麻風(fēng)樹無性系種實性狀變異與選擇

惠文凱，劉明騫，陳麗君，彭昌操，陳曉陽

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院／亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室／廣東省森林植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點實驗室，廣東廣州 510642）

麻風(fēng)樹無性系種實性狀變異與選擇

惠文凱，劉明騫，陳麗君，彭昌操，陳曉陽

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院／亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室／廣東省森林植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點實驗室，廣東廣州 510642）

【目的】分析麻風(fēng)樹單果均質(zhì)量、百粒質(zhì)量、出仁率、出籽率、種子體積、種仁含油量和單株果實產(chǎn)量等性狀的遺傳變異，在此基礎(chǔ)上，對無性系進行評選.【方法】對?？谑行潞Ａ謭?年生麻風(fēng)樹無性系試驗林33個無性系的種實特征進行調(diào)查；通過聚類分析，對參試無性系進行分類，并作綜合評定.【結(jié)果和結(jié)論】麻風(fēng)樹無性系間在種實性狀上存在顯著差異.18號無性系百粒質(zhì)量最大，26號和20號種仁含油量最高；百粒質(zhì)量與單果均質(zhì)量、種子體積和種仁含油量相關(guān)性達到極顯著水平，種仁含油量除與出籽率和種子體積相關(guān)性不顯著外，與其他性狀相關(guān)性均達到顯著水平；經(jīng)綜合評價，初步確定1、30、18、15和25號為優(yōu)良無性系.

麻風(fēng)樹；無性系；種實特征；優(yōu)良無性系選擇

1 材料與方法

1.1 參試無性系樣本

無性系種植采用扦插法.扦插材料來自廣東省湛江市林業(yè)科學(xué)研究所麻風(fēng)樹試驗基地種源試驗林和家系試驗林，種源試驗的樹齡為4年生，家系試驗的樹齡為3年生.2010年5月在優(yōu)良種源和家系選擇的基礎(chǔ)上，選擇結(jié)實量大的33個優(yōu)株進行了扦插繁殖，2010年7月進行麻風(fēng)樹無性系造林試驗.試驗所用無性系材料的來源情況見表1.

1.2 試驗地點

試驗地設(shè)在海南省?？谑袊鵂I新海林場東山基地，該林場地勢平坦，屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候.年平均日照2 000 h以上，太陽輻射量可達20 MJ／m2，年平均氣溫23.8℃，年平均降水量1 664 mm.常年以東北風(fēng)和東南風(fēng)為主，年平均風(fēng)速3.4 m／s.

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用隨機完全區(qū)組設(shè)計，設(shè)置8個區(qū)組，5株小區(qū).

表1 麻風(fēng)樹無性系來源一覽表Tab.1 The information of clonelots on Jatropha curcas

1.4 樣品采集和性狀測定

種實采樣于2012年12月進行.果實大部分成熟變成黑色時，單株采集20個左右的果實，每個無性系隨機抽取750余個.

單果質(zhì)量和出籽率測定：將采集到的果實以無性系為單位進行充分混合，待種實樣品自然風(fēng)干后，從混合的果實中隨機取出30個為1組，3組重復(fù)，用電子天平稱其質(zhì)量，精確到0.01 g，取其平均值.將每組的30顆果實的種子剝出，去除雜質(zhì)后稱質(zhì)量，精確到0.01 g，計算出籽率，3組重復(fù)，取其平均值.

種子大小形態(tài)測定：每個無性系隨機選出15粒種子，用游標(biāo)卡尺測量種子的長、寬、厚，精確到0.01 mm.由于種子形態(tài)近似橢球體，故以下列公式計算種子體積：

其中：V為種子體積，mm3；l為種子長，mm；b為種子寬，mm；δ為種子厚，mm.

百粒質(zhì)量和出仁率測定：從每個無性系的種子樣品中隨機選取50粒種子為1組，3組重復(fù)，用電子天平稱其質(zhì)量.剝除種皮后稱量種仁質(zhì)量，3組重復(fù)，分別計算出百粒質(zhì)量和出仁率，精確到0.01 g.

