充沛，雨熱同季，平均氣溫為18.3℃，1月和7月分別為最低溫和最高溫月份，其最低溫和最高溫分別為7.3和27.3℃，極端高溫為39.5℃，極端低溫為-5.2℃。森林土壤多為微酸性或中性的黃壤或紅黃壤，土層較深厚。年平均日照總時(shí)數(shù)為1 334.3h。年均降水量為1 528.1mm，空氣相對(duì)濕度為81％以上。三江全縣油茶林面積4.1萬hm2，年產(chǎn)茶油5萬多t，被林業(yè)部命名為“中國(guó)油茶之鄉(xiāng)”。

1.2 優(yōu)樹選擇方法

通過實(shí)地走訪調(diào)查，經(jīng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶及林業(yè)管理人員報(bào)優(yōu)與推薦，選出優(yōu)良林分，在所選優(yōu)良林分中再選出優(yōu)良植株，這些優(yōu)良植株必須在樹體生長(zhǎng)和果實(shí)性狀上均明顯優(yōu)于相同微環(huán)境下的其他植株。通過實(shí)地選擇，最終選出58株初選優(yōu)樹，并對(duì)這些植株進(jìn)行標(biāo)號(hào)(MY1、MY2、MY3……MY58)保護(hù)和全面調(diào)查。對(duì)這58株初選優(yōu)樹的樹體生長(zhǎng)性狀和果實(shí)性狀指標(biāo)測(cè)定值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，再從這58株初選優(yōu)樹中選擇出表現(xiàn)最優(yōu)良的優(yōu)樹作為終選優(yōu)樹。

1.3 初選優(yōu)樹樹體生長(zhǎng)性狀的調(diào)查指標(biāo)與調(diào)查方法

實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，不同初選優(yōu)株的年齡各異，故采用冠高樹高比與冠幅冠高比來衡量樹體生長(zhǎng)狀況，其中冠幅的測(cè)定值為東西及南北方向冠幅的平均值；分枝性狀指標(biāo)主要有主干數(shù)、分枝角、二回枝角、枝長(zhǎng)、單位長(zhǎng)度主梢分枝數(shù)、單位長(zhǎng)度主梢果數(shù)、單位長(zhǎng)度枝條葉片數(shù)量；葉片的觀測(cè)指標(biāo)主要有葉數(shù)、葉的疏密度、葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉片長(zhǎng)寬比、葉片厚、葉色。各調(diào)查指標(biāo)中的單位長(zhǎng)度均為50cm。

對(duì)冠型、主干數(shù)、分枝角、二回枝角、葉的疏密度、葉色及始花期的評(píng)價(jià)是依照不同度量區(qū)間的具體評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)(見表1 )進(jìn)行的。

表1 孟江油茶樹體性狀度量區(qū)間對(duì)照表Table 1 Measurement ranges of tree characteristics in C.oleifera of Mengjiang

1.4 初選優(yōu)樹果實(shí)性狀的調(diào)查指標(biāo)與調(diào)查方法

采用隨機(jī)抽樣調(diào)查法，每株初選優(yōu)樹隨機(jī)采集10個(gè)果實(shí)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定的果實(shí)性狀指標(biāo)有果高(mm)、果徑(mm)、高徑比(即果型指數(shù))、鮮果質(zhì)量(g)、果皮厚(mm)；種子性狀指標(biāo)有單果籽數(shù)、鮮籽質(zhì)量(g)、干籽質(zhì)量(g)、干仁質(zhì)量(g)；經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)有干出籽率、出仁率、種仁含油率、種子含油率、果實(shí)含油率、種子含水率。

在果實(shí)采集后的24h內(nèi)，利用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量其果高、果徑，用電子天平測(cè)量鮮果質(zhì)量。果皮厚的測(cè)量方法為：將以單株稱量后的鮮果剝皮后，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量果皮中間部位的厚度。將剝皮后的種子分單株計(jì)數(shù)，先稱取鮮籽質(zhì)量，再將剝皮后的種子烘干，用電子天平稱取干籽質(zhì)量和干仁質(zhì)量。采用索式提取法[3]測(cè)定其種仁含油率。有關(guān)指標(biāo)值的計(jì)算公式分別如下：

