3個雜交油橄欖品種實生后代果實性狀的多樣性分析

馬 婷，王 璽，張艷麗*，寧德魯*

(1.云南省林業(yè)和草原科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)林木研究所，云南 昆明 650201；2.高原木本油料種質(zhì)創(chuàng)新與利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，云南 昆明 650201)

油橄欖(Oleaeuropaea)為木犀科(Oleaceae)木犀欖屬(Olea)小喬木，油脂被譽(yù)為“液體黃金”，與油茶、油棕和椰子并稱世界四大木本食用油料[1]。油橄欖栽培歷史悠久，種質(zhì)資源豐富，世界上現(xiàn)有2 000多個油橄欖品種，其中主栽320種，我國自20世紀(jì)60年代引種至今保留有157種[2]。近60 a的引種推廣，油橄欖已在全國9個省得到發(fā)展，以甘肅、云南和四川規(guī)模最大，由于我國氣候、環(huán)境條件與原產(chǎn)地不同，引進(jìn)品種雖在初期能得到較好的生長和結(jié)果，但生命周期短、樹體早衰、產(chǎn)量不穩(wěn)定等情況在各產(chǎn)區(qū)頻繁發(fā)生[3-5]。除依靠品種選擇和栽培管理提高適應(yīng)性外，創(chuàng)制適宜我國氣候和環(huán)境特點的油橄欖品種，已成為中國油橄欖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢[6-7]。

雜交育種作為種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育最有效的方法，在經(jīng)濟(jì)林果育種中得到廣泛應(yīng)用[8-10]。西班牙、意大利和以色列等油橄欖原產(chǎn)國，均將雜交育種作為培育新品種的有效手段，通過種內(nèi)雜交，現(xiàn)已選育出Barnea、Askal、Fs-17、Sikitita、Arno和Moncita等新品種[11-16]；國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)也開展了一些種內(nèi)雜交試驗，但僅發(fā)展到獲得F1代種實或苗木，尚未選育出新的品種[7,17]。為擴(kuò)大遺傳變異，國外有學(xué)者開展了栽培油橄欖與野生油橄欖的遠(yuǎn)緣雜交工作但并未選出優(yōu)良單株或新品種[18]，國內(nèi)云南省林業(yè)科學(xué)院以油橄欖品種‘佛奧’為母本，鄉(xiāng)土樹種尖葉木樨欖(Oleacuspidata)為父本選出云雜1號、云雜2號和云雜3號3個優(yōu)良單株，其中云雜3號于2014年被定名為 ‘金葉佛樨欖’獲云南省園藝植物新品種注冊登記[19-20]，并通過SSR標(biāo)記對其種間雜交真實性進(jìn)行鑒定[21]。

云雜系列油橄欖品種在多年的生產(chǎn)中表現(xiàn)出較好的適宜性，耐酸性土壤、根系發(fā)達(dá)，豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性能好。但其果實較小，含油率和果肉率不高，因此亟須通過與大果、高含油率品種進(jìn)一步雜交，選育出更優(yōu)良的品種[22]。人工雜交育種周期長、過程復(fù)雜、結(jié)果難以估測，從天然雜交后代中選取有目的性狀的優(yōu)良個體進(jìn)行擴(kuò)繁，可直接固定優(yōu)良性狀并縮短育種年限[23]。因此，本研究以3個云雜油橄欖品種實生播種后代為研究對象，對其果實描述和數(shù)量性狀進(jìn)行綜合分析，以期篩選出綜合表現(xiàn)較好的個體，為我國油橄欖品種創(chuàng)制及利用研究提供基礎(chǔ)材料和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

云雜1號、2號和3號種子采自云南省楚雄州永仁縣糯達(dá)油橄欖種質(zhì)資源圃，播種育苗2 a后從中挑選出發(fā)育良好、無病蟲害且葉片形態(tài)逐步脫離幼化的苗木80株，2015年8月定植于永仁縣國有林場小尖山林區(qū)——云南省林業(yè)和草原科學(xué)院油橄欖中長期試驗基地。種植地海拔1 580 m，年均氣溫17.5 ℃，無霜期267 d，年平均降雨量868.4 mm，土壤類型為黏壤土，pH5.8。栽植后進(jìn)行中耕、除草、整形修剪、灌溉施肥等常規(guī)撫育管理。2020年果實成熟期對其中23株正常結(jié)果的樹體，采集果實進(jìn)行相關(guān)性狀測定。

