基于表型性狀的油梨種質(zhì)資源遺傳多樣性分析

周兆禧，陳 瑩，2，明建鴻，高宏茂，馬蔚紅，林興娥*

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海口實(shí)驗(yàn)站，海南海口570102；2.海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院，海南儋州571737）

油梨（Persea AmericanaMill.）為樟科（Lauraceae）鱷梨屬（Persea）植物，又名鱷梨、牛油果等，原產(chǎn)于美洲的墨西哥、哥倫比亞和西印度群島，是著名的熱帶亞熱帶果樹，也是木本油料樹種之一[1]。油梨根據(jù)自然分布及其生物學(xué)特性分為墨西哥系、危地馬拉系和西印度系三大種群[2]。油梨于1918 年被引入我國，現(xiàn)在在臺灣、海南、廣東、廣西、福建、云南、四川、浙江、貴州、湖南等地均有栽培，種植面積已超過1.5萬hm2[3-6]。油梨果肉為黃綠色，富含多種活性成分、食用植物纖維、不飽和脂肪酸和礦質(zhì)元素等[7]，種子富含脂肪酸、多酚等多種營養(yǎng)及活性成分[8]，為重要的食用油及工礦業(yè)用油，被譽(yù)為果、糧、油多用的作物，隨著油梨的營養(yǎng)價值和保健價值被人們熟知，國內(nèi)外市場油梨消費(fèi)量也逐漸增加。

油梨種質(zhì)資源的收集、鑒定和評價是新品種選育的重要基礎(chǔ)。目前種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究方法主要有形態(tài)學(xué)方法、細(xì)胞學(xué)方法、生化標(biāo)記方法和分子標(biāo)記方法等。已有研究表明，利用油梨某些特征性成分差異可以很好地分辨出油梨種質(zhì)資源的來源及品種間的親緣關(guān)系，如油梨脂肪酸、可溶性蛋白、可溶性糖和類胡蘿卜素等[9-11]。此外，分子標(biāo)記技術(shù)如SSR 標(biāo)記等也已用于檢測油梨種質(zhì)資源多樣性和鑒定種質(zhì)親緣關(guān)系[12-14]。種質(zhì)資源表型性狀的評價相對于其他評價方法具有簡單直觀、更經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，尤其是在時間短或供試材料多等情況下需要了解群體變異性時，形態(tài)學(xué)方法是一種快速、經(jīng)濟(jì)高效的鑒別方法。目前關(guān)于油梨資源表型性狀分析的報道較少，僅有1998 年蔡勝忠等[15]對海南西部地區(qū)引種栽培的10 個油梨種質(zhì)的性狀進(jìn)行分析，并初步提出6個適于海南西部地區(qū)種植的優(yōu)良品種；2018 年鄧成菊等[16]對優(yōu)良油梨品系‘云油一號’的主要性狀進(jìn)行分析和評價，發(fā)現(xiàn)該品系具有早熟、豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的特性。由于觀察年限較久遠(yuǎn)，而且所觀察的油梨品種和數(shù)量仍然較少，很難全面反映現(xiàn)階段油梨栽培品種表型性狀遺傳變異的情況。鑒此，該次研究以海南南豐鎮(zhèn)油梨種質(zhì)基地中的170 份油梨種質(zhì)資源為試材，對其質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進(jìn)行觀測與分析，采用相關(guān)系數(shù)、主成分分析和聚類分析等多元統(tǒng)計(jì)方法，研究了已收集油梨種質(zhì)資源的遺傳多樣性，以期發(fā)掘出具有重要經(jīng)濟(jì)價值的種質(zhì)資源，同時也為加強(qiáng)對油梨種質(zhì)資源的高效利用及基因的挖掘提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選取種植于海南省儋州市南豐鎮(zhèn)的170 份油梨種質(zhì)為試驗(yàn)材料，其中來源于貴州的50 份，海南70份，廣西50 份，設(shè)置3 次重復(fù)，田間常規(guī)管理。所有材料均為2016 年引種。

1.2 性狀調(diào)查

表型性狀的調(diào)查參照《熱帶、南亞熱帶果樹種質(zhì)資源描述規(guī)范（正文）》[17]進(jìn)行，每個品系選擇3 株進(jìn)行測定，共調(diào)查15 個表型性狀，包括9 個質(zhì)量性狀和6 個數(shù)量性狀，質(zhì)量性狀包括樹姿、樹形、表皮光滑度、分枝模式、嫩枝顏色、老熟枝條顏色、葉形、葉片顏色、葉緣。數(shù)量性狀包括樹高、枝條粗度、葉長、葉寬、干周等（表1）。對于數(shù)量性狀采用游標(biāo)卡尺和卷尺進(jìn)行測量。

