橡胶树野生种质资源产量相关性状的灰色关联度分析

胡彦师，周世俊，刘晓东，涂 敏，曾 霞

（中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/海南省热带作物栽培生理学重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地，海南 海口 571101）

【研究意义】橡胶树（Hevea brasiliensis）为大戟科（Euphobiaceae）橡胶树属（Hevea）多年生热带雨林乔木树种，原产于南美洲巴西亚马逊河流域的巴西、委内瑞拉和圭亚那等国。目前世界各植胶国家大面积栽培的巴西橡胶树种（Hevea brasiliensisMuell.-Arg.），其主要收获物为天然橡胶，与石油、煤炭、铁矿并称世界四大工业原料，广泛应用于农业、国防、交通运输等方面［1］，在国民经济发展中具有十分重要的地位和作用。橡胶树种质资源是橡胶树新品种选育种研究的重要物质基础［2］，也是我国天然橡胶产业持续发展的重要保障，橡胶树产量的高低主要取决于种质自身的遗传特性，种质资源作为基因的载体，有效筛选和综合评价一直是橡胶树种质资源研究的重要内容。巴西橡胶树的产胶遗传性是受微效多基因控制的数量性状，以高产为育种目标则必须依靠数量遗传学的指导［3］。因此，明确如何从众多种质资源中筛选具有目标性状的种质以及协调各性状因子间的关系等对于指导橡胶树种质资源研究及橡胶树新品种选育种研究具有重要意义。【前人研究进展】灰色关联度分析法作为一种重要统计分析方法［4］，可以克服回归、相关、主成分分析、通径分析等方法需要大量样本数量且要求这些数据具有典型概率分布的不足［5］。目前，灰色关联度分析法已广泛应用到小麦、水稻、玉米、大豆、油菜、甜菜、甘蔗、花生、谷子、棉花、烟草、蓝莓等作物育种、新品种区域试验以及产量、品质、抗性等相关性状的关联度分析中［6-25］，并在结果与评价上取得了与生产实际相一致的结果。例如，张慧敏等［8］对10 个小麦品种（系）即的8 个性状进行了灰色关联度分析，筛选出适宜在平顶山地区种植的3 个小麦品种（系）即平麦189、秋乐2122 和平麦998；马文清等［20］利用灰色关联度分析法对10 个甘蔗品系的13 个主要农艺性状指标进行了综合评价，筛选出桂南亚08-212、桂南亚08-186 等5 个综合性状明显优于对照的品系；张继君等［17］应用灰色关联度分析方法，对12 个春大豆的9 个主要性状进行分析，结果表明对春大豆产量影响最大的性状是单株粒重，其后依次是单株粒数、单株荚数、百粒重等性状。在橡胶树研究应用方面，冯耀飞等［26］对橡胶树每月产量及9 个相关的气象因子进行了灰色关联性分析，结果发现橡胶产量与雨量呈显著负相关。祁栋灵等［27-28］对8 龄橡胶树品种热垦525 的茎粗生长随季节变化规律及其相关气象因子进行灰色关联度分析，认为气温对热垦525 橡胶树茎粗生长影响最大，降水量影响最小；通过对5 龄橡胶树胶木兼优品种热垦628 材积生长动态节律以及影响橡胶主材材积生长的温度、降水量和日照时数等气象环境因子进行灰色关联度分析，结果表明，降水量对木材材积生长影响最大，日照时数影响最小。【本研究切入点】综上，灰色关联分析法可以用于橡胶树产量、生长等相关研究中，但目前有关橡胶树新品种主要农艺性状的灰色关联度分析或此方法在橡胶树种质资源鉴定评价应用方面的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】应用灰色关联度分析法综合评价橡胶树种质资源产量与相关主要农艺性状的关系，以期为橡胶树种质资源的深入鉴定评价、有效利用及橡胶树新品种选育提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验橡胶树种质材料为国际橡胶研究与发展委员会（IRRDB）于1981 年在橡胶树原产地巴西亚马逊流域采集，中国从马来西亚橡胶国际基因库引进。当年定植种质材料16 份，由于台风影响，目前5、6 和10 号种质材料已损毁，因此用于本试验统计分析的参试种质材料为13 份，其中来源于巴西朗多尼亚州（Rodonia）3份，阿克里州（Acre）4 份，马托格罗索州（Mato Grosso）6 份。

1.2 试验方法

供试13 份橡胶树种质材料于1986 年以大田鉴定评价圃的形式定植于中国热带农业科学院试验场红星队［29］。试验小区面积0.7 hm2，定植材料为一蓬叶稳定的袋装芽接苗，每份材料种植6株，2 次重复，随机区组排列，环山等高定植，株行距3 m×7 m，以高产品种RRIM600 作对照。

1.2.1橡胶树野生种质资源干胶产量及主要性状 主要测定分析指标包括株次干胶产量、胶值比、侧脉胶等级、茎围、茎围增长、树皮厚度、平均乳管列数、平均乳管个数和干胶含量9 个相关性状，各性状测定值取平均值作为原始数据。

