不同種源樟樹果實和種子表型性狀對比分析

李開祥，梁曉靜，朱昌叁，安家成，曾祥艷，楊卓穎

（廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西特色經(jīng)濟林培育與利用重點實驗室廣西木本香料工程技術(shù)研究中心 國家林業(yè)和草原局八角肉桂工程技術(shù)研究中心，廣西南寧 530002）

樟樹（Cinnamomum camphora）為樟科（Laurace?ae）樟屬的優(yōu)良經(jīng)濟和用材樹種[1]，按其精油主成分可分為腦樟、芳樟、龍腦樟、油樟和異樟等化學(xué)類型[2]，樟樹精油可作為一些真菌和細菌的抑制劑，也可作為醫(yī)藥和生物化工原料[3]。樟樹木材具有材性穩(wěn)定、耐腐防蟲、紋理美觀和富有香氣等優(yōu)點，是制作高檔家具、雕刻及造紙的珍貴用材樹種[4]。

表型性狀是評價遺傳變異的方法之一，也是最直接的方法之一[5]，其在評價種質(zhì)資源適應(yīng)性、遺傳改良及育種價值等方面起到重要作用[6]。植物表型性狀中，果實和種子是生存適應(yīng)性的重要性狀，也是生存適應(yīng)性的綜合表現(xiàn)，與葉片等其他表型性狀比較，具有更高的穩(wěn)定性[7-8]。研究表明，不同地理種源的樟樹在遺傳上具有較大的地理變異，表現(xiàn)為生長和形態(tài)特征方面的差異，任華東等[9]研究發(fā)現(xiàn)不同種源樟樹苗高、地徑和分枝高差異顯著；肖祖飛等[10]認為不同種源樟樹葉片形態(tài)特征存在顯著差異。任華東等[11]和李芳等[12]對不同種源地樟樹種子性狀進行了研究，但未結(jié)合樟樹果實性狀進行綜合分析。本研究以不同種源樟樹果實和種子為研究材料，探索其形態(tài)變異規(guī)律，以期為樟樹的良種選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

在重慶江津，湖南永州、郴州及廣西桂林、賀州、柳州等樟樹種源地，用高枝剪和攀登板等工具采集成熟的樟樹果實（表1）。共收集47株優(yōu)良單株的果實，采摘后裝入標記好的保鮮袋，帶回實驗室測定果實的各項指標。測定后的果實放入密封的容器中數(shù)日，待果皮軟化后，揉搓清洗，去掉果皮和浮籽，自然風(fēng)干后，測定種子的各項指標。

表1 果實采集地基本情況Tab.1 Basic situation of fruit collection places

1.2 試驗方法

每株隨機選取50粒果實和種子，用游標卡尺（精確到0.01mm）和電子天平（精確到0.01 g）分別測量果實縱徑、果實橫徑、果實千粒重、種子縱徑、種子橫徑和種子千粒重，并計算果形指數(shù)（果實縱徑/果實橫徑）和種形指數(shù)（種子縱徑/種子橫徑）。其中，果實縱徑為與果柄延伸方向一致的果實大小測量值，果實橫徑為與果柄延伸方向垂直的最大測量值；種子縱徑為與種柄延伸方向一致的種子大小測量值，種子橫徑為與種柄延伸方向垂直的最大測量值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析，對各項指標進行種源間顯著性分析，并計算不同種源各測量值的平均值和變異系數(shù)；分析樟樹果實和種子表型性狀間及其與種源地經(jīng)緯度和海拔高度等地理氣候因子的相關(guān)性，并進行主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源樟樹果實和種子表型性狀分析

對種源間樟樹果實和種子表型性狀進行方差分析，結(jié)果顯示除果形指數(shù)外，其他7個表型性狀均差異極顯著（P＜0.01），說明樟樹果實和種子的形態(tài)在種源間存在一定程度變異（表2）。

表2 樟樹種源間果實和種子表型性狀方差分析Tab.2 Variance analysis on phenotypic traits of fruits and seeds among C.camphora provenances

