幾個不同種源大紅袍花椒表型多樣性研究

楊建雷，任 苗，2，曹永紅，王 勃，張曉軍

（1.隴南市經(jīng)濟林研究院花椒研究所，甘肅 武都 746000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

花椒Zanthoxylum bungeanum Maxim.屬蕓香科Rutaceae花椒屬Zanthoxylum L.灌木或小喬木，原產(chǎn)我國，資源豐富，栽培面積和產(chǎn)量居世界首位，是我國主要的調(diào)味品和傳統(tǒng)的中草藥，還可用于提取香料，具有重要的經(jīng)濟價值[1-4]。

由于歷史和地理因素以及人為因素的綜合作用，花椒在由野生向栽培馴化的過程中，形成了諸多的品種（品系），其分類依據(jù)多樣，品種雜亂、名稱混淆的問題極為突出，同一品種，名稱不同，名稱一致，卻不一定是同一品種。由此造成文獻研究的混亂，也給生產(chǎn)和銷售帶來不便[5]。

甘肅省隴南市從2011年開始進行國內(nèi)外花椒品種引種收集工作，先后從四川、陜西、河南、山東、河北、重慶、云南及甘肅省、隴南市引進收集了花椒品種40余個，建立了品種資源收集圃。本試驗選取引進較早、進入正常結(jié)果樹齡、具有地域代表性且都叫大紅袍的品種，進行了在相同立地條件下就其主要表型性狀的對比試驗[6-8]，研究內(nèi)容主要包括葉片表型性狀[9-10]、果實表型性狀[10-13]、皮刺表型性狀[14-15]，以期為全國花椒品種（品系）的區(qū)分、規(guī)范和進一步研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省隴南市武都區(qū)馬街鎮(zhèn)官堆村花椒研究所無刺花椒引種試驗示范園。土壤為山地褐土，土層深厚，pH值7.7；園地海拔1 350 m；年平均降水量500 mm，干燥度1.50左右；年平均氣溫10 ℃以上，≥10 ℃積溫3 200～4 100 ℃；年日照時數(shù)1 700～2 000 h，無霜期230～260 d；土壤含有機質(zhì)17.2 g/kg、堿解氮68 mg/kg、有效磷31.2 mg/kg、速效鉀112 mg/kg、緩效鉀903 mg/kg，肥力中等。

1.2 試驗材料

試驗選擇甘肅（秦安大紅袍）、陜西（韓城獅子頭[16]）、河南（林州大紅袍王[17]）、山東（萊蕪大紅袍）、四川（茂縣茂汶大紅袍）5個不同省份的大紅袍，與當?shù)卮蠹t袍共同進行研究。秦安大紅袍、韓城獅子頭、林州大紅袍王、茂汶大紅袍為2011年春季定植，當?shù)卮蠹t袍于2012年春季定植，萊蕪大紅袍于2012年秋季定植。

1.3 方 法

1.3.1 試驗設(shè)計

試驗排除邊緣效應(yīng)，各選擇3株大小均衡、生長健壯的植株作為樣樹，以單株作為重復(fù)進行取樣測定。

1.3.2 葉片表型性狀觀測

每樣樹在結(jié)果枝和營養(yǎng)枝中部隨機取5枚復(fù)葉，分別統(tǒng)計各復(fù)葉的小葉數(shù)，測量總?cè)~柄長，并對小葉的長與寬、頂葉的長與寬、復(fù)葉的鮮質(zhì)量進行測定，然后計算出小葉及頂葉的平均長、寬及葉形指數(shù)（小葉長∕小葉寬）。

1.3.3 果實表型性狀及經(jīng)濟性狀觀測

依據(jù)樹形實際選取標準枝，從標準枝中部任意地方開始計數(shù)，逢5抽取果穗作為樣穗，每樣樹共抽取10穗，測定穗粒數(shù)、鮮質(zhì)量，計算鮮果千粒質(zhì)量；在抽取樣穗中從下向上計數(shù)，取第20粒分果瓣測量縱橫徑，計算果形指數(shù)（縱徑/橫徑）；然后將每樣樹全部樣穗混合后自然陰干，稱量干果皮和種子質(zhì)量，計算干制率（干果皮質(zhì)量/鮮果質(zhì)量）和出皮率[干果皮質(zhì)量/干物質(zhì)質(zhì)量（果實干燥后總質(zhì)量）]。