高徑比(即果型指數(shù))＝果高/果徑；

干出籽率＝干籽質(zhì)量/鮮果質(zhì)量×100％；

出仁率＝干仁質(zhì)量/干籽質(zhì)量×100％；

種仁含油率＝含油量/干仁質(zhì)量×100％；

種子含油率＝干仁質(zhì)量/干籽質(zhì)量×種仁含油率×100％；

果實(shí)含油率＝干籽質(zhì)量/鮮果質(zhì)量×種子含油率×100％；

種子含水率＝(鮮籽質(zhì)量-干籽質(zhì)量)/鮮籽質(zhì)量×100％。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007、SPSS 19.0和R 3.0.2統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)測(cè)定的初選種質(zhì)的生長(zhǎng)性狀和種實(shí)性狀指標(biāo)值進(jìn)行了變異分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 孟江油茶初選優(yōu)樹樹體生長(zhǎng)性狀的變異分析

對(duì)測(cè)定的孟江油茶初選優(yōu)樹樹體各生長(zhǎng)性狀指標(biāo)值進(jìn)行了變異分析，結(jié)果見表2。由表2可知，除冠高樹高比的變異系數(shù)較小之外，其他樹體生長(zhǎng)性狀的變異系數(shù)都在25％以上，其中葉寬的變異系數(shù)(33％)最大。變異系數(shù)高，說明這幾個(gè)性狀指標(biāo)可以作為選優(yōu)的性狀標(biāo)準(zhǔn)。各生長(zhǎng)性狀指標(biāo)的變異系數(shù)從大到小依次為：葉寬＞分枝長(zhǎng)度＞葉長(zhǎng)葉寬比＞冠幅冠高比＞花徑＞葉長(zhǎng)＞冠高樹高比。冠幅冠高比的變異幅度為0.33～2.51，相對(duì)極差值為0.87，大的冠幅冠高比，說明樹體的開張程度大，能夠較好地獲得充足的光照，有利于結(jié)實(shí)。冠高樹高比雖然變異非常小，但其均值為0.96，極小值為0.72，說明從總體上來看冠高與樹高相差不大，即所選優(yōu)樹第一分枝均離地面較近，亦即樹體的無效高生長(zhǎng)較小。

表2 孟江油茶初選優(yōu)樹樹體生長(zhǎng)性狀的變異分析結(jié)果Table 2 Variation analysis of growth characteristics of preliminarily selected superior trees in C.oleifera of Mengjiang

如前所述，對(duì)冠型、主干數(shù)、分枝角、二回枝角、葉的疏密度、葉色及始花期的評(píng)價(jià)是依照不同度量區(qū)間的具體評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。計(jì)算得出的孟江油茶各生長(zhǎng)性狀指標(biāo)值在58個(gè)初選優(yōu)樹中所占的百分比見表3。由表3可知，分枝角為40°～80°的優(yōu)株占總樣本數(shù)的95％，故沒有選取0°～40°分枝角的單株。二回分枝角同樣是40°～80°的植株占多數(shù)，其占樣本總數(shù)的76％。冠型上則是開張的占84％，中等的植株占16％，故沒有選擇緊密型的植株。孟江油茶的始花期為早花或中花期。葉的疏密度，76％為中等密度，21％為較密的密度，僅有3％為稀疏度。葉色沒有選擇黃綠色的，因?yàn)?0％為綠色，10％為濃綠色。另外，根據(jù)對(duì)主干數(shù)的觀察可知，主干個(gè)數(shù)為1、2、3的植株占大部分(81％)，其中只有1個(gè)主干的植株占38％。

