贠慧玲 王軍輝

(甘肅省小隴山林業(yè)科學(xué)研究所，天水，741022) (國(guó)家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所))

張宋智 馬建偉 趙秋玲 馬麗娜

(甘肅省小隴山林業(yè)科學(xué)研究所)

皮孔是植物經(jīng)歷了長(zhǎng)期自然選擇，經(jīng)過(guò)適應(yīng)不同的自然環(huán)境而留下來(lái)的重要生理器官，皮孔的數(shù)量和形態(tài)是植物種鑒定的重要依據(jù)，也和植物的抗性有直接的關(guān)系［1－5］。植物皮孔是植物體與外界環(huán)境進(jìn)行水分交換的通道，對(duì)植物的光合、呼吸、蒸騰等生理活動(dòng)起著重要的調(diào)節(jié)作用［6－9］。皮孔的形狀、大小、分布以及皮孔指標(biāo)等還直接影響植物對(duì)水肥的吸收。以往研究表明，在寄主的抗病因素中，皮孔是病菌侵入的主要途徑和潛伏的主要部位［10］，皮孔密度及大小與病害發(fā)生有密切關(guān)系［11］。而有關(guān)楸樹(shù)(Catalp bungeiC.A.Mey)皮孔的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究主要探討楸樹(shù)無(wú)性系皮孔的識(shí)別特征，對(duì)其不同無(wú)性系間皮孔大小、密度及其變異范圍進(jìn)行分類，初步了解各個(gè)無(wú)性系的特點(diǎn)，為楸樹(shù)無(wú)性系的早期選擇提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

供試材料由中國(guó)林科院林業(yè)所領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)家楸樹(shù)育種協(xié)作組提供的1年生楸樹(shù)雜種無(wú)性系嫁接苗，2006年3月造林，共29個(gè)無(wú)性系。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)，4株小區(qū)，4次重復(fù)。株行距為2.0 m×1.5 m。到2010年林齡為5年生樹(shù)種。

皮孔性狀的測(cè)定:在2010年7月的生長(zhǎng)旺盛期，選擇第2和第3次重復(fù)，每個(gè)無(wú)性系測(cè)量4個(gè)分生株，在樹(shù)干距地1 m的高度向上，每個(gè)分生株測(cè)量3個(gè)樣方(每個(gè)樣方為5 cm2)，每個(gè)無(wú)性系共測(cè)量12個(gè)樣方。用游標(biāo)卡尺測(cè)量每個(gè)樣方上的每個(gè)皮孔的長(zhǎng)、寬，并計(jì)算皮孔面積和皮孔數(shù)量。皮孔面積公式為S1=a1×b1×0.785 4;其中，S為皮孔面積，a為皮孔長(zhǎng)，b為皮孔寬，0.785 4為系數(shù)。皮孔密度為單位面積上的皮孔數(shù)量，并用微距拍照。

葉痕性狀的測(cè)定:對(duì)測(cè)定皮孔的每個(gè)分生株，測(cè)定樹(shù)干中部1 m段的葉痕數(shù)量。抽樣中部樹(shù)干葉痕1輪，用游標(biāo)卡尺測(cè)定葉痕長(zhǎng)、葉痕寬，計(jì)算葉痕的面積和數(shù)量。葉痕面積公式:S2=a2×b2×0.785 4;其中，S為葉痕面積，a為葉痕長(zhǎng)，b為葉痕寬，0.785 4為系數(shù)。同時(shí)調(diào)查樹(shù)皮開(kāi)裂程度及開(kāi)裂方式，并用微距拍照。

生長(zhǎng)性狀的測(cè)定:2010年11月測(cè)定各無(wú)性系的樹(shù)高和胸徑。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以小區(qū)平均值參與數(shù)據(jù)處理，用Excel 2003和SPSS16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 皮孔性狀的變異

