木荷無性系苗期生長(zhǎng)性狀變異研究

藍(lán)燕群，陳杰連，張 謙，連輝明，汪迎利，陳一群，周平川，蔡燕靈

（廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

木荷（Schima superbaGardn .et Champ）為山茶科木荷屬常綠喬木，喜溫暖濕潤(rùn)的氣候，主要分布在浙江、臺(tái)灣、福建、湖南、廣西、江西、廣東等地。該樹種干形通直，生長(zhǎng)迅速，對(duì)土壤適應(yīng)性較強(qiáng)，耐干旱瘠薄，少病蟲害，其木材堅(jiān)韌，結(jié)構(gòu)均勻，易加工［1］，是珍貴優(yōu)良闊葉用材樹種。木荷能耐-10℃的短暫低溫，也能抗39℃炎熱，萌發(fā)力強(qiáng)，枝葉繁茂，葉片較厚，含水量大，耐火，是我國(guó)南方防火林帶的主要樹種［2］。

隨著林業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，近年來木荷在南方各省用材林和防火林帶中應(yīng)用廣泛，前期對(duì)該樹種的研究主要集中于育苗、造林技術(shù)和生態(tài)性能評(píng)估等方面，近年來，廣東、江西、福建等省逐步開展了木荷的種源試驗(yàn)和子代測(cè)定。曾志光等［3］研究發(fā)現(xiàn)，來自6?。▍^(qū)）37個(gè)木荷種源種子和苗期性狀在種源間有極顯著差異，苗高、地徑生長(zhǎng)與緯度呈極顯著負(fù)相關(guān)。林磊等［1］開展優(yōu)樹自由授粉家系苗期測(cè)定，發(fā)現(xiàn)家系間的苗木生長(zhǎng)遺傳差異達(dá)到極顯著水平。辛娜娜等［4］研究表明不同產(chǎn)地木荷優(yōu)樹無性系間生長(zhǎng)與開花性狀的變異較大，可依據(jù)產(chǎn)地的緯度及海拔初步判定木荷無性系花期。黃宇等［5］分析了木荷1代種子園無性系生長(zhǎng)及結(jié)實(shí)性狀的變異情況。楊漢波等［6］利用SSR標(biāo)記分析顯示木荷優(yōu)樹無性系存在豐富的遺傳多樣性，群體間的遺傳多樣性水平差別較大，建議在雜交育種親本選配時(shí)同時(shí)考慮地理遠(yuǎn)緣和親本間的親緣關(guān)系。陳麗君等［7］研究表明，林木不同種源的苗期生長(zhǎng)普遍存在一定程度的變異。廣東省林業(yè)科學(xué)研究院自2001年啟動(dòng)了木荷良種選育研究，收集了廣東全分布區(qū)的木荷優(yōu)樹，并分析了優(yōu)樹生長(zhǎng)與葉果性狀的表型變異情況［8］。本研究利用這批優(yōu)樹培育了嫁接無性系，通過苗期測(cè)定，進(jìn)一步分析木荷優(yōu)樹無性系的生長(zhǎng)差異及其與地理、氣候因子等相關(guān)性。

在野外采集木荷優(yōu)樹穗條時(shí)發(fā)現(xiàn)，相同生長(zhǎng)期或相近生境下部分優(yōu)樹葉色存在明顯差異。葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是葉片中質(zhì)體色素的重要組成部分；葉綠素含量不僅決定植物光能利用率高低，還直接反映植物的營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)情況。SPAD葉綠素儀測(cè)試快速且不破壞葉片，近年來在農(nóng)業(yè)、林業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用［9-10］，包括水稻［11］、馬鈴薯［12］、草莓［13］、黑麥草［14］和棉花［15］，以及楊樹［16］、油茶［8］和3種小檗科植物［17］、10種園林樹木［18］等。研究發(fā)現(xiàn)SPAD值與葉綠素含量有顯著相關(guān)關(guān)系，但不同品種的相關(guān)性不同。本研究在測(cè)定嫁接無性系苗期生長(zhǎng)量的同時(shí)，采用SPAD葉綠素儀對(duì)各無性系葉片的相對(duì)葉綠素含量進(jìn)行測(cè)定。通過對(duì)木荷無性系葉片SPAD值的比較，及其與苗木生長(zhǎng)量的相關(guān)性分析，為無性系的評(píng)選提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)苗圃位于廣東省林業(yè)科學(xué)研究院中心（23°22′N、113°20′E），屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年均相對(duì)濕度77%，年均降雨量約1 700 mm，年均日照時(shí)數(shù) 1 820～1 960 h。