表1 油梨種質(zhì)主要形態(tài)性狀、鑒定標(biāo)準(zhǔn)及測量方法

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

首先按照表1 的分級和賦值標(biāo)準(zhǔn)將質(zhì)量性狀的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行賦值后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。用Excel 軟件計(jì)算出最大值、最小值、平均值、變異系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、多樣性指數(shù)（H’）等，根據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差對數(shù)量性狀進(jìn)行分類，共分為10 級，1 級＜X-2S，10 級≥X+2S，每級相差0.5S（X為群體性狀平均值，S為標(biāo)準(zhǔn)差）[18-19]。采用Shannon-Weiner index 分析油梨種質(zhì)資源的遺傳多樣性水平；采用SPSS 軟件對表型數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和聚類分析，其中，聚類過程中，種質(zhì)間距為歐氏距離（Euclidean distance），聚類方法采用組間連接法（Between-groups linkage）。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量性狀遺傳多樣性

170 份油梨9 個質(zhì)量性狀的分布頻率和多樣性指數(shù)如表2 所示，9 個質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)為0.036～1.747，平均為0.759，其中只有樹形和分枝模式的多樣性指數(shù)大于1.0，其他質(zhì)量性狀多樣性指數(shù)均小于1.0。根據(jù)各性狀頻率分布來看，170 份油梨種質(zhì)的樹姿以直立（84.12%）為主，其次是半直立（15.29%），極少部分為開張（0.59%）；樹形主要為圓形（34.71%）、塔形（21.76%）和半圓形（15.88%）；表皮光滑度以粗糙（74.12%）為主，少數(shù)為極粗糙（7.65%）；分枝模式以直立（48.24%）為主，對生（28.82%）、輪生（22.35%）次之，極少數(shù)為互生（0.59%）；嫩枝的顏色以綠色（64.12%）為主，其次為黃綠色（35.89%）；老枝的顏色以黃綠色（56.47%）為主，其次是紅褐色（30.59%）；葉形大多數(shù)為尖橢圓形（99.41%），極少部分為近圓形（0.59%）；成熟葉面顏色以綠色（78.82%）為主，其次是深綠色（21.18%）；葉緣大多數(shù)為波浪（65.88%），其余為全緣（34.12%）。

表2 170 份油梨種質(zhì)質(zhì)量性狀頻率分布及多樣性

2.2 數(shù)量性狀遺傳多樣性

170 份油梨種質(zhì)資源的6 個數(shù)量性狀的變異系數(shù)變化范圍為16.85%～69.95%，平均為33.95%，表現(xiàn)出較高的變異水平（表3）。其中變異系數(shù)較大的為枝條粗度、干周、樹高，表明遺傳穩(wěn)定性較差；而變異系數(shù)較小的為葉長、葉寬和葉形指數(shù)，表明這3 個性狀變異幅度小，較為穩(wěn)定。多樣性指數(shù)變化范圍為1.903～2.067，平均為1.997，葉長、葉寬和干周的多樣性指數(shù)較大，均大于2.0，油梨數(shù)量性狀的多樣性指數(shù)明顯高于質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)，說明數(shù)量性狀的變異更為豐富。

表3 油梨種質(zhì)數(shù)量性狀多樣性分析

2.3 表型性狀的相關(guān)性分析

試驗(yàn)對油梨15 個表型性狀進(jìn)行了相關(guān)性分析（表4），結(jié)果顯示，樹高和干周、枝條粗度、葉長和葉寬成極顯著正相關(guān)，與表皮光滑度成極顯著負(fù)相關(guān)；樹形與樹高、葉長和葉形指數(shù)成極顯著負(fù)相關(guān)；表皮光滑度與枝條粗度、老熟枝條顏色和成熟葉面顏色成極顯著負(fù)相關(guān)；分枝模式與枝條粗度和老熟枝條顏色成極顯著負(fù)相關(guān)，與嫩枝顏色成極顯著正相關(guān)。

2.4 油梨不同表型性狀的主成分分析

由于影響油梨表型性狀的因素較多，使用主成分分析可以排除信息重疊的現(xiàn)象，可以清楚顯示各因素在表型多樣性構(gòu)成中的作用，特征值和貢獻(xiàn)值是選擇主成分的依據(jù)[20]。以特征值大于1 為標(biāo)準(zhǔn)提取6 個主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到71.732%，表明這6個主成分可基本反映15 個表型性狀的特征，其中，第1 和第2 成分的貢獻(xiàn)率較大（表5）。

