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        不同種源閩楠種子形態(tài)特征和主要營養(yǎng)成分分析

        2019-10-19 09:34:06林建勇梁瑞龍
        廣西林業(yè)科學(xué) 2019年3期
        關(guān)鍵詞:差異

        李 娟,林建勇,姜 英,梁瑞龍

        (廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實驗室國家林業(yè)和草原局中南速生材繁育實驗室,南寧 530002)

        閩楠(Phoebe bournei),為樟科(Lauraceae)楠屬常綠大喬木,是我國特有珍貴用材樹種和優(yōu)良觀賞樹種[1-2],國家II 級重點(diǎn)保護(hù)野生植物。閩楠喜濕耐陰,病蟲害少,在水濕條件較好的坡底生長良好,自然分布于福建、江西、湖南、廣西、廣東、貴州、浙江、湖北、四川等地[1]。閩楠分布區(qū)域較廣,由于地理環(huán)境差異較大,種質(zhì)分化現(xiàn)象明顯,不同種源間生長差異較大,因此有必要對不同種源閩楠的種質(zhì)差異進(jìn)行深入研究。目前,關(guān)于閩楠的研究主要集中在資源調(diào)查[3-4]、群落生態(tài)[5-7]、人工林培育[8-11]等方面,而對閩楠種子形態(tài)特征和營養(yǎng)成分分析方面的研究較少。本文對閩楠主要分布區(qū)9個種源的種子形態(tài)特征和營養(yǎng)成分差異進(jìn)行研究分析,為確定閩楠優(yōu)良種源和苗期選育提供試驗依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        供試種子來源于5 個省區(qū)9 個種源地(表1),每一種源選擇10株母樹,母樹之間的距離50 m以上。于2017年11月中下旬果實成熟時采集種子,種子采收后去除果肉,洗凈陰干后,等量混合,置于4 ℃冰箱冷藏備用。

        1.2 方法

        每個種源取30 粒種子,用游標(biāo)卡尺測定長度(縱向)、寬度(橫向最大寬度),各重復(fù)4次,每個種源共計120 粒種子。每個種源選取100 粒種子,各重復(fù)3次,共計300粒種子,用電子天平稱量百粒重。

        將各個種源的種子置于105 ℃烘箱烘干至恒重,測定營養(yǎng)成分。蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定[12],淀粉含量和可溶性糖含量采用蒽酮顯色法測定[13],脂肪含量采用索氏提取法測定[13]。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 2010 軟件和SPSS 18.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析、主成分分析和聚類分析等。

        表1 閩楠參試種源采種點(diǎn)的地理氣候概況Tab.1 Geographical climate information of seed collection sites of Phoebe bournei from different provenances

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同種源閩楠種子形態(tài)特征差異分析

        對9個種源的種子長度、寬度、百粒重進(jìn)行方差分析和LSD 多重比較分析(表2)。不同種源種子長度變化范圍為10.73~12.91 mm,其中產(chǎn)自湖南永順的種子最短,江西崇義的種子最長,后者是前者的1.2 倍;各種源種子寬度變化范圍為6.00~7.09 mm,其中產(chǎn)自貴州思南的種子最寬,崇義的種子最窄,兩者相差1.09 mm。不同種源種子百粒重變化范圍為26.82~33.02 g,其中湖北來鳳的種子最重,為全部種源平均值的1.1倍,崇義的種子最輕,僅為平均值的0.89 倍,來鳳種源是崇義種源的1.23 倍。不同種源的種子長度、寬度和百粒重差異顯著(P<0.05)。這種差異可能與各分布區(qū)的光照、溫度、降水、海拔及土壤等環(huán)境因子的差異有關(guān)。

        表2 不同種源閩楠種子形態(tài)特征參數(shù)Tab.2 Seed morphological characteristic parameters of Phoebe bournei from different provenances