種仁含油量測定：種仁含油量采用索氏提取法［15-17］測定，每個無性系設(shè)置3個重復(fù).

1.5 統(tǒng)計分析方法

本試驗利用Excel進行數(shù)據(jù)的整理，采用SAS 9.0進行各性狀方差分析、相關(guān)性分析、多重比較和聚類分析［18］.各指標(biāo)方差分析采取單因素方差分析法，各指標(biāo)相關(guān)性分析是以麻風(fēng)樹無性系種實平均值為統(tǒng)計值進行的簡相關(guān)分析，多重比較采用Duncan's法.

為了選擇出種實質(zhì)量較好的優(yōu)良無性系，對各性狀指標(biāo)進行聚類分析.通過利用最短距離法（Sin）、類平均法（Average）、重心法（Centroid）、最大距離法（Complete）、沃爾德法（Ward）等方法進行聚類分析，觀測R2值分布圖，最終確定最大距離法為本試驗最優(yōu)的系統(tǒng)聚類方法.

2 結(jié)果與分析

2.1 麻風(fēng)樹無性系種實性狀變異分析

由表2可以看出，無性系間單株果實產(chǎn)量變異系數(shù)最大，達42.28%，變異幅度為106.7～193.2個，其次是種子體積、單果均質(zhì)量和種子厚度.雖然種仁含油量變異系數(shù)最小，為1.56%，但變異幅度為44.71%～56.76%.方差分析結(jié)果（表2）表明，參試無性系的百粒質(zhì)量、種仁含油量和出籽率均具有極顯著差異，出仁率在各無性系之間的差異沒有達到顯著水平.

表2 麻風(fēng)樹無性系種實與結(jié)實性狀方差分析結(jié)果Tab.2 ANOVA on fruit traits data of Jatropha curcas clones

2.2 麻風(fēng)樹無性系種實多重比較

鑒于單株果實產(chǎn)量、百粒質(zhì)量和種仁含油量性狀指標(biāo)對增產(chǎn)重要，且變異最為顯著，對這3種重要經(jīng)濟性狀指標(biāo)進行多重比較分析（表3）.

由表3可以看出，25號單株果實產(chǎn)量最高，達到了193個以上，其次是15和8號.單株果實產(chǎn)量在140個以上的無性系有12個，占總無性系個數(shù)的36.36%；18號無性系百粒質(zhì)量最大，達到了75 g以上，其次是6、32、28和4號，種子百粒質(zhì)量都接近或超過73 g.種子百粒質(zhì)量在70 g以上的無性系有11個，占總無性系個數(shù)的33.33%.種仁含油量較高的無性系為26和20號，種仁含油量達到了56.59%以上，其次為23和22號.另外，5、32、24、9、7、14和10號的種仁含油量也較高.種仁含油量在55%以上的無性系有11個，占總無性系個數(shù)的33.33%.

可見，單株果實產(chǎn)量大于140個、種子百粒質(zhì)量大于70 g且種仁含油量在55%以上的無性系有3個，分別為26、32和24號.

表3 麻風(fēng)樹無性系種實重要經(jīng)濟性狀多重比較分析結(jié)果（前24位）1）Tab.3 Duncan's analysis on m ain econom ic traits of Jatropha curcas（top24）

2.3 麻風(fēng)樹無性系種實各性狀的相關(guān)分析

性狀之間的相關(guān)分析結(jié)果見表4.從果實質(zhì)量性狀上看：單果均質(zhì)量與百粒質(zhì)量的相關(guān)性最緊密（相關(guān)系數(shù)達0.79），與種子體積相關(guān)系數(shù)達0.67；果實出籽率與百粒質(zhì)量和種子體積存在顯著的正相關(guān)性，與出仁率、種仁含油量相關(guān)性不顯著；單株果實產(chǎn)量與出籽率具有顯著的相關(guān)性，但與其他性狀的相關(guān)性不顯著.從種子質(zhì)量性狀上來看，百粒質(zhì)量與單果均質(zhì)量、種子體積和種仁含油量存在極顯著相關(guān)，種仁含油量除與出籽率和種子體積相關(guān)性不顯著外，與其他性狀指標(biāo)均存在顯著的相關(guān)性.

