不同香榧单株种实表型性状变异

方明慧，郑思静，王思凡，陈 黎，万志兵

（黄山学院，安徽黄山 245041）

香榧Torreya grandis属裸子植物红豆杉科香榧属常绿乔木，又名羊角榧、细榧，是第三纪孑遗植物，为我国特有珍稀经济树种［1］，有食用［2］、药用［3-5］、油用［6］、材用［7］、绿化观赏［8］等多种用途.香榧是国家卫生部首批批准的药食两用食物之一，其种仁炒熟后，有化痰、止咳、润肺、明目等功效［9］，陈振德等［4］研究表明香榧子油能够预防动脉粥样硬化，周大铮［5］研究证实了香榧酯具有抗肿瘤及抗病毒的功效.

香榧是榧树中优良变异类型经人工选育后嫁接繁殖的优良栽培品种［10］.我国香榧大部分呈野生状态，主要分布于长江流域以南的浙江、江苏和安徽等省份［11］.近年来由于香榧的经济效益不断增长，因而在其生态适应区得到了大力推广与发展［8］.但由于香榧异花授粉、自然杂交等特殊的生物特性，其性状变异会逐代积累，导致其个体之间和群体之间的差异性愈发显著，这就增加了香榧良种选育工作的难度［12-13］.因此，选育出高产稳产、品质佳的优良品种是发展香榧过程中亟待解决的关键问题.为此，许多学者对香榧的遗传多样性做了相关研究，目前主要从两个方面展开：一是分子标记，如闵会等［14］利用AFLP 得出香榧物种水平和群体水平的遗传多样性都比较高，且群体内变异大于群体间；戴正等［15］利用ISSR 研究发现香榧的遗传多样性高于其它古老孑遗的裸子植物，如银杏、水杉和银杉等.二是表型遗传，如闵会［16］研究结果表明，香榧针叶、果实等8 个表型性状在群体间和群体内都存在显著差异；詹利云等［17］通过表型性状变异分析，在5 个雄性榧树天然居群的121个单株内初步筛选雄性榧树优良单株.

植物表型遗传多样性研究是鉴定种群遗传变异时最简便直观的一种研究方法［18］，为寻找优良的遗传材料奠定基础［19-20］.种实性状是植物生存和繁衍适应性的集中表现，其优良性是优树选择的重要考虑因素［21-22］.探讨种实表型性状之间的相关关系，可以用来指导选择育种［23］.如郭松等［24］以5 个种源掌叶木为研究对象，通过分析11 个种实表型性状，得出掌叶木变异丰富，并以种源间变异为主，且具有随机变异的特点.林玲等［25］研究表明，砂生槐群体的种实表型性状均存在着较丰富的遗传变异，为优良种源和单株选择提供了基础材料.目前针对香榧的种实变异研究较少，邬玉芬等［26］、李杨等［12］对香榧的种实变异研究主要集中在浙江、安徽的极少部分地区.本研究以安徽省绩溪县镇头林场种植的由不同地区引进所形成的14个香榧单株种实为试材，分析其种实表型的变异幅度和指标间的相互关系，探究香榧种实表型性状的变异规律，为后续香榧优良单株选择和品种选育提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

香榧种植于安徽省宣城市绩溪县镇头林场，地理坐标为东经118°29′46″，北纬30°8′36″，东南接壤歙县，西南连接黄山，西北与旌德比邻，属皖南山区变层岩系的中山、低山地区.该地最高月平均气温29.3 ℃，最低月平均气温1 ℃，年平均气温15.9 ℃.年平均降水量1 412 mm，夏季和秋季雨水偏多.该地土质肥沃，黄壤约占80%，多为轻壤和中壤，石砾含量约占15%，土壤pH为6～7，为香榧适生区.

1.2 试验材料

供试香榧种实为不同地区引进品种，详细情况见表1.

表1 不同来源的香榧单株

1.3 试验方法

2019年9月下旬，随机选择14株生长健壮、树龄相同的香榧单株，每株随机采摘30颗完整青果.选择种实纵径（seed vertical diameter，SVD，mm）、种实横径（seed horizontal diameter，SHD，mm）、种实侧径（seed side diameter，SSD，mm）、种形指数（SVD/SHD）、单种重（seed weight，SW，g）和单核重（nut weight，NW，g）遗传相对稳定、易于获得的表型性状进行测定.