2.2 孟江油茶初選優(yōu)良單株果實(shí)性狀的變異分析

對(duì)測(cè)定的孟江油茶初選優(yōu)良單株果實(shí)性狀指標(biāo)值進(jìn)行了變異分析，結(jié)果見表4。測(cè)定的果實(shí)性狀指標(biāo)主要有皮厚、單果籽數(shù)、果高、果徑、果型指數(shù)、鮮果質(zhì)量、鮮籽質(zhì)量、干籽質(zhì)量及干仁質(zhì)量這9個(gè)。從表4中可以看出，除了果型指數(shù)外，其他性狀的變異系數(shù)均大于13％，其中單果籽數(shù)的變異系數(shù)最高，為38％。由相對(duì)極差值可以看出，各個(gè)性狀均有較大的變異幅度，鮮果質(zhì)量和單果籽數(shù)的變異系數(shù)甚至達(dá)到80％以上。因此，對(duì)于果實(shí)性狀的選擇，能夠得到非常好的選擇效果。

表3 孟江油茶各生長(zhǎng)性狀指標(biāo)值在58個(gè)初選優(yōu)樹中所占的百分比Table 3 Percentage of each growth characteristic index value in 58 preliminarily selected superior trees in C.oleifera of Mengjiang

表4 孟江油茶初選單株果實(shí)性狀的變異分析結(jié)果Table 4 Variation analysis of fruit characteristics of preliminarily selected trees in C.oleifera of Mengjiang

果實(shí)的經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)主要有種仁含油率、種子含油率、果實(shí)含油率、種子含水率、干出籽率及出仁率。由表4可知，種仁含油率的平均值為47％，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的優(yōu)樹種仁含油率(42％)的要求，種仁含油率極大值達(dá)到了61％，相對(duì)極差值為0.66，說明變異幅度非常大，可以用作選優(yōu)指標(biāo)。種子平均含油率為31％，變異系數(shù)為23％，相對(duì)極差值達(dá)到74％。果實(shí)平均含油率為9％，變異系數(shù)為29％，相對(duì)極差值為80％。種子含油率和果實(shí)含油率都存在很大幅度的變異。種子平均含水率較高，為38％。正是由于含水率較高的緣故，果實(shí)含油率也就相對(duì)變低了。干出籽率均值為29％，平均出籽率達(dá)到了65％。

2.3 孟江油茶初選優(yōu)良單株的主成分分析結(jié)果

對(duì)孟江油茶28個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析，得到了7個(gè)主成分，總共能夠解釋變量的68.35％，其中第1個(gè)主成分(PC1)和第2個(gè)主成分(PC2)分別為18.76％和13.62％(如圖1所示)。各性狀對(duì)于PC1和PC2的相對(duì)貢獻(xiàn)情況亦如圖1所示。圖1表明，各性狀與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線叫做環(huán)境矢量(environmrnt victor)。根據(jù)rjj′= cosαjj′可以知道，各性狀之間的相關(guān)性與這兩個(gè)性狀之間環(huán)境矢量的夾角的余弦相等[4-5]。由圖1可知，種子含油率與種仁含油率、干籽質(zhì)量、干仁質(zhì)量、冠幅冠高比、二回枝角、單位主梢分枝數(shù)、果實(shí)含油率、出仁率均有較大的正相關(guān)關(guān)系，而與果高、果徑、果皮厚、冠型、葉長(zhǎng)葉寬比的相關(guān)性很小，與主干數(shù)、高徑比、葉的疏密度有較大的負(fù)相關(guān)關(guān)系。種子含油率、種仁含油率需要通過復(fù)雜的索式提取法來測(cè)定，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢，可以用干仁質(zhì)量、干籽質(zhì)量的測(cè)定值作為含油量的替代指標(biāo)，因?yàn)閺膱D1中可以看出，干仁質(zhì)量和干籽質(zhì)量與含油量有非常密切的關(guān)系。干出籽率與鮮果質(zhì)量、果高、果徑、皮厚呈較大的負(fù)相關(guān)性。由于分枝長(zhǎng)度、葉寬、冠型、葉寬、單位主梢葉數(shù)和分枝角度的環(huán)境矢量都非常短，說明這些性狀在優(yōu)良的單株間很難提供有效的選擇信息[4]，因此，在選擇孟江油茶優(yōu)良單株時(shí)可以忽略這些性狀指標(biāo)。

