范彥　唐露

摘? ?要? ?為了揭示馬棘種子和苗期性狀的變異規(guī)律，篩選馬棘新品種選育的優(yōu)異種質(zhì)，對巫山地區(qū)19個馬棘種質(zhì)種子和苗期共10個性狀進(jìn)行調(diào)查分析。結(jié)果表明，馬棘不同種質(zhì)間的種子和苗期性狀有顯著差異（P<0.05），種子平均變異系數(shù)7.73%～12.88%。相關(guān)性分析表明，種子長、種子寬、發(fā)芽率與種子千粒重呈極顯著正相關(guān)，苗高與地上生物量和地下生物量呈極顯著正相關(guān);采用主成分綜合得分法篩選出12號、25號、16號3個得分較高的資源;應(yīng)用聚類分析將19個種質(zhì)聚為3類，其中第Ⅱ類綜合表現(xiàn)較好，包含較大苗高、種子寬、地上及地下生物量。

關(guān)鍵詞? ?馬棘;種子;苗期生長;表型性狀;綜合分析

中圖分類號：S811? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.19.008

馬棘（Indigofera? pseudotinctoria Mats）隸屬于蝶形花科（Papilionaceae）木藍(lán)屬（Indigofera），全屬包含約750個種，廣泛分布于熱帶及亞熱帶地區(qū)，亞洲及非洲分布最為豐富[1-2]。馬棘為多年生二倍體（2n=2X=16）小灌木，在中國、日本及韓國是一種重要的經(jīng)濟(jì)及農(nóng)業(yè)樹種，分布于海拔100～2 000 m的草地、山坡和灌木叢中[3]。馬棘含有黃酮類、酚類、鞣質(zhì)、類甾醇類及多種微量元素，具有清熱解毒、祛痰止咳、鎮(zhèn)痛消炎等功效[4]。馬棘生長旺盛、枝葉繁茂、適口性好、固氮能力強(qiáng)、營養(yǎng)價值高，是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的木本飼草[5];根系發(fā)達(dá)，耐瘠薄、適應(yīng)性強(qiáng)，觀賞性佳，廣泛應(yīng)用于城市綠化，邊坡防護(hù)，水土保持[6];作為飼用觀賞兼用型豆科木本植物，具有很高的飼用價值、生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)價值，越來越受到人們的重視。研究者對馬棘藥性物質(zhì)提取及功能驗(yàn)證[7]、育苗栽培[8]、抗逆性[9]、水土保持[10]、飼用價值[11]及遺傳多樣性[12]等方面開展了相關(guān)研究。

筆者長期以來從事西南區(qū)馬棘野生種質(zhì)資源的收集、評價及育種研究，利用AFLP分子標(biāo)記對巫山縣不同海拔地區(qū)的馬棘種質(zhì)資源進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其具有豐富的遺傳多樣性，由于長期的地理隔離和自然選擇，不同居群在形態(tài)上出現(xiàn)不同的變化。野生馬棘在自然條件下，種子結(jié)實(shí)率高，形態(tài)變異度大。種子產(chǎn)量和形狀、發(fā)芽率是野生馬棘馴化選育的重要指標(biāo)，通過研究種子表型多樣性，相關(guān)聯(lián)的苗期性狀，可為馬棘種質(zhì)資源創(chuàng)新和保護(hù)利用提供一種理論方法。本研究采集了19份野生馬棘種質(zhì)資源（巫山縣18份、南川區(qū)1份），研究不同居群的馬棘種子質(zhì)量和幼苗生長的差異特征，為馬棘馴化選育篩選優(yōu)異種質(zhì)資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為從巫山縣各地區(qū)采集的18份馬棘種子和南川區(qū)采集的1份馬棘種子，各采集地的編號和自然條件見表1。2015年11月至2016年2月，在種子成熟期，每個采集地選擇15株以上優(yōu)良植株采集等量的種子，混合后作為該采集地的種質(zhì)供試材料。