表4 無性系結(jié)實和種實各性狀的相關(guān)系數(shù)1）Tab.4 Correlation analysis on traits of Jatropha curcas

2.4 麻風(fēng)樹優(yōu)良無性系選擇

2.4.1 無性系種實性狀指標(biāo)聚類分析 根據(jù)單果均質(zhì)量、百粒質(zhì)量、出仁率、出籽率、種子體積、種仁含油量和單株果實產(chǎn)量等7種性狀指標(biāo)，對33個無性系采取系統(tǒng)聚類分析，系統(tǒng)聚類的R2值分布如圖1所示.由圖1可見，在最大距離法聚類結(jié)果中，類數(shù)（No.of cluster level，NCL）和R2值關(guān)系曲線平滑，聚類結(jié)果比較可靠.因此，選擇最大距離法為最佳的聚類方法.聚類分析結(jié)果如圖2所示，取閾值為1.044 8，將33個無性系按照種實性狀指標(biāo)分為7類.各無性系聚類結(jié)果及其種實性狀見表5.

圖1 無性系最大距離法聚類的R2值分布圖Fig.1 Scatter plot of R2 and No.of cluster level using Complete

圖2 33個無性系聚類分析圖Fig.2 Cluster analysis of 33 clones

表5 無性系果實性狀聚類統(tǒng)計表Tab.5 The results of cluster on fruit traits of clones

根據(jù)表5的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，第1類各性狀指標(biāo)表現(xiàn)均較佳；第2類單果均質(zhì)量、出籽率、百粒質(zhì)量和出仁率較好，其他性狀指標(biāo)表現(xiàn)不佳，特別是單株果實產(chǎn)量表現(xiàn)最差；第3類各性狀指標(biāo)表現(xiàn)比較均衡，具有進一步選育的潛力，多重比較結(jié)果中百粒質(zhì)量和種仁含油量均表現(xiàn)較好的26、32和24號都包含在此類當(dāng)中；綜合表現(xiàn)較好的為第4類；第5類各性狀表現(xiàn)一般，特別是單果均質(zhì)量和種仁含油量表現(xiàn)不佳；第6類和第7類各性狀指標(biāo)表現(xiàn)較差，特別是第7類表現(xiàn)最差.根據(jù)上述多重比較的結(jié)果可以看出，第1類中各無性系的百粒質(zhì)量和種仁含油量指標(biāo)均名列前茅.經(jīng)過綜合分析，選取第1類為優(yōu)良無性系.

2.4.2 優(yōu)良無性系評價 為了體現(xiàn)候選優(yōu)良無性系各性狀指標(biāo)的優(yōu)劣，對于上述選擇出的優(yōu)良無性系各性狀指標(biāo)進行統(tǒng)計，并與麻風(fēng)樹無性系各性狀總均值進行比較，統(tǒng)計結(jié)果見表6.優(yōu)良無性系各性狀與全部試驗植株相比，均有不同程度的增加，尤其以單株果實產(chǎn)量增幅最大，達到19.26%的水平；其次為種子體積，增幅為7.17%；百粒質(zhì)量和種仁含油量也有明顯的提升，增幅分別為4.38%和3.22%.說明本試驗所選出的優(yōu)良無性系各性狀均具有一定的優(yōu)勢.

表6 麻風(fēng)樹無性系各性狀總均值與候選優(yōu)良無性系均值的比較Tab.6 Comparison of themeans between total provenances and the superior provenances

3 討論與結(jié)論

由于麻風(fēng)樹用于生產(chǎn)生物柴油，單株果實產(chǎn)量、百粒質(zhì)量和含油量必定成為最關(guān)心的重要經(jīng)濟指標(biāo).在本研究中，通過對百粒質(zhì)量和種仁含油量這2個重要經(jīng)濟指標(biāo)的多重比較分析，可以明顯地看出33個無性系在百粒質(zhì)量和種仁含油量上的差異.由多重比較可知，單株果實產(chǎn)量在140個以上、種子百粒質(zhì)量大于70 g且種仁含油量在55%以上的無性系有3個，分別為26、32和24號.因此這3個無性系可以作為后續(xù)重點選育的材料.

