蒲光蘭，肖千文*，吳開志，孫權(quán)，羅永飛，韋麗

(1.四川農(nóng)業(yè)大學林學院，四川 雅安 625014；2.四川省林木種苗站，四川 成都 610081；3.內(nèi)江市林業(yè)局，四川內(nèi)江 641100；4.石棉縣林業(yè)局，四川 石棉 625400；5.四川省林業(yè)勘察設計研究院，四川 成都 610081)

四川核桃種質(zhì)資源表型多樣性研究

蒲光蘭1，肖千文1*，吳開志2，孫權(quán)3，羅永飛4，韋麗5

(1.四川農(nóng)業(yè)大學林學院，四川 雅安 625014；2.四川省林木種苗站，四川 成都 610081；3.內(nèi)江市林業(yè)局，四川內(nèi)江 641100；4.石棉縣林業(yè)局，四川 石棉 625400；5.四川省林業(yè)勘察設計研究院，四川 成都 610081)

以四川省15個核桃產(chǎn)區(qū)411份優(yōu)樹為研究對象，通過對主要性狀指標的變異分析、聚類分析和主成分分析，初步探討四川核桃的表型多樣性，結(jié)果表明：①果枝率、堅果外觀、縫合線、取仁難易和殼厚等主要經(jīng)濟性狀指標的變異系數(shù)相對較高，分別為53.2%、34.4%、37.4%、25.7%和23.4%，品種選育中宜將果枝率、縫合線、堅果外觀、取仁難易及堅果殼厚作為主要參考指標；②在15個核桃產(chǎn)區(qū)中，石棉產(chǎn)區(qū)各性狀的變異程度總體最大，遺傳多樣性最豐富，綜合表現(xiàn)以巴塘產(chǎn)區(qū)的最好；③聚類分析結(jié)果表明，當遺傳距離為25時，四川15個核桃產(chǎn)區(qū)可聚為2類，第Ⅰ類分布于甘孜州和阿壩州，第Ⅱ類分布于涼山州、綿竹和石棉。四川核桃表型特征與氣候條件關(guān)系密切，果枝率可作為核桃區(qū)劃的重要依據(jù)。

核桃；種質(zhì)資源；表型多樣性；四川

核桃(Juglans regia L.)和鐵核桃(Juglans sigillata Dode.)系胡桃科(Juglandaceae)胡桃屬(Juglans)植物[1]，是世界四大干果(核桃、腰果、榛子、杏仁)之王，原產(chǎn)于歐洲東南部、亞洲西部和中國[2–7]。四川是典型的山區(qū)，也是中國核桃的主產(chǎn)區(qū)之一。四川復雜的地形、特殊的氣候條件與核桃異花授粉的生物學特性，使得當?shù)睾颂疫z傳背景復雜，種質(zhì)資源極其豐富。表型多樣性是遺傳變異與環(huán)境多樣性的綜合表現(xiàn)[8]，是基因型與生態(tài)環(huán)境互作的結(jié)果[9]，表型性狀的綜合評判對保存和開發(fā)優(yōu)良核桃種質(zhì)資源具有指導意義。目前，關(guān)于核桃的遺傳多樣性研究主要停留在分子水平[10–12]。川西高原及秦巴山區(qū)核桃具有豐富的遺傳多樣性[10]。關(guān)于四川主要核桃產(chǎn)區(qū)表型多樣性及其綜合評判的研究尚少。筆者研究該區(qū)核桃種質(zhì)資源的表型多樣性，以期為該區(qū)核桃種質(zhì)資源的保存與有效利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

表1 供試材料的基本情況Table 1 Basic situation of materials

1.2 方 法

1.2.1 調(diào)查方法

2006年，采用群眾薦優(yōu)和實地調(diào)查相結(jié)合的方法，沿路和沿江河溝谷分組展開單株外業(yè)調(diào)查。因為山區(qū)道路位于不同的海拔高度，所以重點記錄樣本分布的海拔上限及其生長發(fā)育表現(xiàn)。江河溝谷是干旱山區(qū)人口聚居地帶，也是核桃分布的主要線路。所有樣本調(diào)查均于果熟期進行。

