田夏紅，劉青，劉建榮*，張曼其，劉偉清，李強

（1.廣東省湛江農(nóng)墾科學研究所，廣東 湛江524086；2.廣東省東升農(nóng)場，廣東 湛江524456）

劍麻（Agave sisalana Perr.ex Engelm.）屬龍舌蘭科龍舌蘭屬，為多年生熱帶硬質(zhì)葉纖維作物，原產(chǎn)于墨西哥龍加丹半島，多分布于美洲、非洲、亞洲、大洋洲及太平洋、印度洋的一些島嶼，熱帶和亞熱帶廣大地區(qū)［1］。國內(nèi)劍麻種質(zhì)資源主要分布在廣東、廣西、福建、云南、海南等熱帶亞熱帶地區(qū)。廣東湛江農(nóng)墾從20世紀60年代開始收集保存劍麻種質(zhì)資源，2008年在農(nóng)業(yè)部財政專項資金支持下，在湛江農(nóng)墾科研所建立了種質(zhì)資源圃2 hm2，并于2012年通過農(nóng)業(yè)部認定。目前圃內(nèi)保存劍麻原始種、野生種、近緣種、雜交種和雜交后代優(yōu)良品系等種質(zhì)資源160多份。

表型性狀是作物基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，是作物形態(tài)描述和鑒定的重要組成部分，為育種和種質(zhì)開發(fā)利用提供最直觀的參考［2］，已有學者對水稻［3-4］、大豆［5］、番茄［6］、亞麻［7］等各類農(nóng)作物［8-11］表型多樣性進行研究分析，但對于劍麻表型多樣性的研究分析甚少，僅見張燕梅等［12］對25份劍麻種質(zhì)資源的10個農(nóng)藝性狀進行了分析。對劍麻抗寒性的觀測研究可客觀評價各種質(zhì)的耐寒性和區(qū)域適應性，便于為今后推廣和開發(fā)利用提供參考依據(jù)。從1964年開始，我國科研人員就開始對劍麻抗寒性進行觀測和研究，主要體現(xiàn)在不同品種在不同地區(qū)的抗寒性表現(xiàn)和在低溫脅迫下劍麻葉片細胞生理生化變化兩方面［13-18］。

本文對湛江農(nóng)墾科研所劍麻種質(zhì)資源圃內(nèi)墨引系列和廣西引種系列共26份劍麻種質(zhì)的主要植物學性狀、農(nóng)藝性狀等表型性狀和抗寒性進行評價分析，旨在為今后劍麻種質(zhì)創(chuàng)新利用和品種選育提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以保存于廣東省湛江農(nóng)墾科學研究所劍麻種質(zhì)資源圃內(nèi)的26份劍麻種質(zhì)為材料，其中包括墨引1～12號、廣西引種1～14號。上述劍麻種質(zhì)于2008年在圃內(nèi)種植，每份種質(zhì)種植面積約100 m3。2016年2月進行抗寒性評價，2018年5月進行表型性狀評價。

1.2 方法

1.2.1 質(zhì)量性狀評價

對每份種質(zhì)的葉色、葉緣類型和葉緣刺類型進行目測，并根據(jù)表型賦值。

葉色：灰綠為1，綠色為2，藍綠為3。

葉緣類型：平順為1，有刺為2。

葉緣刺類型：無刺為1，少刺為2，小刺為3，鉤刺為4，鋸刺為5。

1.2.2 數(shù)量性狀評價

每份種質(zhì)選取生長正常的植株5株，在田間對其株高、葉片長度、葉片寬度、葉片厚度、葉基厚度進行測量，并取其中3株稱量單葉重，具體方法參照《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術規(guī)程 龍舌蘭麻NY/T 1941-2010》。

