野生软枣猕猴桃种子表型变异分析

董 昕， 韩 彪， 解孝满， 咸 洋， 乔 婕， 徐 慧，张继良， 赵立军， 崔程程， 王 宁

(山东省林草种质资源中心，暖温带林草种质资源保存与利用国家林业和草原局重点实验室， 济南 250102)

软枣猕猴桃别名软枣子、藤梨、藤枣等，隶属猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia)多年生大型落叶藤本植物，兼具食用、药用和绿化观赏价值[1-2]。它是东亚地区的原生种，主要分布于东北、华北、西北、长江流域及台湾等地，种内分化强烈，变种和变异类型较多，其中，原变种Actinidiaarguta(Sieb. & Zucc.) Planch. ex Miq. var.arguta主产东北地区，是我国珍贵的抗寒果树资源[3-5]。猕猴桃种子含有黄酮和多酚等次生代谢物，不仅能够辅助降低血脂、软化血管和延缓衰老，而且可以美白护肤[6-8]。尽管软枣猕猴桃单果重量较小，但每果含种子数量多，种子重量占果实鲜重的7%～10%，其种子蕴含多种不饱和脂肪酸，籽油产率可达21%，其中亚油酸比例高达75.1%，远远高于猕猴桃籽油中的亚油酸含量(12.1%)，可作优质保健油脂用[9-10]。因此，软枣猕猴桃种子具有广阔的商业前景。

野生植物通常具有丰富的变异资源，在强大的选择压力下具有很强的适应性，是遗传改良和品种选育的重要材料来源。为了提高改良的效率和精度，有必要全面了解野生植物群体的遗传变异规律，而表型多样性是快速掌握物种遗传变异规律的有效方法[11-12]。种子是植物有性繁殖后代的功能载体，因此，研究野生植物种子表型多样性对该物种的演化和精准改良具有重要的意义，同时，植物群体表型变异信息能够为种质资源保存和管理方案的制定提供依据。常婧等[13]，苏彦苹等[14]，李红莉等[15]，秦红艳等[16]分别对软枣猕猴桃表型多样性进行了研究，为软枣猕猴桃的保护和选育积累了重要的资料，然而这些研究主要是针对叶片和果实性状开展的，目前还没有关于软枣猕猴桃种子表型变异研究的报道。为此，本研究对8个野生软枣猕猴桃群体种子表型多样性进行研究，以期揭不同地理分布的软枣猕猴桃表型变异程度和变异规律。

1 材料和方法

1.1 材 料

2020年9月，分别于华东、西北和东北地区采集8个软枣猕猴桃(Actinidiaarguta(Sieb. & Zucc) Planch. ex Miq.)野生群体的成熟鲜果，并及时带回实验室用清水淘洗获得种子，每个群体的种子来源反映其共同生境特征的植株集合，材料来源信息见表1。

表1 材料来源及生境地理情况Table 1 The provenances and situations of Actinidia arguta

1.2 表型指标测定

软枣猕猴桃种子经设施库“双十五(温度15 ℃，相对湿度15%)”标准处理达到长期入库保存条件后，利用Epson/V 700 PHOTO扫描仪和WinSEEDLE种子图像分析系统获取种子长度、种子宽度、种子体积等指标数据；以种子宽与长的比值作为考量种子形状的依据；利用万分之一天平测量其百粒重，再换算成千粒重。每个群体随机挑选20粒饱满的籽粒进行测量。

1.3 数据分析

利用Excel 5.0软件和SPSS 25.0软件完成试验数据的分析。

2 结果与分析

2.1 软枣猕猴桃种子表型变异特征

由表2可知，软枣猕猴桃种子长度平均值为2.23 mm，种子宽度平均值为1.52 mm；种子宽长比的平均值为0.69，因此，将其种子形状记为扁椭球形。单粒种子体积平均值为0.79 mm3，其千粒重平均值为1.49 g。软枣猕猴桃种子的表型变异幅度为7.77%～23.15%，平均值为13.51%，其中千粒重变异系数最大，种子宽长比变异系数最小，说明软枣猕猴桃种子形状较为稳定。软枣猕猴桃种子各表型的广义遗传力为0.87～0.96，说明其种子性状受到强遗传控制。