1.2.2 測定指標及方法

主要測定指標有樹齡(實地走訪調(diào)查所得)、樹高(實地估測)、干高(地表至第一輪大枝之間的樹干高度)、冠幅(樹冠投影面積)、當年生枝平均長度(樹冠外圍東、西、南、北方向當年生枝各3枝長度的平均值)、透光率(晴天根據(jù)地面光斑估計，陰天根據(jù)上視估計)、果枝率(結(jié)果枝占全部當年生枝的比率，分別統(tǒng)計優(yōu)樹東、西、南、北側(cè)枝至少各4枝的當年生枝和結(jié)果枝數(shù))、平均叢生果數(shù)(結(jié)果枝中每枝簇生的果數(shù))。

堅果三徑及殼厚的測定：將成熟果實至少20個帶回實驗室進行測定，其中，堅果三徑為堅果腹徑、縫徑、果高的平均值，殼厚為橫徑中部的果殼厚度，均用游標卡尺測定。

樹形、樹勢、堅果外觀、堅果縫合線、取仁難易等定性指標采用賦值的方法進行數(shù)量化，具體賦值標準如下：

南水北調(diào)中線工程對我國可持續(xù)發(fā)展具有重大意義，但其對漢江中下游的潛在不利影響需要受到高度重視，并予以妥善解決。為了確保中線工程效益最大化，同時兼顧和保障漢江中下游的利益，實施生態(tài)補償應是最佳措施，現(xiàn)提出以下幾點建議：

樹形：1—疏層形；2—傘形。

樹勢：1—強；2—較強；3—中等；4—較弱；5—弱。

堅果外觀：1—刻點；2—點溝 以刻點為主；3—溝點 以刻溝為主；4—刻溝。

堅果縫合線：1—凸出；2—微凸；3—平。

取仁難易：1—難，依靠夾子只能取出半仁或1/4仁；2—較難，用夾子可夾破，能取整仁或半仁；3—較易，2果可擠破，能取半仁或1/4仁；4—易，2果可擠破，能取整仁或半仁；5—極易，手指可捏破單果，可取整仁。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003處理數(shù)據(jù)；用DPS 7.05進行主成分分析；用SPSS 15.0進行聚類分析。在主成分分析過程中，為了將全部信息利用起來，在計算各主成分得分的基礎(chǔ)上，根據(jù)綜合主成分函數(shù)模型F=∑biZi=b1Z1+b2Z2+…+bmZm(Z為主成分得分，b為主成分貢獻率)，計算綜合得分[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 四川核桃種質(zhì)資源的主要表型性狀

由表2可知：供試樣本的17個性狀差異明顯，變異范圍較大，變異系數(shù)為7.4%～82.4%，平均變異系數(shù)為34.2%。樹形、樹勢、樹高、干高、冠幅、當年生枝平均長度、透光率、果枝率和縫合線的變異系數(shù)均高于平均水平，其余各性狀指標的變異系數(shù)均低于平均水平。當年生枝平均長度的變幅較大，為109.0 cm，其變異系數(shù)最高，達82.4%，表明當年生枝平均長度的離散度較大，而常被作為品種選育重要經(jīng)濟性狀的三徑平均值變異系數(shù)最低，僅7.4%，果枝率、堅果外觀、縫合線、取仁難易和殼厚等表型性狀處于相對較高水平，變異系數(shù)分別為53.2%、34.4%、37.4%、25.7%和23.4%。

表2 供試樣本主要表型性狀指標分析結(jié)果Table 2 Main phenotypic characteristics of walnut germplasm resources in Sichuan