1.3.4 皮刺表型性狀觀測

每樹在東南西北4個方向選擇1個營養(yǎng)枝，調(diào)查枝條總長度、皮刺數(shù)量，任選其中1個枝條，從枝條基部1/4處開始，沿同一側(cè)順序摘取10個皮刺，按高、寬、厚分別測量皮刺大小，并計算枝條單位長度（cm）皮刺數(shù)（整枝皮刺數(shù)/整枝長度）。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel2010、SPSS17.0軟件進行處理分析。測定結(jié)果以平均值±標準偏差表示。樣品間的差異顯著性采用單因素方差分析（One Way ANOVA）鄧肯氏檢驗法測驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片表型性狀對比

葉片表型性狀對比試驗結(jié)果見表1。由表1可知，幾個大紅袍花椒小葉數(shù)基本一致，差異性不顯著，其余觀測指標均差異顯著（p＜0.05）。

總?cè)~柄長和鮮葉質(zhì)量反映的是花椒復(fù)葉的總體性狀，基本能夠表達復(fù)葉的大小和薄厚?？?cè)~柄長排序為：隴南＞河南＞四川＞甘肅＞陜西＞山東，其中隴南、河南、四川、甘肅大紅袍間差異不顯著，山東大紅袍最小，只有隴南大紅袍的63.7%，其次是陜西大紅袍，是隴南大紅袍的78.2%。鮮葉質(zhì)量隴南與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅與四川大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東，較輕的山東和陜西大紅袍，分別只有隴南大紅袍的26.1%、44.8%。

頂葉和其余小葉的長、寬反映了各品種小葉的大小性狀。從各項觀測結(jié)果看，均以隴南大紅袍最大，山東大紅袍最小，山東大紅袍分別只有隴南大紅袍的60.0%（頂葉長）、48.0%（頂葉寬）、59.0%（小葉長）和54.2%（小葉寬）。頂葉長隴南與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅、四川、河南大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東；頂葉寬隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東；小葉長四川與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅與河南大紅袍間差異不顯著，陜西與山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞四川＞甘肅＞河南＞陜西＞山東；小葉寬隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東。

葉形指數(shù)是表達葉片形狀的基本指標，葉形指數(shù)越大，說明葉片越狹長。在供試大紅袍中，山東大紅袍頂葉和小葉的葉形指數(shù)均最大，頂葉葉形指數(shù)隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，隴南與陜西大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，大小順序是：山東＞河南＞陜西＞隴南＞甘肅、四川，最小的甘肅和四川大紅袍，均只有山東大紅袍的73.8%；小葉葉形指數(shù)陜西與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅與四川大紅袍間差異不顯著，四川與隴南大紅袍間差異不顯著，隴南與河南大紅袍間差異不顯著，河南與山東大紅袍間差異不顯著，大小順序是：山東＞河南＞隴南＞四川＞甘肅＞陜西，最小的是陜西大紅袍，其次是甘肅大紅袍，分別只有山東大紅袍的81.6%、85.6%。頂葉葉形指數(shù)和其余小葉葉形指數(shù)之間差值最大的是山東和陜西大紅袍，最小的是甘肅大紅袍，大小順序是：山東、陜西（0.28）＞河南（0.11）＞四川（0.10）＞隴南（0.04）＞甘肅（0.03）。

