内蒙古西伯利亚杏核仁表型变异及优株选择

尹明宇，刘慧敏，包文泉，赵 罕，乌云塔娜

(中国林业科学研究院经济林研究开发中心，河南 郑州 450003)

内蒙古西伯利亚杏核仁表型变异及优株选择

尹明宇，刘慧敏，包文泉，赵 罕，乌云塔娜

(中国林业科学研究院经济林研究开发中心，河南 郑州 450003)

目的以西伯利亚杏优良单株为选择目标，结合地理生态因子对核仁表型和成分性状的变异规律进行研究，明确内蒙古西伯利亚杏核仁形态及成分的变异特点和地理变异规律，并在此基础上进行不同类型优良单株的选择。方法结合单株产量高、生长势好等指标，对来自内蒙古地区的10个西伯利亚杏种源中筛选出的217个单株的核纵径、核横径、核侧径、核壳厚、核形指数、核干质量、仁纵径、仁横径、仁侧径、仁形指数、仁干质量、出仁率、产仁量、粗脂肪、粗蛋白、苦杏仁苷等16个形态及成分性状进行方差分析、多重比较、相关分析、聚类分析、主成分分析，筛选不同类型的优良单株。结果表明：(1) 西伯利亚杏各性状存在较大变异，变异范围为8.94%68.27%，核形态的变异系数(16.87%)大于仁成分(14.61%)和仁形态(14.14%)，质量和成分性状的变异程度高于大小和形状指数。(2)产仁量、仁干质量、出仁率、粗脂肪、粗蛋白、苦杏仁苷等主要经济性状在种源间差异极显著，将种源分为5类，第Ⅰ类群产仁量高、仁大；第Ⅱ类群出仁率高，粗蛋白含量高；第Ⅲ类群粗脂肪和苦杏仁苷含量高；第Ⅳ类群各项指标都较低；第Ⅴ类群产仁量高、粗脂肪和苦杏仁苷含量高。(3)核、仁性状之间存在广泛的相关性，且产仁量、苦杏仁苷、粗脂肪分别与纬度、经度、年平均气温密切相关。(4)前6个主成分贡献率达到80.716%，按5%入选率分别筛选出9种类型的优良单株各11株，各类型优株主成分得分值的现实增益为146.12%199.22%，具有显著的优异性。结论内蒙古西伯利亚杏在广泛且多样的地理环境中形成了丰富的核仁表型和成分的变异，且不同种源以及不同个体间存在极显著差异；利用主要经济性状对种源进行了聚类分析，得到5个具有不同经济特征的育种类群；主要经济性状与表型以及地理环境因素密切相关。

西伯利亚杏; 形态性状; 仁成分；优株选择

西伯利亚杏(Armeniacasibirica(L.) Lam.)为蔷薇科李亚科杏属植物[1]，在我国主要分布于内蒙古、辽宁等省区的低山丘陵和灌木草原上，抗逆性强，是抗旱、抗寒(可低至-35℃)、抗风沙的“先锋”树种[2]。同时，西伯利亚杏也具有极高的附加价值，其中杏仁富含脂肪酸(45.64%)、蛋白质(28%)、苦杏仁苷(4.5%)[3]、维生素、无机盐、膳食纤维及人体所需的微量元素，是重要的木本油料树种和植物蛋白资源，西伯利亚杏种植是内蒙古地区防风固沙、脱贫致富的重要产业之一。西伯利亚杏多处于野生半野生状态，生产上缺乏良种，目前对西伯利亚杏的研究多集中在表型性状变异[4]、生殖生态[5]、油成分[6]、蛋白功能特性[7]、抗寒性[8]等方面。在优株选育方面，有专家对辽西[9]和庆阳[10]地区进行了晚花、丰产优株选择，对于苦杏仁主产区内蒙古的种质资源缺少全面系统的研究。

植物表型变异是基因表达和所处环境交互作用的结果，研究表型变异格局及其与地理生态因子的关系，有助于了解遗传因素和环境因素在植物生态适应中的相互作用[11]。本研究以西伯利亚杏优良单株为选择目标，以内蒙古地区10个种源为研究对象，结合地理生态因子对核仁表型和成分性状的变异规律进行研究，应用主成分分析法评选不同育种方向的优良单株，为西伯利亚杏仁用定向良种选育工作提供基础。