2.1.1 楸樹(shù)無(wú)性系皮孔密度

對(duì)29個(gè)無(wú)性系皮孔密度進(jìn)行方差分析表明，不同無(wú)性系間呈極顯著性差異，見(jiàn)表1。

表1 楸樹(shù)無(wú)性系皮孔性狀的遺傳參數(shù)

皮孔密度最大的無(wú)性系為002－1(5.24個(gè)/cm2)，皮孔密度最小的無(wú)性系2－1(1.80個(gè)/cm2)。對(duì)皮孔密度聚類分析，從大到小可以分為3類，見(jiàn)表2。第1類密集型(m≥4.26個(gè)/cm2);第2類較密集型(3.62個(gè)/cm2≤m≤3.94個(gè)/cm2);第3類疏散型(m≤3.3個(gè)/cm2)。皮孔密度平均為2.836個(gè)/cm2，變幅為 1.80 ～5.24 個(gè)/cm2，遺傳變異系數(shù)為28.3%。重復(fù)力為0.909。說(shuō)明楸樹(shù)無(wú)性系皮孔密度的變異系數(shù)和重復(fù)力均較大，從中進(jìn)行選擇是比較可靠的。楸樹(shù)3類皮孔的典型照片見(jiàn)圖1。

圖1 楸樹(shù)3類皮孔的典型照片

2.1.2 楸樹(shù)無(wú)性系皮孔的大小

不同無(wú)性系間皮孔的大小(即單個(gè)皮孔的面積)呈極顯著性差異。皮孔最大的無(wú)性系為2－2，面積為 11.85 mm2，其次是 9－2，面積為 11.30 mm2，皮孔最小的無(wú)性系為011－1，為4.91 mm2，皮孔平均大小為8.50 mm2，變幅為4.91 ～11.97 mm2，遺傳變異系數(shù)為23.7%。重復(fù)力為0.748。皮孔大小分為3類，見(jiàn)表3。第1類:大皮孔(l≥10.10 mm2);第2類:中等皮孔(6.18 mm2≤l≤9.36 mm2);第 3 類:小皮孔(l≤5.94 mm2)。皮孔的大小隨樹(shù)木的生長(zhǎng)而變化，樹(shù)齡越大皮孔的面積也越大，對(duì)2年生和5年生楸樹(shù)無(wú)性系的皮孔面積進(jìn)行年—年相關(guān)分析，結(jié)果表明皮孔面積呈現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性(R=0.514＊＊)。楸樹(shù)3類皮孔大小的照片見(jiàn)圖2。

圖2 楸樹(shù)3類皮孔大小的照片

2.1.3 皮孔的形狀

楸樹(shù)皮孔的形狀近似于橢圓，皮孔突起，但形狀差異也較大，對(duì)皮孔的長(zhǎng)/寬進(jìn)行聚類分析，將楸樹(shù)無(wú)性系的皮孔劃分為3大類，見(jiàn)表4。第1類:狹長(zhǎng)橢圓形(sh≥2.85);第2類:橢圓形(1.75≤sh≤2.55);第3 類:近圓形(1.52≤sh≤1.57)。

2.1.4 皮孔性狀間的相互關(guān)系

通過(guò)對(duì)29個(gè)無(wú)性系的皮孔性狀與生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明:皮孔密度與皮孔長(zhǎng)、皮孔寬、皮孔大小、樹(shù)高、胸徑均呈極顯著負(fù)相關(guān)。即皮孔大的無(wú)性系密度較小，皮孔密度小的無(wú)性系生長(zhǎng)較快，但皮孔的大小與樹(shù)高、胸徑呈極顯著正相關(guān)(圖3和圖4)，表明皮孔在樹(shù)木呼吸作用中對(duì)樹(shù)木的生長(zhǎng)影響顯著，生長(zhǎng)好的無(wú)性系皮孔大，數(shù)量少?？傊?，皮孔的總面積對(duì)樹(shù)木的生長(zhǎng)影響較大，5 cm2面積上的皮孔總面積與樹(shù)高、胸徑呈負(fù)相關(guān)，這表明皮孔總面積小，減少水分的蒸發(fā)，樹(shù)木生長(zhǎng)更快。對(duì)無(wú)性系的選擇提供了依據(jù)，即選擇優(yōu)良無(wú)性系時(shí)，在優(yōu)先考慮生長(zhǎng)指標(biāo)優(yōu)良時(shí)，盡可能的選擇皮孔密度小、皮孔面積小的無(wú)性系，達(dá)到相對(duì)減少水肥供給，實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)力的目的，見(jiàn)表5。