        2.2 不同種源閩楠種子營養(yǎng)成分差異分析

        由于各種源閩楠生長環(huán)境差異較大,導(dǎo)致其種子累積的營養(yǎng)物質(zhì)含量有所不同,造成種子品質(zhì)有所差異。閩楠種子的營養(yǎng)成分以淀粉為主,含量在46g∕100g 以上,此后依次為蛋白質(zhì)、脂肪和可溶性糖(表3)。不同種源間種子淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和可溶性糖的含量差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05),其中廣西富川種源淀粉含量最高(54.77 g∕100g),為含量最低種源貴州從江(46.37 g∕100g)的1.18倍;蛋白質(zhì)含量最高的種源為從江(比平均值高27.17%),含量最低的種源為江西崇義(比平均值低16.52%),二者相差2.01 g∕100g;不同種源種子脂肪和可溶性糖含量最高的種源均為湖北來鳳(分別為3.00 g∕100g,1.2 g∕100g),產(chǎn)自湖南永順的種子這2 個營養(yǎng)成分含量最低(分別為1.00 g∕100g,0.40 g∕100g),富川種源可溶性糖含量與永順相同,均為所有種源中最低。

        表3 不同種源閩楠種子主要營養(yǎng)成分含量Tab.3 Contents of main nutrients in Phoebe bournei seeds from different provenances

        2.3 閩楠種子特征參數(shù)相關(guān)性分析

        閩楠各個特征參數(shù)間存在一定的相關(guān)性(表4)。種子長度和長寬比呈極顯著正相關(guān),寬度和長寬比呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),閩楠種子其他特征參數(shù)間相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

        表4 閩楠種子特征參數(shù)相關(guān)性分析Tab.4 Correlation analysis of seed characteristic parameters of Phoebe bournei

        2.4 種子特征參數(shù)與地理氣候因子的相關(guān)性

        對閩楠種子形態(tài)特征和主要營養(yǎng)含量與地理氣候因子的相關(guān)性進(jìn)行分析(表5)。結(jié)果表明,閩楠種子各特征參數(shù)與地理氣候因子之間存在一定的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。種子長度與經(jīng)度、年均日照時間呈顯著正相關(guān)(P<0.05),長寬比與經(jīng)度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與年均日照時間呈顯著正相關(guān)(P<0.05),寬度與經(jīng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與年均溫呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);種子百粒重與無霜期呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);種子淀粉含量與年降水量、年均日照時間呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與海拔呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。其余種子特征參數(shù)和地理氣候因子間的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

        表5 閩楠種子特征參數(shù)與地理氣候因子的相關(guān)性分析Tab.5 Correlation analysis of seed characteristic parameters and geographical climate factors

        2.5 不同種源閩楠種子的聚類分析結(jié)果

        基于歐氏距離對9 個閩楠種源進(jìn)行聚類分析(圖1)。9個閩楠種源可以明顯分為3大類,第1大類包括湖南祁陽、湖南沅陵、廣西全州、廣西富川;第2大類湖南永順、江西崇義、貴州思南、貴州從江;湖北來鳳獨(dú)自歸為第3類。

        圖1 聚類分析結(jié)果Fig. 1 Clustering analysis result

        3 結(jié)論與討論

        同一樹種在不同的分布區(qū),為了適應(yīng)不同的環(huán)境而產(chǎn)生遺傳變異,并將一些穩(wěn)定的遺傳性狀反映在種子的各種品質(zhì)中[14]。本研究收集的9個種源的閩楠種子在形態(tài)特征和主要營養(yǎng)成分含量上都存在顯著差異。植物分布范圍廣則變異大,分布范圍窄則變異較小,種源間的差異反映了植物在地理生殖隔離上的變異[15]。閩楠廣泛分布于浙江、江西、福建、湖南、廣西等省區(qū),分布區(qū)跨度大,地理氣候條件及生境因子差異大,導(dǎo)致閩楠種子性狀表達(dá)產(chǎn)生不同程度的變異,這表明閩楠存在著較大的遺傳改良潛力。