圖1 58個(gè)孟江油茶初選優(yōu)良單株的28個(gè)性狀的主成分分析雙標(biāo)圖Fig.1 Principal component analysis of 28 characters of preliminarily selected superior trees in 58 C.oleifera of Mengjiang

2.4 58個(gè)初選植株的綜合評(píng)價(jià)模型和優(yōu)株的選取

根據(jù)圖1所示的相關(guān)情況，提出了各個(gè)性狀指標(biāo)在選擇中的權(quán)重。其中，表現(xiàn)種實(shí)產(chǎn)油效率的3個(gè)性狀指標(biāo)(種子含油率、種仁含油率、果實(shí)含油率)的權(quán)重各為20％，與產(chǎn)油效率呈密切正相關(guān)的數(shù)量性狀指標(biāo)(干籽質(zhì)量、干仁質(zhì)量)的權(quán)重各為10％，與產(chǎn)油效率呈一般正相關(guān)的性狀指標(biāo)(冠幅冠高比、出仁率)的權(quán)重各為5％，而與產(chǎn)油效率呈顯著負(fù)相關(guān)的數(shù)量性狀指標(biāo)(高徑比)的權(quán)重為10％。為了去除量綱的差異，對(duì)干籽質(zhì)量和干仁質(zhì)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(除以平均值)。由此得到了如下的綜合評(píng)價(jià)模型：

式 中，Zzzhyl、Zzrhyl、Zgshyl、0.1Zgzz、Zgrz、Zgfggb、Zcrl和Zgjb分別表示種子含油率、種仁含油率、果實(shí)含油率、干籽質(zhì)量、干仁質(zhì)量、冠幅冠高比、出仁率和果實(shí)高徑比的測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

按上式計(jì)算，58株初選優(yōu)株及從中終選出的最優(yōu)良的5株的F值見表5。由表5可知，MY10、MY42、MY14、MY21和 MY17這 5個(gè) 單 株的綜合F值均明顯高于58株初選優(yōu)株的平均值(0.35)，即這5個(gè)優(yōu)株的F值均高出平均值30％以上。因此，選擇效果非常好，這5個(gè)優(yōu)株可以用作后期嫁接實(shí)驗(yàn)的測(cè)定材料。

3 討 論

3.1 孟江油茶與小果油茶果實(shí)性狀的比較分析

由于目前有關(guān)孟江油茶的研究報(bào)道還非常少，而對(duì)于小果油茶的選育已開展了較為全面的研究[6]，并且建立了綜合的選擇指標(biāo)體系，我們?cè)谌瑯舆x擇出了172株優(yōu)良的小果油茶植株，作為58個(gè)初選孟江油茶種質(zhì)的對(duì)比研究材料。將58個(gè)初選種質(zhì)與小果油茶初選種質(zhì)的各性狀平均值進(jìn)行比較分析，結(jié)果如表6所示。

表5 孟江油茶5個(gè)優(yōu)株與58個(gè)初選單株的F值Table 5 F values of 5 superior trees and 58 preliminarily selected trees in C.oleifera of Mengjiang

表6 孟江油茶與小果油茶各種實(shí)性狀指標(biāo)均值Table 6 Mean value of fruit characteristic indexes of C.oleifera of Mengjiang and C.meiocarpa

