不同种源元宝枫苗期生长性状的变异分析

王峰 郭延松 孙忠奎 程甜甜 任红剑 刘志兵 张安琪 张林

摘要：为培育优质元宝枫苗木和选择优良种源，在山东省泰安市泰山林业科学院苗圃内对采自我国11个省（市）的20个元宝枫种源进行育苗试验，研究其一年生苗的生长量差异性及地理变异规律。结果表明：不同元宝枫种源在苗高和地径上的差异均达到极显著水平。苗高和地径生长量最大的都是陕西永寿种源，分别为83.00 cm、5.66 mm;最小的都为上海佘山种源，分别为43.75 cm、2.41 mm。苗高与采种点的纬度、经度呈正相关，地径与采种点的纬度呈正相关，与经度呈负相关，但均未达显著水平;地径与采种点的海拔呈显著正相关，相关系数为0.535。元宝枫苗高和地径遗传潜力大，不同种源生长性状的地理变异明显，由南方海拔较低的地区到北方海拔较高的地区，苗高及地径生长变快。聚类分析将20个种源划分为4个类群，初步选出长势较好的种源。本研究结果可为今后元宝枫种源的研究与筛选提供参考。

关键词：元宝枫;种源;苗期;生长性状;变异

中图分类号：S792.350.3文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）12-0015-05

遗传变异和自然选择是使不同种源的同一种植物产生差异的两大因素，这些差异表现在生理生态、生长发育等各个方面。即使在相同的生长环境下，不同种源植物的适应性和生产力也会表现出显著差异[1]。通过比较分析不同种源植物间生长和生理生化等一系列指标，可选择出遗传性状优良稳定的单株或类群[2]。

元宝枫（Acer truncatum） 属于我国特有的植物，自然分布于西北、内蒙古、山东、江苏北部等地区，[JP2]具有较高的表型多样性以及遗传多样性，对环境的适应能力较强[3，4]，根系发达，喜深肥沃土壤，在酸性、中性或碱性土壤中均能生长[5]。元宝枫大量分布于我国西北干旱少雨地区，在-30℃的东北地区也可正常生长，且寿命长，在辽宁法库有千年之久的大树存在[6]。元宝枫叶片中黄酮类、绿原酸等物质含量较高[7]，具有一定的保健功能;种仁油脂含量较高，且脂肪酸含量丰富[8]，其籽油被国家卫计委批准为新资源类食品。近年来国内对元宝枫的研究主要集中在种质资源利用[9]、育苗繁殖[10，11]等方面，而对不同种源间幼苗遗传变异的研究较少。本研究以不同种源元宝枫种子播种后的一年生幼苗为研究对象，根据其苗高和地径等生长性状对元宝枫种源的地理变异进行探讨，以期为元宝枫的实际生产和资源开发提供理论指导;同时采用欧氏距离类平均法对采集到的20个元宝枫种源进行聚类分析，初步选出生长状况优良的种质资源，可为元宝枫种质资源的迁地保护及开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2016年9—11月從元宝枫天然种群分布区采集种子，共采集到11个省份20个采种点的种子。各采种点的地理位置和气候情况见表1。采回的种子装于网兜中置通风阴凉处晾干后在种质资源库中低温保存。将每个采种点所有家系的种子等量混合后，作为该采种点的试验种源。

1.2 试验地概况

元宝枫种质资源圃设在山东省泰安市。圃地位于36°05′53″N、116°57′29″E，地处温带大陆性半湿润季风气候区，年气温变化幅度为-2.6～26.4℃，年降水量600～750 mm，以7月份雨季的降水量最多，约占全年降水量的32.1%[12]。

1.3 苗期生长性状的测量

苗高和地径是苗木生长量的直观表现，是衡量苗木质量的重要指标，与苗木抗性具有一定的相关性[13]。于2017年7月，用卷尺测量各种源一年生元宝枫的苗高，用游标卡尺测量地径。

有关其生长情况的描述：苗高、地径两项数据越大，反映元宝枫幼苗的生长情况越好，如两项数据分别超过60 cm、5 mm说明生长优势明显，两项数据分别低于50 cm、4 mm说明其生长情况较差，处于中间值则说明其生长情况处于一般水平。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2007和SPSS 22.0软件进行数据处理，并进行相关性分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同种源元宝枫幼苗的生长性状比较