1.2 測定指標(biāo)

1.2.1 果實性狀描述 根據(jù)云南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB53/T 542《油橄欖種質(zhì)資源特性記載規(guī)范》對果形、對稱形、果頂、果基、乳頭、果粉、果面斑點、果核形狀等性狀進(jìn)行描述[24]，描述型性狀按標(biāo)準(zhǔn)分級賦值(表1)。

表1 描述性狀及代碼

1.2.2 果實表型性狀測量 每份種質(zhì)隨機(jī)取10顆，使用游標(biāo)卡尺分別測量縱橫徑；稱重法測量單果質(zhì)量，去除果肉后測量果核質(zhì)量，再用游標(biāo)卡尺測量果核縱、橫徑，并計算果肉率。

果肉率=(單果質(zhì)量-果核質(zhì)量)/(單果質(zhì)量)×100%

1.2.3 果實成熟度指數(shù) 從果實樣品中隨機(jī)抽取100顆果實，根據(jù)油橄欖果實成熟時果皮和果肉的顏色變化，將油橄欖成熟度劃分8類別[25]。按照不同類別果實數(shù)量，計算出成熟度指數(shù)。

果實成熟度指數(shù)=∑(果實個數(shù)×成熟度類別)/100

1.2.4 果實含水量及含油率 含水量采用烘干稱重法，干基含油率測定采用索氏抽提法，并根據(jù)含水量換算為鮮果含油率。

鮮果含油率=(100-含水量)×干基含油率/100%

1.3 統(tǒng)計分析

驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010統(tǒng)計，并計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)[26]，將描述性狀和數(shù)量性狀數(shù)據(jù)Z得分標(biāo)準(zhǔn)化后[27]，利用SPSS 24.0軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實性狀的多樣性分析

2.1.1 描述性狀多樣性分析 23株雜交品種實生后代果實的8個描述性狀存在較為廣泛的遺傳變異。由表2可知，果面斑點和果核形狀的多樣性指數(shù)>1，代表了23份種質(zhì)多樣性的主要差異；果核形狀多樣性指數(shù)最高，為1.505，變異最為豐富；果基的多樣性指數(shù)最小為0.168，多樣性不豐富。從頻率分布來看，果形以橢圓形為主占78%，其次是圓球形和卵形均占9%，細(xì)長形最少占4%；對稱形狀中完全對稱最多占78%，稍不對稱占22%；果頂和果基均以圓為主，分別占87%和96%；果頂大多無乳頭占91%，有乳頭僅9%；有無果粉分布相對均勻，無占57%，有果粉占43%；果面斑點以<10%居多，占65%，其次是無果面斑點和果面斑點>50%，均占13%，果面斑點在10%～50%的有9%；果核形狀短橢圓形最多占40%，其次是長橢圓形26%，圓球形和卵形均占13%，紡錘形和圓錐形較少均為4%。因此，23份種質(zhì)的果實形態(tài)集中于完全對稱的橢圓形果實，果頂、果基圓，果頂無乳頭，果面無果粉、斑點少，果核短橢圓形。

表2 描述性狀的分布頻率及多樣性指數(shù)

2.1.2 數(shù)量性狀多樣性分析 由表3可知，雜交品種實生后代果實10個數(shù)量性狀存在不同程度的變異。果實數(shù)量性狀的變異系數(shù)范圍為8.30%～37.34%，平均值為22.20%。其中單果質(zhì)量和鮮果含油率的變異系數(shù)最大，分別為37.34%和31.99%；果肉率和含水率的變異系數(shù)最小，分別為8.30%和10.70%。性狀變異系數(shù)由大到小順序為單果質(zhì)量>鮮果含油率>果核質(zhì)量>成熟度指數(shù)>核橫徑>果縱徑>核橫徑>果橫徑>含水率>果肉率。10個數(shù)量性狀中果肉率、含水率和鮮果含油率的遺傳多樣性指數(shù)最大，分別為1.994、1.931和1.908，核縱徑遺傳多樣性指數(shù)最小為1.276。所有性狀遺傳多樣性指數(shù)均>1，平均值1.786，說明23份雜交品種實生后代果實的遺傳差異較大。

