银杏耐热优良核用无性系选育

曹福亮，欧祖兰，张往祥，汪贵斌，郁万文

（1.南京林业大学 森林资源与环境学院，江苏 南京 210037；2.合肥师范学院 生命科学系，安徽 合肥230601）

银杏耐热优良核用无性系选育

曹福亮1，欧祖兰2，张往祥1，汪贵斌1，郁万文1

（1.南京林业大学 森林资源与环境学院，江苏 南京 210037；2.合肥师范学院 生命科学系，安徽 合肥230601）

以邳州市银杏种质资源圃20个银杏无性系为材料，利用耐热性、种核产量、单核重以及光合生产力等指标对20个银杏无性系进行综合评价。结果表明：半致死温度能够有效评价不同银杏无性系的耐热性差异，耐热性顺序为：9#＞37#＞54#＞27#＞40#＞39#＞11#＞15#＞57#＞31#＞44#＞20#＞34#＞36#＞42#＞50#＞28#＞33#＞35#＞55#；从种核产量来看，37#、36#、27#、57#、39#种核产量较高；从单核重来看，27#、57#、34#、31#和42#的单核重位居前列；从光合速率来看，54#、40#、27#、31#、39#、33#属高光合速率的无性系。通过综合评价，27#、31#、57#在南方引种中具有较大潜力，尤其27#是南移引种材料的最佳选择。

银杏；无性系；耐热性；核用；无性系选择

温度是植物分布和生长的主要限制因素。长期以来，对不同银杏品种（系）多以早实、优质、丰产为主要目的进行选育[1-2]，而很少从其耐热性进行考虑。为了确保低纬度地区引种栽培的银杏种质资源能够适应当地夏季炎热的环境，本研究以银杏的耐热性作为一个指标来评价邳州市银杏种质资源圃20个银杏无性系，以筛选出耐热的银杏种质资源。

产量是衡量植物生产性能的主要指标，产量高是果树性状优良的表现[3-4]，对植物的引种评价具有十分重要的意义。在果树生产中常常以单株平均产量代表品种的丰产性指标[5]，目前，核用银杏主要利用的是种核，因此，本研究以银杏的单株种核产量参与银杏优良程度的评价。

产量往往作为一个果用品种的首要指标，但银杏为雌雄异株，风媒传粉，产量受环境条件尤其是授粉条件，如花粉量、开花授粉期的天气、风向等因素的影响，若以人工进行授粉，也受各银杏品种的花期不一致及授粉技术所影响，选优偶然性较大，因此仅用产量衡量品种优劣不合理。丁之恩[6]认为，若从丰产、稳产来选择银杏良种，要连续5年的实际产量。若连续多年对产量进行测定，耗时太长，不利于快速筛选出优良品种（系）。许多学者通过研究认为，果树经济产量的高低，品质的好坏都与光合作用密切相关[7-8]；光合作用是植物生长发育和产量形成的基础，高光效是高产品种的生理基础[9]。因此，以上研究结果为评价植物的产量提供了另一种途径。另外，许多学者认为植物的生长速率与光合速率密切相关[10-11]，可见，高光合速率高是实现果树速生，尽早培养丰产树形，扩大树冠增加结果母枝，实现早日投产丰产的物质基础。因此，本研究在对银杏无性系进行综合评价时，把银杏的光合速率纳入到评价体系中。

果实品质是鉴别果树品种差异的重要指标，是长期以来我国果树生产者的关注点之一。果实品质包括内在品质和外在品质，由于外在品质的某种特征，常可作为判定内在品质的根据，而且内在品质除用仪器测定和试吃外，不易肉眼判断识别，品质等级的选定，常偏重于外在品质的分级。银杏种核的大小是外在品质最直接的表现，其商品价格主要受其影响，因此本研究对耐热优良无性系的初步评价选取了外在品质最重要的一个指标—单核重参与评价。

综上所述，以银杏耐热性、种核产量、光合速率和单核重为指标，对邳州种质资源圃20个银杏无性系进行初步评价，以期筛选出耐热核用银杏优良无性系，为银杏南移推广提供选材依据。