2.2 四川核桃種質(zhì)資源主要表型性狀的產(chǎn)區(qū)差異

由表3可以看出：15個產(chǎn)區(qū)核桃果枝率的差異明顯，最高的是汶川產(chǎn)區(qū)，果枝率達72.3%，最低的是石棉產(chǎn)區(qū)，果枝率僅3.4%；果實以雙果或三果居多；堅果縫合線總體較凸出，取仁較容易，除九寨溝產(chǎn)區(qū)外，其余產(chǎn)區(qū)堅果平均殼厚均＜1.5 mm，屬于薄殼核桃。從堅果外觀來看，巴塘和九龍均以刻溝為主，具有明顯的普通核桃表型特征。由表4可知：各性狀產(chǎn)區(qū)間的遺傳變異較大，表明各產(chǎn)區(qū)性狀的離散度較大；就性狀而言，干高、冠幅、當年生枝平均長度、透光率、果枝率等的變異系數(shù)較大，最高達89.87%，這可能與所在地區(qū)的氣候條件、經(jīng)營管理水平及單株遺傳學特性有關(guān)，而平均叢生果數(shù)、取仁難易、腹徑、縫徑、果高、三徑平均、堅果外觀、縫合線、殼厚等的變異系數(shù)相對較低，表明該性狀的穩(wěn)定性相對較高；就不同產(chǎn)區(qū)而言，石棉產(chǎn)區(qū)的變異程度最高，表明該區(qū)核桃的遺傳多樣性最豐富。

表3 不同產(chǎn)區(qū)核桃種質(zhì)資源的表型性狀指標Table 3 Phenotype traits of walnut germplasm from different areas

表4 不同產(chǎn)區(qū)核桃種質(zhì)資源表型性狀指標的變異系數(shù)Table 4 Variation coefficient of phenotypic traits of walnut germplasm from different regions

2.3 不同產(chǎn)區(qū)核桃主要經(jīng)濟性狀指標的主成分分析

以果枝率、平均叢生果數(shù)、堅果腹徑、堅果縫徑、堅果果高、堅果三徑平均、堅果外觀、堅果縫合線、取仁難易、堅果殼厚等10項主要經(jīng)濟性狀指標進行主成分分析的結(jié)果見表5。前4 個主成分的特征值大于1，累計方差貢獻率約達86.62%，表明這4個主成分反映了核桃10項主要性狀86.62%的信息，因此，可計算前4個主成分的單項得分和綜合得分，用來評價各產(chǎn)區(qū)核桃的綜合性狀(表6)。依據(jù)表6中的主成分值從高到低進行排序，第一主成分的排序結(jié)果為巴塘產(chǎn)區(qū)、石棉產(chǎn)區(qū)、綿竹產(chǎn)區(qū)、美姑產(chǎn)區(qū)、得榮產(chǎn)區(qū)……；第2主成分的排序結(jié)果為小金產(chǎn)區(qū)、得榮產(chǎn)區(qū)、九寨溝產(chǎn)區(qū)、巴塘產(chǎn)區(qū)……；第3主成分的排序結(jié)果為九寨溝產(chǎn)區(qū)、鄉(xiāng)城產(chǎn)區(qū)、木里產(chǎn)區(qū)……；第4主成分的排序結(jié)果為馬爾康產(chǎn)區(qū)、汶川產(chǎn)區(qū)……。由此基本可以判斷，巴塘產(chǎn)區(qū)核桃的綜合性狀表現(xiàn)最好。15個產(chǎn)區(qū)可劃分為7個等級，其中巴塘產(chǎn)區(qū)的綜合得分最高，達2.067 7，被劃分為第1等，表明巴塘產(chǎn)區(qū)核桃的綜合表現(xiàn)最佳。該結(jié)果與用前4個主成分得分計算出來的結(jié)果一致，也與各性狀指標單獨評價的結(jié)果相近，表明用主成分分析方法評價四川各產(chǎn)區(qū)核桃表型性狀的結(jié)果是比較可靠的。