綜上分析，就葉片表型性狀而言，隴南、甘肅、四川大紅袍之間差異較小，河南、陜西大紅袍較為接近，山東大紅袍與其余品種間具有較大差異。

2.2 果實表型性狀及經(jīng)濟性狀對比

果實表型性狀及經(jīng)濟性狀對比試驗結(jié)果見表2。由表2可知，所有供試指標均間差異顯著（p＜0.05）。穗粒數(shù)和鮮果千粒質(zhì)量是比對花椒豐產(chǎn)性能的2個主要表型性狀，穗粒數(shù)的多少從數(shù)量上證明，鮮果千粒質(zhì)量的大小從重量上表達，而單穗鮮質(zhì)量是穗粒數(shù)和鮮果千粒質(zhì)量的綜合體現(xiàn)，均與品種的產(chǎn)量、采摘效率密切相關(guān)。穗粒數(shù)隴南大紅袍最大，山東大紅袍最小，后者只有前者的68.1%，甘肅、四川、河南大紅袍間差異不顯著，四川、陜西、山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞河南＞甘肅＞四川＞陜西＞山東。鮮果千粒質(zhì)量陜西大紅袍最大，四川大紅袍最小，后者只有前者的66.9%，山東與河南大紅袍間差異不顯著，甘肅與隴南大紅袍間差異不顯著，大小排序為：陜西＞河南＞山東＞甘肅＞隴南＞四川。單穗鮮質(zhì)量隴南大紅袍最高，四川大紅袍最低，后者只有前者的70.1%，隴南、河南、陜西、甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅、山東、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞河南＞陜西＞甘肅＞山東＞四川。

果形指數(shù)反映了花椒果實的外部形態(tài)，是花椒品種之間相互區(qū)別的參照因素之一。果形指數(shù)河南大紅袍最大，四川大紅袍最小，后者只有前者的83.1%，隴南、山東、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：河南＞陜西＞隴南、山東＞甘肅＞四川。

表2 果實表型性狀及經(jīng)濟性狀的對比試驗結(jié)果Table 2 Comparison of fruit phenotypic and economic characteristics

干制率和出皮率是衡量花椒經(jīng)濟性狀的主要指標，比率越高，說明經(jīng)濟性狀越優(yōu)。種子千粒質(zhì)量亦可從側(cè)面反映花椒的經(jīng)濟性狀。種子千粒質(zhì)量陜西大紅袍最大，四川大紅袍最小，后者只有前者的54.4%，陜西、河南、山東大紅袍間差異不顯著，甘肅、隴南、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：陜西＞河南＞山東＞甘肅＞隴南＞四川。干制率隴南大紅袍最高，山東大紅袍最低，后者只有前者的84.0%，隴南、陜西、河南、甘肅大紅袍間差異不顯著，河南、甘肅、陜西、四川大紅袍間差異不顯著，河南、甘肅、四川、山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞陜西＞河南＞甘肅＞四川＞山東。出皮率也是隴南大紅袍最高，山東大紅袍最低，后者只有前者的77.6%，隴南、甘肅、陜西、四川大紅袍間差異不顯著，甘肅、陜西、河南、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞陜西＞四川＞河南＞山東。

綜上分析，就果實表型性狀和經(jīng)濟性狀而言，隴南與甘肅大紅袍在穗粒數(shù)、單穗鮮質(zhì)量、干制率和出皮率等重要指標之間差異較小，河南、陜西大紅袍較為接近，四川、山東大紅袍與其余品種間具有較大差異。

2.3 皮刺表型性狀對比

皮刺表型性狀對比試驗結(jié)果見表3。由表3可知，所有供試指標間均差異顯著（p＜0.05）。單位長度皮刺數(shù)反映的是花椒營養(yǎng)枝皮刺疏密程度，是生產(chǎn)實踐中區(qū)分花椒品種的重要方面。山東大紅袍最高，隴南大紅袍最低，后者只有前者的36.1%，隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，陜西、河南大紅袍間差異不顯著，大小排序為：山東＞河南＞陜西＞四川、甘肅＞隴南。

表3 皮刺表型性狀的對比試驗結(jié)果Table 3 Comparison of prickle phenotypic characteristics

皮刺的高、寬、厚是從三維層面反映花椒皮刺的大小，是生產(chǎn)中選擇栽培品種時較為重要的參考因素。山東大紅袍皮刺高最高，甘肅大紅袍最低，后者只有前者的79.0%，山東與河南大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，甘肅、四川、隴南、陜西大紅袍間差異不顯著，大小排序為：山東＞河南＞陜西＞隴南＞四川＞甘肅。河南大紅袍皮刺寬最寬，四川大紅袍最窄，后者只有前者的80.1%，河南與隴南大紅袍間差異不顯著，隴南、甘肅、陜西、山東、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：河南＞隴南＞甘肅＞陜西＞山東＞四川。隴南大紅袍皮刺厚最厚，山東大紅袍最薄，后者只有前者的77.9%，隴南、陜西、甘肅大紅袍間差異不顯著，河南與四川大紅袍間差異不顯著，四川與山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞陜西＞甘肅＞河南＞四川＞山東。

