小果冬青种实性状研究

李 田，何素琳，温 强，楼浙辉，幸伟荣，桂丽静

（江西省林业科学院，江西 南昌330013）

小果冬青（Ilex micrococca）是冬青科冬青属落叶高大乔木。冬青属的相关科研成果不多，主要集中在有观赏性且耐寒的北美冬青（I.verticillata）、有药用和食用价值的铁冬青（I.rotunda）、毛冬青（I.pubescens）、大叶冬青（I.latifolia）等树种，目前小果冬青的研究主要是繁育技术方面的[1-2]，而其具备的速生、药用特性都有研究价值。为了能筛选出适合观赏的品种，用不同种源的小果冬青种子，对种实性状数据上的差异来进行综合评价，从而找出表现优秀的种源，对于后续的选优育种工作有很大的帮助。

1 主要特征

1.1 生长特征

小果冬青花白色，雌雄异株，花期5－6月，果期9－10月。小枝粗壮，无毛，具白色、圆形或长圆形的气孔。叶纸质，先端长渐尖，边缘具芒状锯齿[3]。

1.2 分布区域

本文得到中国数字植物标本馆网站（CVH）的大力协助，免费提供了国家标本资源共享平台数据库中小果冬青标本的采集信息。图1为利用这些标本信息数据，按省份进行分类统计而绘制的条形图。可以看到小果冬青在长江以南各省均有分布，但在云贵川等高海拔省份分布较多，这些省份都有众多高山山脉及其余脉，说明小果冬青不耐北方的低温，更适宜生长在海拔较高、气候温湿的亚热带地区。小果冬青的果实是鸟类过冬的食物来源之一，鸟类的传播使小果冬青分布区域很广，但在采种过程中极少见到有小果冬青种群，多数呈单株分布[4-6]。

1.3 分布生境

小果冬青生境为山地常绿阔叶林，图2是对所有标本采集的海拔高度进行分类统计后绘制的柱状图，可以看出小果冬青偏向于海拔较高的阔叶林，主要分布于海拔600~1 100 m的区域范围内。常绿阔叶树种由于争夺阳光普遍比较高大，作为高大乔木的小果冬青也能轻松适应生存竞争，但是树龄较长、胸径较大的小果冬青难以见到[7-8]。

图2 现有小果冬青标本采集的海拔统计Fig.2 The altitude chart of existing specimens of I.micrococca

1.4 果实特征

小果冬青果实的直径一般在3~4 mm，浆果，外果皮很薄，中果皮肉质化，内果皮为革质，果蒂是平展近圆形的宿存花萼，有浅裂，直径2 mm左右，与果枝相连处略有突起；果脐是宿存的柱头，呈厚盘状，直径在1 mm左右。果序与花序相同，都呈二到三回三歧聚伞状排列（图3），即中间的果枝两侧分生一对侧枝，侧枝通常相较主枝更为粗壮；两个侧枝的枝顶又以同样方式各分生出一组三歧果枝，甚至还会着生出第三级的三歧果枝。这是小果冬青区别于其它冬青科植物的重要特征。

图3 小果冬青的二回三歧聚伞状果序Fig.3 Dichotomous tridentate cymose infructescence of I.micrococca

小果冬青果实呈聚伞状排列，未成熟时呈绿色，成熟后变红，这种团状的果序使得落叶后，远观枝头时像挂着无数个红球，有强烈的景观效果。新摘的果实脆硬，存放数天后会变得柔软多汁。和冬青科其它冬青品种一样，小果冬青也存在结黄色果实的变种。小果冬青为雌雄异株，但是在野外经常发现周围只存在单株的情况下依然果实累累，可能是没有完全退化，有自花授粉的功能。

1.5 种子观察

小果冬青的种子呈桔子的瓤瓣状聚成球形，颜色为深棕色，肉眼可以隐约看出种子外面附着一层薄的白色物质。在40倍的显微镜下可以看出外面是一层白色胶状物质（图4），用清水无法清洗掉。通过实验，无论是用草酸或是烧碱浸泡，均无法使其被腐蚀。刮去胶质层后露出土黄色的种壳，其表面的纹路类似花生壳的网络状脉纹。

图4 小果冬青种子外层的胶状物质（左）及种壳（右）Fig.4 The gelatinous material on the outer layer of I.micrococca seeds(left)and the shell(right)

2 材料与方法

2.1 实验材料

为了研究小果冬青的种实性状，从全国各地收集不同单株的果实9份，共计7个种源，3个家系。每个种源的基本情况见表1。

表1 不同种源母株的生长特性Tab.1 Growth characteristics of different provenances seed tree

2.2 试验方法

果实性状：每个种源随机取50个果实，测量其横径、纵径、千粒重、千粒脱水重、含水率以及每个果实中种子数量。

种子的发芽率与发芽势：将储藏的小果冬青果实用水浸泡2~3 d后搓去果皮及果肉，清洗干净后继续浸泡，直到水面飘浮极少的种子。随机选取100粒种子播于发芽沙箱，用保温膜覆盖，放置到温度和阳光相对稳定的地方。在种子发芽后开始每日记录，在连续3 d发芽数不发生变化开始统计：发芽率=（发芽种子粒数÷测试种子粒数）×100%；用统计期内发芽数最多的一天进行计算：发芽势=（规定时间内发芽种子粒数÷测试种子粒数）×100%。

数据处理：使用SPSS 22.0软件进行分析，对不同种源的小果冬青种实性状用平均值±标准误差来表示，并进行LSD多重差异比较。最后，加入发芽率和发芽势的数据后进行不同种源的主成分分析和聚类分析。

