云南松種內(nèi)雜交組合的球果和種子表型性狀變異分析

谷麗萍,李思廣,鄭畹,鄭科,常恩福,李婭,車鳳仙，鄧彭榮

(1.云南省林業(yè)科學院，云南 昆明650201;2.彌渡縣林業(yè)局，云南 彌渡 675600)

云南松(Pinusyunnanensis)是西南地區(qū)重要的用材和采脂樹種[1]，同時也是國家儲備林基地建設樹種之一，其在區(qū)域生態(tài)建設和經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。云南松具有生長適應性強、耐瘠薄等優(yōu)點[2]，是云南省分布最廣的優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種。2014-2016年開展的“云南省第四次森林資源調(diào)查”(簡稱二類資源調(diào)查)數(shù)據(jù)顯示，云南省現(xiàn)有云南松面積548.83×104hm2、蓄積3.96×108m3。

截至目前，對云南松自然地理分布、育苗、生理反應、種子園建設、地理種源試驗、群落結構、非木材資源開發(fā)利用[3-7]等方面都有很多研究報道，但對其表型遺傳變異方面的研究較少，尤其關于云南松種內(nèi)雜交組合的球果和種子表型性狀變異研究尚未見到相關報道。本研究通過對云南松種內(nèi)38個雜交組合的球果和種子表型性狀指標變異進行測定分析，探究球果和種子表型性狀變異的一般規(guī)律，以期為云南松優(yōu)良種質資源開發(fā)利用及良種選育提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地自然概況

研究地位于云南省大理州彌渡縣國家云南松良種基地(24°47′-25°32′N，100°19′-100°47′E)，海拔1 900-2 000m，地貌為中山山地，自然坡度5°-25°。母巖為玄武巖，土壤為山地紅壤，土層厚度50-100cm，黑土層厚度15-30cm，土壤為輕、中壤類型，土壤結構良好，較為疏松，pH值6.0。該地屬暖溫帶氣候類型，年均氣溫16.2℃，極端最高氣溫34.5℃，極端最低氣溫-6.8℃，≥10℃活動積溫5 973.1℃，年降雨量752mm，且多集中于6-10月，年平均相對濕度70%，年無霜期244d，適宜云南松生長。

1.2 試驗材料

試驗材料來源于彌渡縣國家云南松種子園，于2014年3月按照“套袋-授粉-去袋”程序，進行嚴格的人工控制雜交授粉,選擇生長量高、結種能力強、不同母本的云南松與生長量高、無病蟲害、通直度高、花粉生產(chǎn)多的不同父本進行種內(nèi)雜交，1個父本與母本雜交即為1個組合，共計38個組合，每個組合選擇5株樹進行重復雜交試驗，于2016年1月按照雜交組合分別采集其球果，測定球果性狀后進行晾干，加工出種子，備用。

1.3 球果與種子表型性狀測定

對采集的云南松不同雜交組合的球果及其加工好的種子各表型性狀進行測定。從每個雜交組合選取5個發(fā)育良好的雜交球果，分別測定其單果重、球果縱徑、球果橫徑、種翅長和種翅寬，并隨機選取100粒種子稱重量，重復3次，換算成千粒重。果形指數(shù)=球果縱徑/橫徑。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

利用 Excel 2003按照不同雜交組合和雜交組合類別分別計算球果和種子表型性狀的平均值、標準差和變異系數(shù)，采用SPSS 17.0分析軟件對雜交球果和種子表型性狀調(diào)查測定數(shù)據(jù)進行方差分析、多重比較和相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同雜交組合的球果和種子表型性狀變異比較

云南松38個雜交組合的球果和種子表型性狀的測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析結果見表1。由表1可知，不同雜交組合在球果和種子性狀及變異系數(shù)方面存在差異。其中球果表型性狀：單果重、縱徑、橫徑和果形指數(shù)平均值分別為48.36±16.01(g)、71.14±9.82(cm)、38.18±4.16(cm)、1.87±0.19，變幅分別為16.60-100.10g、51.80-105.90cm、29.10-52.00cm、1.11-2.29；其對應的變異系數(shù)由大到小依次為單果重(33.10%)>縱徑(13.81%)>橫徑(10.89%)>果形指數(shù)(9.98%)。表明不同雜交組合間球果單果重存在較大變異，球果質量性狀變異大于球果形態(tài)性狀變異，同時球果縱徑變異略大于橫徑變異。

在種子表型性狀方面，千粒重、種翅長、種翅寬平均值依次為18.03±3.80(g)、19.60±2.40(mm)、6.56±0.88(mm),變幅為6.00-27.95g、12.10-26.70mm、4.20-9.00mm；相應的變異系數(shù)表現(xiàn)為千粒重(21.06%)>種翅寬(13.48%)>種翅長(12.40%)。表明云南松不同雜交組合的千粒重存在較大變異；相比較千粒重變異，種翅變異則相對穩(wěn)定。

