肖良俊，吳 濤，陳少瑜，賀 那，寧德魯

(云南省林業(yè)科學(xué)院，云南昆明 650201)

全世界核桃有23個(gè)種，中國有8個(gè)種，目前廣泛栽培的是核桃(Juglans regia)和深紋核桃(鐵核桃、泡核桃、云南核桃)(Juglans sigillata)2個(gè)種。核桃主要栽培于中國北方及其他國家核桃產(chǎn)區(qū)，深紋核桃是中國西南的特有種和云南的主要栽培種，云南是其起源和分布中心［1］。昭通市地處云南省東北部，為云、貴、川3省結(jié)合處，金沙江下游沿岸，坐落在四川盆地向云貴高原抬升的過度地帶。烏蒙山是該區(qū)金沙江和南盤江的分水嶺，由于江河的切割和地層斷裂的影響，境內(nèi)山巒重疊，溝深谷狹，山高坡陡，地形十分復(fù)雜。復(fù)雜多樣的地形地貌，造成該區(qū)域因海拔、坡度、坡向等變化，光、熱、水、土壤組合的多樣化，為核桃生長發(fā)育提供了多樣的大環(huán)境與異常豐富的小環(huán)境［2］。加上該區(qū)域長期以來采用實(shí)生繁殖，形成了龐大的實(shí)生變異群體，孕藏著多樣而特異的核桃種質(zhì)資源，具有重要的研究開發(fā)利用價(jià)值。

針對昭通市豐富的核桃資源，云南省林業(yè)科學(xué)院2010年前后依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 20398-2006、GB 7907-87)［3－4］從核桃果實(shí)表型的單果重、取仁難易、種仁顏色、飽滿程度、風(fēng)味、殼厚、出仁率等主要品質(zhì)特性進(jìn)行實(shí)生選育工作，經(jīng)過初選、復(fù)選、決選、無性系擴(kuò)繁、區(qū)域性試驗(yàn)選擇出生產(chǎn)所需要的良種，但未對該區(qū)域核桃資源進(jìn)行系統(tǒng)研究。核桃果實(shí)表型特征是其基因型與所在環(huán)境條件共同作用的結(jié)果，果實(shí)表型的特征和豐富程度代表了該區(qū)域資源的豐富程度和多樣性水平。文章在昭通市核桃遺傳資源調(diào)查和收集的基礎(chǔ)上，對昭通市8個(gè)實(shí)生群體157份種質(zhì)資源的堅(jiān)果表型質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進(jìn)行測定和分析，揭示該區(qū)域核桃種質(zhì)資源堅(jiān)果表型特征及多樣性狀況，為該區(qū)域核桃資源科學(xué)合理的保存和利用以及核心種質(zhì)的構(gòu)建提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

昭通市位于云南省東北部，地處云、貴、川3省結(jié)合處，總面積23 021 km2，最高海拔4040 m(巧家縣藥山)，最低海拔267 m(水富縣滾坎壩)。全年平均氣溫在11～21℃，最冷氣溫在1月，月平均氣溫在1～12℃，最熱溫度在7月，月平均氣溫在20～27℃。該區(qū)群山林立，海拔差異較大，不同海拔氣候有著較大的差異，從高到低有高原氣候、溫帶氣候、亞熱帶氣候之分，而在同一海拔上，昭通南部溫度比北部高，濕度比北部低。

1.2 試材采集與處理

根據(jù)當(dāng)?shù)亓謽I(yè)部門的相關(guān)資料，在核桃分布集中的區(qū)域，走訪當(dāng)?shù)厝罕姭@取該區(qū)域核桃品種、農(nóng)家品種、優(yōu)特資源、古樹核桃等相關(guān)信息，同時(shí)現(xiàn)場核實(shí)海拔、坐標(biāo)、樹齡等相關(guān)信息。在果實(shí)成熟時(shí)每棵樹采集30個(gè)大小基本一致、飽滿的堅(jiān)果帶回實(shí)驗(yàn)室，烘烤至恒重后進(jìn)行表型性狀的測定。本研究的157份試材分別采自昭通市8個(gè)縣，8個(gè)核桃群體及相關(guān)的生態(tài)、地理信息、樣本數(shù)見表1。