P6種源的果實縱徑、果實橫徑、果實千粒重、種子縱徑、種子橫徑及種子千粒重均為最大或次大，果形指數(shù)和種形指數(shù)相對較小，表現(xiàn)為果實和種子個大、飽滿、扁圓形的特征；P2種源的果實縱徑、果實橫徑、果實千粒重、種子縱徑、種子橫徑及種子千粒重均為最小或次小，果形指數(shù)和種形指數(shù)均大于1，表現(xiàn)為果實和種子個小、長圓形的特征；P1、P3、P4和P5種源的8個表型指標均居中，沒有特殊的表型特征（表3）。

表3 不同種源樟樹果實和種子表型性狀Tab.3 Phenotypic traits of fruits and seeds among different C.camphora provenances

2.2 樟樹果實和種子表型性狀統(tǒng)計分析

植物表型性狀在不同環(huán)境條件下的進化適應(yīng)性可以通過其極值反映，樟樹果實和種子8個表型性狀的極大值為極小值的1.240～3.133倍（表4）。其中，極大值與極小值比值最大的為種子千粒重，比值最小的為種形指數(shù)，8個表型性狀的進化及適應(yīng)性潛力排序為種子千粒重＞果實千粒重＞果實橫徑＞果實縱徑＞種子橫徑＞種子縱徑＞果形指數(shù)＞種形指數(shù)。8個表型性狀的極差分析表明，種子形狀的進化及適應(yīng)性潛力較小，果實與種子大小等性狀具有較高的進化或適應(yīng)性潛力。

表4 樟樹果實和種子表型性狀統(tǒng)計分析Tab.4 Statistical analysis on phenotypic traits of C.camphora fruits and seeds

2.3 不同種源樟樹果實和種子表型性狀變異特征分析

7個種源的表型性狀變異系數(shù)為5.602%（P1）～10.516%（P4），均值為8.896%（表5）。在種源水平上，P3和P4的平均變異系數(shù)均為10%以上，說明這2個種源的果實和種子表型變異相對豐富；P1的變異系數(shù)最低，說明該種源的果實和種子表型相對穩(wěn)定。在物種水平上，8個表型性狀的變異系數(shù)為3.671%～18.497%，其中種子千粒重的變異系數(shù)最大，種形指數(shù)的變異系數(shù)最小，變異系數(shù)排序為種子千粒重＞果實千粒重＞種子橫徑＞果實橫徑＞果實縱徑＞種子縱徑＞果形指數(shù)＞種形指數(shù)；除了果實千粒重和種子千粒重，其他6個表型性狀的變異系數(shù)均未達到10%，說明除這2個性狀外，其他6個性狀較為穩(wěn)定。樟樹在物種層面上表型性狀的離散程度較輕，變異相對穩(wěn)定，尚未形成地理上的種群分化，短期內(nèi)不易形成亞種或地理小種；8個表型性狀中，種子千粒重變異最豐富，其次為果實千粒重，種形指數(shù)變異水平最低，說明樟樹的種子形狀最穩(wěn)定。

表5 不同種源樟樹果實和種子表型性狀的變異系數(shù)Tab.5 Variation coefficients of phenotypic traits of fruits and seeds among different C.camphora provenances （%）

2.4 樟樹表型性狀間及其與地理氣候因子的相關(guān)性分析

果實縱徑和橫徑與果實千粒重呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），果實縱徑與種子橫徑和種子千粒重呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），說明長果實和寬果實也是大果實，含有大粒種子；種子橫徑與果實橫徑和果實千粒重呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與果實縱徑和種子縱徑呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），說明寬種子是果實和種子較大的特征；種形指數(shù)與種子千粒重呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），說明種子越大，形狀越呈扁圓形（表6）。

樟樹果實和種子表型性狀與地理氣候因子相關(guān)性不強（表6）。果實橫徑、果形指數(shù)、種子橫徑、種形指數(shù)和種子千粒重與所有地理氣候因子均無顯著相關(guān)性。經(jīng)度、緯度、海拔和年均日照時長與所有表型性狀均無顯著相關(guān)性。果實縱徑和果實千粒重與年均氣溫呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），種子縱徑與年均降水量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。結(jié)合果實和種子性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果，果實和種子縱徑的增加往往伴隨著橫徑的增加，橫徑的增加伴隨著千粒重的增加，說明年均氣溫高和年均降水量大的分布區(qū)，樟樹果實和種子較大。