1.2.2干胶产量及相关性状鉴定 （1）干胶产量。采用S/2 d/3+1.5% ET 刺激割制（1/2 树围，3 d 割1 刀，1.5% 乙烯利刺激），在5、7、10月3 个月进行割胶产量逐刀测定获得胶乳体积，共测定30 刀；测产同时，取排胶停止后的胶乳，用电子天平称量2 g 左右的胶乳，每个样品加3～5滴5%醋酸凝固胶，期间用水漂洗凝胶片，换水过程中用硬物挤压胶片，去除其中的可溶性成分，漂洗时间至少48 h，最后用去离子水清洗，将凝胶片放在80 ℃烘箱中烘至恒重，以干胶片除以胶乳重量获得干胶含量（DRC），最后用干胶含量乘以每割次胶乳体积即获得株次干胶产量。

（2）生长鉴定。每年年底测量其接合点上方100 cm 高处的茎围，以当年茎围减去上一年度茎围计算茎围增长量；同时，用测皮器测量接合点上方100 cm 高处的树皮厚度（精确到0.01 cm）。

（3）树皮乳管解剖。用直径1.5 cm 的采皮器在离地150 cm 处采下原生皮树皮样品，并立即放入FAA 液中固定，之后逐级脱水再经变性试剂处理，用石蜡切片法切片，厚度为18～20 μm，经固绿染色，甘油封片，置光学显微镜下观察和统计各项数据，其中“乳管个数”为5 个不同视野范围内乳管个数的平均值。

（4）胶值比。选取顶芽稳定的苗木作样株，以顶蓬的下一蓬叶作测试材料，将复叶的中间小叶从小叶柄基部摘下，待其排完胶，将切口处的胶涂擦于已称重的纸上，取回粘胶的纸和叶片，置于60～70 ℃烘箱中烘24 h 至恒重，分别称量小叶柄胶重量（R）和叶片干重（W），以R/W（mg/g）计算小叶柄胶值（A），以RRIM600 为对照计算胶值比。

（5）侧脉胶等级。选取顶芽稳定或刚萌动样株的顶蓬叶的下一蓬叶作测试材料，不离体，在复叶中间小叶从距中脉1 cm 左右处，自叶基到叶尖纵切一刀，观察各侧脉和网脉的排胶量和持续时间，以RRIM600 为对照确定其侧脉胶等级。

1.2.3灰色关联度分析 根据灰色系统理论［30］，将13 份橡胶树野生种质资源的产量和其他8 个农艺性状作为一个灰色系统，将每一个农艺性状看作该系统中的一个因子。设株次干胶产量为参考数列x0，其他各农艺性状分别为比较数列xi（胶值比x1，侧脉胶等级x2，茎围x3，茎围增长x4，树皮厚度x5，平均乳管列数x6，平均乳管个数x7，干胶含量x8），计算株次干胶产量与各性状之间的关联系数。

2 结果与分析

2.1 参试材料干胶产量和农艺性状表现

从表1 可以看出，参试的13 份橡胶树野生种质资源株次干胶产量均不及对照种RRIM600，其中9 号种质表现较好，但也仅有51.44 g；1、3、7、9 号种质平均茎围高于对照种，表现出较好的速生性；乳管数量均不及对照种，而橡胶树的乳管作为胶乳合成的主要场所，再次印证乳管数量与胶乳产量有直接的关系；12 号种质材料干胶含量最高、达到44.48%，但干胶产量仅有38.99 g，过高的干胶含量会引起排胶困难，因而限制排胶。

表1 供试材料各性状平均值Table 1 Mean values of each trait of the test materials

2.2 参试材料干胶产量与农艺性状的关联分析

2.2.1原始数据无量纲化处理 从表1 可以看出，各观测性状的单位不统一，不能直接进行分析，如：株次干胶产量的单位为g、茎围和树皮厚度的单位为cm、侧脉胶等级为数值、平均乳管列数的单位为列、平均乳管个数的单位为个。由于各性状的单位不同，需对其原始数据进行无量纲化处理，常用的方法有均值化、初值化、区间值化、倒数化等，本文采用均值化法，即所有性状值除以相应平均值，从而得到一个新的数列（表2）。

表2 原始数据无量纲化处理结果Table 2 Dimensionless processing of the raw data

2.2.2关联分析 根据计算表2 中参考数列x0与比较数列xi相应性状的绝对差值，Δmin 为绝对差值Δi(k)的最小值，Δmax 为最大值（表3）。从表3 可以得出=0.0012为16 号种质茎围增长与产量的绝对差值，=0.9237 为14 号种质茎围增长与产量的绝对差值，将这两个值代入关联系数计算公式，即可得到株次干胶产量x0对xi各性状因子的关联系数ξi（k）。关联系数反映的是各性状与理想值的吻合度，关联系数越大，表明某性状越接近理想值。由表4 可知，16 号种质茎围增长与产量的关联系数最大，ξ4=1.0001，这与树干茎围与橡胶产量呈极显著正相关的研究结果相吻合；而14 号种质茎围增长与产量的关联系数最小，即ξ4=0.3342，其主要原因可能是乳管数量仅为7列，是参试种质材料中乳管数量最少的。