1.2.3 抗寒性評價

2016年1～2月份廣東遭遇強寒流特殊天氣，從2016年1月22日至2月10日20天內(nèi)經(jīng)歷了3次最低氣溫低于10℃的低溫天氣。1月22～26日，持續(xù)5天，日最低氣溫3～8℃，日平均氣溫5～12.5℃。2月1～2日，持續(xù)2天，日最低氣溫8～9℃，日平均氣溫9.5～10.5℃。2月5～8日，持續(xù)4天，日最低氣溫6～9℃，日平均氣溫11.5～13.5℃。寒流結(jié)束5天后，利用這一自然現(xiàn)象對圃內(nèi)劍麻種質(zhì)進行了抗寒性評價。根據(jù)劍麻寒害分級標準，每一份劍麻種質(zhì)連續(xù)調(diào)查10株，最后計算出各劍麻種質(zhì)的寒害指數(shù)。劍麻寒害分級標準參考中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準劍麻栽培技術規(guī)程寒害分級指標（NY/T222-2004）。寒害指數(shù)計算公式如下：

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel2003對數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 15.0對6個數(shù)量性狀進行多樣性統(tǒng)計分析，采用DPS 6.5對數(shù)據(jù)進行主成分分析和相關性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量性狀統(tǒng)計分析

如表1，挑選表型差異最明顯的3個質(zhì)量性狀（葉色、葉緣類型、葉緣刺類型）進行觀測統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：葉色主要分為三個類型：灰綠，綠色和藍綠，墨引系列種質(zhì)葉色主要為灰綠和綠色，其中灰綠色有5份種質(zhì)，綠色有7份種質(zhì)；廣西引種系列種質(zhì)3種葉色均有，其中藍綠色有7份種質(zhì)，灰綠色有2份種質(zhì)，綠色有5份種質(zhì)。葉緣分為平順（無刺）和有刺兩種，葉緣刺分為5個類型，其中墨引系列中有3份種質(zhì)無刺，1份種質(zhì)少刺，6份種質(zhì)有小刺，1份種質(zhì)有鉤刺，1份種質(zhì)有鋸刺；廣西引種系列中有7份種質(zhì)無刺，5份種質(zhì)有小刺，1份種質(zhì)有鉤刺，1份種質(zhì)有鋸刺。

表1 26份劍麻種質(zhì)來源、質(zhì)量性狀和寒害指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果Table 1 Statistical results of origin，quality traits and cold injury index for 26 sisal germplasms resources

2.2 數(shù)量性狀統(tǒng)計分析

表2統(tǒng)計結(jié)果表明，劍麻不同種質(zhì)間的株高、葉長、葉寬、葉厚、葉基厚和單葉重均存在較大差異。

26份劍麻種質(zhì)的平均株高在110.0～285.0 cm之間，其中墨引5平均株高最矮，為110.0 cm，墨引10平均株高最高，為285.0 cm。不同種質(zhì)的株高變異系數(shù)在1.23%～18.18%之間，其中墨引1變異系數(shù)最小，為1.23%，墨引5變異系數(shù)最大，為18.18%。

26份劍麻種質(zhì)的平均葉長在59.4～175.0 cm之間，其中廣西引種11平均葉長最短，為59.4 cm，墨引10平均葉長最長，為175.0 cm。不同種質(zhì)的葉長變異系數(shù)在1.21%～15.65%之間，其中墨引10變異系數(shù)最小，為1.21%，墨引5變異系數(shù)最大，為15.65%。

26份劍麻種質(zhì)的平均葉寬在8.0～19.8 cm之間，其中廣西引種12平均葉寬最小，為8.0 cm，墨引8平均葉寬最大，為19.8 cm。不同種質(zhì)的葉寬變異系數(shù)在0.69%～15.04%之間，其中墨引11變異系數(shù)最小，為0.69%，墨引4變異系數(shù)最大，為15.04%。

26份劍麻種質(zhì)的平均葉厚在0.6～1.4 cm之間，其中墨引3、廣西引種11和廣西引種12這3份種質(zhì)的平均葉厚最小，為0.6 cm，廣西引種8平均葉厚最大，為1.4 cm。不同種質(zhì)的葉厚變異系數(shù)在6.54%～42.43%之間，其中廣西引種7變異系數(shù)最小，為6.54%，墨引4變異系數(shù)最大，為42.43%。