表2 楸樹(shù)無(wú)性系皮孔密度識(shí)別特征

表3 楸樹(shù)無(wú)性系皮孔大小識(shí)別特征

表4 楸樹(shù)無(wú)性系皮孔形狀特征

表5 不同無(wú)性系皮孔性狀與生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性

2.2 葉痕性狀的變異

2.2.1 楸樹(shù)無(wú)性系葉痕大小的差異

楸樹(shù)無(wú)性系葉間距有很大的差異。無(wú)性系間葉痕密度(中部樹(shù)干1 m段的葉痕數(shù)量)、葉痕大小(單個(gè)葉痕的面積)呈極顯著差異，葉痕密度最大的無(wú)性系為011－1，最小的為2－1;葉痕最大的無(wú)性系為2－1，最小的無(wú)性系為011－1。根據(jù)葉痕密度進(jìn)行聚類分析將葉痕分為3類，見(jiàn)表6:密集型(p≥41.3 個(gè))、較密集型(35.3 個(gè)≤p≤39.0 個(gè))、疏散型(p≤34.9個(gè))。葉痕形狀呈橢圓形，是3葉輪生。葉痕大小分為3類(表7):大葉痕(lp≥2.92 cm2)、中等葉痕(1.54 cm2≤lp≤2.41 cm2)、小葉痕(lp≤1.50 cm2)。樹(shù)高、胸徑與葉痕面積呈極顯著正相關(guān)。樹(shù)高、胸徑與葉痕密度呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明生長(zhǎng)較好的無(wú)性系葉痕密度小，但葉痕面積較大。說(shuō)明葉痕面積大的無(wú)性系葉痕密度小，即葉間距大(表8)。

2.2.2 皮孔性狀與葉痕性狀的相關(guān)性

相關(guān)分析表明，皮孔密度與葉痕密度呈極顯著正相關(guān)，與葉痕大小呈顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明皮孔密度大的無(wú)性系葉痕密度也大。皮孔大小與葉痕密度呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與葉痕大小呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明皮孔大的無(wú)性系葉痕也大。由此可見(jiàn)，楸樹(shù)無(wú)性系的皮孔性狀與葉痕性狀的變異是一致的。葉痕密度與葉痕大小呈極顯著負(fù)相關(guān)，也與皮孔相一致(表9)。

表6 楸樹(shù)無(wú)性系葉痕密度特征

表7 楸樹(shù)無(wú)性系葉痕大小特征

表8 不同無(wú)性系葉痕性狀與生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性

表9 不同無(wú)性系皮孔性狀與葉痕性狀的相關(guān)性

圖3 皮孔大小與樹(shù)高的相關(guān)性

圖4 皮孔大小與胸徑的相關(guān)性

2.3 樹(shù)皮開(kāi)裂的變異

楸樹(shù)不同無(wú)性系樹(shù)皮光滑程度不同，有的無(wú)性系樹(shù)皮開(kāi)裂，有的表面光滑，樹(shù)皮性狀分為兩種:開(kāi)裂型、光滑型。其中樹(shù)皮開(kāi)裂的無(wú)性系為008－1、002－1、080、線灰4 個(gè);樹(shù)皮光滑的無(wú)性系為:2－2、9－2、015－1、1－3、2－7、2－8、4002、2－1、004－1、4001、9－1、1－4、011－1、6523、灰3、大葉金絲、2－6、1－2、013－1、1－1、小葉金絲、洛灰、光葉楸、038、011－1，25 個(gè)無(wú)性系(圖5)。008－1、線灰呈斑塊狀開(kāi)裂，板塊大小不同。080、002－1樹(shù)皮縱向開(kāi)裂，整個(gè)樹(shù)干全開(kāi)裂。002－1的樹(shù)干開(kāi)裂最嚴(yán)重，開(kāi)裂程度見(jiàn)圖6。從以上分析可以看出，皮孔密度對(duì)樹(shù)干的開(kāi)裂影響較大，皮孔密度大的無(wú)性系樹(shù)干開(kāi)裂，無(wú)性系002－1與080的密度大樹(shù)干都開(kāi)裂。