表5 主成分分析的特征值和方差貢獻率Table 5 Eigenvalues and cumulative variance proportion from PCA

表6 各產(chǎn)區(qū)的主成分得分及綜合得分Table 6 Scorse of principal component and comprehensive scores in different areas

2.4 不同產(chǎn)區(qū)核桃的聚類分析

以核桃果枝率、平均叢生果數(shù)、腹徑、縫徑、果高、三徑平均、堅果外觀、縫合線、取仁難易、殼厚10項主要經(jīng)濟性狀指標對15個產(chǎn)區(qū)進行聚類分析。結(jié)果(圖1)表明，當距離為25時，15個核桃產(chǎn)區(qū)可聚為2類：第Ⅰ類為甘孜州和阿壩州，具體包括茂縣產(chǎn)區(qū)、巴塘產(chǎn)區(qū)、鄉(xiāng)城產(chǎn)區(qū)、松潘產(chǎn)區(qū)、九龍產(chǎn)區(qū)、馬爾康產(chǎn)區(qū)、得榮產(chǎn)區(qū)、九寨溝產(chǎn)區(qū)、汶川產(chǎn)區(qū)、小金產(chǎn)區(qū)；第Ⅱ類為涼山州、綿竹和石棉，具體包括木里產(chǎn)區(qū)、綿竹產(chǎn)區(qū)、德昌產(chǎn)區(qū)、美姑產(chǎn)區(qū)、石棉產(chǎn)區(qū)。

圖1 四川15個核桃產(chǎn)區(qū)的聚類分析結(jié)果Fig.1 Result of cluster analysis in 15 walnut distributed areas in Sichuan

3 結(jié)論與討論

a. 四川核桃堅果的表型多樣性。本研究中，果枝率、堅果外觀、縫合線、取仁難易和殼厚等主要表型性狀具有相對較高的變異系數(shù)，表明四川核桃種質(zhì)資源豐富，具有較大的選擇潛力。由于堅果殼厚等具有十分穩(wěn)定的遺傳能力[14]，因此，在品種選育過程中，宜將果枝率、縫合線是否凸出、堅果外觀刻溝還是刻點、取仁難易及堅果殼厚等作為重要的參考指標，并結(jié)合豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性、抗性等進行評價。就不同核桃產(chǎn)區(qū)而言，石棉產(chǎn)區(qū)各性狀的變異程度總體最高，表明石棉核桃種質(zhì)資源豐富。這與文獻[15]的研究結(jié)果一致，可能與石棉獨特的氣候[16]有關(guān)。

b. 氣候條件及單株遺傳學差異是影響果枝率的重要因子，果枝率可作為核桃區(qū)劃的重要依據(jù)。巴塘和九龍堅果均以刻溝為主，具有明顯的普通核桃表型特征，這可能與該區(qū)氣候類型有關(guān)。甘孜州和阿壩州的10個核桃產(chǎn)區(qū)聚為1類，綿竹、石棉和涼山州核桃產(chǎn)區(qū)聚為1類，2類間的距離較大，表明每類的特征較突出，2類核桃的親緣關(guān)系較遠。綿竹和石棉核桃產(chǎn)區(qū)雖然與阿壩州、甘孜州的遺傳距離均較近，但其沒有聚為一類，而是石棉產(chǎn)區(qū)、綿竹產(chǎn)區(qū)與涼山州核桃產(chǎn)區(qū)聚為了一類，其原因可能是：九頂山等的影響(綿竹離汶川、茂縣較近，綿竹西北部有九頂山等多座大山，茂縣、汶川位于綿竹西北部)導致了綿竹與茂縣、汶川的氣候差異明顯；由于貢嘎山、令牌山等大雪山山系阻隔，導致石棉與甘孜州九龍等的氣候差異明顯；甘孜州與阿壩州主要以高原型季風氣候為主，也有溫涼半濕潤氣候，氣候條件較相似；涼山州、綿竹與石棉核桃產(chǎn)區(qū)氣候相似，其中，涼山州、綿竹均屬亞熱帶季風氣候，石棉是以亞熱帶季風氣候為基礎(chǔ)的山地氣候?？梢?，四川核桃表型特征與氣候密切相關(guān)。甘孜州、阿壩州產(chǎn)區(qū)核桃最顯著的特征是果枝率較高，而綿竹、石棉和涼山州產(chǎn)區(qū)核桃的果枝率明顯較低，表明果枝率可能受氣候影響。美姑、石棉、木里、德昌和綿竹產(chǎn)區(qū)核桃的果枝率變異系數(shù)整體較低，表明核桃果枝率受單株差異的影響較大。