麻風(fēng)樹優(yōu)良無性系選育的目的是選擇出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的麻風(fēng)樹種質(zhì)資源，種實各性狀指標(biāo)的提高無疑是衡量優(yōu)良品種的重要標(biāo)準.本試驗中單果均質(zhì)量、出籽率、百粒質(zhì)量、出仁率、種仁含油量、種子體積和單株果實產(chǎn)量等7個性狀之間均存在一定的相關(guān)性，尤其以百粒質(zhì)量和單果均質(zhì)量的相關(guān)性最強.在麻風(fēng)樹生產(chǎn)加工生物柴油的產(chǎn)業(yè)化過程中，種仁含油量是一個重要指標(biāo).根據(jù)性狀相關(guān)性分析可以看出，種仁含油量與百粒質(zhì)量以及出仁率都有顯著的相關(guān)性.在后期的選育過程中，可以根據(jù)性狀間的相關(guān)性有目的地選擇較好的植株.

對本試驗初選出的5個優(yōu)良無性系進行分析可知，各優(yōu)良無性系種實7種調(diào)查性狀表型均較好，各性狀與本試驗林中的麻風(fēng)樹無性系總均值都有不同程度的提升，其中單株果實產(chǎn)量增幅最大，達到了19.26%，此外，百粒質(zhì)量和種仁含油量這2個指標(biāo)也有3%以上的增幅.根據(jù)聚類分析的結(jié)果可知，第3類的各性狀指標(biāo)表現(xiàn)比較均衡，多重比較中得出的26、32和24號無性系均在此類當(dāng)中，因此第3類可以作為后期重點選育的材料.經(jīng)過分析可知，第4類中4號無性系種仁含油量和種子體積指標(biāo)值較低，但其他性狀表現(xiàn)較好，參照多重比較結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，4號無性系的百粒質(zhì)量指標(biāo)名列前茅；20號無性系種實性狀指標(biāo)表現(xiàn)較好，但單株果實產(chǎn)量不高.據(jù)此可以得出，第4類中的4和20號無性系以及多重比較中得出的26、32和24號無性系，雖然7種調(diào)查指標(biāo)的綜合評定結(jié)果偏低，但其在某些重要的經(jīng)濟性狀中表現(xiàn)較好，這對于后期的選育工作也具有非常重要的意義.對于這些只有部分種實性狀較好的無性系，我們可以通過雜交育種等方法，使其優(yōu)勢互補，進而得到優(yōu)良麻風(fēng)樹種質(zhì)資源.據(jù)文獻記載，麻風(fēng)樹自然條件下的結(jié)實率為76.42%，人工自花授粉和異花授粉的結(jié)實率分別為87.93%和86.66%，明顯高于自然傳粉的結(jié)實率，去雄后自然傳粉的結(jié)實率為68.28%，明顯低于自然條件下的結(jié)實率.因此可以說明麻風(fēng)樹不存在自交不親和性，但具有異花傳粉的傾向［19］.這對于麻風(fēng)樹優(yōu)良性狀的結(jié)合，培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的麻風(fēng)樹種質(zhì)資源，具有非常重要的意義.據(jù)此，可利用其他性狀優(yōu)良的4號無性系與含油量較高的26號無性系雜交，通過雜交優(yōu)勢，提高產(chǎn)量和含油量［20］.

通過本研究的調(diào)查和分析，初選出5個優(yōu)良無性系，分別為1、30、18、15和25號，得到部分性狀指標(biāo)具有優(yōu)良表現(xiàn)的無性系5個，分別為4、20、24、26和32號.

［1］ 埃爾特曼.孢粉學(xué)手冊［M］.北京：科學(xué)出版社，1978.