2.4 楸樹(shù)無(wú)性系各性狀綜合的聚類分析

楸樹(shù)無(wú)性系表型識(shí)別可以從皮孔大小、皮孔密度、葉痕大小、葉痕密度及樹(shù)皮開(kāi)裂等性狀進(jìn)行識(shí)別，文中分別對(duì)各性狀的識(shí)別進(jìn)行了研究，對(duì)其無(wú)性系的特點(diǎn)進(jìn)行了分類，由于無(wú)性系的識(shí)別難度較大，為了簡(jiǎn)單識(shí)別每個(gè)無(wú)性系，對(duì)各性狀進(jìn)行綜合的聚類分析，將無(wú)性系劃分為6個(gè)大的類群，見(jiàn)圖7。

3 結(jié)論與討論

皮孔密度和大小特征用作鑒定植物親緣關(guān)系及抗性，并對(duì)楸樹(shù)優(yōu)良無(wú)性系的早期選擇有借鑒意義。在植物遺傳育種及資源研究等領(lǐng)域，皮孔性狀受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。然而，皮孔特征能否成為鑒定不同無(wú)性系親緣關(guān)系指標(biāo)，研究者尚有爭(zhēng)議［12－20］。對(duì)29個(gè)楸樹(shù)無(wú)性系從皮孔、葉痕、樹(shù)皮 3個(gè)方面進(jìn)行了研究，對(duì)密度及大小進(jìn)行了分類，皮孔、葉痕密度、大小均分為3類:密度(密集型、較密集型、疏散型);大小(大、中、小)。樹(shù)皮分類:開(kāi)裂型、光滑型。楸樹(shù)皮孔的形狀近似于橢圓，皮孔突起，但形狀差異也較大，楸樹(shù)無(wú)性系的皮孔劃分為3大類:狹長(zhǎng)橢圓形、橢圓形、近圓形。

不同無(wú)性系間皮孔密度、大小均有極顯著性差異，皮孔密度平均為2.836個(gè)/cm2，變幅為1.80～5.24個(gè)/cm2，遺傳變異系數(shù)為28.3%。重復(fù)力為0.909。皮孔平均大小為 8.50 mm2，變幅為 4.91 ～1 1.97mm2，遺傳變異系數(shù)為23.7% 。重復(fù)力為0.748。楸樹(shù)無(wú)性系皮孔密度、皮孔大小的變異系數(shù)和重復(fù)力均較大，受遺傳因素較大，對(duì)于初步鑒定楸樹(shù)有一定的幫助。皮孔的大小隨樹(shù)木的生長(zhǎng)而變化，樹(shù)齡越大皮孔的面積也越大，對(duì)2年生和5年生楸樹(shù)無(wú)性系的皮孔面積進(jìn)行年—年相關(guān)分析表明皮孔面積呈現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性(R=0.514＊＊)。皮孔密度對(duì)樹(shù)干的開(kāi)裂影響較大，皮孔密度大的無(wú)性系樹(shù)干開(kāi)裂，例如:無(wú)性系 002－1、7080、008－1、線灰的密度大樹(shù)干都開(kāi)裂。