將雜交組合的球果表型性狀和種子表型性狀綜合來看，發(fā)現(xiàn)除果形指數(shù)外，球果的單果重、縱徑和橫徑的均值變幅均大于種子各表型性狀均值變幅，由此說明種子表型性狀更趨于穩(wěn)定，而球果性狀相對存在著更加廣泛的遺傳變異，對裸子植物而言，球果是種子生產(chǎn)非常重要的器官[8]，這就為云南松的選擇育種提供了有利條件。

云南松種內(nèi)雜交組合間球果和種子表型性狀方差分析見表2。從表2可知，雜交組合間的球果和種子表型性狀差異達極顯著水平。

表1 云南松38個雜交組合間球果和種子性狀變異狀況Tab.1 Variation of cone and seed traits among 38 hybrid combinations in Pinus yunnanensis

表2 雜交組合間球果和種子表型性狀方差分析表Tab.2 Variation analysis of cone and seed traits between hybrid combinations in Pinus yunnanensis

2.2 38個雜交組合不同類別的球果和種子表型性狀變異比較

將云南松38個雜交組合按照相同母本進行歸類，分為14個雜交組合類別，各類別球果和種子表型性狀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結果見表3和表4。由表3可知，云南松38個雜交組合的不同類別在球果性狀及變異系數(shù)方面均存在差異。單果重、縱徑、橫徑和果形指數(shù)平均值分別為52.91±15.91(g)、72.16±7.62(cm)、39.05±3.77(cm)、1.85±0.13，變幅分別為30.02-90.86g、60.39-84.60cm、34.12-47.64cm、1.67-2.13；其相應的變異系數(shù)由大到小依次為單果重(30.07%)>縱徑(10.56%)>橫徑(9.65%)>果形指數(shù)(7.07%)。表明云南松球果質量性狀在不同母本雜交組合的類別間存在較大變異；相對于球果質量性狀，球果形態(tài)性狀更趨于穩(wěn)定。

表3 云南松14個不同雜交組合類別的球果性狀LSD多重比較Tab.3 Multi-comparison of cone traits LSD in 14 different hybridized combinations of Pinus yunnanensis

表4 云南松14個不同雜交組合類別的種子性狀LSD多重比較Tab.4 Multiple comparison of seed traits LSD in 14 different hybrid combinations of Pinus yunnanensis

將球果各表型性狀均值進行方差分析，結果表明各類別間不同性狀差異達極顯著水平；進一步進行多重比較，得出,單果重表現(xiàn)在第1類別、3類別、5類別均與第9類別、10類別、12類別、13類別、14類別間存在顯著差異；第2類別與第6類別、8類別、9類別、11類別、12類別間存在顯著差異；第4類別、7類別均與第8類別、9類別、10類別、12類別、13類別間存在顯著差異；第6類別、8類別、11類別均與第9類別、10類別、13類別、14類別間存在顯著差異；第9類別與第10類別、11類別、12類別、13類別、14類別間存在顯著差異；第10類別、13類別均與第11類別、12類別存在顯著差異；第12類別與第14類別存在顯著差異。

球果縱徑表現(xiàn)在第1類別、9類別均與第3類別、4類別、5類別、8類別、11類別、12類別間存在顯著差異；第2類別、6類別、10類別均與第4類別、8類別、11類別、12類別間存在顯著差異；第3類別、4類別、5類別均與第13類別存在顯著差異；第7類別與第8類別、11類別、12類別、13類別存在顯著差異；第8類別與12類別均與第9類別、10類別、13類別、14類別存在顯著差異；第11類別與第13類別、14類別存在顯著差異；第13類別與14類別間存在顯著差異。

球果橫徑表現(xiàn)在第1類別與第9類別、12類別、13類別間存在顯著差異；第2類別與第6類別、9類別、11類別、12類別間存在顯著差異；第3類別、4類別、5類別、7類別、8類別均與第9類別、13類別存在顯著差異；第6類別、11類別均與第9類別、10類別、13類別、14類別存在顯著差異；第9類別與第10類別、12類別、13類別、14類別均存在顯著差異；第10類別與第12類別存在顯著差異；第12類別與第13類別、14類別存在顯著差異。

果形指數(shù)則表現(xiàn)為第1類別與第6類別差異不顯著，與其他類別均存在顯著差異；第2類別、5類別、7類別、13類別與第8類別、9類別存在差異顯著；第3類別、4類別、11類別、12類別、14類別只與第1類別、6類別存在顯著差異；第9類別與10類別間存在顯著差異。