26份劍麻種質(zhì)的平均葉基厚在1.8～4.7 cm之間，其中墨引3平均葉基厚最小，為1.8 cm，墨引8平均葉基厚最大，為4.7 cm。不同種質(zhì)的葉基厚變異系數(shù)在1.45%～28.05%之間，其中廣西引種6變異系數(shù)最小，為1.45%，墨引3變異系數(shù)最大，為28.05%。

26份劍麻種質(zhì)的平均單葉重在162.3～1789.0 g之間，其中廣西引種11平均單葉重最小，為162.3 g，墨引6平均單葉重最大，為1789.0 g。不同種質(zhì)的單葉重變異系數(shù)在2.51%～30.24%之間，其中廣西引種12變異系數(shù)最小，為2.51%，墨引9變異系數(shù)最大，為30.24%。

由表3可知，26份劍麻種質(zhì)的平均株高為199.4 cm，變異系數(shù)為17.67%；平均葉長為133.9 cm，變異系數(shù)為24.00%；平均葉寬為12.5 cm，變異系數(shù)為21.68%；平均葉厚為1.0 cm，變異系數(shù)為23.84%；平均葉基厚為3.1 cm，變異系數(shù)為27.19%；平均單葉重為703.4 g，變異系數(shù)為60.94%。變異系數(shù)從大到小排序為單葉重＞葉基厚＞葉長＞葉厚＞葉寬＞株高。經(jīng)方差分析表明，同一種質(zhì)內(nèi)株高、葉長、葉寬、葉厚、葉基厚、單葉重這6項數(shù)量性狀差異不顯著，而不同種質(zhì)間以上6項數(shù)量性狀均存在極顯著差異。

續(xù)表2

表3 26份劍麻種質(zhì)資源表型多樣性統(tǒng)計分析Table 3 Analysis of morphological diversity for 26 sisal germplasms resources

2.3 主成分分析

為了能夠更加充分地反映劍麻種質(zhì)資源各表型性狀間起主導作用的綜合指標，對26份劍麻種質(zhì)資源6個表型性狀進行了主成分分析。遵循主成分分析累計貢獻率≥85%的原則，前3個因子的累計貢獻率為89.2523%，大于85%，因此選擇前3個主成分因子進行分析。

第一個主成分的特征值為3.8965，貢獻率最大，為64.9413%，累計貢獻率為64.9413%。其特征向量中，葉基厚、單葉重、葉長具有較大的載荷，分別為0.4424、0.4416、0.4276，說明葉片越長，單葉重越重，葉基越厚。在選育品種時應主要根據(jù)這些性狀進行選擇。

第二個主成分的特征值為0.8988，貢獻率為14.9804%，累計貢獻率79.9217%。其特征向量中，葉寬具有較大的載荷，為0.6222，說明葉寬也是選育品種的重要性狀指標。

第三個主成分的特征值為0.5598，貢獻率為9.3306%，累計貢獻率89.2523%。其特征向量中，葉厚具有較大的載荷，為0.822。在選育品種時，也需考慮葉厚這項指標。

表4 26份劍麻種質(zhì)資源6個表型性狀主成分分析Table 4 Principal component analysis of 6morphological traits of 26 sisal germplasms

2.4 相關性分析

由表5可知，株高、葉長、葉寬、葉厚、葉基厚和單葉重6個數(shù)量性狀之間均存在線性正相關。其中，株高和葉長、葉基厚和單葉重之間的相關系數(shù)最大，均為0.80，呈極顯著相關。葉寬和單葉重、葉厚和葉基厚、葉長和單葉重、葉長和葉基厚、葉長和葉厚、株高和單葉重、葉寬和葉基厚、株高和葉厚、株高和葉基厚之間的相關系數(shù)分別為 0.71、0.69、0.64、0.62、0.58、0.56、0.56、0.52、0.50，且呈極顯著相關。葉寬和葉厚、葉厚和單葉重、葉長和葉寬之間的相關系數(shù)為0.47、0.46、0.40，呈顯著相關。株高和葉寬之間的相關系數(shù)最小，為0.29，兩者相關性不顯著。

