木姜葉柯種源內不同家系種實生物學性狀變異研究

楊 軍， 楊志玲， 譚梓峰， 汪 峰， 田朝霞

(1. 江西婺源森林鳥類國家級自然保護區(qū)管理中心， 江西 上饒 333200; 2. 中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所， 浙江 杭州 311400; 3. 江西省婺源縣大鄣山林場， 江西 上饒 333200)

木姜葉柯(Lithocarpuslitseifolius)為殼斗科(Fagaceae)柯屬(LithocarpusBl.)植物，產于秦嶺南坡以南各省區(qū)，為山地常綠林的常見樹種，喜陽光、耐旱，在次生林中生長良好，生長最高限約在海拔2 200 m，常與苦櫧(Castanopsissclerophylla)、青岡(Cyclobalanopsisglauca)和某些樟科植物混生組成常綠闊葉林，在海南，常與竹類及省藤(Calamussimplicifolius)等混生[1]。

木姜葉柯利用歷史可追溯到南朝劉宋景平元年[2-4]。南方山區(qū)民間俗稱其為“甜茶”，其嫩葉具有甜味，屬低熱能的天然甜味劑[5，6]。多部藥學專著記載：以甜茶葉入藥，具有清熱利尿、滋潤肝腎、潤肺鎮(zhèn)咳等功效，可用于防治溫熱痢疾、皮膚瘙癢、癰疽惡瘡等癥[7，8]。最新研究表明，其含有多種黃酮類、三萜類、甾體、氨基酸和微量元素等成分，具有“三抗”(抗氧化、抗過敏、抗癌變)、“三降”(降血壓、降血糖、降血脂)作用[9-11]，并于2017年6月被國家衛(wèi)生和計劃生育委員會批準為新食品資源植物[12]?；诹己玫拈_發(fā)利用前景，少數(shù)科研單位已經開展了資源繁育工作[13，14]，因其資源長期處于野生狀態(tài)，對其總體認識還不充分，需要從多方位加強研究。本文從原分布區(qū)采集野生資源，對3個種源內不同家系種實生物學性狀遺傳變異開展了研究，旨在為馴化培育和優(yōu)質資源選育提供指導。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

材料采集點為浙江慶元、江西贛州、廣東惠州，其氣象因子狀況見表1。采用3個省份3個種源25個家系材料為研究對象。于2020年10月至11月初種子完全成熟期采種，每點采集壯齡母株，每單株隨機抽取30個果穗，將單株果穗上果實混勻后，每家系保留果實0.5 kg，以濕沙混勻種實樣品，沙藏備用。

表1 木姜葉柯種源采集點地理氣候因子狀況

1.2 性狀測定

取30個單果用于測定果實性狀數(shù)量值，3次重復。用游標卡尺分別測定果長、果穗長，單位精確到小數(shù)點后2位，用精度為1/100電子天平稱量單果重。每果穗的果實數(shù)量在處理其他生物學性狀之前進行記數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用EXCEL 2013建立種實生物學性狀原始數(shù)據(jù)文檔，運用SPSS 20.00軟件進行方差分析、相關性分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 種源內家系間種實生物學性狀特征

浙江慶元種源家系間種實生物學性狀變異及方差分析見表2，浙江慶元種源的9個家系中單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的均值分別為0.98±0.17 g、11.14±1.0 mm、8.56±1.57 cm及11.67±2.80個；單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的極差分別為1.86～0.59、14.70～4.60、13.80～4.17及23～5；單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的變異系數(shù)分別為16.82 %、10.73 %、18.29 %和24.00 %，4個變異系數(shù)中以果長變異較小，每果穗果實數(shù)量變異較大。

經對浙江慶元種源9個家系種實4個生物學性狀方差分析，發(fā)現(xiàn)家系間的單果重、果長、每果穗果實數(shù)、果穗長等生物學性狀均達到極顯著差異(P<0.01)，詳見表2。該種源家系內種實遺傳多樣性變異豐富，建議以種實生物學性狀為基礎，結合種實營養(yǎng)、藥效成分及苗木質量聯(lián)合進行優(yōu)良家系篩選。