        閩楠種子的7個特征參數(shù)間,長度和長寬比呈極顯著正相關(guān),寬度和長寬比極顯著負(fù)相關(guān)。眾多學(xué)者研究表明,種子百粒重越大,種子越飽滿,種子儲藏的營養(yǎng)物質(zhì)就越豐富[16-18]。但在本研究中,除上述特征參數(shù)間顯著相關(guān)以外,其它特征參數(shù)間的相關(guān)性均不顯著。種子形態(tài)和養(yǎng)分含量并不是衡量種子質(zhì)量優(yōu)劣的唯一指標(biāo),種子發(fā)芽率、生活力、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等也在一定程度上決定種子的質(zhì)量。因此,不能以某些形態(tài)特征參數(shù)和養(yǎng)分含量參數(shù)指標(biāo)作為閩楠種子選擇的參數(shù)。

        閩楠種子形態(tài)和主要營養(yǎng)成分含量與地理氣候因子的相關(guān)分析結(jié)果表明,閩楠種子部分特征參數(shù)有一定的經(jīng)向變異,但無明顯的緯向變異。種子長度和寬度主要受經(jīng)度、年均溫、年均日照時間影響,種子百粒重主要受無霜期影響,種子淀粉含量則與海拔、年降水量和年均日照時間密切相關(guān)。其余特征參數(shù)與地理氣候因子相關(guān)性不明顯,這表明種子的形態(tài)特征和主要營養(yǎng)成分含量變異由各環(huán)境因子綜合作用造成。

        通過對閩楠種子形態(tài)特征和營養(yǎng)參數(shù)進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn),既有地理位置分布相近的種源(如廣西富川、全州和湖南祁陽)聚為一類,也有地理位置相隔甚遠(yuǎn)的聚為一類(如貴州思南、從江、江西崇義、湖南永順)。綜合相關(guān)分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),閩楠種子形態(tài)特征和主要營養(yǎng)成分含量參數(shù)在不同產(chǎn)區(qū)中既存在著區(qū)域板塊變異模式,又有隨機(jī)變異模式。由于種子形態(tài)特征和營養(yǎng)成分含量差異受自身遺傳變異特性和外界環(huán)境因素的綜合影響,因此,僅基于上述研究結(jié)果,還不能完全辨析閩楠種子形態(tài)特征和營養(yǎng)成分含量的變異模式,科學(xué)準(zhǔn)確的對各個種源進(jìn)行劃分。

        本文僅研究分析了種子形態(tài)特征和營養(yǎng)成分含量差異,并未對反映種子質(zhì)量的其它指標(biāo)如發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等進(jìn)行相關(guān)研究,研究結(jié)果不能完全反映各個種源種子質(zhì)量的優(yōu)劣,但為后續(xù)研究奠定了重要基礎(chǔ)。同時,由于閩楠結(jié)實有明顯的“大小年”現(xiàn)象,并且在種子收集過程中受各種因素限制,因此難以對閩楠種子形態(tài)特征和營養(yǎng)成分含量的差異進(jìn)行準(zhǔn)確的描述和評價。在本研究中,不同種源的閩楠種子形態(tài)特征和營養(yǎng)成分含量存在著顯著差異,但這種差異主要受遺傳因素還是環(huán)境因素的影響尚未明晰;此外,分布區(qū)域較廣的植物地理變異的形成與自然選擇作用、基因流作用和基因飄移作用多種因素相關(guān), 在諸多因素綜合作用下,植物會形成連續(xù)變異、區(qū)域板塊變異以及隨機(jī)變異等多種變異模式。對不同種源閩楠種子的地理變異模式辨析和種源區(qū)域的準(zhǔn)確劃分還有待于結(jié)合分子標(biāo)記手段和種源造林試驗長期觀測進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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