無(wú)性系間葉痕密度、葉痕大小呈極顯著差異。樹(shù)高、胸徑與葉痕大小呈極顯著正相關(guān)。樹(shù)高、胸徑與葉痕密度呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明生長(zhǎng)較好的無(wú)性系葉痕密度小，但葉痕面積較大。說(shuō)明葉痕面積大的無(wú)性系葉痕密度小，即葉間距大。相關(guān)分析表明，皮孔密度與葉痕密度呈極顯著正相關(guān)，與葉痕大小呈顯著負(fù)相關(guān)，即皮孔密度大的無(wú)性系葉痕密度也大。皮孔大小與葉痕密度呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與葉痕大小呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明皮孔大的無(wú)性系葉痕也大。由此可見(jiàn)，楸樹(shù)無(wú)性系的皮孔性狀與葉痕性狀的變異是一致的。葉痕密度與葉痕大小呈極顯著負(fù)相關(guān)，也與皮孔相一致。

圖5 楸樹(shù)樹(shù)皮光滑照片

圖6 楸樹(shù)樹(shù)皮開(kāi)裂照片

圖7 楸樹(shù)無(wú)性系各性狀綜合聚類

楸樹(shù)無(wú)性系皮孔、葉痕、樹(shù)皮3個(gè)表型性狀變異較大，對(duì)每個(gè)無(wú)性系進(jìn)行詳細(xì)的區(qū)分難度較大，為了簡(jiǎn)單識(shí)別每個(gè)無(wú)性系，對(duì)各性狀進(jìn)行綜合的聚類分析，將無(wú)性系劃分為6個(gè)大的類群。3個(gè)表型特征能夠簡(jiǎn)單的識(shí)別無(wú)性系。第1:皮孔特征識(shí)別。例如:皮孔密度最大的無(wú)性系為002－1，其次是7080。皮孔密度最小的無(wú)性系為2－1，其次是015－1。皮孔最大的無(wú)性系為2－2，其次是9－2;皮孔最小的無(wú)性系為011－1，其次是線灰。第2:葉痕特征識(shí)別。例如:葉痕密度最大的無(wú)性系為011－1，其次是線灰。葉痕密度最小的無(wú)性系為2－1，其次是9－2。葉痕最大的無(wú)性系為2－1，其次是4002;葉痕最小的無(wú)性系為011－1，其次是小葉金絲。第3:樹(shù)皮特征識(shí)別。例如:樹(shù)皮開(kāi)裂的無(wú)性系為 002－1、008－1、7080、線灰。樹(shù)皮光滑的無(wú)性系為其它25個(gè)無(wú)性系。

相關(guān)分析表明，皮孔密度與皮孔長(zhǎng)、皮孔寬、皮孔大小、樹(shù)高、胸徑均呈極顯著負(fù)相關(guān)。即皮孔大的無(wú)性系密度較小，皮孔密度小的無(wú)性系生長(zhǎng)較快，但皮孔的大小與樹(shù)高、胸徑呈極顯著正相關(guān)，表明皮孔在樹(shù)木呼吸作用中對(duì)樹(shù)木的生長(zhǎng)影響顯著，生長(zhǎng)好的無(wú)性系皮孔大，數(shù)量少。皮孔的形狀、大小、分布以及皮孔指標(biāo)等還直接影響植物對(duì)水肥的吸收。因而皮孔的總面積對(duì)樹(shù)木的生長(zhǎng)影響較大，5 cm2面積上的皮孔總面積與樹(shù)高、胸徑呈負(fù)相關(guān)。表明皮孔總面積小，減少水分的蒸發(fā)，樹(shù)木生長(zhǎng)更快。皮孔是病菌侵入的主要途徑和潛伏的主要部位，皮孔密度及大小與病害發(fā)生有密切關(guān)系，皮孔總面積大，樹(shù)皮容易開(kāi)裂，病菌容易入侵，即選擇優(yōu)良無(wú)性系時(shí)，在優(yōu)先考慮生長(zhǎng)指標(biāo)優(yōu)良時(shí)，盡可能的選擇皮孔密度小、皮孔面積小的無(wú)性系，達(dá)到相對(duì)減少水肥供給及病害的發(fā)生。

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