1.2 試驗(yàn)材料

木荷穗條采自廣東省肇慶市高要區(qū)白土鎮(zhèn)優(yōu)樹收集圃，砧木采用1年生木荷實(shí)生苗，每個(gè)優(yōu)樹無性系嫁接30～50株，每株砧木接1個(gè)穗條，嫁接后培育1年。共培育了來自粵北、粵東、粵中、珠江三角洲、粵東沿海和粵西沿海等6個(gè)種源區(qū)的優(yōu)樹無性系211個(gè)，各種源區(qū)編號(hào)和詳細(xì)的產(chǎn)地信息見表1。其中5、6號(hào)種源區(qū)參試無性系數(shù)量較少，不參與種源比較分析。

表1 木荷局部種源區(qū)無性系

1.3 試驗(yàn)方法

木荷生長(zhǎng)量與葉片SPAD值的測(cè)量采用抽樣調(diào)查，每個(gè)無性系隨機(jī)抽取形態(tài)表現(xiàn)相對(duì)正常的植株，調(diào)查苗高、地徑（嫁接口上方接穗基部的直徑）、冠幅等指標(biāo)。從每株植株的中部挑選形態(tài)表現(xiàn)相對(duì)正常的成熟葉片3片，用SPAD葉綠素測(cè)定儀在每片葉子中脈兩側(cè)的平行位置各測(cè)3個(gè)數(shù)據(jù)，求平均值。

1.4 氣象因子的選取

木荷優(yōu)樹原生地的氣象因子數(shù)據(jù)信息來源于中國(guó)氣象局氣象數(shù)據(jù)中心，采用1981—2010年共30年的氣象數(shù)據(jù)，選取的氣象因子包括年平均氣溫、最冷月平均氣溫、最熱月平均氣溫和年均降水量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SAS 9.4軟件分別對(duì)無性系的生長(zhǎng)量、SPAD值進(jìn)行方差分析，并分析各指標(biāo)與木荷優(yōu)樹原生地的經(jīng)緯度和氣候因子的相關(guān)性［19］。根據(jù)各生長(zhǎng)性狀的生長(zhǎng)量、葉片SPAD值大小對(duì)木荷無性系進(jìn)行分級(jí)比較，共劃分為5個(gè)等級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 木荷無性系生長(zhǎng)性狀與葉片SPAD值的統(tǒng)計(jì)特征值

變異系數(shù)大小可以反映個(gè)體間表型性狀的差異。由表2可知，木荷苗高的變異系數(shù)最大、為42.40%；冠幅次之、為31.61%；地徑和高徑比的變異系數(shù)均較小，分別為22.67%、29.01%；SPAD值的變異系數(shù)為14.96%，為各性狀間最小的。表明木荷無性系間的生長(zhǎng)性狀有著豐富的變異，優(yōu)良遺傳資源的選擇潛力大。

表2 木荷無性系生長(zhǎng)性狀與葉片SPAD值的統(tǒng)計(jì)特征值

2.2 木荷生長(zhǎng)性狀方差分析

表3 木荷種源、無性系間生長(zhǎng)性狀方差分析

表4 木荷不同種源生長(zhǎng)量及其多重比較結(jié)果

木荷種源間和無性系間生長(zhǎng)性狀的方差分析結(jié)果表明，苗高、地徑、高徑比、冠幅生長(zhǎng)量在種源間的差異均不顯著，在無性系間的差異均顯著（表3）。不同木荷種源生長(zhǎng)量多重比較結(jié)果（表4）表明，在4個(gè)種源中，3號(hào)苗高生長(zhǎng)量平均值及其變異系數(shù)最大，其次是2號(hào)，4號(hào)較小，1號(hào)最小。而各木荷種源的地徑、高徑比、冠幅等3個(gè)性狀的生長(zhǎng)量及變異系數(shù)均差異不大。