在所采样品中每个单株随机选取10 个鲜果，用电子数显游标卡尺分别测定种实纵径、种实横径、种实侧径，精确到0.01 mm，取平均值，重复3次；用精密电子天平测量种实的单种重和单核重，精确到0.01 g，取平均值，重复3次.

1.4 数据分析

采用Excel 2016 软件进行数据统计，采用SPSS 22.0 软件对14 株单株的6 个性状进行系统分类、性状相关性分析和聚类分析.

2 结果与分析

2.1 香榧种实表型性状分析

由表2可知，14株单株香榧种实纵径的总体均值为30.31 mm，最大种实纵径均值为34.62 mm（67号单株），最小种实纵径均值为26.15 mm（56号单株）；种实横径的总体均值为21.65 mm，最大种实横径均值为25.33 mm（67 号单株），最小种实横径均值为19.42 mm（63 号单株）；种实侧径的总体均值为21.63 mm，最大种实侧径均值为25.56 mm（57号单株），最小种实侧径均值为19.51 mm（63 号单株）；种形指数可反映种实的大小和特点，14 个单株香榧种形指数的总体均值为1.41，最大种形指数均值为1.57（63号、74号单株），最小种形指数均值为1.04（56号单株），最大、最小种形指数均值均大于1.00，即纵径大于横径，可看出香榧种实以长果形为主；种子重量的大小也可反映种实体积的大小［27］，也可作为香榧良种的参考指标.14个不同香榧单株单种重的均值为8.96 g，最大单种重均值为13.32 g（67 号单株），其次是11.41 g（57 号单株），最小单种重均值为7.08 g（66号单株），最大单种重是最小单种重的1.88 倍；单核重的均值为3.32 g，最大单核重均值为5.75 g（57 号单株），最小单核重均值为2.36 g（66 号单株），最大单核重是最小单核重的2.44 倍.由以上数据可分析得到，67 号单株、57 号单株相比较于其他单株生长发育较好，而63、64 号单株相比较于其他单株生长发育较差.

变异系数的大小可间接反映出群体的表型多样性丰富程度，即变异系数大说明该群体的性状变异幅度高，表型多样性丰富；变异系数小表明该群体的性状变异幅度低，表型多样性差［28］.从表2 可以看出，14 株香榧单株的果实表型指标总体变异幅度不同，变异系数依次为单核重（12.39%）＞单种重（10.96%）＞种实纵径（7.20%）＞种实侧径（4.97%）＞种实横径（4.62%）＞种形指数（4.53%），相对而言，单核重变异系数最大，其次是单种重，说明其变异幅度最大，受环境影响大，不稳定.其中，种实纵径、种实侧径、种实横径、种形指数的变异系数均在10.00%以下，表明这4个性状都相对稳定.6个指标变异幅度在不同单株间差异较大，其中差异最明显的是单种重，64号单株变异系数（16.52%）是37 号单株（2.51%）的6.59 倍，其次是种形指数，74 号单株变异系数（8.15%）是56号单株（1.45%）的5.61倍.

为明确香榧种实表型性状在不同种实间的差异，在α=0.05的显著性水平上进行了方差分析.由表2 可看出，不同单株间种实纵径、种实横径、种实侧径、种形指数、单种重、单核重6 个表型性状差异显著.种实纵径方面，67 号单株与68 号单株差异不显著，而与剩余12 株单株均差异显著；56 号单株与剩余13 株单株均差异显著.种实横径和种实侧径方面，67 号单株与56、57 号单株差异不显著，与剩余11 株单株均差异显著；种形指数方面，67 号单株与37、69、79、71 号单株差异不显著，与剩余9 株单株均差异显著；57 号单株与剩余13 株单株均差异显著；单种重方面，67 号单株与剩余13 株单株均差异显著；单核重方面，67 号单株与65、68、71 号单株差异不显著，与剩余10株单株均差异显著，56号单株与57号单株差异不显著，与剩余12株单株均差异显著.

表2 不同香榧单株种实表型性状的均值、标准差、变异分析及多重比较

2.2 香榧种实表型性状的相关性分析

对香榧种实6 个表型性状进行了相关性研究，结果见表3.由表3 可看出，种实纵径与种形指数、单种重均呈极显著相关，相关系数分别为0.542和0.468；种实横径、种实侧径、单种重、单核重两两之间均具有极显著的相关性，种实横径越大，种实侧径就越大，相应的单种重、单核重也就越大，而种实横径、种实侧径均与种形指数呈极显著负相关，说明种实横径、种实侧径越大，则种形指数越小，即种实形状越扁，饱满程度低.种实纵径与种实横径、种实侧径均呈正相关关系，但相关性并不显著.