［2］ 聯(lián)合國開發(fā)計劃署（中國）.小桐子生產(chǎn)技術(shù)［M］.成都：四川大學(xué)出版社，2007.

［3］ 王伏雄，額爾特曼，錢南芬.花粉形態(tài)與植物分類［M］.北京：科學(xué)出版社，1962.

［4］ 蔡郁，趙華，陳曉東，等.中國麻風(fēng)樹種質(zhì)資源SSR遺傳多樣性的研究初報［J］.植物科學(xué)學(xué)報，2011，29（1）：74-80.

［5］ 陳波濤，歐國騰，李昆.貴州小桐子特大雨雪冰凍低溫災(zāi)害調(diào)查研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2008，21（4）：506-509.

［6］ 向準，羅倩，胡美英，等.我國麻瘋樹地理種源及分布區(qū)考證［J］.林業(yè)科技開發(fā)，2008，22（6）：13-19.

［7］ SILITONGA A S，ATABANIA E，MAHLIA TM I，etal. A review on prospectofJatrophacurcasfor biodiesel in Indonesia［J］.Renewa Sustaina Energy Rev，2011，15（8）：3733-3756.

［8］ 沈俊嶺，駢瑞琪，孫佩光，等.麻瘋樹種源／家系生長和結(jié)實變異研究［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，34（4）：537-542.

［9］ 余力.麻瘋樹栽培管理技術(shù)［J］.四川農(nóng)業(yè)科技，2010，40（2）：41.

［10］PAN Bangzhen，XU Zengfu.Benzyladenine treatment significantly increases the seed yield of the biofuel plantJatrophacurcas［J］.J Plant Growth Regul，2011，2（30）：166-174.

［11］PAN Jingli，F(xiàn)U Qiantang，XU Zengfu.Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of biofuel plantJatrophacurcasusing kanamycin selection［J］.Afr JBiotechnol，2010，9（39）：6477-6481.

［12］SHEN Junling，JIA Xiangnan，NIHuiqun，etal.AFLP analysis of genetic diversity ofJatrophacurcasgrown in Hainan，China［J］.Trees，2010，3（24）：455-462.

［13］何亞平，費世民，蔡小虎，等.麻瘋樹果實發(fā)育階段劃分與性狀變化動態(tài)［J］.四川林業(yè)科技，2010，31（1）：8-13.

［14］顏秉意，葉生亮，嚴安心，等.金沙江干熱河谷地區(qū)不同含油量麻瘋樹種子的差異性［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2011，17（5）：656-661.

［15］陳永剛，林勵，魏燕華，等.超聲波提取法與索氏提取法提取化橘紅柚皮苷的比較研究［J］.中藥新藥與臨床藥理，2008，19（4）：309-311.

［16］董曉麗，白鵬莉，王金妹，等.核磁共振法與索氏提取法測定能源植物種子含油量的比較研究［J］.可再生能源，2011，29（3）：21-24.

［17］王英超.索氏提取法提取地膚子油［J］.食品研究與開發(fā)，2011，32（12）：26-29.

［18］黃少偉，謝維輝.實用SAS編程與林業(yè)試驗數(shù)據(jù)分析［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.

［19］楊清，彭代平，段柱標(biāo)，等.小桐子傳粉生物學(xué)研究［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，28（3）：62-66.

［20］張麗，周蘭英，羅建勛，等.麻瘋樹雜交授粉技術(shù)［J］.林業(yè)實用技術(shù)，2008，18（7）：20-22.