1.2 種子形態(tài)性狀測定

將采集回來的馬棘莢果自然風(fēng)干后揉搓取得種子。用電子游標(biāo)卡尺分別測量種子長、種子寬，每個采集點(diǎn)每個重復(fù)隨機(jī)選取30粒種子，3次重復(fù)。隨機(jī)選取每個地點(diǎn)100粒馬棘種子，用萬分之一精度電子天平稱其重量，重復(fù)5次，計(jì)算種子千粒重。

1.3 種子發(fā)芽指標(biāo)測定

每個地點(diǎn)每個重復(fù)選取飽滿的種子50粒，3次重復(fù)。用5%次氯酸鈉溶液消毒5 min，然后用蒸餾水沖洗3次，在蒸餾水中浸泡12 h。在直徑9 cm的培養(yǎng)皿內(nèi)鋪3層濾紙，加入10 mL蒸餾水，將浸泡后的種子均勻擺在培養(yǎng)皿中。將培養(yǎng)皿放入植物生長箱（25 ℃，空氣濕度70%）內(nèi)連續(xù)培養(yǎng)10 d，其間每天澆水以保證濾紙濕潤，并詳細(xì)記錄種子的發(fā)芽情況。計(jì)算種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率。

1.4 幼苗生長性狀觀測

19份種質(zhì)資源在培養(yǎng)皿中培育發(fā)芽后，移栽至重慶畜科院草業(yè)所資源圃，每份資源10株，3個重復(fù)，共30株。移栽40 d后對生長一致馬棘幼苗進(jìn)行表型性狀測定，每份資源每重復(fù)測定3株幼苗的高度、分枝數(shù)，同時整株取樣，洗凈烘干后稱量其地上及地下部分重并計(jì)算生物量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013軟件對各表型性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述、方差分析及Duncan多重比較，對各個產(chǎn)地的種子和幼苗性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，對各性狀進(jìn)行主成分分析（按照特征值大于1 提取主成分），對不同來源的種子及苗期性狀采用歐氏距離類平均法聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬棘種子及苗期表型性狀變異分析

不同來源馬棘種子的長、寬、長寬比、千粒重、發(fā)芽勢、發(fā)芽率測定結(jié)果見表2，苗高、分枝數(shù)、地上生物量、地下生物量測定結(jié)果見表3。試驗(yàn)結(jié)果表明：馬棘的種子和幼苗性狀均呈顯著差異（P<0.05），說明各種質(zhì)表型性狀間存在豐富的多樣性。其中，種子千粒重范圍為3.64～4.62 g，以16號為最大，24號為最小。比較不同來源種子的長、寬、長寬比等形態(tài)性狀，發(fā)現(xiàn)亦分別存在顯著差異，以16號、32號、30號等地來源的種子較長較寬飽滿，26號、19號、14號的種子較短較窄較小;發(fā)芽勢、發(fā)芽率最高為33號，分別高達(dá)62%、68%，19號的發(fā)芽率最低，僅為32%，14號的發(fā)芽勢最低，僅為27%。苗高以24號最大，為13.75 cm，其次較高的還有31號、16號、12號、30號，23號的苗高最低，僅為10.26 cm;幼苗分枝數(shù)最多為9.0個，最少為7.2個;地上生物量、地下生物量最大值（14號）7.46 g、0.99 g，分別為最小值（23號）的2.54倍、2.60倍。

變異系數(shù)越大，性狀的離散程度越大。對不同表型性狀的變異程度進(jìn)行比較，結(jié)果（見表4）表明：19個不同地點(diǎn)馬棘的種子和幼苗性狀平均變異系數(shù)在7.73%～12.88%，其中，29號最大，為12.88%，其次較大的依次為12號、30號、17號，20號最小，僅為7.73%。馬棘種子和幼苗10個表型性狀的平均變異系數(shù)幅度在5.70%～17.52%，其中，變異系數(shù)最大的是千粒重，變異系數(shù)最小的是分枝數(shù)和發(fā)芽率。