表6 樟樹表型性狀間及其與地理氣候因子的相關(guān)性分析Tab.6 Correlation analysis among phenotypic traits and between phenotypic traits and geographical,climatic factors of C.camphora

2.5 樟樹果實和種子表型性狀的主成分分析和聚類分析

對樟樹的8個表型性狀進行主成分分析，得到2個特征值大于1的主成分，累積貢獻率為91.411%，表明這2個主成分可以代表樟樹果實和種子8個表型性狀的絕大部分信息（表7）。第1主成分的貢獻率為47.849%，其中果形指數(shù)、種形指數(shù)、種子千粒重、果實千粒重和果實橫徑的特征向量較高，說明第1主成分主要由這5個表型性狀決定。第2主成分的貢獻率為43.562%，其中種子縱徑、種子橫徑、果實縱徑和果實橫徑的特征向量較高，說明第2主成分主要由這4個表型性狀決定。對7個種源進行歐氏距離聚類分析，在距離約9處，7個種源表型性狀可分為2類，第Ⅰ類為P4和P6種源，分別為廣西桂林和和柳州種源，主要特征為果實和種子個大且飽滿；第Ⅱ類為P1、P2、P3和P5種源，第Ⅱ類又分為2個亞類，P1、P5和P3聚為一類，P2為一類，P1、P5和P3的果實和種子大小居中，P2的主要特征為小粒果實和種子（圖1）。結(jié)合相關(guān)性分析和聚類分析的結(jié)果，認為樟樹的表型性狀主要受年均氣溫和年均降水量的影響，其果實和種子呈現(xiàn)出由北向南逐漸增大的趨勢。

表7 樟樹果實和種子表型性狀的主成分分析Tab.7 Principal component analysis on phenotypic traits of C.camphora fruits and seeds

圖1 遺傳距離分析Fig.1 Analysis of genetic distance

3 結(jié)論與討論

植物表型性狀是個體通過內(nèi)在基因調(diào)控對外在環(huán)境變化做出的形態(tài)調(diào)整，是植物對環(huán)境的一種適應(yīng)[13]。本研究通過分析樟樹在種源水平上的表型多樣性及變異特征，獲得了一些規(guī)律。

樟樹果實和種子千粒重等性狀的變異更為豐富，其他表型性狀的離散程度較輕，種形指數(shù)表現(xiàn)最穩(wěn)定，說明無論果實和種子的縱徑、橫徑及其他性狀如何變化，種子形狀始終保持穩(wěn)定，這與格木（Erythrophleum fordii）的研究結(jié)果一致[14]。

廣西柳州種源的果實縱徑、果實橫徑、果實千粒重及種子橫徑均為最大，果形指數(shù)和種形指數(shù)相對較小，表現(xiàn)為果實和種子個大、飽滿、扁圓形的特征；湖南永州種源的果實縱徑、果實橫徑、果實千粒重及種子橫徑均為最小，果形指數(shù)和種形指數(shù)均大于1，表現(xiàn)為果實和種子個小、長圓形的特征。

種子橫徑與果實橫徑和果實千粒重呈極顯著正相關(guān)，與果實縱徑和種子縱徑呈顯著正相關(guān)，說明寬種子具有果實和種子較大的特征；種形指數(shù)與種子千粒重呈顯著負相關(guān)，說明種子越大，形狀越呈扁圓形。

樟樹果實和種子的表型性狀與年均氣溫和年均降水量相關(guān)性明顯，年均氣溫高和年均降水量大的分布區(qū)，果實和種子較大，并呈現(xiàn)出由北向南逐漸增大的趨勢。任華東等[12]也獲得相似的結(jié)論，認為絕對低溫相對較高且干季月數(shù)少的地區(qū)樟樹種子較大。