1.3 測定方法

堅(jiān)果表型性狀測定參照《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南－核桃屬》進(jìn)行特征描述和賦值［5］，針對深紋核桃刻紋特征進(jìn)行刻紋大小、深淺、分布等12個(gè)質(zhì)量性狀的描述和賦值(表2)。堅(jiān)果10個(gè)數(shù)量性狀中的縱徑、橫徑、棱徑、殼厚用游標(biāo)卡尺(精度0.01 mm)測定;單果重、仁重用天平(精度 0.01 g)測定;核仁粗蛋白含量:按照GB5009.5-2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》［6］測定;核仁粗脂肪含量:按照GB/T14772-2008《食品中粗脂肪的測定》［7］測定。3個(gè)數(shù)量性狀的計(jì)算公式:果型系數(shù)=(橫徑+棱徑)/(2×縱徑);出仁率(%)=仁重/單果重×100;三徑均值=(縱徑+橫徑+棱徑)/3。

表1 采樣地生態(tài)、地理信息及樣本數(shù)Table 1 The ecological and geographical information and sample size of populations

表2 昭通市堅(jiān)果表型特征賦值及描述Table 2 The description and assignment of nut quality character for walnut accession in Zhaotong prefecture

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建立、統(tǒng)計(jì)和分析，包括平均值、堅(jiān)果質(zhì)量性狀的頻率分布、變異系數(shù)、Simpson 指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)［8－9］。運(yùn)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行群體間堅(jiān)果表型性狀變異系數(shù)、多重比較，運(yùn)用NTSYS對表型性狀進(jìn)行聚類分析［10］。

2 結(jié)果與分析

2.1 堅(jiān)果表型的質(zhì)量性狀頻率分布及多樣性指數(shù)

由表3可知，12個(gè)堅(jiān)果表型的質(zhì)量性狀Simpson指數(shù)為 0～0.85，Shannon-Wiener指數(shù)為 0～1.99。種形(代碼1)的 Simpson指數(shù)為0.85，Shannon-Wiener指數(shù)為1.99，其擁有種形表型特征描述的9種類型，表現(xiàn)出較大的多樣性和豐富性，但各類型的分布相差較大，其中扁圓形、卵圓形最多，均占19.11%，無心形核桃，說明該區(qū)核桃果實(shí)以扁圓形和卵圓形為主;種尖突出程度(代碼2)，種尖凸和尖的類型分別占45.86%和52.87%;種肩形狀(代碼3)以平和溜為主，分別占40.13%和27.39%;種基形狀(代碼4)以平和稍凸為主，分別占33.12%和53.50%;縫合線條數(shù)(代碼5)均為2條;縫合線突出程度(代碼6)以凸為主占95.54%;在刻紋大小(代碼7)、刻紋深度(代碼8)和刻紋分布(代碼9)方面，其中刻紋大的占57.32%、刻紋淺的占45.22%、分布均勻的占85.99%，說明該區(qū)域核桃果殼刻紋大、刻紋淺、分布均勻;在橫膈膜質(zhì)地(代碼10)和內(nèi)褶壁質(zhì)地(代碼11)的性狀特征中，橫膈膜膜質(zhì)和內(nèi)褶壁退化分別為65.61%和80.25%，表明該區(qū)域核桃具取仁容易的特性;在種仁顏色(代碼12)方面 Simpson指數(shù)為 0.77，Shannon-Wiener指數(shù)為1.49，擁有種仁顏色描述全部6種類型，主要以淺黃色和黃白色為主分別占35.03%和22.93%，同時(shí)在特異仁色即紫(淺紫)色占12.10%，表明紫仁核桃在該區(qū)域有一定分布。

表3 12個(gè)堅(jiān)果表型的質(zhì)量性狀變異狀況Table 3 Variation of 12 quality traits for nut phenotype

表4 堅(jiān)果表型10個(gè)數(shù)量性狀的變異情況Table 4 Variation of 10 quantitative traits for nut phenotype

表5 堅(jiān)果表型性狀變異系數(shù)及多重比較Table 5 Variation coefficients and multiple comparisons of phenotype