表3 數(shù)量性狀差異性分析

2.2 相關(guān)性分析

對23個實生后代果實的18個性狀進(jìn)行相關(guān)分析(表4)，結(jié)果表明，果形與果基極顯著負(fù)相關(guān)，與果核形狀極顯著正相關(guān)，與對稱形和核橫徑顯著相關(guān)；對稱形與果頂有無乳頭、果核形狀極顯著正相關(guān)；果頂與果粉顯著負(fù)相關(guān)；果基與果核形狀極顯著負(fù)相關(guān)；果橫徑與核橫徑、單果質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，與果縱徑、果核質(zhì)量和果肉率呈顯著正相關(guān)；果縱徑與核縱徑、單果質(zhì)量、果肉率呈極顯著正相關(guān)，與果核重和鮮果含油率呈顯著正相關(guān)；核橫徑與核縱徑顯著負(fù)相關(guān)；核縱徑和果核質(zhì)量顯著正相關(guān)，單果質(zhì)量和果核質(zhì)量、果肉率呈極顯著正相關(guān)，含水率和含油率呈極顯著負(fù)相關(guān)；成熟度與其余指標(biāo)相關(guān)性不顯著。

表4 果實性狀相關(guān)性分析

2.3 主成分分析

對23份雜交品種實生后代果實的18個表型性狀進(jìn)行主成分分析，并從中提取6個主成分，其特征值均>1，累計貢獻(xiàn)率達(dá)81.236%(表5)。認(rèn)為這6個主成分能夠反映18個性狀的絕大部分信息。第1主成分貢獻(xiàn)率為21.599%，特征向量值最大的是對稱形和果核形狀，反映了果實和果核的形狀特征；第2主成分貢獻(xiàn)率為20.527%，特征向量絕對值最大的是果橫徑、果縱徑、單果質(zhì)量和果肉率，反映了果實的大小性狀；第3主成分貢獻(xiàn)率為12.499%，特征向量絕對值最大的是果形、果基和含水率，反映外觀及水分特性；第5個主成分貢獻(xiàn)率為8.801%，特征向量絕對值最大的是果核質(zhì)量和鮮果含油率；第6個主成分貢獻(xiàn)率為6.725%，特征向量絕對值最大的是果面斑點。綜合分析，主成分分析將雜交品種實生后代果實的18個性狀簡化為14個性狀，即：對稱形、果核形狀、果橫徑、果縱徑、單果質(zhì)量、果肉率、果形、果基、含水率、果核質(zhì)量、鮮果含油率和果面斑點，可作為初步選擇果實性狀較優(yōu)單株的最優(yōu)指標(biāo)。

表5 果實性狀主成分分析

2.4 聚類分析

對主成分分析結(jié)果中前6個主成分的14個性狀，進(jìn)行平方歐式距離聚類分析。在平均歐氏距離20處將23份種質(zhì)分為Ⅰ和Ⅱ2類：第Ⅰ類包括除第9號外的所有種質(zhì)；第Ⅱ類僅包含第9號種質(zhì)。9號在果實描述性狀方面與其他種質(zhì)有類似，但其橫縱徑、單果質(zhì)量為所有果實中最小的，且果肉率、含油率也極低。在歐氏距離5處又將第Ⅰ類又分成了5個亞類：第i類包括13號、14號、3號、11號、1號、18號、5號、17號和23號等9個種質(zhì)，其共同特點為橢圓形果實、果頂圓、果基圓、果頂無乳頭，果實橫徑、縱徑、單果質(zhì)量、果肉率、含水率和鮮果含油率中等；第ⅱ類包括10號、16號和4號3份種質(zhì)，其特點是果頂圓、果基圓，果實橫縱徑長，單果質(zhì)量最大，果肉率最高；第ⅲ類包括6號、7號、8號、15號和21號5份種質(zhì)，均表現(xiàn)為果頂無乳頭、低果肉率；第ⅳ類含2號、12號和20號3個種質(zhì)，為橢圓形果實、完全對稱、果頂圓形、果基圓形、果頂無乳頭、果核短橢圓形，果肉率和含水率較低，含油率中低；第ⅴ類包括19號和22號，最大特征是均為高含油率種質(zhì)，鮮果含油率在24%以上。