c. 15個核桃產(chǎn)區(qū)中，巴塘產(chǎn)區(qū)的主成分分析綜合得分(2.067 7)最高，這可能是由于巴塘屬于甘孜州南部地區(qū)，日照充足，利于核桃發(fā)育。此外，該區(qū)大量引種北方優(yōu)質(zhì)核桃，或?qū)︵l(xiāng)土優(yōu)良單株進行相互引種等也使該區(qū)核桃表型性狀的綜合表現(xiàn)較好。

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責任編輯：王賽群

英文編輯：王 庫

Research on the phenotypic diversity of walnut germplasm resources in Sichuan

PU Guang-lan1, XIAO Qian-wen1*, WU Kai-zhi2, SUN Quan3, LUO Yong-fei4, WEI Li5
(1.College of Forestry, Sichuan Agricultural University, Ya’an, Sichuan 625014, China; 2. Forest Seedling Station of Sichuan Province, Chengdu 610081, China; 3. The Forest Bureau of Neijiang, Neijiang, Sichuan 641100, China; 4. The Forest Bureau of Shimian, Shimian, Sichuan 625400, China; 5. Sichuan Forestry Inventory and Planning Institute, Chengdu 610081, China)

Phenotypic diversity of walnut germplasm resources were investigated from main characters through variation analysis, clustering analysis and principal component analysis based on 411 superior trees from 15 cities/counties in Sichuan. The results were gotten as follows: ① variation coefficients of many economic indicators, such as fruit branches percentage, nut appearance, suture line, difficulty of taking kernel out and shell thickness were in a relative high level, they were 53.2%, 34.4%, 37.4%, 25.7% and 23.4% respectively. Consequently, the four indicators could be considered as reference guides in walnut variety breeding. ② the variation extent of all walnut characters was the greatest in Shimian area among all 15 walnut growing areas, where the genetic diversity showed great abundance. In general, the walnut from Batang area was ranked first in the 15 walnut areas; ③ the result from cluster analysis showed that the 15 walnut areas could be clustered into 2 classes when the distance was 25, i.e., the first class was distributed in Maoxian, Batang, Xiangcheng, Deronga, Jiuzhaigou, Wenchuan, Xiaojin, Songpan, Jiulong and Maerkang, and the second class was distributed in Meigu, Muli, Dechang, Mianzhu and Shimian. The result showed that the phenotypic characteristics of nuts had close relation with climatic condition, and fruit branches percentage could be taken as an important indicator for walnut zoning.

walnut; germplasm resources; phenotypic diversity; Sichuan province

S664.1

A

1007?1032(2014)02?0162?06

10.13331/j.cnki.jhau.2014.02.011

投稿網(wǎng)址：http://www.hunau.net/qks

2013–11–18

國家自然科學基金項目(40801079)；四川省農(nóng)作物育種攻關(guān)項目(2011NZ0098–10)

蒲光蘭(1979—)，女，四川富順人，高級實驗師，主要從事核桃新品種培育研究，guanglan2002@163.com；*通信作者，xqw0835@163.com