1 材料与方法

1.1 研究材料

本试验材料为邳州市银杏种质资源圃的20个银杏无性系， 20个无性系的编号及原产地见表1。

表1 20个银杏无性系编号及原产地Table 1 Code nemas and provenances of 20 clones of G. biloba

1990年，从全国主要银杏产区（江苏、山东、广西、贵州等省区）引进核用性状优良的单株枝条，在邳州市银杏种质资源圃（该资源圃地势平坦，土壤、气候、光照等环境因子均衡一致）进行嫁接，用2～3 m高的5 a实生幼树作砧木，起始嫁接部位1.8～2 m，每1砧木嫁接3～4根接穗，嫁接砧木的规格一致，试验采用完全随机设计，定植株行距为7 m×6 m。每个无性系有3～6个单株，嫁接后4～5 a开始挂果。

1.2 研究方法

2008年6月上旬对邳州银杏种质资源圃20个无性系统一选取树冠南面方位的银杏枝条用清水保鲜并尽快带回实验室进行半致死温度的测定。选取位于枝条部位大致相同的成熟叶片用蒸馏水清洗干净后，剪成0.3 cm×0.3 cm的小片，每次称取0.1 g装入盛有20 ml去离子水的试管中并封口，将试管分别放在40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃的水浴锅中放置30 min，取出静置冷却后测定电导值S1；然后全部放入沸水浴加热30 min，静置冷却后测定电导值S2，同时测定蒸馏水S0。每组重复3次（余莉，2005）。

相对电导率=(S1-S0)/(S2-S0)×100%。

通过SPSS13.0软件将处理温度与相对电导率用Logistic方程：Y=k/（l+ae-bt）进行拟合以求出a和b（Y代表相对电导率，t代表处理温度，k为相对电导率的饱和容量，a和b为方程参数），然后用LT50＝Lna/b的方法求出拐点温度作为半致死温度（LT50）。

对20个银杏无性系的光合测定系统为Licor-6400光合仪，并使用Licor-6400-02B红蓝光源提供统一的光合有效辐射进行测定，以利于较好地比较各无性系之间的光合作用特性。测定时统一选取每株南面树冠中部枝条上相同部位的叶片。每组数据参数包括：净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、细胞间隙CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）等参数，重复5次（20个无性系全部测完一次重复之后，再进行下一次重复），每个无性系去掉最高值和最低值后计算平均值及进行方差分析。

种实成熟后，对参试银杏无性系单株采用人工击落法，分别实测每个无性系的种实产量，每个无性系3个重复。随机抽取30粒种实测定出核率，3个重复。用电子天平测定每个无性系单核重，随机重复测定30粒。

采用隶属函数法对20个无性系进行综合评价。

对每一无性系各指标的隶属函数值用如下公式求得：

隶属函数值=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)/100%[12]。（1）式（1）中：Xj—无性系的某一指标测定值；Xmax—所有待鉴定无性系某一指标测定值的最大值；Xmin—所有待鉴定无性系某一指标测定值的最小值；对各指标的隶属函数值累加后求取平均数得到各无性系间的综合能力。

在综合评价的基础上，进一步以耐热性、种核产量、单核重、光合生产力为指标应用层次聚类法对20个无性系进行系统聚类。

2 结果与分析

2.1 不同银杏无性系半致死温度的比较

如表2所示，20个银杏无性系的半致死温度变幅为46.2～50.6 ℃，其中半致死温度最高的为9#，最低的为55#。方差分析表明，不同无性系的半致死温度差异性显著（F=3.58，P＜0.05）。20个银杏无性系的半致死温度排序为9#＞37#＞54#＞27#＞40#＞39#＞11#＞15#＞57#＞31#＞44#＞20#＞34#＞36#＞42#＞50#＞28#＞33#＞35#＞55#。

3.2 不同银杏无性系种实（核）产量和单核重的差异

由表3可知，20个银杏无性系的种实产量幅度为 41 ～ 250 kg·株-1，平均产量为 106 kg·株-1，产量最高的无性系为产量最低的6.1倍，无性系间产量变异系数为66.5%。37#的种实产量最高，达249.5 kg·株-1，与其他无性系均具有显著性差异。36#的种实产量次之，为197.5 kg·株-1，也与其他无性系具有显著差异，而54#、20#、40#的种实产量较低，不足50 kg·株-1。

