李大偉，龔榜初，白杰建，彭佳龍，陳紅星

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽(yáng) 311400；2.青川縣林業(yè)局，四川青川281000；3.臺(tái)州市仙居縣林業(yè)局，浙江 臺(tái)州 317300；4.金華市磐安縣林業(yè)局，浙江 金華 322300）

山桐子（Idesia polycarpa）為大風(fēng)子科山桐子屬植物，在中國(guó)主要分布于長(zhǎng)江流域、華北和西北南部的17個(gè)省區(qū)。另外，朝鮮、日本的南部也有分布。山桐子是陽(yáng)性速生樹種，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)氣候要求不嚴(yán)格。山桐子結(jié)實(shí)量大，含油率高，果實(shí)成串，鮮紅艷麗形似瑪瑙，既可以作為冬季觀果的園林綠化樹種，又是良好的新型能源樹種。其油脂成分中不飽和脂肪酸的含量在80%以上，作為食用油對(duì)人體健康十分有益，并且對(duì)高血壓、高血脂等心腦血管疾病有很好的預(yù)防作用和輔助療效[1]。迄今，陜西、四川等地仍有食用山桐子油的習(xí)慣。但是對(duì)于山桐子的研究基礎(chǔ)十分薄弱，近年來(lái)一些學(xué)者對(duì)山桐子的栽培技術(shù)[2]，果實(shí)成分[3]、組織培養(yǎng)[4]以及引種育苗方面[5]做過(guò)一些研究，但有關(guān)山桐子天然居群遺傳多樣性方面的研究尚未見報(bào)道。筆者以山桐子葉片、果實(shí)、果穗和種子等形態(tài)特征為研究?jī)?nèi)容，對(duì)秦嶺淮河以南、四川以及陜西等八個(gè)省份山桐子天然居群的群體遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性進(jìn)行了研究，旨在為我國(guó)新一代能源樹種的資源保護(hù)和生產(chǎn)應(yīng)用提供幫助，同時(shí)也為基因資源保存和遺傳改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 群體選擇和試驗(yàn)材料的采集

在全面收集山桐子天然分布區(qū)資料和實(shí)地勘測(cè)的基礎(chǔ)上，于2008年9～12月在我國(guó)山桐子自然分布區(qū)內(nèi)選擇12個(gè)群體進(jìn)行調(diào)查采樣。經(jīng)調(diào)查和試驗(yàn)獲得各居群生態(tài)與地理狀況見表1。在每個(gè)群體內(nèi)，選取15～20株、10～20 a生處于盛果期的健康植株作為樣株，株間距離在200 m以上。對(duì)樣株進(jìn)行定位、標(biāo)記，在樣株樹冠中上部外緣隨機(jī)采集30片葉子和30穗成熟果穗做測(cè)試材料。由于山桐子種子自然萌發(fā)率極低，天然分布稀少，所以湖北宜昌、湖南通道和浙江磐安三地采集的樣品數(shù)量不足，以下主要對(duì)其他9個(gè)群體所采集樣品的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表1 山桐子采樣群體的地理位置及生態(tài)因子情況

1.2 性狀測(cè)定方法

選取相對(duì)穩(wěn)定、便于測(cè)量的表型性狀，每個(gè)地點(diǎn)選取15株樹，每株樹選取葉片30個(gè)，果穗30串，隨即選擇果實(shí)30顆。用直尺測(cè)定葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)、果穗長(zhǎng)、果穗寬，精確到0.1 cm。用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量葉柄徑、果長(zhǎng)、果寬，精確到0.01 cm。定義葉長(zhǎng)/葉寬為葉形指數(shù)，果長(zhǎng)/果寬為果形指數(shù)。從每個(gè)單株中隨機(jī)選取50粒種子稱重，換算成千粒重。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)各性狀采用巢氏設(shè)計(jì)方差分析[6]，生態(tài)梯度綜合值（EGA）是生態(tài)因子經(jīng)過(guò)CA、PCA降維的綜合值，能夠綜合反映生態(tài)諸因素的綜合效應(yīng)[7]。

采用雙變量相關(guān)分析對(duì)山桐子各表型性狀和采集點(diǎn)的地理生態(tài)因子進(jìn)行相關(guān)分析。表型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以后，利用歐式離差平方和法對(duì)表型性狀進(jìn)行聚類分析。

其他統(tǒng)計(jì)運(yùn)算按照常規(guī)方法并利用EXCEL2003，DPS11.5，SPSS16.0 軟件包提供的有關(guān)程序進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 山桐子群體間表型性狀的形態(tài)變異特征

表2為山桐子群體間和群體內(nèi)表型性狀的變異均方及F值，葉片、葉柄、果實(shí)、果穗、種子等15個(gè)表型性狀在群體間和群體內(nèi)均存在極顯著差異。從各表型性狀的均值及均值的多重比較結(jié)果可知，山桐子各性狀在群體間大多存在顯著差異，葉長(zhǎng)和葉寬變異相近，均值較大的群體均為朝天、寧強(qiáng)。各樣本間葉長(zhǎng)差異顯著，而葉寬不顯著。葉形指數(shù)測(cè)量值較大的群體為奉化和黃山相互差異不顯著，較小群體為上猶和分宜相互之間差異顯著。葉柄長(zhǎng)均值較大群體為奉化和朝天相互之間差異顯著，較小群體為元壩和黃山相互差異顯著。果穗的性狀研究結(jié)果表明，每穗出果數(shù)變異最大，各群體間均存在顯著差異，其次為果穗長(zhǎng)。果穗寬比較穩(wěn)定，各樣本間均值的變幅為5.772～9.324 cm，果實(shí)大小較為穩(wěn)定，各群體內(nèi)果長(zhǎng)和果寬的均值都在8.0～9.5 mm之間，只有奉化群體的均值達(dá)到10.572 mm。其余性狀例如果形指數(shù)、果重、單果種子重、千粒重各群體間均值差異較小，只有單果出籽數(shù)這一指標(biāo)各地樣本的均值變幅18.593～41.937，并且各群體間存在顯著差異。由此可見，山桐子群體間各性狀差異較大，從葉片和果實(shí)表型指標(biāo)測(cè)定結(jié)果而言，采集于西北地區(qū)朝天和寧強(qiáng)的山桐子種源優(yōu)于東部采集地。