【責(zé)任編輯李曉卉】

Fruit traits variation and clone selection of Jatropha curcas

HUIWenkai，LIU Mingqian，CHEN Lijun，PENG Changcao，CHEN Xiaoyang
（College of Forestry，South China Agricultural University／State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources／Guangdong Key Laboratory for Innovative Development and Utilization of Forest Plant Germplasm，Guangzhou 510642，China）

【Objective】In order to study the genetic variability and select superior clone ofJatrophacurcas，fruitmass，100-seed mass，kernel rate，seed rate，seed volume，and oil content were analyzed.【Method】The fruit characteristics of 3 years oldJ.curcasof 33 cloneswere investigated in Xinhai Forestry Farm Hainan Province.Using cluster analysis，the further selections of these cloneswere evaluated.【Result and conclusion】The results showed that therewere significant differences in clones ofJ.curcas. No.18 was the best for the 100-seed mass；the oil content of No.26 and No.20 was better than those of others.100-seed mass had a significant positive correlation with fruitmass，seed volume，and oil content.However，oil contenthad no significant correlation with seed rate and seed volume，but ithad a significant positive correlation with other character indexes.No.1，No.30，No.18，No.15 and No.25 were selected as the superior clones.

Jatrophacurcas；clone；fruit trait；superior clone selection

S722.5

A

1001-411X（2014）04-0085-07

麻風(fēng)樹Jatrophacurcas，又名小桐子，也稱膏桐、小油桐、黑皂樹、假花生、芙蓉樹等，是大戟科Euphorbiaceae麻風(fēng)樹屬Jatropha落葉灌木或小喬木［1］.麻風(fēng)樹主要分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，具有典型的大戟科植物特征.在我國主要分布于西南干河熱谷的云南、四川、貴州等地，另外廣西、廣東、福建等地區(qū)也有分布.近年來，麻風(fēng)樹作為生物質(zhì)柴油原料樹種，受到國內(nèi)外的重視.在我國，云南、四川、貴州、海南、廣東等地開展了麻風(fēng)樹的種質(zhì)資源調(diào)查與選育［6-8］、栽培技術(shù)［9］、促花技術(shù)［10］、分子生物學(xué)［11-12］等方面的研究.麻風(fēng)樹的結(jié)實量、百粒質(zhì)量以及種子含油量等經(jīng)濟性狀直接影響單位面積的產(chǎn)油量，是良種選育的重要指標(biāo).何亞平等［13］把麻風(fēng)樹果實發(fā)育分為果殼與種殼發(fā)育、假種皮與種子填充物發(fā)育2個階段，認為果實和種子性狀變化與果實發(fā)育階段具有明顯的關(guān)系，結(jié)籽率影響種實發(fā)育，即種實發(fā)育數(shù)量的降低會導(dǎo)致單粒種實質(zhì)量的增加.顏秉意等［14］依據(jù)種子含油量把金沙江干河熱谷地區(qū)的麻風(fēng)樹種子分為4種類型，通過對麻風(fēng)樹種實生物學(xué)特征的研究，認為麻風(fēng)樹種子油的脂肪酸組成與含油量存在顯著的相關(guān)性.無性系選育是以無性繁殖技術(shù)為基礎(chǔ)的遺傳改良方法.與種子繁殖相比，無性系選育具有改良周期短，可以獲得較大的遺傳增益等優(yōu)點.優(yōu)良的無性系選擇是無性系選育成功的保證.本研究對?？谑行潞Ａ謭鰱|山基地3年生麻風(fēng)樹33個無性系的種實特征進行了調(diào)查，并對麻風(fēng)樹單果均質(zhì)量、百粒質(zhì)量、出仁率、出籽率、種子體積、種子含油量和單株果實產(chǎn)量等性狀的遺傳變異進行了分析，目的是選擇產(chǎn)油量高的優(yōu)良無性系.

2013-12-05優(yōu)先出版時間：2014-06-03

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http:∥www.cnki.net／kcms／doi／10.7671／j.issn.1001-411X.2014.04.016.html

惠文凱（1990—），男，碩士研究生，E-mail:xwk168＠126.com；通信作者:陳曉陽（1958—），男，教授，博士，E-mail:xychen＠scau.edu.cn

國家自然科學(xué)基金（30972388）；廣東省自然科學(xué)基金團隊項目（9351064201000002）；廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目（2008KJCX006）；廣東省科技計劃項目（2007B020703003，0711150100089）

惠文凱，劉明騫，陳麗君，等.麻風(fēng)樹無性系種實性狀變異與選擇［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，35（4）：85-91.