表3 株次干胶产量与各性状的绝对差值Table 3 Absolute difference between dry rubber yield per plant and each trait

表4 株次干胶产量与各性状的关联系数Table 4 Correla tion coefficients between dry rubber yiel d per plant and each trait

2.2.3灰色关联度及权重 根据所得的关联系数ξi（k）代入关联度计算公式，可得到各性状因子与产量的关联度ri，并计算得出各性状的权重Wi（表5）。根据关联分析方法，关联度大的性状数列与参考数列的关系最为密切，反之关系则疏远。橡胶树野生种质资源鉴定评价的灰色关联度分析结果表明，与干胶产量相关各性状因子的关联度大小顺序依次为r3（茎围）＞r8（干胶含量）＞r7（平均乳管个数）＞r6（平均乳管列数）＞r5（树皮厚度）＞r4（茎围增长）＞r2（侧脉胶等级）＞r1（胶值比），对应权重依次为0.1380、0.1338、0.1322、0.1264、0.1205、0.1182、0.1178、0.1143。其中，茎围、干胶含量与株次干胶产量关联度 较大，而侧脉胶、胶值比与株次干胶产量关联度较小。

表5 株次干胶产量与各性状的关联度与权重Table 5 Correlation degree and weight between dry rubber yield per plant and each trait

3 讨论

灰色关联度分析法在小麦、水稻、玉米、大豆、烟草等作物种质资源性状筛选、综合评估以及新品种区域试验中取得了与实际表型值相一致的结果，且均已被证明分析有效，对种质资源的综合评价和新品种的示范推广具有较强的指导意义。巴西橡胶树胶乳产量的形成是多个性状相互作用的结果，应用灰色关联度分析法对不同的橡胶树种质资源进行多性状综合分析比较，可以克服只采用单一生长数量性状指标评价的不足。在影响巴西橡胶树胶乳产量的主要数量性状中，橡胶树长势是决定橡胶产量最重要的因素之一，已有研究结果表明，橡胶树在同一个品系中，代表树木生长势的树干茎围与橡胶产量呈极显著正相关，这可以归因于茎围大，割线长，割胶时切断的乳管多，因此产量高［31］；树皮的厚薄影响产胶组织（乳管）和输导组织（筛管）的发育，从而影响产量的高低；胶乳的干胶含量是反映橡胶树产胶潜力的重要指标，更重要的是可以反映割胶后的胶乳再生能力和再生水平，干胶含量过高表示胶乳粘度高，会引起排胶困难，限制排胶，从而影响胶乳产量，干胶含量过低则表明两割次间胶乳再生不足，采胶过度或乳管系统机能受损［32-33］。巴西橡胶树以产出胶乳为主要经济性状，而橡胶树的乳管是合成和贮存胶乳的组织器官，乳管是决定橡胶产量最重要的结构因素，乳管数目的多少与胶乳产量有直接的关系，树干中乳管列的数目是无性系特征特性，同时受环境条件的影响［34-36］。

本研究采用灰色关联度分析法明确了橡胶树各农艺性状对胶乳产量影响的主次关系，为进一步明确橡胶树种质资源的育种价值和研究的侧重点具有重要参考价值。由于巴西橡胶树的胶乳产量遗传性是受微效多基因控制的数量性状，其表型值受遗传效应和环境效应影响。本试验仅考虑了巴西橡胶树农艺性状对胶乳产量的影响，而环境效应如大气温度、降雨和太阳辐射是影响胶乳产量的主要气象因子，它们相互影响并以累加效应作用于橡胶生产。土壤营养成分中氮、钾、磷和镁等元素通过影响光合作用等影响胶乳合成，并可影响胶乳的稳定性而影响排胶。此外，常见病虫害、割胶制度和割胶技术、品种、树龄及胶园管理等方面均对胶乳产量具有重要影响［37］。灰色关联分析是对一个发展变化系统进行发展动态量化比较的分析方法，不同的时间、不同的参试品种及生态环境的差异均会影响产量主导因素的分析［5］。因此，在橡胶树种质资源鉴定评价、优异资源筛选及新品种选育种研究中应依据育种家的实践经验、不同环境条件、不同品种资源类型等作相应分析，在对其产胶能力进行评价时既要考虑遗传因素，也要考虑环境因素的潜在影响。

4 结论

橡胶树胶乳产量是一个复杂的数量性状，受多种性状及环境因素的共同影响，而灰色关联分析可将各种影响因素根据影响大小进行排序区分。本研究结果表明，与干胶产量相关的各性状因素中以茎围、干胶含量、乳管数目、树皮厚度等性状与株次干胶产量的关联度较密切，对株次干胶产量影响较大，而侧脉胶、胶值比与株次干胶产量关联度较小，排在最后。因此，在以产量为主要目标的育种工作中，橡胶树种质资源鉴定评价筛选应以茎围、干胶含量、乳 管数目、树皮厚度等性状为研究重点，并兼顾其他性状对产量的潜在影响。