1 材料和方法

1.1 材料来源和样品采集

试验材料取自内蒙古林木良种繁育中心，中心收集保存了来自内蒙古各地的西伯利亚杏资源(采集优树种子播种繁殖)，结合单株产量高、生长势好等指标筛选出217株初选单株为材料，种源地和单株数量见表1。于果实成熟的7—8月份对试验材料进行采集测定，每1单株从东西南北4个方向随机采摘健康、无病虫害的果实40个，低温保鲜带回实验室用于测量核形态、仁形态和仁成分，采全树果实测算产仁量(仁干质量)。

1.2 核、仁形态性状及仁成分的测定

表1 西伯利亚杏10个种源的地理位置及主要气候因子

Notes:AMAT, annual mean air temperature; AMSD, annual mean sunshine duration; AP, annual precipitation; AHB, Aohan Banner; BRB, Bairin Right Banner; CT, Charlson town; HC, Horinger County; HLRB, Horqin Left Rear Banner; HRMB, Horqin Right Wing Middle Banner; JLB, Jalaid Banner; JUB, Jarud Banner; LC, Liangcheng County; WJG, Tumotezuoqi Wanjiagou.

数据处理在Excel 2010中完成，方差分析、多重比较、相关分析、聚类分析、主成分分析等都在SPSS 20.0软件中完成。

2 结果与分析

2.1 核、仁性状的变异

2.2 种源间主要经济性状的变异和聚类

表2 西伯利亚杏核、仁表型的多样性

Notes:CP, crude protein; EE, ether extract; KDM, kernel dry mass; KHD, kernel horizontal diameter; KR, kernel rate; KSD, kernel side diameter; KSI, kernel shape index; KVD, kernel vertical diameter; KY,,kernel yield; NDM, nutlet dry mass; NHD, nutlet horizontal diameter; NSD, nutlet side diameter; NSI, nutlet shape index; NVD, nutlet vertical diameter; ST, sheel thickness; ** ,P< 0.01.

表3 西伯利亚杏10个种源核仁主要经济性状的平均值、标准偏差及多重比较

注：种源编号见表 1。表型性状缩写见表 2。同列不同字母表示在0.05水平上差异显著。

Notes:See Table 1 for numbers of populations, Table 2 for abbreviations of phenotypic traits,and different letters in the same column indicated significant difference at 0.05 level.

图1 基于核仁性状的西伯利亚杏种源聚类分析(种源同表1)Fig. 1 Clusterdendrogram of Armeniaca sibirica populations based on the nutlet and kernel traits (Population see Table 1)

2.3 主要经济性状与形态及地理生态因子的相关性

表4表明，西伯利亚杏6个主要经济性状与形态性状相关性较强。其中产仁量与核横径、核壳厚呈极显著正相关关系(P<0.01)，与核干质量、核侧径、仁纵径、仁横径呈显著正相关关系(P<0.05)；仁干质量与仁纵径、仁横径、仁侧径、核干质量、核纵径、核横径、核侧径呈极显著正相关关系(P<0.01)；出仁率与仁干质量和仁侧径呈极显著正相关关系(P<0.01)，与核纵径、核横径、核侧径、核干质量、核壳厚、仁纵径呈极显著负相关关系(P<0.01)。仁成分方面，粗脂肪与仁纵径、核纵径、核壳厚呈极显著正相关关系(P<0.01)，与核侧径呈显著正相关关系(P<0.05)；粗蛋白与出仁率呈极显著正相关关系(P<0.01)，与仁干质量呈显著正相关关系(P<0.05)，与核纵径、核侧径、核壳厚、仁纵径呈极显著负相关关系(P<0.01)，与核干质量、核形指数呈显著负相关关系(P<0.05)；苦杏仁苷与核纵径、核侧径、核壳厚、核干质量、粗脂肪呈极显著正相关关系(P<0.01)，与仁纵径呈显著正相关关系(P<0.05)，与出仁率和粗蛋白呈极显著负相关关系(P<0.01)。这表明产仁量和出仁率受核性状的影响较仁性状大；仁干质量受仁性状的影响较核性状大；粗脂肪和苦杏仁苷正相关且都与粗蛋白负相关。

表4 西伯利亚杏主要经济性状与形态及地理生态因子的相关性分析

注：性状缩写见表 2。*与**分别表示在P<0.05和P<0.01水平上的显著相关。

Notes:Notes:See Table 2 for abbreviations of traits. AMAT, annual mean air temperature; AMSD, annual mean sunshine duration; AP, annual precipitation. * and ** indicate significant correlation atP<0.05 andP<0.01, respectively.