表2 浙江慶元種源家系間種實生物學性狀變異及方差分析

江西贛州種源家系間種實生物學性狀變異及方差分析見表3，江西贛州種源10個家系中單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的均值分別為1.70±0.36 g、15.61±0.97 mm、12.78±2.49 cm及15.21±4.68個；單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的極差分別為4.41～0.89、18.00～11.00、21.00～6.00及28～6；單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的變異系數(shù)分別為20.08 %、6.26 %、19.48 %和27.85 %，4個變異系數(shù)果長數(shù)值變異較小，每果穗果實數(shù)量變化較大，與浙江慶元種源家系種實生物學性狀變異趨勢基本相似。

表3 江西贛州種源家系間種實生物學性狀變異及方差分析

經對江西贛州種源10個家系種實4個生物學性狀方差分析，發(fā)現(xiàn)家系間單果重、果長和果穗長3個生物學性狀達到極顯著差異(P<0.01)，每果穗果實數(shù)達到顯著水平(P<0.05)。建議對該種源內優(yōu)良家系篩選時以分析果重、果長和果穗長生物學性狀為主，同時結合種實營養(yǎng)、藥效成分及苗木質量指標共同篩選較為適宜。

表3(續(xù))

廣東惠州種源家系間種實生物學性狀變異及方差分析見表4，廣東惠州種源6個家系中單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)均值分別為2.19±0.22 g、15.83±0.63 mm、19.16±1.33 cm及13.51±4.19個；單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的極差分別為3.16～1.51、16.79～14.66、28.00～6.80及32～5；單果重、果長、果穗長及每果穗果實數(shù)的變異系數(shù)分別為9.81 %、3.99 %、19.50 %和30.79 %，4個變異系數(shù)中果長數(shù)值變異較小，每果穗果實數(shù)量變化較大。

表4 廣東惠州種源家系間種實生物學性狀變異及方差分析

經對廣東惠州種源10個家系果實4個生物學性狀方差分析，發(fā)現(xiàn)家系間單果重、每果穗果實數(shù)和果長3個生物學性狀達到極顯著差異(P<0.01)，果穗長僅達到顯著水平(P<0.05)。建議對該種源優(yōu)良家系篩選時分析單果重、每果穗果實數(shù)和果長生物學性狀，同時結合種實營養(yǎng)、藥效成分及苗木質量指標較為合理。

2.2 種源內家系間種實生物學性狀相關分析

為了探討種源內家系間種實生物學性狀之間的相關程度，對家系間生物學性狀進行了相關性分析，結果見表5。江西贛州種源家系內單果重與果長、果穗長與每果穗果實數(shù)呈現(xiàn)極顯著差異，其他性狀之間差異不顯著，其中每果穗果實數(shù)與果長之間呈現(xiàn)負向相關性。廣東惠州種源家系內單果重與果長、果穗長與每果穗果實數(shù)之間呈現(xiàn)極顯著差異，果長與每果穗果實數(shù)之間呈現(xiàn)負向極顯著差異，其他性狀之間差異不顯著，且表現(xiàn)負向相關性。浙江慶元種源家系內果穗長與每果穗果實數(shù)之間呈現(xiàn)極顯著差異，果長與果穗長之間呈現(xiàn)負向顯著差異，其他性狀之間差異不顯著，其中每果穗果實數(shù)與單果重、果長負向相關。

表5 木姜葉柯種源內家系間種實各生物學性狀相關系數(shù)