2.3 木荷葉片SPAD值的方差分析

從表5可以看出，木荷不同種源間和不同無性系間葉片SPAD值的差異均極顯著；同一片葉片不同部位的SPAD值差異也極顯著，說明葉片不同部位的葉綠素相對(duì)含量有明顯差異。從表6可以看出，1號(hào)SPAD值平均值及變異系數(shù)最大，2～4號(hào)相對(duì)較??；不同葉片不同部位，葉基SPAD值平均值最大，其次是葉中，葉尖最小。

表5 木荷葉片SPAD值方差分析

表6 木荷不同種源與不同葉片部位SPAD值多重比較

從圖1可以看出，苗高、地徑、高徑比、冠幅等生長(zhǎng)量達(dá)到二級(jí)以上的木荷無性系占11.8%～13.7%，生長(zhǎng)量達(dá)到三、四級(jí)的無性系占比均在29.9%以上，二、三、四級(jí)共占89.1%～91.9%。SPAD值達(dá)到二級(jí)以上的無性系占11.8%，三、四級(jí)分別占40.3%、38.4%，二、三、四級(jí)共占90.5%。在生長(zhǎng)較快的無性系中，DG111、FSGM110和HYLC114等10個(gè)無性系的苗高、地徑和冠幅同時(shí)達(dá)到二級(jí)以上，該10個(gè)無性系的苗高、地徑、冠幅等指標(biāo)的平均值分別比群體均值提高58.4%、28.5%和42.4%（表7）。

圖1 各生長(zhǎng)性狀等級(jí)的百分比

表7 木荷優(yōu)良無性系生長(zhǎng)量平均值及增幅

2.4 木荷生長(zhǎng)性狀與SPAD值的相關(guān)性分析

從表8可以看出，木荷無性系的苗高與高徑比的相關(guān)系數(shù)最大，為0.8450，相關(guān)性極強(qiáng)；地徑與苗高、冠幅相關(guān)系數(shù)次之，分別為0.7667、0.6310，相關(guān)性較強(qiáng)；而苗高與冠幅的相關(guān)系數(shù)為0.5685，相關(guān)性中等；高徑比與冠幅、地徑、SPAD值以及苗高與SPAD值的相關(guān)系數(shù)分別為 0.3808、0.3539、0.2280和 0.2354，呈弱相關(guān)；SPAD值與地徑、冠幅的相關(guān)系數(shù)最小，為0.1578、0.1276，相關(guān)性極弱；上述各項(xiàng)指標(biāo)兩兩之間的相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果均為極顯著。

表8 木荷不同無性系間SPAD值與性狀生長(zhǎng)量相關(guān)性

2.5 木荷生長(zhǎng)性狀及葉片SPAD值與氣候、地理因子的關(guān)系

由表9可知，生長(zhǎng)性狀與平均氣溫、最冷月平均氣溫、最熱月平均氣溫、年均降雨量、經(jīng)度、緯度等因子均沒有顯著相關(guān)性；SPAD值與平均氣溫、最冷月平均氣溫以及地理因子均沒有顯著相關(guān)，與最熱月平均氣溫呈弱負(fù)相關(guān)，與年均降雨量為弱正相關(guān)。相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，SPAD值與最熱月平均氣溫和年均降雨量的相關(guān)略顯著，其他均不顯著。說明生長(zhǎng)性狀及SPAD值均沒有受優(yōu)良母樹原始地的氣候及地理因子影響。

表9 木荷無性系生長(zhǎng)量及葉片SPAD值與氣候、地理因子相關(guān)性

2.6 木荷葉片不同部位的SPAD值相關(guān)性

由表10可知，結(jié)果顯示葉片SPAD均值與葉基、葉中、葉尖各部位SPAD值的相關(guān)性極強(qiáng)，偏相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.95以上，相關(guān)系數(shù)大小順序?yàn)槿~中＞葉尖＞葉基；葉基與葉中、葉尖的相關(guān)系數(shù)為0.9778和0.9645。各項(xiàng)指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果均為極顯著。