圖1 基于堅(jiān)果表型性狀聚類分析Fig.1 Cluster analyses of nut phenotypic traits

2.2 堅(jiān)果表型數(shù)量性狀范圍及變異情況

表4 表明，單果重(代碼13)為4.52 ～25.04 g，最大果與最小果相差5.54倍，平均單果重10.95 g，變異系數(shù)30.47%，單果重表現(xiàn)出較大的差異性;堅(jiān)果縱徑(代碼14)為2.42 ～5.13 cm，平均 3.65 cm，變異系數(shù)12.62%;橫徑(代碼 15)為 2.28 ～4.42 cm，平均 3.34 cm，變異系數(shù) 11.27%;棱徑(代碼16)為 2.20 ～4.12 cm，平均 3.04 cm，變異系數(shù)10.80%;三徑均值(代碼17)2.30 ～4.50 cm，平均3.34 cm，變異系數(shù)10.54%;果形系數(shù)(代碼18)0.66 ～1.09，平均0.88，變異系數(shù)8.98%;殼厚(代碼19)0.31～2.25 cm，表明該地區(qū)擁有殼極薄(0.31 mm)的紙皮核桃(露仁核桃)同時(shí)也擁有厚殼核桃(2.25 mm)，平均1.18 cm，變異系數(shù)28.84%;出仁率(代碼20)10.39% ～74.34%，平均50.56%，最大出仁率果實(shí)與最小出仁率果實(shí)相差7.15倍，變異系數(shù)18.78%;含油率(代碼21)為43.68% ～69.89%，平均62.87%，變異系數(shù)6.08%;蛋白質(zhì)(代碼22)為10.87% ～21.32%，平均16.03%，變異系數(shù)11.81%。

2.3 堅(jiān)果表型在不同群體中的變異情況

由表5可知，22個(gè)堅(jiān)果表型性狀在8個(gè)群體間的平均變異系數(shù)為0～66.09%，平均為25.39%，差異顯著(P=0.00 ＜0.05)，其中，變異程度最大的是種形和種仁顏色，分別為66.09%、64.47%，表明該區(qū)域種形和種仁顏色多樣且豐富;變異程度最小的是縫合線條數(shù)，為0，該區(qū)域核桃果實(shí)縫合線均為2條;22個(gè)堅(jiān)果表型性狀在8個(gè)群體內(nèi)的變異系數(shù)為20.36% ～27.69%，平均值為 25.39%，群體間差異不顯著(P=0.962＞0.05)，數(shù)據(jù)表明各性狀變異主要來源于群體內(nèi)。

2.4 群體間堅(jiān)果表型綜合性狀的聚類分析

以所測的22個(gè)堅(jiān)果表型性狀的變異系數(shù)平均值為參數(shù)，利用NTSYS進(jìn)行表型性狀的聚類分析(圖1)。結(jié)果表明，昭通市8個(gè)群體分為2類，其昭通市東邊金沙江沿線的YS、DG與QJ遺傳距離較近，與昭通市西面YL、ZX、YJ聚為一個(gè)亞類，與中部另一亞類ZY聚為一類;中部LD單獨(dú)為一類，聚類結(jié)果表現(xiàn)出明顯的地域性。

3 討論

核桃堅(jiān)果表型特征豐富度和變異情況是核桃種質(zhì)資源豐富度和多樣性的具體體現(xiàn)。文章對昭通市8個(gè)群體157份單株核桃堅(jiān)果表型特征的12個(gè)質(zhì)量性狀和10個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行測定分析和多樣性研究，揭示了該區(qū)域核桃資源獨(dú)特的堅(jiān)果表型特征和豐富的多樣性。質(zhì)量性狀上，種形和種仁顏色擁有較高的Simpson和Shannon-Wiener指數(shù)，昭通市核桃擁有種形表型特征描述的9種類型，表現(xiàn)出較高的多樣性，其以扁圓形和卵圓形為主，文獻(xiàn)報(bào)道涼山州核桃種形擁有10種類型，以圓形和卵圓形為主［11］。昭通市核桃種仁顏色以黃白(白)和淺黃為主，分別占35.03%和22.92%，特異紫(淺紫)仁核桃資源有12.10%，相鄰地區(qū)涼山州核桃種質(zhì)資源仁色以黃色為主占41.82%，表明昭通市核桃仁色較好、商品價(jià)值較高;單果重為4.52 ～25.04 g，與文獻(xiàn)報(bào)道的(中國廣泛種植的國家首批審定的16個(gè)早實(shí)品種單果重 9.4 ～16.4 g［12］、川西高山峽谷核桃單果重6.07 ～20.7 g［13］、西藏核桃單果重6.50～22.50 g［14］、伊朗中部核桃單果重 6.0 ～ 15.2 g［15］、羅馬尼亞西南部核桃單果重 6.8 ～18.4 g［16］、涼山州核桃單果重 4.11 ～22.87 g［17］)相比變異范圍更大，該區(qū)域擁有果重達(dá)25.04 g“巨果”泡核桃，也擁有果重小于6.0 g的“小果”核桃。堅(jiān)果質(zhì)量較大的變異范圍和種仁顏色豐富的多樣性為選育生產(chǎn)中需要的大果型、中果型、小果型的核桃及種仁白色或紫色核桃良種，滿足生產(chǎn)的不同需求提供了較好的種質(zhì)資源基礎(chǔ)。