由表2可知，陕西永寿种源的元宝枫幼苗最高，其次为山东泰山的种源，均远高于上海佘山种源的苗高，分别高89.71%和86.93%，上海佘山种源苗高生长量表现最差。各种源地径表现与苗高类似，也以陕西永寿种源的幼苗地径最大（5.66 mm），山东泰山种源的（5.15 mm）次之，上海佘山种源的（2.41 mm）最小。不同种源的苗高和地径变幅分别为43.75～83.00 cm和2.41～5.66 mm，变异系数分别为17.29%和17.06%，表明元宝枫种源间在苗高和地径上存在明显变异，可作为其种源分类的重要依据。

2.2 种源苗期生长性状与环境因子的相关性

由表3可见，苗高与纬度、经度和海拔呈正相关，与年均温、年降水量呈负相关，但均未达到显著水平。地径与纬度和海拔呈正相关，与海拔相关性达显著水平;与经度、年均温和年降水量均呈负相关，未达到显著水平。

2.3 不同种源元宝枫的聚类分析

根据苗高、地径2个性状指标，采用欧氏距离类平均法对20个种源的元宝枫进行聚类分析。当欧式距离为5时，供试20个元宝枫种源可分为4类：第一类包括河北平泉、北京西山、吉林长春和四川九寨沟的种源，总体为生长情况最为优势的种源类群;第二类包括山东泰山、陕西永寿的种源，第三类包括河北雾灵山和陕西扶风、上海佘山的种源，这两类都可归为生长中速的种源;其他种源归为第四类，幼苗生长情况较差。上述结果表明，元宝枫幼苗的生长情况与种源环境积累下种质的生产活力间具有一定的相关性，其与种源间的生态环境因素对元宝枫幼苗的生长性状有综合影响效应。

3 讨论与结论

遗传变异系数是衡量植物生长性状遗传变异潜力的一个重要指标，某种植物某一性状的遗传变异系数越大，则该性状在这一植物中优良遗传的潜力越大[15，16]。对20个种源元宝枫苗高和地径的分析表明，种源间苗高变幅43.75～83.00 cm，变异系数17.29%;地径变幅2.41～5.66 mm，变异系数17.06%。元宝枫苗高和地径遗传潜力大。

苗高和地径生长量最大的都是陕西永寿种源，其次是山东泰山的种源，最小的都是上海佘山种源。地理环境因子对种实饱满程度和种子活力具有重要影响[17，18]，是造成不同种源元宝枫幼苗生长出现差异的一个重要因素。由于试验是在山东泰安地区进行，适宜泰安地区种源种子的萌发和幼苗生长，所以泰安的种源长势较好;而陕西永寿在气候特点和地理纬度上都与山东泰山极其相似，再加上其种实饱满，活力强，所以生长最优;上海佘山属南方地区，气候和地理因子与试验地泰安具有明显差异，所以生长表现最差。

植物的遗传变异特性与其地理环境因子之间存在一定的相关性[19，20]。裴玉亮等[21]研究表明，4种梭梭属植物的生长特性与其种源地的地理环境因子（经度、纬度、海拔、年降雨量、年均温等）具有明显的相关性。杨万霞[22]认为青钱柳（Cyclocarya paliurus）幼苗的表型性状变异受经纬度和降雨量的显著影响。本研究结果表明，元宝枫苗期生长性状与地理环境因子也存在明显的相关性，除地径与采种点的海拔呈显著正相关（相关系数0.535）外，苗高和地径与采种点的纬度、经度、海拔、年均温和年降水量均呈不显著的正相关或负相关，有从南方海拔较低地区到北方海拔较高地区苗高及地径生长变快的趋势。

各种源性状比较分析后得到的结果与聚类分析后的种源幼苗生长情况描述存在一定的差异，如上海佘山种源在生长性状分析方面为长势最差的种源，但聚类分析后将其定义为了生长中速的种源，这可能是由于聚类分析结果因误差的影响并不能完全反映种源间幼苗的真实生长情况。

形态特征对区分种质资源有一定的意义[23]，本研究虽对来自11个省（市）的20个元宝枫种源的苗期植株生长性状进行了考察、评价和分析，但对不同产区元宝枫植株表型性状变异规律的研究尚不够深入和广泛。为更加准确地评价不同产地元宝枫的遗传多样性，还需扩大取样范围，在群体、细胞、生理生化和分子等水平上采用多学科手段进行综合分析和相关研究。本研究可为开展元宝枫的遗传改良研究、选育优良遗传材料应用于种质资源圃的构建及良种选育生产推广等工作，具有一定的参考价值。

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