表5 26份劍麻種質(zhì)資源6個表型性狀相關性分析Table 5 Correlation analysis of 6 morphological traits of 26 sisal germplasms

2.5 抗寒性分析

從表1可以看出，不同劍麻種質(zhì)的抗寒性不同，寒害指數(shù)為0%～100%不等。墨引系列劍麻種質(zhì)中，墨引 6、7、8、12寒害指數(shù)為 0，表現(xiàn)抗寒性最強；墨引 1、2、3、4、5、10、11寒害指數(shù)在 5.0%～35.0%之間，抗寒性較好；墨引9寒害指數(shù)為100%，抗寒性最弱。廣西引種系列種質(zhì)中，廣西引種1、3、4、5、6、8、9、10、11、12寒害指數(shù)為0，表現(xiàn)抗寒性最強；廣西引種13、14寒害指數(shù)分別為32.5%、25.0%，抗寒性較好；廣西引種2、7寒害指數(shù)分別為60.0%、85.0%，抗寒性較弱。

3 結(jié)論

通過質(zhì)量性狀評價發(fā)現(xiàn)，26份劍麻種質(zhì)的葉色主要有灰綠色、綠色和藍綠色三種，墨引系列主要為綠色和灰綠色，以綠色為主，廣西引種系列種質(zhì)三種顏色均有，但以藍綠色和綠色為主；葉緣分為平順（無刺）和有刺兩類，無刺的種質(zhì)共10份，其中墨引系列3份，廣西引種系列7份；少刺或小刺共12份，其中墨引系列7份，廣西引種系列5份；鉤刺和鋸刺，墨引系列和廣西引種系列各1份。

通過數(shù)量性狀評價和方差分析發(fā)現(xiàn)，26份劍麻種質(zhì)的植物學性狀和農(nóng)藝性狀存在不同程度差異，但同一種質(zhì)內(nèi)的差異不顯著，不同種質(zhì)間存在顯著差異，該結(jié)果與張燕梅等［12］的研究結(jié)果一致。由此說明同一種質(zhì)不同植株間具有較為穩(wěn)定的遺傳性和一致性，不同種質(zhì)間的遺傳多樣性豐富，有利于劍麻種質(zhì)資源的差異化選擇，為今后遺傳改良和種質(zhì)開發(fā)利用研究提供了豐富的原始資源材料。

通過主成分分析發(fā)現(xiàn)，葉基厚、單葉重和葉長是影響第一主成分的主要因子，葉寬是影響第二主成分的主要因子，葉厚是影響第三主成分的主要因子。因此在選育品種時，應重點從這些性狀上進行選擇，特別要考慮葉基厚、單葉重和葉長這3項指標。該結(jié)果與張燕梅等［12］的研究結(jié)果比較一致。

通過相關性分析發(fā)現(xiàn)，株高、葉長、葉寬、葉厚、葉基厚和單葉重6個性狀之間均存在線性正相關。其中株高和葉長、葉厚、葉基厚、單葉重之間，葉長和葉厚、葉基厚、單葉重之間，葉寬和單葉重、葉基厚之間，葉厚和葉基厚，葉基厚和單葉重之間存在極顯著相關。株高和葉寬的相關關系不顯著。相關性分析結(jié)果可為雜交育種中選擇親本材料或篩選優(yōu)良品種提供參考。

利用自然寒害對26份劍麻種質(zhì)資源進行了抗寒性評價，結(jié)果表明，26份劍麻種質(zhì)中有14份種質(zhì)寒害指數(shù)為0，抗寒性較強，包括墨引6、7、8、12，廣西引種1、3、4、5、6、8、9、10、11、12，可作為今后抗寒育種材料或耐寒栽培品種。通過觀察，其他受寒害影響的劍麻種質(zhì)，在寒害過后，通過一段時間的合理栽培管理措施，基本可以恢復正常生長。