種子性狀方面，由表4可知，千粒重、種翅長、種翅寬平均值依次為17.56±2.47(g)、19.83±2.07(mm)、6.59±0.70(mm),變幅為13.03-20.65(g)、16.26-23.47(mm)、5.44-7.96(mm)；相應的變異系數(shù)表現(xiàn)為千粒重(14.06%)>種翅寬(10.57%)>種翅長(10.44%)，說明不同母本雜交種的千粒重存在較大變異，而種翅變異相對穩(wěn)定。將種子各表型性狀均值進行多重比較，得出，千粒重表現(xiàn)在第1類別、2類別、3類別、7類別、9類別、13類別均與第11類別、12類別間存在顯著差異；第5類別、10類別與第12類別存在顯著差異。種翅長表現(xiàn)在第1類別、3類別、6類別、8類別、9類別、11類別、12類別均與第4類別、5類別、7類別、10類別、14類別間存在顯著差異；第2類別與第5類別、7類別、10類別、13類別存在顯著差異；第4類別、5類別、14類別均與第7類別、10類別、13類別存在顯著差異。種翅寬表現(xiàn)在第1類別、5類別均與第9類別、12類別間存在顯著差異；第2類別與第6類別、9類別、12類別存在顯著差異；第3類別、4類別均與第9類別、12類別存在顯著差異；第6類別與第8類別、9類別、10類別、11類別、12類別存在顯著差異；第7類別與第8類別、9類別、10類別、13類別存在顯著差異；第8類別、13類別均與第12類別存在顯著差異；第9類別、10類別均與第12類別、14類別存在顯著差異；第11類別與12類別存在顯著差異。

同時，相比較單個雜交組合，不同母本的雜交組合類別無論球果性狀，還是種子性狀，其遺傳變異均小于單個雜交組合的變異，由此說明，在單個雜交組合中球果和種子性狀均存在較為豐富的變異，不同雜交組合間父母本的異質性增強了表型變異的差異，這為云南松進行定向育種提供了很大空間。

2.3 不同雜交組合云南松球果與種子表型性狀相關性分析

將云南松38個不同雜交組合的球果與種子表型性狀進行雙變量相關分析(表5)。

表5 云南松球果與種子性狀相關性分析Tab.5 Correlation analysis of cone and seed traits in Pinus yunnanensis

由表5可知，球果單果重與縱徑、橫徑、千粒重呈極顯著正相關(Pearson相關系數(shù)依次為0.70**、0.78**、0.43**)，單果重與種翅寬呈顯著正相關(r=0.17*)，球果縱徑與橫徑、果形指數(shù)、千粒重呈極顯著正相關(相關系數(shù)分別為0.68**、0.63**、0.42**)，橫徑與千粒重、種翅寬呈極顯著正相關(相關系數(shù)分別為0.42**和0.28**)，果形指數(shù)與種翅寬呈極顯著負相關(r=-0.37**)，千粒重與種翅寬呈顯著正相關(r=0.16*)。

3 結論與討論

云南松在西南地區(qū)分布廣泛[2]。本研究顯示云南松球果和種子表型性狀在雜交組合間差異較大，且球果的表型性狀變異大于種子的表型性狀變異，球果和種子的質量性狀變異均大于二者的形態(tài)性狀變異；其中，尤以球果單果重變異系數(shù)達到33.10%。對裸子植物而言，球果是繁育種子重要的器官，同時也是胚分化形成、進行生長發(fā)育的營養(yǎng)供體[8]。其豐富的表型變異是云南松作為優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種適應環(huán)境的一種表現(xiàn)，利用這些變異進行優(yōu)良種質資源選擇可行、有效；而且，云南松不同雜交組合間父本、母本的異質性增強了表型變異的差異，這為云南松進行定向育種提供了有利條件。

云南松雜交組合的球果和種子大部分表型性狀之間存在顯著或極顯著相關，研究表明：云南松更大的球果能產(chǎn)生更大的種子，尤其是其種翅變得更大。云南松作為風媒傳粉植物，種翅大，種子隨風傳播的距離就變得更遠，即更大的種子將產(chǎn)生更強壯的幼苗和更大的種翅具有更強的擴散能力[9]，致使群體間的基因交流就會更頻繁，更有利于維持物種生存。云南松如何通過調(diào)整球果性狀來適應環(huán)境、促進種子繁殖更新和生產(chǎn)，是其今后良種繁育深入研究的內(nèi)容之一。

表型變異是由遺傳型和環(huán)境因子共同作用的結果，其往往具有適應和進化上的意義[10-11]，群體間的多樣性變異是種內(nèi)多樣性的重要組成部分[12]。云南松經(jīng)過長期的自然選擇、適應生境以及人工選擇，產(chǎn)生廣泛的表型變異。其表型變異越大，所蘊藏的遺傳變異就越加豐富[13]。本研究從云南松種內(nèi)雜交組合的球果和種子表型性狀上分析其變異規(guī)律，這對于云南松優(yōu)良種質資源的收集、保存和遺傳改良具有重要的意義，今后在遺傳改良中，應兼顧不同雜交組合類別選擇和優(yōu)良雜交組合選擇。

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