3 结果与分析

3.1 种实指标描述统计

小果冬青的种实性状各项指标见表2，其中纵径、横径、纵横比和种子数等数据进行了LSD多重比较。为了进一步研究种源与种实性状间的关系，再用主成分分析法和聚类分析法进一步分析[9-13]。

表2 不同种源的种实指标描述统计Tab.2 Different provenance of solid indicator describing statistics

3.2 主成分分析

3.2 .1 提取因子

将不同种源的种子按纵径、横径等9个变量在SPSS中进行因子分析，提取因子的方法选择主成分分析法，设定特征值需大于1。得到表3。

表3 因子解释原有变量总方差的情况Tab.3 The factor explains the total variance of the original variable

按照主成分提取的条件，前3个主成分符合特征值大于1要求，而且他们在总特征值中所占比重累加达86.399%，说明提取这3组主成分原有变量信息丢失较少，因子分析的效果比较理想。

3.2 .2 各主成分的解释

表4 左半部分是3组主成分中各变量所占的比重，右半部分是左表实行正交旋转（目的是为了重新分配各个因子的的解释原始变量方差的比例，使每个主成分中的主要因子更易于归纳总结其含义[14]）后3个主成分中各变量所占比重。

表4 旋转前后的因子载荷矩阵Tab.4 Factor load matrix before and after rotation

从旋转后的载荷值可以看出，第1主成分中千粒重、纵径、千粒脱水重、横径4个因子具有较高载荷，表明种实的形状与种实的重量相关；第2主成分中横纵比与种子数2个因子有较高载荷，此外横径与发芽率也有一定的载荷，表明种实的横径与所含的种子数有关，还与发芽率有一定相关性；第3主成分中种子的含水率、发芽势2个因子有相对较高的载荷，表明种子含水率的高低与种子的发芽快慢程度有关，同时与种实的重量呈负相关。

3.2 .3 综合得分

根据表3中前3个主成分特征值所占比重，可以得到计算综合得分的模型公式为：

计算过程略，最终得到综合得分排名前4位的种源依次是：重庆、江西修水、江西婺源、浙江宁波P2。

3.3 聚类分析

对所有样本的果实性状指标进行系统聚类分析，图5是样本聚类（Q型聚类）得到的树形图。

图5 聚类分析的树形图Fig.5 Tree diagram of cluster analysis

从图5可以看出，在欧式距离D=5处分成了2个大类，其中第一个大类又可以分为2个小类：一个是千粒重适中，而且其它指标也相对不错的，由浙江的P1和P2、江西婺源、江西龙胜的种源聚类而成；另一个是千粒重偏小，含水率低，但发芽率较高的，由江西井冈山和浙江P3的种源聚类而成，这两个小类因为发芽率等指标相近合并成了一个大类。第二个大类也分为了2个小类，一个是千粒重较大，但是发芽率及含水率偏低，由江西修水和云南景洪的种源聚成，另一个小类是由重庆种源组成，因发芽率较高而稍稍有别于前者。

4 结论与讨论

通过主成分1的因子载荷值，可知千粒重与纵径有较大相关性，这是因为小果冬青的果实大部分呈球形或柿形，纵径越大意味着果形越大，果实的质量也相对较大。由于营养分配的问题，同一株小果冬青的果实也会存在大小区别，甚至同一枝的果形和果径也存在差异。不同种源间果实性状差异更大，比如重庆种源比广西龙胜种源的横径大了22%。但是数据也表明，果实的质量大小与发芽率是呈反相关的。

《中国植物志》记载：“小果冬青有分核6~8个”，但在实际清点中，发现每个种源中都有一部分果实含有9粒种子，重庆种源的果实甚至含有12粒种子。果实的横径越大意味着果实的体积也越大，可以容纳更多的种子。主成分2的因子载荷值揭示了横纵比与种子数及发芽率之间存在显著的相关性，而且横纵比与横径正相关，与纵径反相关，说明果实呈扁平柿形的种子越多，而且发芽率越高。由于部分果实中有1~4粒未成熟的种子，果实发育不充分，降低了横径与种子数的关联性。

主成分3显示果实含水率和发芽势因子载荷值较高。通过表2中果实种子数与千粒重的折算，1 kg果实有将近20万粒种子，在发芽实验中，刚清洗干净的种子会密密麻麻地浮在水面，小果冬青的种子透水过程十分缓慢，持续浸泡3~5 d之后，绝大部分种子都会陆续沉入水中，说明有水分渗入使重量增加了。小果冬青即使催芽了也存在发芽不整齐的情况，甚至半年之后仍有新芽发出。不同种源间种子最快出芽时间相差不大，但是一天内出芽数量存在差别，所以发芽势是一个重要参考指标。

通过聚类分析，不同种源围绕千粒重这个变量划分成3个大类，同样千粒重也是主成分1中载荷最大的，所以它是一个决定性的重要指标。分别查看主成分分析综合评价前4的种源：重庆、江西修水、江西婺源、浙江宁波P2，就能发现重庆和江西修水种源聚为一类，原因是它们的纵径数据无显著差异，千粒脱水重均极大；江西婺源、浙江宁波P2种源另聚一类，原因是它们的含水率和脱水后重量等权重指标值相似。

通过上述数据分析得到的优势种源可以为品种选优提供数据支撑，当然，这两种分析方法都有一些局限性，聚类分析法容易受内部方差较大的变量影响，主成分分析法又无法按我们重点关注的指标进行评价。小果冬青种子生物学性状存在丰富的变异，其他表达种实性状的指标存在缺失，种子性状筛选还需要在全国不同区域采集更多种源，再结合生长特性试验进行综合判断，为优良种质资源评价与选育提供理论依据[15]。