2.2 馬棘種子及苗期表型性狀間相關(guān)性分析

對不同來源的馬棘種子和幼苗10個表型性狀之間進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表5。種子長、種子寬與種子千粒重成極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.503和0.641，表明種子越長越寬，千粒重越大;長寬比與千粒重呈負(fù)相關(guān)，不過相關(guān)性未達(dá)顯著水平。種子長與苗高呈顯著正相關(guān)。千粒重與發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)為0.597，表明種子越大越飽滿則發(fā)芽率越高。發(fā)芽勢雖與發(fā)芽率呈極顯著正相關(guān)，但是與千粒重不存在相關(guān)性，表明相關(guān)性并不存在傳遞性。苗高與地上生物量和地下生物量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)較大，分別為0.746和0.630。種子長寬比與其他性狀無顯著相關(guān)性。

2.3 馬棘種子及苗期表型性狀主成分分析

為確定每個性狀對馬棘種子和幼苗表型變異的影響程度，對馬棘10個表型性狀進(jìn)行了主成分分析。表型性狀指標(biāo)的特征根和特征向量見表6（第4～10主成分值較小未列入）。主成分分析中前3個主成分的特征值大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)84.799%，反映了原指標(biāo)大部分信息，可代表原來的10個性狀進(jìn)行評價和分析。其中第一主成分的代表性狀為株高、地上生物量、地下生物量，特征值為2.76，貢獻(xiàn)率為32.576%，可看作幼苗生長水平的綜合性狀;第二主成分代表性狀為種子寬、千粒重、發(fā)芽勢、發(fā)芽率，特征值為2.06，貢獻(xiàn)率為27.641%，可看作種子萌發(fā)特性的綜合性狀;第三主成分的代表性狀為種子長、種子長寬比，特征值為1.76，貢獻(xiàn)率為24.582%，可看作種子形態(tài)的綜合性狀。

2.4 不同來源馬棘種子和幼苗表型性狀的綜合評價

主成分分析所提取的3個主成分能綜合反映10個表型性狀。將主要性狀指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后，計(jì)算3個主成分的得分，以主成分對應(yīng)的特征值所占比例為權(quán)重，算出各產(chǎn)地馬棘種子和苗期分值（F1、F2、F3），以各主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，得出綜合分值公式：F=0.402 6F1+0.301 3F2+

0.256 7F3，計(jì)算出不同產(chǎn)地馬棘表現(xiàn)綜合得分值，并對得分進(jìn)行排序，以此來評價各種源的優(yōu)劣。由表7可知，綜合表現(xiàn)最好的為12號，其次較好的為15號、16號;表現(xiàn)最差的為14號，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、千粒重及生物量等表現(xiàn)都較差，其次26號、20號綜合得分低，表現(xiàn)差。

2.5 馬棘種子及苗期表型性狀聚類分析

根據(jù)馬棘種子和苗期性狀，采用歐氏距離離差平方和法對26個種源進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖1。當(dāng)歐氏距離為5時，19個地點(diǎn)馬棘可劃分為3個類群。第Ⅰ類群包括17號、22號、1號、14號、16號、30號、18號、32號、33號、20號，包含了最大長寬比（22號，1.57），最大千粒重（16號，4.62 g），最大種子長（16號，2.38 cm），最大發(fā)芽勢和發(fā)芽率（33號，62%、68%）;第Ⅱ類群為12號、24號、19號、25號、31號，包含了最大苗高（24號，13.75 cm），較高地上及地下生物量，最大種子寬（12號，1.68 cm），這類種子苗期綜合表現(xiàn)較好;第Ⅲ類群包括15號、29號、23號、26號，包含了最大分枝數(shù)（23號，9.00個），其余性狀則表現(xiàn)一般。綜上分析顯示，巫山地區(qū)表現(xiàn)較好的馬棘種源為第Ⅱ類，該結(jié)果與主成分分析結(jié)果較為一致，第Ⅱ類可作為試驗(yàn)點(diǎn)育苗的速生良種。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同來源種子和苗期性狀變異特征分析