綜上分析，就皮刺表型性狀而言，隴南、甘肅、四川大紅袍之間差異較小，河南、陜西大紅袍較為接近，山東大紅袍與其余品種間具有較大差異。

2.4 表型性狀聚類分析

對供試品種所選葉、果實、皮刺表型性狀做聚類分析表明（如圖1所示），以歐式距離10為閥值時，6個不同種源地大紅袍花椒可分為3組，隴南、甘肅和四川大紅袍聚為一類，其中甘肅大紅袍和四川大紅袍親緣關(guān)系最為接近，陜西和河南大紅袍聚為一類，山東大紅袍單獨聚為一類。聚類結(jié)果具有明顯的地域性特征，由東到西逐漸變化：第一類位于秦嶺周邊，第二類位于太行山周邊，第三類單獨聚類。

圖1 表型性狀聚類樹狀圖Fig. 1 Clustering analysis diagram of phenotypic characteristics

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

6個不同種源大紅袍花椒除小葉數(shù)之外，其余供試品種表型性狀具有豐富的多樣性。通過供試性狀聚類分析，以歐式距離10為閥值時，6個不同種源地大紅袍花椒可分為3組，說明不同種源地的大紅袍花椒，在葉片、果實、皮刺等生物學(xué)性狀上差異較大，具有明顯的由西到東逐漸變化的地域性特征。

3.2 討 論

認識植物的表型特征和性狀是生物學(xué)研究的一個重要命題。最新觀點認為：表型特指一個基因型與環(huán)境互作的全部或部分表現(xiàn)，即表型是一個基因型與環(huán)境互作產(chǎn)生的全部或部分可辨識特征和性狀。植物表型是指能夠反映植物結(jié)構(gòu)和組成的，或能反映植物生長發(fā)育過程和結(jié)果的，由一個基因型與一類環(huán)境互作產(chǎn)生的部分或全部可辨識的植物物理、生理和生化特征及性狀。利用這些特征和性狀，應(yīng)該能夠?qū)⒉煌参锘蛐秃铜h(huán)境的決定作用或影響區(qū)分開來[18]。利用表型性狀揭示植物群體的遺傳變異及其適應(yīng)性在花椒[9，19]、柿子[12]、油茶[13]、核桃[20]、茶[21]、枸杞[22]、櫻桃[23]和紫斑牡丹[24]等經(jīng)濟林果研究中被廣泛應(yīng)用。

由于花椒目前沒有全國統(tǒng)一的品種分類命名[5]，相關(guān)研究中品種名大多采用當?shù)亟忿r(nóng)的習(xí)慣名稱[25-29]，隨意性很大，給試驗結(jié)論的比對和應(yīng)用帶來了很多困難。同時，許多研究僅針對當?shù)刭Y源，研究方法也不盡相同[27，29]，就更加放大了困難。本試驗選擇地理跨度大、生產(chǎn)中名稱基本一致的6個地方花椒品種進行表型性狀對比研究，盡管采用了傳統(tǒng)的表型研究方法，但選取的試材均來自本所試驗園，自然條件、管理措施一致，就克服了環(huán)境因素干擾帶來的誤差。試驗結(jié)論盡管有不盡相同的地方，但可以相互印證，互為補充。

限于人力、物力，本所試驗園引種是分批次逐年進行的，引進品種的樹齡不同，無法進行同一立地條件下經(jīng)濟產(chǎn)量的對比分析。同時，由于建園初期引進品種較少，僅對6個不同種源的大紅袍花椒開展了研究，地理覆蓋度不足，樣本量較小。這些問題將在后續(xù)研究中不斷改進和完善。