澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型多樣性研究

萬繼鋒 曾輝 楊為海 張漢周 陸超忠 陳倪 陳菁 羅煉芳

摘要：【目的】對澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型性狀進(jìn)行多樣性分析，為澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源的鑒定評價以及創(chuàng)新利用提供參考?！痉椒ā炕ㄐ虮硇托誀畹挠^測和描述方法參照《澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》和《澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)范》，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用聚類和主成分分析的方法?！窘Y(jié)果】40份供試澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源中90%種質(zhì)小花為乳白色、50%種質(zhì)小花自花序軸基部向頂端依次開放、77.5%種質(zhì)無批次開花;花序長度的變異系數(shù)最大為26.30%，小花長度的變異系數(shù)最小為8.60%。聚類分析將40份種質(zhì)資源在歐氏距離為4.79時分為2個組群，組群內(nèi)的種質(zhì)資源以花序長度和小花數(shù)量聚類;主成分分析結(jié)果將6個表型性狀簡化為3個主成分（花量、花色、開花順序因子），解釋的總變異為71.752%，更為直觀地展現(xiàn)了花序表型特點(diǎn)，其結(jié)果與聚類分析基本一致?！窘Y(jié)論】澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源的花序表型性狀存在豐富的多樣性，花序長度、小花數(shù)量、小花顏色和小花開放順序是花序表型性狀多樣性構(gòu)成的主導(dǎo)因子。

關(guān)鍵詞：澳洲堅(jiān)果;種質(zhì)資源;花序;表型性狀;多樣性

中圖分類號：S664.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-0384（2019）11-1255-07

0 引言

【研究意義】被譽(yù)為“堅(jiān)果之王”的澳洲堅(jiān)果Macadamia spp原產(chǎn)澳大利亞，為山龍眼科Protea-ceae澳洲堅(jiān)果屬M(fèi)acadamia F.Mull常綠喬木果樹，栽培歷史僅160多年，因其果實(shí)營養(yǎng)保健與經(jīng)濟(jì)價值高，已成為熱帶地區(qū)新興的果樹[1-2]。我國最早于20世紀(jì)初引進(jìn)澳洲堅(jiān)果，直到20世紀(jì)70年代末才開始引種試種澳洲堅(jiān)果，20世紀(jì)80年代末才開始商業(yè)種植澳洲堅(jiān)果[3]，近年來我國云南、廣西、貴州、廣東等地掀起一股種植熱潮，西藏林芝地區(qū)也在積極引種試種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國澳洲堅(jiān)果栽培面積約占世界總栽培面積的60%，居世界第一，產(chǎn)量居世界第五[4]。鑒定評價是種質(zhì)資源研究的重要內(nèi)容，而表型性狀的鑒定和描述是種質(zhì)資源研究的最基本方法[5]?；ㄐ虮硇托誀钍氰b定評價澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源、鑒別澳洲堅(jiān)果品種資源的重要性狀，深入研究其多樣性的意義重大?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】Aradhya等[6]對澳洲堅(jiān)果4個種45份種質(zhì)資源進(jìn)行了同工酶分析，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)資源擁有明顯不同的同工酶指紋;賀熙勇等[7]對64份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源遺傳多樣性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)資源的形態(tài)性狀存在豐富的變異;楊為海等[8]對28份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源果實(shí)數(shù)量性狀的多樣性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)資源果實(shí)數(shù)量性狀變異豐富;曾輝等[9]對28份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源果實(shí)品質(zhì)的多樣性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)資源果實(shí)品質(zhì)的性狀變異豐富且存在多向性;萬繼鋒等[2]對86份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源葉片表型性狀多樣性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)資源的葉片表型性狀存在豐富的多樣性，葉序、嫩葉顏色、葉尖形狀、葉緣形狀、葉緣刺、葉柄長度、葉形指數(shù)等7個性狀是構(gòu)成葉片表型性狀差異的主導(dǎo)因子;宮麗丹等[10]對38份不同來源澳洲堅(jiān)果種質(zhì)品質(zhì)性狀進(jìn)行了多樣性分析，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)的品質(zhì)性狀存在豐富的變異，脂肪、總糖、蛋白、棕櫚酸、油酸、二十碳烯酸等6個性狀是構(gòu)成品質(zhì)性狀差異的主要因素?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前對澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源表型多樣性研究主要涉及葉片、果實(shí)等形態(tài)性狀及同工酶，尚未對澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型性狀多樣性進(jìn)行深入的系統(tǒng)研究分析?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在系統(tǒng)考察的基礎(chǔ)上，分析澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型性狀多樣性，以期為澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源的鑒定評價及創(chuàng)新利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以位于廣東省湛江市的中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所國家熱帶果樹種質(zhì)資源圃內(nèi)的40份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源為試驗(yàn)材料，其中HAES246、HAES294、HAES333、HAES344、HAES660、HAES695、HAES741、HAES780、HAES783、HAES788、HAES800、HAES812、HAES814、HAES826、HAES842、HAES861、HAES900、HAES915、A₄、A₁₆、B_3-74、DAD、H₂、NG₁₈、O.C.、Own venture、Winks、Yonik為從美國夏威夷、澳大利亞、以色列引進(jìn)的品種，南亞1號、南亞2號、南亞3號、南亞12號、南亞116號、桂熱1號為我國自主選育的優(yōu)良品種以及24、114、A、B、D、G為我國自主選育的優(yōu)良單株。供試種質(zhì)均為10～12年嫁接成年樹，常規(guī)管理，其名稱、來源及類型見表1。