表10 木荷葉片不同部位SPAD值的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

木荷是我國(guó)南方省區(qū)廣泛應(yīng)用的造林樹種，近年研究表明，木荷種質(zhì)資源存在豐富的遺傳多樣性［6，20］，在種源間和家系間苗期生長(zhǎng)存在遺傳變異［1，3］。本研究分析了來自廣東省20多個(gè)縣市的木荷優(yōu)樹嫁接無性系苗期生長(zhǎng)量及其與氣候、地理因子之間的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明，種源間的苗高有差異，其中粵東丘陵山地和粵中丘陵山地的種源生長(zhǎng)較快，粵北山地和珠江三角洲的種源生長(zhǎng)較慢。無性系間各生長(zhǎng)性狀差異均顯著，生長(zhǎng)量達(dá)到二至四級(jí)合占89.1%以上，并選出了10個(gè)優(yōu)良無性系，其增益為58.4%、42.4%和28.5%。下一步需對(duì)這批種質(zhì)資源進(jìn)行造林測(cè)定和分子鑒評(píng)，為今后優(yōu)良無性系的評(píng)選和開發(fā)利用提供依據(jù)。

性狀間的相關(guān)性反映了一個(gè)性狀的變化隨另一個(gè)性狀的改良而產(chǎn)生的變化，可為早期選擇做準(zhǔn)備，也可實(shí)現(xiàn)各性狀間接選擇的目的。從木荷無性系各研究性狀相關(guān)性分析結(jié)果來看，苗高與高徑比相關(guān)性極強(qiáng)，地徑與苗高、冠幅相關(guān)性強(qiáng)，苗高與冠幅相關(guān)性中等，說明地徑隨著苗高的升高而變大，冠幅也隨著地徑、苗高的升高而增大。在今后苗期調(diào)查工作中，可直接以苗高為代表量取數(shù)據(jù)估算其他性狀的生長(zhǎng)情況，可大大減少調(diào)查工作量。木荷生長(zhǎng)性狀與氣候、地理因子相關(guān)性分析結(jié)果表明，生長(zhǎng)性狀與氣候、地理因子均不相關(guān)，相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果均不顯著。林磊等［1］研究表明木荷苗木生長(zhǎng)和葉片形態(tài)的家系效應(yīng)中還存在明顯的產(chǎn)地效應(yīng)，而本試驗(yàn)中木荷無性系生長(zhǎng)性狀沒有受優(yōu)樹原產(chǎn)地的氣候及地理因子的明顯影響，這可能是嫁接無性系苗期的生長(zhǎng)與砧木密切相關(guān)，產(chǎn)地間的差異還未充分表現(xiàn)出來。

本研究結(jié)果表明，木荷種源間葉片的SPAD值差異極顯著，以粵北山地種源葉片SPAD值較高，而粵東、粵中、珠江三角洲等3個(gè)種源地SPAD值較小。無性系間葉片的SPAD值差異也達(dá)到極顯著水平，說明不同無性系的葉片葉綠素相對(duì)含量也有差異。SPAD值在二至四級(jí)合占90.5%。從SPAD值與各生長(zhǎng)性狀的相關(guān)性分析結(jié)果來看，SPAD值與苗高、地徑、高徑比、冠幅等性狀不相關(guān)，說明SPAD值沒有受各生長(zhǎng)性狀的明顯影響。SPAD值與平均氣溫、最冷月平均氣溫以及地理因子均沒有顯著相關(guān)，與最熱月平均氣溫、年均降雨量呈弱正負(fù)相關(guān)。相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，SPAD值與最熱月平均氣溫和年均降雨量顯著相關(guān)，其他均不顯著。說明木荷葉片葉綠素相對(duì)含量值不受生長(zhǎng)性狀、氣候地理因子的影響，而優(yōu)樹在其原生地，相同生長(zhǎng)期或相近生境下部分單株葉色出現(xiàn)明顯差異可能是基因型與環(huán)境互作引起的，可在下一步的區(qū)域栽培試驗(yàn)中加以驗(yàn)證。

木荷同一葉片不同部位的SPAD值依次為葉基＞葉中＞葉尖，差異極顯著。葉片部位間相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.96以上，葉片部位與葉片葉綠素相對(duì)含量的相關(guān)系數(shù)均高達(dá)0.98以上，其中葉片葉中部位的SPAD值達(dá)到0.99。因此，在研究木荷葉片葉綠素相對(duì)含量時(shí)，可以葉中部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)葉綠素的有效與快速測(cè)定。