表2 20个银杏无性系不同温度水浴下相对电导率回归方程参数及半致死温度（LT50）†Table 2 Logistic equation parameters and semi-lethal temperature (LT50) of 20 clones of G. biloba under water bath with different temperature

表3 不同银杏无性系产量和单核重的差异†Table 3 Differences of nut yield and single nut weight of different clones of G. biloba

20个银杏无性系的出核率17%～43%，平均25.4%，其中11#的出核率最小，仅为17.1%，39#的出核率最大，达42.3%，为最小出核率无性系的2.47倍，39#与其他无性系均具有极显著的差异（见表3）。

如表3所示，种核产量最大的是37#，产量达62.9 kg·株-1，36#次之，产量为 48.2 kg·株-1，种核产量较低的是54#、20#、40#。20个无性系的种核产量7.1～62.9 kg·株-1，无性系间产量变异系数为51.3%。对20个无性系的种实产量和种核产量、出核率的相关性进行分析得到，两者之间相关性极显著（r=0.939，P＜0.01），而出核率与种实产量的相关性为显著（r=0.527，P＜0.05）。可见，该20个银杏无性系种核产量的差别主要由种实产量引起。对于核用银杏来说，目前更多的是利用银杏的种核，因此，本研究评价银杏无性系产量的高低，采用银杏种核的产量为指标。

20个银杏无性系的单核重1.19～2.04 g，平均单核重为1.57 g，最大的为27#，其次是57#、34#、31#和42#，该5个无性系的单核重在1.80 g以上，最小的为39#，无性系间单核重变异系数为15.9%（见表3）。

3.3 不同银杏无性系光合特性的差异

20个银杏无性系的光合特性见表4，对光合特性的方差分析结果见表5。各银杏无性系Pn的平均值是 5.78 μmol·m-2s-1，无性系间的变异系数是15.03%，共有8个无性系的Pn大于总体无性系平均值，Pn最高的是 54#，达 7.01 μmol·m-2s-1，是最低 37#（4.62 μmol·m-2s-1）的 1.51 倍。由多重比较分析进一步可知无性系间的两两差异情况（见表5），根据无性系间Pn的差异，可将20个无性系分为3种光合类型：

表4 不同银杏无性系光合作用参数的比较†Table 4 Comparison of photosynthesis parameters of different clones of G. biloba

高Pn无性系：54#、40#、27#、31#、39#、33#

中Pn无性系：36#、55#、34#、57#、9#、50#

低Pn无 性 系：20#、15#、42#、35#、11#、44#、28#、37#

以Pn/Tr计算的叶片瞬时水分利用效率（RWUE）能表征植物对自身蒸腾耗水量的利用，是评价植物耗水量多少或适应干旱胁迫能力的一个重要生理生态指标，其值越大，说明植物对水分的利用效率越高[13]。共有6个无性系的水分利用效率指标高于平均值，水分利用效率最高的为40#，达2.28，为水分利用效率最低的2.00倍，为20 个无性系均值的1.41倍，水分利用效率最低的为37#，仅1.14。

方差分析结果表明（表5）：Pn、Tr、Gs、Ci、水分利用效率在不同无性系间差异均极显著（F(Pn)=6.95，F(Tr)=4.09，F(Gs)=3.66，F(Ci)=3.75，F(WUE)=6.38，F0.05(19,59)=1.80）。

通过对20个无性系的Pn与光合气体参数进行相关性分析，得到各指标两两之间的相关性（表5）。从表5可以看到，除了Pn与Ci相关性不显著外，其他指标两两之间均具有显著或极显著的相关性，其中Pn与水分利用效率达极显著相关（r=0.416，P＜0.01）。

表5 20个银杏无性系光合特征参数相关分析†Table 5 Correlation analysis among photosynthesis parameters of 20 clones of G. biloba