馬棘在我國西南尤其是巫山地區(qū)分布廣泛，在進(jìn)化中為適應(yīng)環(huán)境的變化產(chǎn)生了與之相適應(yīng)的遺傳變異，而種子形態(tài)受遺傳因素的影響，在自然環(huán)境的長期作用下，發(fā)生了豐富的變異。探究馬棘種子形態(tài)及萌發(fā)特性的多樣性，揭示其性狀變異與不同種質(zhì)資源的相關(guān)性，可為馬棘優(yōu)良種質(zhì)的選擇提供基礎(chǔ)依據(jù)。本研究中，19個不同來源的馬棘種子及幼苗表型性狀變異明顯，可能是馬棘對不同的生態(tài)環(huán)境所采取的適應(yīng)性策略，表明其在遺傳育種選擇方面具有較大的潛力。10個表型性狀的平均變異系數(shù)為9.53%，明顯高于紅砂的變異系數(shù)（1.94%）[13]、無患子的變異系數(shù)（7.34%）[14]，但低于楓香的變異系數(shù)（15.83%）[15]、小桐子的變異系數(shù)（13.14%）[16]。

3.2 種子形態(tài)對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

種子形態(tài)特征和千粒重能夠影響種子發(fā)芽率和幼苗的生長狀況。有關(guān)研究表明，四川大頭茶的種子大小與萌發(fā)率順序表現(xiàn)一致，且種子越重，幼苗越高，生長越快，生物量也越大[17];小桐子種子千粒重越大，發(fā)芽率越高，但種子形狀及千粒重與幼苗生長特性無關(guān)[16];樟樹不同來源種子形態(tài)指數(shù)對萌發(fā)率有影響但不顯著，而種子長/寬比與苗木生長顯著相關(guān)[18];烏藥種子大小對發(fā)芽率影響不大，但種子寬與苗高呈極顯著正相關(guān)[19]。本研究中，馬棘不同來源種子發(fā)芽及幼苗生長情況存在差異顯著。性狀間相關(guān)性分析表明，馬棘種子長/寬比與千粒重呈極顯著正相關(guān)、與株高呈顯著正相關(guān)，但與分枝數(shù)及生物量相關(guān)性不顯著;千粒重與發(fā)芽率顯著正相關(guān)，但與苗期性狀無顯著相關(guān)性。

3.3 種子和幼苗性狀的綜合評價及聚類分析

主成分分析是在盡可能多地保留原始變量信息的前提下，通過少數(shù)幾個主成分來揭示多個變量間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使評價結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確。目前舒梟等[20]，許紅葉等[21]，魏安智等[22]，周亞峰等[23]，Wang等[24]，Li等[25]對厚樸、刺葡萄、泡桐、甜瓜、蘋果、蘋果砧木苗期性狀利用主成分分析方法進(jìn)行了綜合評價，在解決生產(chǎn)實(shí)際問題中發(fā)揮了重要作用。本研究通過主成分分析，得出12號、25號的種子及幼苗性狀綜合表現(xiàn)優(yōu)于其他材料。對比主成分分析的得分排名及單個性狀表現(xiàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)主成分分析能更加充分兼顧多指標(biāo)的綜合影響，對馬棘種子及苗期性狀進(jìn)行多指標(biāo)評價具有一定優(yōu)勢，例如：在主成分分析中排名第三的16號，雖其發(fā)芽勢、發(fā)芽率分別排名第19、18位，但種子長、千粒重均排名第一，株高、種子寬等都排名靠前，因此其綜合得分較高。

通過聚類分析選擇優(yōu)良種源，結(jié)果顯示，在巫山地區(qū)表現(xiàn)最優(yōu)的種源為第Ⅱ類種源，巫山巫峽鎮(zhèn)白泉村、巫山大昌鎮(zhèn)雙馬村、巫山兩坪鄉(xiāng)朝元村3個采集地的馬棘種子綜合表現(xiàn)較好，試驗(yàn)結(jié)果可為巫山地區(qū)馬棘品種選育的種質(zhì)選擇提供參考。但該結(jié)果只是一個初步的選擇，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行整個生育期的觀察試驗(yàn)，同時增加農(nóng)藝性狀、光合作用、營養(yǎng)養(yǎng)分等生理指標(biāo)，增加分子遺傳證據(jù)，以便確定更加優(yōu)異的種質(zhì)資源。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）