第1 主成分的貢獻(xiàn)率最大，為22.216%，特征值為3.332，主要由枝條粗度決定；第2 主成分的貢獻(xiàn)率為14.213%，特征值為2.132，主要由干周決定；第3 主成分貢獻(xiàn)率為11.003%，特征值為1.650，主要由葉寬決定；第4 主成分貢獻(xiàn)率為10.091%，特征值為1.514，主要由葉緣決定。第5 主成分貢獻(xiàn)率為7.447%，特征值為1.117，主要由樹姿決定；第6 主成分貢獻(xiàn)率為6.762%，特征值為1.014，主要由葉緣決定。根據(jù)貢獻(xiàn)率的大小，從15 個性狀中提取出枝條粗度、干周、葉寬、葉緣和樹姿5 個性狀，它們是導(dǎo)致油梨種質(zhì)表型性狀差異的主要因素，可視為油梨種質(zhì)評價的主要形態(tài)指標(biāo)。

表4 油梨主要性狀間的相關(guān)系數(shù)

表5 油梨表型性狀的主成分分析

圖1 170 份油梨資源聚類分析

2.5 依據(jù)表型性狀的油梨資源聚類分析

利用SPSS19.0 軟件，根據(jù)油梨15 個表型性狀結(jié)果進(jìn)行了聚類分析，結(jié)果表明，在距離系數(shù)為5 處可將170 份油梨分為4 個組群（圖1）。類群Ⅰ是最大的類群，包含110 份種質(zhì)。該類群的樹形主要為圓形，平均株高199.46 cm，干周為17.13 cm，枝條粗度為0.87cm，葉長12.81 cm，葉寬6.57 cm，平均葉形指數(shù)為1.743。類群Ⅱ包含55 份油梨種質(zhì)，樹形主要為不規(guī)則形，平均樹高為243.18 cm，干周為20.62 cm，枝條粗度為1.59 cm，葉長13.45 cm，葉寬6.70 cm，平均葉形指數(shù)為2.03。類群Ⅲ僅包含4 份種質(zhì)，其樹形主要為塔形，平均株高為130.5 cm，平均干周為12.95 cm，枝條粗度為1.52 cm，葉長9.37 cm，葉寬5.23 cm，平均葉形指數(shù)為1.81。類群Ⅳ包含1 份油梨種質(zhì)。4 個類群的特征主要為樹姿直立，表皮光滑度為粗糙，葉形為尖橢圓形，葉緣為波浪形。除類群Ⅲ外，其他3 個類群的分枝模式主要都為直立，嫩枝的顏色為綠色，老熟枝條顏色為黃綠色，成熟葉面顏色為綠色；類群Ⅱ的分枝模式有直立、輪生、對生，嫩枝的顏色為黃綠色，老熟枝條顏色為紅褐色，成熟葉面顏色為深綠色。

3 結(jié)論與討論

對170 份油梨種質(zhì)進(jìn)行表型性狀的統(tǒng)計(jì)與分析，根據(jù)多樣性指數(shù)和變異系數(shù)，可以明確當(dāng)前已收集油梨表型性狀變異動向，了解其遺傳多樣性，為下一步的育種工作提供理論依據(jù)。油梨質(zhì)量性狀的多樣性 指 數(shù) 為0.036 ～1.747，平 均 為0.759，數(shù)量性狀的多樣性指數(shù)變化范圍為1.903～2.067，平均為1.997，說明油梨的數(shù)量性狀變異更為豐富。油梨6 個數(shù)量性狀的變異系數(shù)變化范圍為16.85%～69.95%，平均為33.95%，各數(shù)量性狀的變異幅度有較大差異。對170 份油梨進(jìn)行主成分分析，提取出5 個主成分，分別為枝條粗度、干周、葉寬、葉緣和樹姿，可視為油梨種質(zhì)評價的主要形態(tài)指標(biāo)，但是5 個主成分的累積貢獻(xiàn)率僅為71.732%，只能大體反映該次試驗(yàn)所測定的15 個表型性狀。

在平方歐式距離為5 時進(jìn)行分類，可將油梨種質(zhì)分為四大類，這四大類群的區(qū)別主要在于樹形、樹高、干周，以及葉形指數(shù)。葉形指數(shù)在眾多表型性狀中受環(huán)境的影響較小，相對穩(wěn)定，因此，在對油梨進(jìn)行種質(zhì)區(qū)分時，可依據(jù)葉形指數(shù)初步將油梨劃分到四大類群中，再依據(jù)其他性狀進(jìn)行區(qū)分。

經(jīng)過長期的進(jìn)化、演變后，同一個油梨品種形成了相對固定的表型性狀，為確定它們的表型形態(tài)指標(biāo)，需要大量的測定數(shù)據(jù)才能確定。該次試驗(yàn)的供試材料為170 份油梨，數(shù)據(jù)測定數(shù)量雖不夠龐大，但能為表型形態(tài)指標(biāo)的確定提供一定參考。