3.4 相关性分析

将20个银杏无性系的耐热性、种核产量、单核重和净光合速率进行相关性分析，结果见表6。

表6 20个银杏无性系的耐热性、种核产量、单核重、光合速率的相关分析Table 6 Correlation analysis of heat tolerance, nut yield,single nut weight and photosynthetic rate among 20 clones of G. biloba

从表6中可以看出，20个银杏无性系的耐热性、种核产量、单核重、净光合速率4个指标两两之间的相关性均不显著。由此认为，根据各无性系某一指标的排序，很难科学判断耐热优良无性系，需要运用多指标评价系统对该20个无性系进行评价。

3.5 20个银杏无性系综合评价

由表7可以看到，各银杏无性系的评价序号很明显表明了20个银杏无性系的耐热性、种核产量、单核重、光合速率的综合评价等级。20个银杏无性系综合评价能力的顺序为27#＞31#＞37#＞57#＞9#＞40#＞36#＞33#＞39#＞54#＞34#＞42#＞15#＞44#＞55#＞50#＞11#＞20#＞28#＞ 35#。

表7 不同银杏无性系各指标的隶属函数值及综合评价Table 7 Membership function values and comprehensive assessment of different clones of G. biloba

3.6 20个银杏无性系系统聚类

由于以上各指标之间均没有显著相关性，因此有些无性系可能其综合评价能力不高，但对于某些指标可能表现突出，而有些无性系可能其综合评价能力居前列，但有可能某些指标所表现出来的能力较差。因此，为了在生产实践中更好地利用这20个银杏无性系，进一步以银杏的耐热性、种核产量、单核重、净光合速率为指标，采用分层聚类分析法对 20个银杏无性系进行聚类分析。

图1 20个银杏无性系耐热优良性评价聚类分析Fig.1 Cluster analysis of heat tolerance and excellence of 20 clones of G. biloba

结合各无性系的隶属函数值（见表7）和系统聚类结果（见图1）进行分析，可以将20个银杏无性系划分为7类（见表8）。第I类27#、31#、57#综合评价能力较强，表现在：单核重较高，均位于前4位，种核产量也均位于前6位，耐热性和光合速率也均不低于前10位，尤其是27#表现最佳，4个指标在20个无性系中排列均不低于第4位。9#和37#综合评价能力分别位于第5位和第3位，9#综合评价能力较高，仅源于耐热性最强；虽然37#综合评价能力位于第3位，种核产量最高且耐热性又居于第2位，但遗憾的是其净光合速率最低。50#、11#、28#、35#4个无性系各指标总体表现较差，因此其综合评价能力也很低。40#、54#、39#3个无性系综合评价能力不是很高，但耐热性较强、净光合速率较高，33#、36#、55#3个无性系耐热能力较差，综合评价能力居中。

4 讨论与结论

本研究对20个银杏无性系半致死温度的测定是在离体条件下测定的，因此，半致死温度不一定能确切反映出20个银杏无性系的耐热能力，但在同一时间和同一实验条件下测得的20个银杏无性系高温半致死温度至少可以反映出银杏无性系间相对耐热性的差异，这与许多学者的看法一致[14-15]。贺磊等[16]研究也证明用电导率配以Logistic方程求出的LT50与形态观察的褐变温度极为相似。本试验高温半致死温度的测定只从一个侧面反映银杏对热胁迫的相对耐受性，至于筛选出来的耐热性强的无性系对南方环境的适应性如何还需与其它环境因子结合起来进行更细致、深入的研究，并需要进一步地进行引种试验验证。

表8 20个银杏无性系分类特征Table 8 Classification characteristics of 20 clones of G. biloba

从种核产量来看，37#、36#、27#、57#、39#种核产量较高，说明这几个无性系在当地的生产性能较好。在扩大繁殖和引种过程中，37#、36#、27#、57#、39#可以作为候选材料进行选择。在评价银杏的品质时，单核重是银杏首选的品质指标。27#、57#、34#、31#和42#的单核重在20个无性系中居于前列，因此，在优良银杏选育过种，上述几个银杏无性系可以作为备选材料。