1.2 花序表型性狀觀測

每份種質(zhì)選取生長正常3株樹，每株樹從樹冠內(nèi)膛東、南、西、北部各選取1個盛花期花序進(jìn)行觀測。采用觀察法確定小花顏色、小花開放順序、批次開花并賦值，采用測量法確定花序長度、小花長度、小花數(shù)量（表2），小花顏色及其開放順序示意圖見圖1和圖2?；ㄐ虮硇托誀畹挠^測和描述方法參照《澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[11]和《澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)范》[12]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，采用系統(tǒng)聚類的方法作出40份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源分類的樹系圖。作主成分分析時，根據(jù)特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率確定主成分?jǐn)?shù)量，并根據(jù)特征向量的絕對值選擇性狀。所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析均在SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件上操作完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型描述性狀評價

澳洲堅(jiān)果種質(zhì)小花顏色具有3種形式，供試材料中以乳白色為主，約占供試材料的90%;小花開放順序具有3種形式，供試材料中以“自花序軸基部向頂端依次開放”的開放形式居多，約占供試材料的50.00%;77.5%種質(zhì)無批次開花現(xiàn)象（表3）。說明供試澳洲堅(jiān)果種質(zhì)的小花顏色、小花開放順序、有無多次開花等表型描述性狀差異較為明顯。

2.2 澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型數(shù)量性狀評價

40份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)的花序長度、小花長度、小花數(shù)量分別為11.7～29.0cm、6.6～9.4mm、130～277朵，變異系數(shù)分別為26.30%、8.60%、20.96%（表4）。說明供試澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源的花序表型數(shù)量性狀的變異較為豐富。

2.3 澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型性狀的聚類分析

40份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源在歐氏距離4.79處被明顯劃分為2個組群。組群I包含HAES741、HAES861、O.C.、HAES246、HAES344、HAES788、優(yōu)株A、南亞1號、HAES780、優(yōu)株D、Winks、HAES660、Yonik，南亞2號、HAES783、HAES826、優(yōu)株B、HAES333、HAES800、Own venture、HAES900、HZ、NG，B、桂熱1號、HAES294、HAES814、B_3-74、HAES842、DAD、HAES915、HAES812、優(yōu)株114等32份種質(zhì)，占總數(shù)的80.00%，其花序長度為11.7～19.6cm，小花數(shù)量為130～185朵，該類群的花序較短及著生的小花較少，為短序少花型;組群Ⅱ包含A₄、A₁₆、HAES695、南亞3號、南亞12號、南亞116號、優(yōu)株24、優(yōu)株G等8份種質(zhì)，占總數(shù)的20.00%，其花序長度為21.8～29.0cm，小花數(shù)量為216～277朵，該類群的花序較長及著生的小花較多，為長序多花型（圖3）。這些結(jié)果為今后對澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源的開發(fā)利用奠定了試驗(yàn)基礎(chǔ)。

2.4 澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型性狀的主成分分析

結(jié)果見表50第1主成分的貢獻(xiàn)率為33.577%，第2主成分的貢獻(xiàn)率為22.064%，第3主成分的貢獻(xiàn)率為16.112%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到71.752%。第1主成分的花序長度和小花數(shù)量具有較大的特征向量，主要反映了澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序長度及其著生小花數(shù)量情況，故可稱第1主成分為花量因子;第2主成分中特征向量絕對值較大的為小花顏色，稱第2主成分為花色因子;第3主成分中特征向量絕對值較大的為小花開放順序，稱第3主成分為開花順序因子。