表3 香榧种实表型性状间的相关分析

2.3 香榧种实表型性状的聚类分析

将表4 的6 个表型性状数据进行标准化处理，采用重心聚类法进行分析，分析结果见图1，反映了不同香榧种实间的亲疏关系、表型变异层次和各组单株的特征，在欧式距离等于5.0时，可将14个不同香榧单株分成4个类群.表4中各种实表型性状均值用于各类特征分析.

表4 香榧聚类分组中四类种实表型性状均值的比较

由图1可知，一类有10株单株，占样本总量的71.43%.该类种实横径、种实侧径、单种重、单核重4个表型性状平均值在4个类群中均最小，种实横径均值也相对较小，说明这10株单株间的亲缘关系较近，均具有种实形状较小、重量较轻的特点.二类只有68 号一株单株，占样本总量的7.14%，其种形指数在4个类别中最大，说明该类种实的主要特点是形状趋于长圆形，单种重和单核重相对较大.三类由56号、57号2个单株组成，占样本总量的14.29%，该类种实横径、种形指数2个表型形状平均值在4个类别中均最小，但种实横径、种实纵径、单种重、单核重均相对较大，说明该类种实的主要特点是形状趋于圆形、种实和种核较大.四类仅有67号一个单株，该类种实纵径、种实横径、单种重3 个表型性状均值在4 个类别中均最大，种实侧径、单核重均位居第2，说明该类种实的主要特点是形状大、单种重量大.

图1 14株不同香榧单株表型性状的聚类分析

3 结论与讨论

表型性状变异是长期适应与进化的产物，是反映群体生物遗传信息最直接的表现［29］.对14个不同香榧单株种实表型性状的分析表明，该群体存在丰富的遗传变异和分化，为后期良种选育和遗传改良提供了良好基础.变异系数是种质的固有特征，反映种质差异的范围和程度，决定着资源的选择范围［30］.本研究表明，香榧种实的6 个表型性状存在不同的变异情况，平均变异系数变化较大（4.53%～12.39%）.其中，单核重（12.39%）、单种重（10.96%）、种实纵径（7.20%）的平均变异系数较大，在香榧的选育过程中，这3 个表型性状的选择空间都很大，为后期的良种选育提供了理论依据.种形指数是反映种实形态的一个重要指标，纵横径的协同关系保证了种实形态的基本稳定［31］.种形指数（4.53%）的平均变异系数在6 个表型性状均值中最小，说明种形指数是较稳定的遗传特征.

表型性状相关性是植物资源研究和利用的重要内容.通过对性状间的相关性研究，可以确定不同性状间的关系，可以在选择某一个性状的同时预测其对其它性状可能产生的影响或选择压［32］.香榧种实的6个表型性状间的相关性结果表明，种实纵径、种实横径、种实侧径、种形指数、单种重、单核重是香榧种实较为重要的表型性状.种实、横径、种实侧径、种形指数、单种重、单核重两两之间均具有极显著的相关性，种实横径与种实侧径、单种重、单核重均呈极显著正相关，而与种形指数呈极显著负相关，这与李杨等［12］对野生香榧种实表型性状的研究结果一致.种实纵径与种形指数、单种重均呈极显著相关，但与种实横径、种实侧径相关性不显著.因此，对相关性极强的性状组进行选择时，对其中一个性状进行改良，可以同时影响其它性状；而对相关性不显著的性状组进行选择时，由于一个性状的改良对其它性状影响不大，所以在性状选择上应当有不同的改良方向和选择标准［33］.

本研究采用重心法将14个不同香榧单株聚类分成4个组群，每个组群都具有其主要特征，这就从形态特征和经济性状角度初步明确了个体间的亲缘关系，为培育不同目标的优良单株奠定了基础［34］.根据表型性状进行分类后，每类果实特征明显，加之数量性状一般呈连续性分布，表明每类果实中均有一个或多个性状的极端值，这在育种过程中实际应用价值较大［35］.本研究从种实表型性状变异的角度分析香榧群体的遗传多样性，揭示了不同香榧单株种实表型性状的遗传分化特性，旨在为后续香榧的优良单株选择和品种选育提供理论依据.