6个主要经济性状与种源地理生态因子间的相关性密切，产仁量与纬度呈极显著负相关关系(P<0.01)，与经度呈显著负相关关系(P<0.05)；粗脂肪与年平均气温呈显著正相关关系(P<0.05)；苦杏仁苷与经度、纬度呈显著负相关关系(P<0.05)。这表明内蒙古西南部地区较东北部地区种源的产仁量、苦杏仁苷和粗脂肪含量高，而出仁率和粗蛋白含量较低，年平均气温、海拔越高、年日照时数越低的种源粗脂肪和苦杏仁苷含量越高，粗蛋白含量越低。

2.4 主成分分析及优株选择

对西伯利亚杏核、仁性状进行主成分分析(表5)，第一主成分(PC-1)主要包含核干质量、核纵径、仁纵径、仁横径、核横径、核侧径、核壳厚等，表征核、仁表型；第二主成分(PC-2)主要包含仁干质量、粗蛋白、出仁率等，表征粗蛋白；第三主成分(PC-3)主要包含核形指数、仁形指数、出仁率等，表征核、仁形态；第四主成分(PC-4)主要包含粗脂肪、仁侧径等，表征粗脂肪；第五主成分(PC-5)表征产仁量；第六主成分(PC-6)主要包含苦杏仁苷、核侧径等，表征苦杏仁苷。根据主成分得分进行优株选择[14]，从表6可以看出，以5%入选率筛选出不同类型的优良单株，现实增益均值为159.26%，最高为高产型优良单株(199.22%)，最低为高苦杏仁苷型优良单株(146.12%)，具有显著的优异性。

表5 西伯利亚杏核仁性状的主成分分析

注：性状缩写见表 2。Notes:See Table 2 for abbreviations of traits.

表6 西伯利亚杏9种不同类型优良单株的主成分得分和现实增益

3 讨论

西伯利亚杏是以杏仁、杏仁油和杏仁蛋白为经济目的，因此优良的经济特性要建立在单株高产的基础上。本研究表明产仁量与出仁率受核性状影响较大，仁干质量同时受仁与核的影响，因此选育高产和高仁干质量资源应该从核大、仁大出发，选高出仁率从核小、核壳薄、仁大、仁侧径大出发。粗脂肪和苦杏仁苷呈极显著正相关且都与粗蛋白呈极显著负相关，三种物质主要受核性状影响，选高脂肪高苦杏仁苷资源应从核大、仁纵径大出发，选高蛋白资源应从核小、仁大、出仁率高出发，经济性状和表型的相关性为资源评价和杂交亲本的配置提供了依据。7个生态因子中，只有纬度、经度和年平均气温对西伯利亚杏主要经济性状的影响达到显著水平，产仁量、苦杏仁苷与纬度和经度呈负相关，粗脂肪与年平均气温呈相关，即内蒙古西南部地区较东北部地区种源的产仁量、苦杏仁苷和粗脂肪含量高，年平均气温和海拔越高的种源粗脂肪和苦杏仁苷含量越高，粗蛋白含量越低。西伯利亚杏主要性状地理上经纬并存的变异趋势与五角枫(AcrermonoMaxim.)[20]类似，而粗脂肪含量与年平均气温的显著关系在黄连木(PistaciachinensisBunge)[21]、无患子[22]等油料树种中并不显著。