云南省是世界深紋核桃的起源地和分布中心，通過對該區(qū)域8個(gè)群體的研究，核桃果殼刻紋大的占57.32%、刻紋淺的占45.22%、刻紋分布均勻的占85.99%，進(jìn)一步印證了該區(qū)域核桃果殼的特征以“淺麻”和“麻”為主，并有比例較小的刻紋小、刻紋淺，即果殼光滑或較光滑的類型，對魯?shù)楹颂曳N質(zhì)資源殼面特征進(jìn)行研究得出以“淺麻”、“麻”為主，其中淺麻占62.6%，麻占25.8%，光滑核桃和深麻核桃較少，分別占 7.9% 和 3.7%［18］，其結(jié)果與昭通市堅(jiān)果表型特征基本一致。昭通市位于云、貴、川結(jié)合處，金沙江下游沿岸，四川盆地向云貴高原抬升的過渡地帶，為金沙江流域深紋核桃天然分布區(qū)，與其他區(qū)域核桃、深紋核桃起源和分布有著密切聯(lián)系，同時(shí)也長期受到人為干擾和外來種質(zhì)如當(dāng)?shù)匾N新疆核桃的融入影響。加上核桃是異花授粉植物，無種間隔離且相互授粉容易，造成實(shí)生后代遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜、變異豐富，使該區(qū)域核桃果實(shí)以“淺麻”、“麻”果類型為主，同時(shí)擁有較光滑類型和光滑類型。

昭通市核桃獨(dú)特的堅(jiān)果表型特征和豐富多樣性得益于該區(qū)域特異的地理位置、地形地貌以及獨(dú)特的立體氣候。本研究中22個(gè)堅(jiān)果表型特征達(dá)到顯著差異，復(fù)雜多樣的地形地貌和立體氣候?qū)е铝嗽搮^(qū)域核桃堅(jiān)果差異顯著的表型特征和豐富的多樣性;群體間的變異程度小，即變異主要來源于群體內(nèi)，可能與該區(qū)域?qū)儆谕粋€(gè)低緯高原季風(fēng)氣候類型有關(guān)，另外，核桃作為一種非常重要的經(jīng)濟(jì)林樹種，人為的選擇和傳播也一定程度上減小了群體間的分化。聚類結(jié)果顯示昭通東面YS、DG與QJ 3個(gè)群體的遺傳距離較近，首先聚在一起，然后依次與昭通西面的YL、ZX、YJ聚在一起，最后再與中部的ZY和LD聚在一起，聚類結(jié)果與地理位置具有一定關(guān)聯(lián)。

4 結(jié)論

昭通市核桃種質(zhì)資源堅(jiān)果表型特征在果實(shí)大小、果型和仁色方面表現(xiàn)出豐富的多樣性，堅(jiān)果刻紋(殼面)以“淺麻”、“麻”為主;8個(gè)群體間的變異程度小，變異主要來源于群體內(nèi);8個(gè)群體被聚為3個(gè)類群，聚類結(jié)果與地理位置有一定關(guān)聯(lián)。昭通市核桃資源堅(jiān)果表型具有豐富的變異及較高的多樣性。