表2 软枣猕猴桃种子表型变异特征及遗传力Table 2 Seed phenotypic variation features and heriability of Actinidia arguta

2.2 不同群体软枣猕猴桃种子的表型差异

不同地理分布的软枣猕猴桃种子表型存在差异，由方差分析结果(表3)可知，各群体间的种子长度、种子宽度、种子体积、种子宽长比和千粒重差异均达到极显著水平。进一步进行两两群体种子指标多重比较分析，结果(表4)表明，来自辽宁的软枣猕猴桃群体种子大小和重量普遍超过其他地区的群体，其中，辽宁小猪圈山群体的种子长度最大，为2.49 mm，千粒重也最大，为2.00 g；辽宁本溪群体的种子宽度和体积均为最大，分别为1.69 mm和1.00 mm3；吉林2个群体的种子大小和重量次之，除了种子宽度略小于山东海阳群体外，其他表型指标均大于山东海阳群体和陕西眉县群体；陕西眉县群体除了种子长度大于山东海阳群体外，其他的种子大小指标和千粒重均为各群体中最小。总体而言，各地区软枣猕猴桃群体的种子大小和重量按照如下顺序具有依次变小的趋势，即东北地区群体、华东地区群体、西北地区群体。此外，不同气候带的野生软枣猕猴桃种子表型存在差异，即分布于中温带(包括LNGZ、LNBX、LNLTD、LNXZJ、JLLJ和JLLSH群体)的软枣猕猴桃种子大小和重量均超过暖温带的(包括SDHY和SXMX群体)。

表3 不同群体软枣猕猴桃种子表型差异显著性Table 3 Seed phenotype significance test of Actinidia arguta populations

表4 不同群体软枣猕猴桃种子表型描述性分析及多重比较Table 4 Seed phenotype descriptions and multiple comparisons of Actinidia arguta

2.3 软枣猕猴桃种子表型及地理因子的相关性

软枣猕猴桃种子性状和地理因子的相关分析结果(表5)表明，种子长度和种子宽度分别与种子体积呈显著和极显著的正相关；千粒重分别与种子长度、种子宽度和种子体积呈显著或极显著的正相关，表明软枣猕猴桃的种子重量与种子大小关系密切，即种子越大，其单粒重量也越大。然而，软枣猕猴桃种子性状与各地理因子之间的相关性未达显著水平，表明其受环境因素影响较小，这与前面根据遗传力得出的软枣猕猴桃种子各性状受遗传因素作用相对较强的结果相符。

表5 软枣猕猴桃种子表型及地理因子的相关分析Table 5 Correlation analysis for seed phenotypic traits and geography factors of Actinidia arguta

2.4 不同软枣猕猴桃群体在地理上的关联

根据软枣猕猴桃种子表型聚类分析结果，见图1，8个软枣猕猴桃群体被划分成两类，其中第一类包括LNGZ、LNBX、LNLTD和LNXZJ共4个群体，均来自辽宁，与其他群体相比地理距离较近，呈现出相对较近的亲缘关系；第二类包括JLLJ、JLLSH、SDHY和SXMX共4个群体，分别来自吉林、山东和陕西。对第二类进一步细分，发现SXMX群体被单独划分成一个亚类。因此，软枣猕猴桃群体在地理分布上具有一定的关联性。

图1 软枣猕猴桃种子表型指标聚类分析Fig.1 Cluster trees for seed phenotypic traits of Actinidia arguta