2.3 種源內家系間種實生物學性狀聚類分析

對3個種源內25個家系4個種實生物性狀數(shù)據(jù)進行標準化處理，采用歐氏距離離差平方和進行聚類分析，結果見圖1。當歐氏距離為5.0時，3個種源內各家系聚類如下：江西贛州10個家系可分為4類，第J—1類包括JXGZ1、JXGZ7、JXGZ9和JXGZ2家系，這類家系單果較輕、果較長、每果穗果實多、果穗較長；第J—2類包括JXGZ3、JXGZ8和JXGZ10家系，這類家系單果較重、果較長、每果穗果實數(shù)較多、果穗最長；第J—3類JXGZ5號家系，5號家系單果較輕、果長較短、每果穗果實數(shù)少、果穗較短；第J—4類包括JXGZ4、JXGZ6家系，這2個家系單果較重、果長較短、每果穗果實數(shù)少、果穗較短。廣東惠州6個家系可分成2類，第G—1類包括GDHZ1、GDHZ3、GDHZ2和GDHZ4家系，這類家系單果較重、果長較短、每果穗果實數(shù)少、果穗較短；第G—2類包括GDHZ5和GDHZ6家系，這類家系單果較輕、果較長、每果穗果實數(shù)多、果穗較長。浙江慶元9個家系可分成3類，第Z—1類包括ZJBSZ4、ZJBSZ5、ZJBSZ7、ZJBSZ3和ZJBSZ6家系，這類家系單果較輕、果長較長、每果穗果實數(shù)少、果穗較長；第Z—2類包括ZJBSZ1、ZJBSZ2和ZJBSZ8家系，這類家系單果較重、果較長、每果穗果實數(shù)少、果穗較短；第Z—3類僅ZJBSZ9家系，這個家系單果較重、果長較短、每果穗果實數(shù)多、果穗較長。

圖1 基于種實生物學性狀種源家系間的聚類系統(tǒng)

3 討論與結論

種實是植物生活史較為穩(wěn)定和基礎的特征之一，同一樹種不同家系種子的大小、質量與發(fā)芽率等性狀均存在變異[15]，更是與后期種子傳播、休眠、發(fā)芽及幼苗建成等密切相關[16]，種實大小對于家系的選擇和苗木的推廣種植各有利弊[17]。根據(jù)種實大小及萌發(fā)情況對引種家系進行選擇分析，成為引種工作中必不可少的基礎性環(huán)節(jié)。

許多專家對重要林木種源和家系種實性狀進行過研究，獲得了大量有實踐應用價值的結論，發(fā)現(xiàn)同一種源不同家系間生長在不同的小生態(tài)環(huán)境下易產生遺傳變異，并將穩(wěn)定的表型遺傳變異性狀反映在家系間種實大小、質量等生物學特征中[15，18-23]。百粒重指示種實的大小和飽滿程度，單粒重越大，種實越飽滿，內含營養(yǎng)物質越豐富，可以提供促進發(fā)芽的物質越多，進而使發(fā)芽迅速、整齊，有助于提升幼苗品質[17，24]。木姜葉柯被國家相關部門批準為新食品資源植物時間較短，對其資源研究處于起步階段[25]，曾祥艷等對來源于廣西的4個種源24個單株種子性狀變異進行研究，發(fā)現(xiàn)單株個體在種子形態(tài)上存在很大的異質性，單株間單粒重變異系數(shù)最大，為2.58 %～39.36 %，單株間種子形態(tài)指標差異達到顯著或極顯著水平，認為單株選擇有潛力和必要[26]。

本研究表明，同一種源不同家系間單果重、果長、每果穗果實數(shù)、果穗長4個生物學性狀中至少有3個以上表現(xiàn)極顯著差異，其中單果重和果長在所有家系中均達到極顯著差異，說明在種源內開展優(yōu)良家系篩選很有意義，且可考慮以特有生物學性狀進行篩選。種實生物學特征之間存在一定的相關性，江西贛州和廣東惠州種源內家系的單果重與每果穗果實數(shù)之間達到極顯著水平，江西贛州、廣東惠州和浙江慶元種源內家系的果穗長與每果穗果實數(shù)間均達到極顯著水平，廣東惠州果長與每果穗種實數(shù)間呈負向顯著水平。經對種源內家系間4個種實生物性狀進行聚類分析，發(fā)現(xiàn)種源內家系均可分成多個小組，它們代表了家系內單果重、果長、每果穗果實數(shù)及果穗長等之間的關系，本研究發(fā)現(xiàn)木姜葉柯單果較輕時，伴隨著果長較長、每果穗果實數(shù)多、果穗較長，而單果較重時，伴隨著果長較短、每果穗果實數(shù)少、果穗較短。種實生物學性狀是遺傳的重要指標及較穩(wěn)定的性狀[27-31]，同一種源家系間種實生物學性狀豐富的變異預示著家系在子代發(fā)生分化已有遺傳基礎，該結論還有待結合幼苗生長特性、幼苗質量及遺傳力等共同判斷，它們將為優(yōu)良家系資源的選育提供指導。