从光合生产能力来看，54#、40#、27#、31#、39#、33#属高光合速率的无性系。据王瑞等[17]研究表明，3 个油茶品种中高产品种具有最大的光合作用能力、最强的调节水分损失的能力及适应逆境的能力。研究不同品系的蒸腾强度，对品系优选及管理措施的实施都具有重要意义[18]。从本试验结果来看，20个银杏的无性系净光合速率与水分利用效率呈极显著的正相关，这说明银杏在光合作用与水分蒸腾方面协调得很好。20个银杏无性系中净光合速率高的银杏无性系其水分利用效率往往也较高，对于筛选出来的光合生产力高的无性系往往也较其他无性系能够适应高温干旱的环境，这对于银杏良种的筛选是有利的。本试验中20个银杏无性系的净光合速率的差异主要是受无性系本身的遗传特性所影响。

用隶属函数法和系统聚类分析法对20个银杏无性系从耐热性、种核产量、单核重和净光合速率4个方面进行了综合评价，结果表明，27#、31#、57#3个无性系作为核用银杏在南移引种过程中具有较大的潜力，尤其是27#，其单核重最高，且种核产量和净光合速率均居第3位，耐热性居第4位，综合评价能力最高，是作为银杏南移引种材料的最佳选择。9#在种核产量、单核重和净光合速率方面的优势不突出，但耐热性最强。周永斌等[19]提出，在立地条件较好的条件下，宜选择速生的小青杨而有利于提高生产力，而在胁迫占优势的生境中，宜选择适应强的小青杨等乡土树种。参照上述观点，在选择银杏材料南移引种时，对于热胁迫较为严重的环境下，可以考虑选择耐热性较强的9#，因为只有保证了树木的成活，再考虑其生长速度、产量和品质其他方面的指标才更具有意义，对于热胁迫较轻的环境，宜采用综合评价能力较高、4个指标均衡的无性系，这样既保证了银杏能适应南方高温炎热的环境，又保证了银杏较快的生长速度，较高的产量以及较高的商品价格。

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Selection and brooding of heat-tolerant clones and stone-used of Ginkgo biloba L.

CAO Fu-liang1, OU Zu-lan2, ZHANG Wang-xiang1, WANG Gui-bin1, YU Wan-wen1
(1.College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2. Dept. of Life Science,Hefei Normal University, Hefei 230601, Anhui, China)

By taking 20 clones of Ginkgo biloba L. growing in Ginkgo Germplasm Nursery in Pizhou city as tested materials, the comprehensive evaluation of the clones were assessed based on heat tolerance, nut yield, single nut weight, and photosynthetic productivity. The results were as follows: the obtained lethal temperature could effectively evaluate the relative differences of Ginkgo heat resistance, the order of heat resistance of 20 clones was 9#＞ 37#＞54#＞27#＞ 40#＞39#＞11#＞15#＞57#＞31#＞44#＞ 20#＞ 34#＞36#＞42#＞50#＞ 28#＞33#＞35#＞55#; viewed from nut yield, the clones of 37#, 36#, 27#, 57#, 39#were more than others; viewed from single nut weight,the clones of 27#, 57#, 34#, 31#, 42#were ranked in the forefront; viewed from the photosynthetic production capacity, the clones of 54#, 40#, 27#, 31#, 39#, 33#possessed higher photosynthetic rate. By comprehensive evaluation, the clones of 27#, 31#, and 57#for nutproduction clones had a great potential to grow in south China, among them, 27#was the best choice for introduction towards south China.

Ginkgo biloba L.; clone; heat-tolerance; clones selection；nut production species

S792.95

A

1673-923X(2012)12-0113-07

2012-10-10

国家科技支撑计划课题“银杏和印楝珍贵材用和药用林定向培育关键技术研究与示范”（2012BAD21B04）；高校博士点专项基金项目“银杏三个脂肪酸去饱和关键酶基因的克隆、表达与载体构建”（20113204120007）；林业公益性行业科研项目“银杏叶和外种皮加工产业化关键技术研究”（201004015）资助

曹福亮(1957-)，男，江苏姜堰人，博士研究生导师，教授，主要从事经济林培育与加工研究

[本文编校：文凤鸣]