3 讨 论

3.1 软枣猕猴桃种子表型多样性及种内分异

性状的变异幅度是反映该物种资源丰富程度和选育潜力的重要指标。软枣猕猴桃种子各表型性状的变异系数为7.77%～23.15%，说明其种子蕴含的遗传变异丰富，选育潜力较大。其中，千粒重变异系数最大(23.15%)，超过同是极小粒种子的芝麻(7.36%)[17]，与紫苏种子千粒重变异水平(28.66%)相当[18]。植物的表型特征受到遗传和环境两方面因素的共同影响[19-20]。遗传力的大小可以评估性状受遗传和环境相对作用的程度。软枣猕猴桃种子大小和重量各性状的广义遗传力为0.87～0.96，说明这些性状皆受到强遗传控制，预软枣猕猴桃表型变异中遗传因素作用较大。软枣猕猴桃种子的千粒重与种子大小各指标呈显著或极显著正相关，说明软枣猕猴桃单粒种子越大，其重量也越大，则其种子内有效利用成分的含量也越多。前人研究表明，随着海拔的升高，软枣猕猴桃叶片显著增厚、叶柄显著拉长、果实显著变小、果实变短，果实可溶性固形物含量和可滴定酸含量显著下降[21]。然而，在本研究中没有检测到软枣猕猴桃的种子表型与海拔高度具有显著关联，而且与经度和纬度也没有表现出显著的相关性，说明软枣猕猴桃种子受环境水分和温度的影响较小，这可能与软枣猕猴桃的果实属于浆果类有关，当温度和水分条件发生变化时，包裹着种子的果肉能对其起到缓冲作用，为种子提供相对稳定的水热条件。

种质资源遗传差异大小直接影响性状遗传改良的效果[18]。不同群体软枣猕猴桃的种子长度、种子宽度、种子宽长比、种子体积和千粒重均存在极显著的差异，且各表型指标基本遵循东北地区群体>华东地区群体>西北地区群体的规律。软枣猕猴桃在种子大小和重量性状上呈现出中温带和暖温带的种群分异，即分布于中温带的软枣猕猴桃种子比暖温带的大且重。本研究的聚类结果在一定程度上反映了软枣猕猴桃群体亲缘关系的相对远近，辽宁的4个软枣猕猴桃群体间地理距离相对较小，并且它们聚为一类，表明这4个群体亲缘关系较近。

3.2 种质资源保存与管理

野生植物种质资源是生物多样性的重要载体，收集保存野生植物群体的种子是保护物种遗传变异的有效途径。软枣猕猴桃的种子属于极小粒种子，在常规储藏过程中其种子代谢较快，长期保存容易失去活性。因此，有必要通过设施保存将软枣猕猴桃种子的生理状态维持在最低代谢水平而不丧失活性，确保实现对其野生种质的长期保护和管理。全面了解植物群体种子表型变异规律，有助于明确重点保护哪些地区来源的种质，为制定合理保存措施提供依据。软枣猕猴桃种内变异十分丰富，东北地区的野生软枣猕猴桃种子各表型变异幅度均超过其他地区群体，预东北地区群体具有更高的选育潜力，应当作为重点收集保存对象。同时，山东群体和陕西群体均地处暖温带，各自具有独特的变异特征，种子大小和重量较显著地小于东北群体，应当兼顾保存。

3.3 种质创新与利用前景

软枣猕猴桃分布范围广，其野生资源具有强大的生态适应性，可作为培育优良猕猴桃品种的耐寒砧木用[22-24]。本研究选取我国北方地区8个有代表性的野生软枣猕猴桃群体进行种子表型变异程度和变异规律研究，为抗寒软枣猕猴桃种质筛选和杂交亲本选择提供理论依据。品种选育与种质创新依赖于优异基因的发掘，随着生物技术的发展，软枣猕猴桃的基因组信息已经公布，越来越多的功能基因被挖掘和验证，因此，结合分子水平的研究结果进一步对目标性状进行精准改良和利用，为未来猕猴桃种业的发展开拓更广阔的空间。