3 結(jié)論與討論

研究果實性狀多樣性及形態(tài)特征變異，能夠為優(yōu)良單株篩選、遺傳改良和新品種選育提供重要支撐材料[28-29]。本研究通過對油橄欖雜交品種23個實生后代的18個表型性狀進(jìn)行多樣性分析，發(fā)現(xiàn)其性狀存在廣泛的遺傳變異。其中，10個數(shù)量性狀多樣性指數(shù)均>1，且平均值大于8個描述性狀，說明數(shù)量性狀較描述性狀遺傳多樣性更為豐富。從10個數(shù)量性狀變異程度來看，其變異系數(shù)最大的是單果重和鮮果含油率。在油橄欖良種選育過程中，單果重和鮮果含油率均為選優(yōu)的重要指標(biāo)，可作為雜交品種實生后代區(qū)分依據(jù)并應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。

相關(guān)性分析表明，實生后代果實性狀間存在顯著或極顯著的正相關(guān)，也存在著顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)。比如，果形與果核形狀，對稱形與果頂有無乳頭，果橫徑與核橫徑及單果質(zhì)量，果縱徑與核縱徑、單果質(zhì)量、果肉率，單果質(zhì)量和果核質(zhì)量、果肉率均呈極顯著正相關(guān)；果基與果核形狀，含水率和含油率呈極顯著負(fù)相關(guān)；核橫徑與核縱徑顯著負(fù)相關(guān)，核縱徑和果核質(zhì)量顯著正相關(guān)；而成熟度指數(shù)與其余指標(biāo)均不相關(guān)，閆輝強(qiáng)等[30]的研究表明油橄欖單果質(zhì)量、水分含量及含油率等隨成熟度的變化而變化，但因該試驗僅研究同一種質(zhì)某一成熟度，結(jié)果與前人有區(qū)別也是合理的。根據(jù)陳毅瓊等[31]的論點，可推測成熟度指數(shù)這一性狀僅作為判斷油橄欖最佳采收時間的指標(biāo)，在品種選育過程中可能作用不大。

圖1 23份油橄欖雜交品種實生后代果實性狀的聚類樹狀圖

通過主成分分析，將雜交品種實生后代18個果實性狀簡化為14個，且能解釋信息量占總信息量的81.236%，表明對稱形、果核形狀、果橫徑、果縱徑、單果質(zhì)量、果肉率、果形、果基、含水率、果核質(zhì)量、鮮果含油率和果面斑點，可作為初步選擇果實性狀優(yōu)異單株的最佳指標(biāo)。通過對14個性狀進(jìn)行聚類分析，將23份種質(zhì)分為2個大類和5個亞類，其中第Ⅱ類僅包含第1份種質(zhì)，其橫縱徑、單果質(zhì)量、果肉率和含油率均低，基本可排除作為果用和油用品種的可能；第ⅱ亞類包括10號、16號和4號3份種質(zhì)，其特點是果頂圓、果基圓，果實橫縱徑長，單果質(zhì)量最大，果肉率最高，后期應(yīng)重點關(guān)注是否有作果用品種的潛力；而第ⅴ亞類包括19號和22號，最大特征是均為高含油率種質(zhì)，鮮果含油率在24%以上，可重點關(guān)注能否作為油用品種發(fā)展。

總體而言，雜交品種實生后代果實性狀呈現(xiàn)出廣泛的變異。云雜1號、2號和3號果實較小，單果質(zhì)量僅1.5 g，果肉率不足70%，果實含油率16%，而實生后代群體中4號種質(zhì)平均單果質(zhì)量3.94 g，果肉率86.76%，已達(dá)到果用品種的標(biāo)準(zhǔn)，可作為備選的果用種質(zhì)繼續(xù)觀測；19號種質(zhì)和22號種質(zhì)，鮮果含油率分別為26.90%和24.02%，果實大小1.76 g和2.31 g，均高于云雜1號、2號和3號，可作為備選油用種質(zhì)繼續(xù)觀測。這些變異的發(fā)生，可能和3個云雜品種在種質(zhì)資源圃中與高含油率、大果等品種自然授粉有關(guān)。相關(guān)結(jié)果為篩選優(yōu)良單株提供了重要數(shù)據(jù)，但該試驗著重從果實性狀方面分析油橄欖種質(zhì)的多樣性，尚未涉及產(chǎn)量、油質(zhì)等問題，相關(guān)研究有待不斷深入。