由表6可知，孟江油茶的種仁含油率比小果油茶高了近10個(gè)百分點(diǎn)，種子含油率同樣是孟江油茶高于小果油茶，而果實(shí)含油量?jī)蓚€(gè)物種相差不大，原因在于孟江油茶的皮厚，單果籽數(shù)比小果油茶的大，而干出籽率和出仁率均比小果油茶的小，因此從出油效率來講，孟江油茶不一定高于小果油茶，但是單從種仁含油量來看，孟江油茶要優(yōu)于小果油茶。在進(jìn)一步的選擇中，我們可以選擇出果皮厚度小、單果籽數(shù)少的植株作為優(yōu)良植株。孟江油茶的鮮果質(zhì)量是小果油茶的3倍左右，由此可知，單個(gè)孟江油茶鮮果的產(chǎn)油量會(huì)是單個(gè)小果油茶的3倍左右。兩個(gè)物種的果型指數(shù)相差不大。由此可以初步確定，初選優(yōu)良孟江油茶單株的性狀總體上比在相同生境下選出的優(yōu)良小果油茶單株要優(yōu)良，這些植株可以作為優(yōu)良單株進(jìn)行育種繁殖。

3.2 孟江油茶綜合選擇指標(biāo)的確定和預(yù)期效果的分析

通過分析可以看出，孟江油茶種子含油率和種仁含油率是衡量油茶產(chǎn)油效率的兩個(gè)重要指標(biāo)，從圖1中可以看出，在果實(shí)性狀指標(biāo)中，孟江油茶的產(chǎn)油效率指標(biāo)與干仁質(zhì)量和干籽質(zhì)量呈正相關(guān)，而與種子含水率、果高、皮厚和高徑比均呈負(fù)相關(guān)，因此，在進(jìn)行優(yōu)樹選擇時(shí)應(yīng)該選擇籽重、籽皮薄、果高小、果徑較大且果皮薄的優(yōu)樹。在樹體生長(zhǎng)性狀指標(biāo)中，孟江油茶的產(chǎn)油效率與二回枝角、單位主梢分枝數(shù)均呈明顯的正比關(guān)系，而與主干數(shù)和葉的疏密度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，在選擇優(yōu)良單株時(shí)可以選擇二回分枝角大和單位主梢分枝數(shù)多的植株。

最終選出的5株優(yōu)良單株的F值顯著高于58株初選優(yōu)樹的平均值，說明這5株終選優(yōu)樹的綜合表現(xiàn)明顯優(yōu)于58株初選優(yōu)樹的平均表現(xiàn)。但是，由于僅有一年的調(diào)查數(shù)據(jù)作為支撐，其可信性尚需在后續(xù)的無性擴(kuò)繁中予以進(jìn)一步的調(diào)查研究。

文中對(duì)孟江油茶各性狀進(jìn)行了綜合選擇，克服了以果實(shí)產(chǎn)量為唯一選擇指標(biāo)的弊端[6-7]，綜合選擇的結(jié)果可為今后孟江油茶的選擇提供更加科學(xué)可靠的依據(jù)。

3.3 孟江油茶改良建議

孟江油茶基本上為實(shí)生繁殖的，林分間有著明顯的變異，而林分中個(gè)體間的變異就更大了，這便為孟江油茶的良種選育提供了良好的材料基礎(chǔ)[8]。而本文中的研究結(jié)果也表明，孟江油茶是具有良好開發(fā)潛力的優(yōu)良油茶種質(zhì)，在優(yōu)株選擇基礎(chǔ)上，開展種質(zhì)的無性系化和多種適宜立地和栽培條件下的對(duì)比試驗(yàn)，選育優(yōu)良品種，建立高效無性繁殖體系和多種質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)，促進(jìn)孟江油茶的推廣，這對(duì)于豐富油茶優(yōu)良品種資源和促進(jìn)油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將具有積極的作用。

致謝：本研究得到了柳州市應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃課題“三江縣油茶種質(zhì)資源與良種選育研究”的資助和廣西籽油和茶葉產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心有關(guān)人員的幫助，在此一并表示謝意。

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