以前2個主成分的分值作出40份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型性狀的二維坐標(biāo)分布圖（圖4）。Ⅰ類群種質(zhì)絕大多數(shù)集中分布在縱坐標(biāo)的左側(cè)，種質(zhì)數(shù)量最多，其花序較短、花序上著生的小花較少，屬于短序少花類型;Ⅱ類群種質(zhì)位于縱坐標(biāo)的右側(cè)，其花序較長、花序上著生的小花較多，屬于長序多花類型。絕大多數(shù)種質(zhì)集中分布在橫坐標(biāo)的兩側(cè)，其小花顏色均為乳白色;Ⅰ類群中有3份種質(zhì)（HAES900、優(yōu)株A、優(yōu)株D）分布于橫坐標(biāo)的最上方，其中優(yōu)株A和優(yōu)株D的小花顏色為淡粉色，HAES900的小花顏色為粉紅色;Ⅱ類群中有1份種質(zhì)（HAES695）分布于橫坐標(biāo)的最上方，其小花顏色為粉紅色。

3 討論

植物表型性狀受其自身的遺傳因素和所處的生態(tài)環(huán)境影響，表型多樣性是遺傳多樣性與生態(tài)環(huán)境多樣性互作的結(jié)果[13-14]。在本研究中，40份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源花序表型性狀存在豐富的變異;描述性狀各類型分布頻率差異較大，小花乳白色、小花自花序軸基部向頂端依次開放、無多次開花等3種描述類型居多（≥50%），其中小花乳白色最多（≥90%）;數(shù)量性狀變異系數(shù)為8.60%～26.30%，其中小花長度變異系數(shù)最小，花序長度變異系數(shù)最大。表型性狀變異是遺傳變異的表征，表型性狀變異越豐富，可能存在的遺傳變異也越豐富[15]。因此，澳洲堅(jiān)果花序表型性狀的豐富變異，為育種材料的選擇和種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用提供了可能性。

澳洲堅(jiān)果的花序?yàn)榭偁罨ㄐ?，著生于花序上的小花為雌雄同花[16]。在本研究中，澳洲堅(jiān)果種質(zhì)的小花開放順序存在著3種形式：自花序軸基部向頂端依次開放、由花序軸中部向兩端依次開放、自花序軸頂端向基部依次開放，分別占供試材料的50%、15%和35%。植物的花朵開放順序受其品種特性及其所處環(huán)境因素（溫度、光照和濕度等）影響[17-18]。因此，澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源小花開放順序存在的差異性，可能是由其遺傳特性及其所處生態(tài)環(huán)境所致。

澳洲堅(jiān)果商業(yè)種植品種主要為光殼種、粗殼種及兩者的雜交種[19]。本研究在綜合分析花序描述性狀和數(shù)量性狀基礎(chǔ)上，利用聚類分析將40份澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源在歐氏距離4.79處從花序長度、小花數(shù)量上分為短序少花和長序多花2大類群，從美國夏威夷、澳大利亞、以色列引進(jìn)的品種與我國自主選育的優(yōu)良品種及優(yōu)良單株交錯在一起。這可能受不同地域間品種交流以及長期栽培的演化過程影響。利用主成分分析將澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源的6個花序表型性狀簡化成3個主成分，3個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)71.752%，花序長度、小花數(shù)量、小花顏色、小花開放順序?qū)ㄐ虮硇投鄻有詷?gòu)成起主要作用。花是植物的生殖器官，花器官性狀差異對其授粉坐果、果實(shí)性狀以及產(chǎn)量都產(chǎn)生重要的影響[20]。因此，花序表型性狀的鑒定評價是品種鑒別和分類的方法，也是篩選某些育種材料的手段，可將小花數(shù)量、花序長度、小花顏色、小花開放順序作為鑒定評價澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源和鑒別澳洲堅(jiān)果品種資源的重要性狀。

4 結(jié)論

澳洲堅(jiān)果種質(zhì)資源的小花顏色、小花開放順序、批次開花、花序長度、小花長度、小花數(shù)量等花序表型性狀存在豐富的多樣性，花序長度、小花數(shù)量、小花顏色、小花開放順序是花序表型性狀多樣性構(gòu)成的主導(dǎo)因子。

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（責(zé)任編輯：黃愛萍）

收稿日期：2019-07-30初稿;2019-09-10修改稿

作者簡介：萬繼鋒（1983-），男，助理研究員，研究方向：果樹種質(zhì)資源與栽培育種（E-mail：wanjifeng2002@163.com）

基金項(xiàng)目：中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（1630062017028、1630062018004、1630062019007）;農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱作技術(shù)試驗(yàn)示范項(xiàng)目（15162130106232002）;廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(xiàng)（20188020402）