本研究利用16个核仁性状对西伯利亚杏217个单株进行主成分分析，得到前6个主成分的贡献率达到80.72%，能较好地反映西伯利亚杏核仁大小、产仁量、出仁率、仁成分等主要经济形状特性。分别计算高产型、高脂肪型、高蛋白型、高苦杏仁苷型、高产高脂肪型、高产高蛋白型、高产高苦杏仁苷型、高产高脂肪高苦杏仁苷型以及复合型共9种优树类型的主成分得分值，以5%的入选率对每种类型进行优良单株的选择。得到了现实增益较高，有显著优异性的优良单株。这表明，本研究利用主成分分析法选出的不同利用目标的优良单株可以作为无性系扩繁和无性系区域测定的基础材料。

4 结论

本研究对217个单株的16个核、仁形态性状和成分性状进行研究分析，结果表明产仁量、核干质量、仁干质量、出仁率、仁成分等主要经济性状变异程度较高，且不同种源以及不同个体间存在极显著差异；利用主要经济性状对种源进行了聚类分析，得到5个具有不同经济特征的育种类群；主要经济性状与表型以及地理环境因素密切相关；在主成分分析的基础上进行不同经济类型优良单株的选择，具有显著优越性。以上为西伯利亚杏的仁用良种选育提供了丰富的物质材料。

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PhenotypicVariationandSuperiorIndividualSelectionofSiberianApricot(Armeniacasibirica)inInnerMongolia

YINMing-yu,LIUHui-min,BAOWen-quan,ZHAOHan,WUYUNTa-na

(Non-Timber Forest Research and Development Center of Chinese Academy of Forestry, Zhengzhou 450003, Henan, China)

ObjectiveThe variations in morphology and composition ofArmeniacasibiricaand their relationship with distributions were studied in order to select the superior individuals with different types based on these variations.MethodThe vertical diameter, horizontal diameter, side diameter, sheel thickness, shape index, dry mass of nutlet, the vertical diameter, horizontal diameter, side diameter, shape index, dry mass, rate, yield, ether extract of kernel, and the crude protein and nitrilosides of 217 individuals selected from 10 populations in Inner Mongolia were surveyed based on growth vigor and yield. Variance analysis, multiple comparisons, cluster analysis, correlation analysis, principal component analysis were applied to analyze 16 phenotypic traits. Then the superior individuals with different types were selected.Result(1) The results showed that there existed large variations in nutlet and kernel traits, and the variations coefficient ranged from 8.94% to 68.27%. The variation coefficient of nutlet morphological traits (16.87%) was higher than that of kernel morphological traits (14.14%) and kernel composition (14.61%). The variation degrees of mass and composition were higher than that of the size and shape. (2) There were significant differences in phenotypic variations among populations. The populations could be divided into five groups according to the cluster analysis based on kernel yield, weight of dry kernel, kernel rate, ether extract, crude protein, and nitrilosides. The kernel yield and dry kernel weight of group I were high, higher kernel rate and crude protein were appeared in group II, the ether extract and nitrilosides of group III were higher, all the traits of group IV were lower, the higher kernel yield, ether extract and nitrilosides were appeared in the group V. (3) Significant correlation was observed among traits. The kernel yield, nitrilosides and ether extract were respectively correlated to annual mean air temperature, latitude and longitude. (4) Principal component analysis showed that six principal components added up to 80.716% of the variation. The superior individuals of nine types are selected, in top 5% (11 individuals). The realized gains of superior individuals in each type were 146.12%199.22%.ConclusionThere are abundant phenotypic diversity and composition diversity ofA.sibiricain Inner Mongolia adapted to diverse site conditions. And there are significantly differences in phenotypic variation among populations and individuals. The cluster analysis of main economic characters divided populations into five breeding groups with different economic characteristics. Significant correlation was observed among main economic characters, phenotypic traits and geographical environment factors.

Armeniacasibirica; morphological traits; kernel composition; superior individual selection

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.06.011

2016-12-20

2017-03-30

国家“十二五”课题支撑仁用杏和巴旦杏高效生产研究与示范(2013BAD14B02)。

尹明宇(1992—)，男，河南新乡人，在读硕士：E-mail:ymy920916@163.com。

* 通讯作者：乌云塔娜(1975—)，女，内蒙古通辽人，教授，主要从事经济林育种和林业生物技术方面的研究；E-mail：tanatanan@163.com。

S722.5

A

1001-1498(2017)06-0961-08

彭南轩)