表2 山桐子群體間及群體內(nèi)表型性狀方差分析結(jié)果

2.2 山桐子表型變異和地理、氣候生態(tài)因子的相關(guān)性

進(jìn)一步對(duì)山桐子15個(gè)表型性狀與海拔、經(jīng)緯度、年均溫、年降雨量、無(wú)霜期和生態(tài)梯度值等生態(tài)因子進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：果形指數(shù)與經(jīng)度和年降雨量，葉片長(zhǎng)、寬與緯度分別呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為 0.856**、0.668*、0.732*、0.794*。葉片長(zhǎng)、寬與年均溫和EGA，單果出籽數(shù)和經(jīng)度，千粒重與無(wú)霜期分別呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.786*、-0.752*、-0.696*、-0.738*、-0.708*。15個(gè)性狀與海拔的相關(guān)性均為不顯著，以上可知，生態(tài)環(huán)境因子對(duì)山桐子表型性狀的影響主要集中在葉片長(zhǎng)、寬，果實(shí)大小，單果出籽數(shù)和千粒重。

2.3 山桐子群體表型聚類分析

為進(jìn)一步研究山桐子群體間的遺傳關(guān)系，利用歐式離差平方和法對(duì)9個(gè)天然群體的葉形指數(shù)、葉柄長(zhǎng)、果穗長(zhǎng)、單果重等15個(gè)表型數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析（圖 1）。

根據(jù)聚類分析結(jié)果，可將9個(gè)群體歸為3個(gè)類群。其中上猶與仙居表型性狀相近，黃山與其接近，這3個(gè)種源屬于第一類群。分宜與元壩歸為第二類群。青川與朝天距離很相近，奉化與這兩個(gè)種源接近，寧強(qiáng)距離稍遠(yuǎn)但也同屬于第三類群。由圖可知，山桐子的表型性狀聚類與地理距離聚類不相一致。分宜與元壩分別屬于江西省與四川省，但山桐子的表型性狀卻很相近，具體原因還有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論與討論

3.1 山桐子遺傳變異豐富

本研究結(jié)果表明山桐子表型性狀存在廣泛變異，通過(guò)群體間和群體內(nèi)表型性狀的變異均方及F值檢驗(yàn)，所研究的葉長(zhǎng)、寬，果實(shí)大小，果穗，種子等15個(gè)表型性狀在群體間和群體內(nèi)均存在極顯著差異。各性狀指標(biāo)變異系數(shù)的變幅為12.65%～74.22%。充分說(shuō)明山桐子群體表型性狀變異豐富。山桐子這種變異是自身遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。這種多層次的變異為優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源和生物多樣性保護(hù)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也表明了生物多樣性保護(hù)任務(wù)的艱巨性。

3.2 環(huán)境對(duì)山桐子遺傳變異的影響較大

山桐子在我國(guó)的17個(gè)省區(qū)都有分布，植物在與環(huán)境長(zhǎng)期互作或生存競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中，形成了許多適應(yīng)或防御機(jī)制，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化代謝等方面，這些特性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇z傳的性質(zhì)保留下來(lái)，這是植物適應(yīng)環(huán)境發(fā)展的結(jié)果[8]。形態(tài)或表型特征變異反映基因型、群體或生態(tài)型的變異豐富度，表型變異是基因組的遺傳變異與環(huán)境互作的結(jié)果[9]。山桐子分布區(qū)內(nèi)地形、氣候等環(huán)境生態(tài)因子復(fù)雜多變，以及通過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離和自然選擇，使其產(chǎn)生了極其豐富的種間和種內(nèi)變異。本研究表明，山桐子對(duì)緯度變化表現(xiàn)出一定的梯度規(guī)律性，隨著緯度的變化，由南向北，葉片長(zhǎng)和葉寬等性狀都有增加的趨勢(shì)，作為一個(gè)優(yōu)良的速生陽(yáng)生樹種，這也是山桐子適應(yīng)環(huán)境的一種表現(xiàn)。

另外，研究還表明山桐子的單果重、單果出籽率、單果種子重等性狀對(duì)經(jīng)度變化改變比較明顯，從東到西均有增加的趨勢(shì)，形態(tài)特征的變異往往具有適應(yīng)意義，自然群體中保持較大的變異貯存對(duì)群體是有利的，因此山桐子豐富的表型變異，也進(jìn)一步說(shuō)明了山桐子抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的原因。

3.3 山桐子種質(zhì)資源遺傳改良前景廣闊

本研究主要從山桐子表型變異著手，表型變異是遺傳型和環(huán)境因子共同作用的結(jié)果[10-11]，而且表型變異必然蘊(yùn)涵著遺傳變異，表型變異越大，可能存在的遺傳變異越大。研究自然存在的表型變異，是研究遺傳變異的先導(dǎo)。根據(jù)山桐子豐富的自然變異情況，可以推斷山桐子的改良前景是廣闊的。山桐子具有較高的變異水平，遺傳潛力很大。因此，在遺傳改良工作中，要兼顧優(yōu)良種源、優(yōu)良群體和優(yōu)良個(gè)體進(jìn)行選擇。

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