羅友進(jìn) 陳 霞 吳純清 張義剛 程玥晴 謝永紅

摘 要 以收集于西南地區(qū)的16份青花椒種質(zhì)資源為研究對象，采用變異系數(shù)、雜種指數(shù)、相關(guān)性、主成分和聚類分析方法研究了花椒種質(zhì)資源表型性狀的多樣性，探索了西南地區(qū)青花椒種群間的變異特點(diǎn)和多樣性，為青花椒良種選育提供參考依據(jù)。結(jié)果表明：16份青花椒種質(zhì)資源8項(xiàng)表型性狀指標(biāo)的變異性較大，變異系數(shù)在6.8%～44.7%，其中以狹翼寬的變異系數(shù)最大，子房形狀指數(shù)的變異系數(shù)最小;各表型性狀指標(biāo)雜種指數(shù)變異范圍較大，變異系數(shù)除小葉數(shù)雜種指數(shù)外均在20%以上，以子房形狀指數(shù)雜種指數(shù)的變異系數(shù)最大。相關(guān)性分析表明，青花椒千粒重與雌蕊長、葉形指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與狹翼寬呈顯著負(fù)相關(guān);主成分分析表明，雌蕊長、子房形狀指數(shù)、基部小葉面積和狹翼寬是最主要表型性狀因子;聚類分析表明，青花椒栽培品種與野生品種間表型性狀存在著較大的差異。據(jù)此認(rèn)為，西南地區(qū)青花椒種質(zhì)資源表型性狀變異類型豐富、變異幅度大，遺傳多樣性豐富，育種選擇潛力大。

關(guān)鍵詞 青花椒;種質(zhì)資源;表型性狀;多樣性;西南地區(qū)

中圖分類號：S573+.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.34.001

花椒為蕓香科（Rutaceae）花椒屬（Zanthoxylum L.）植物，在我國有悠久的栽培歷史，是香料、醫(yī)藥、油料兼用的經(jīng)濟(jì)樹種[1]。目前，果實(shí)為綠色的花椒統(tǒng)稱為“青花椒”，因其具有麻味濃烈、氣味清香的特點(diǎn)，且果皮顏色獨(dú)特，深受消費(fèi)者喜愛。

受歷史、地理及人為因素的影響，花椒在由野生向栽培馴化的過程中逐漸形成了很多的品種，常見的栽培品種如大紅袍、小紅袍、枸椒等。但由于分類依據(jù)各不相同，導(dǎo)致存在品種名稱混淆、雜亂等問題（即同名異物、同物異名現(xiàn)象）。人工選育出的品種雖然較多，但在品種類型和特征上無突破性的進(jìn)展[2-3]。表型性狀鑒定評價是植物種質(zhì)資源研究的常用方法[4-10]，如李紅莉等通過對黑龍江省野生獼猴桃果實(shí)表型性狀變異研究指出其遺傳多樣性豐富，育種選擇潛力大[7];王博等以寧夏野生酸棗群體的分布、表型性狀等研究為基礎(chǔ)，提出了酸棗資源的保護(hù)和開發(fā)利用方向[8]。訖今為止，對花椒的研究主要集中在栽培管理、生理、生化、生態(tài)及藥用價值方面[1，11-13]，對其表型性狀多樣性方面的研究還鮮見報道[14]，嚴(yán)重制約了其種質(zhì)資源的開發(fā)利用。本文以來自于西南地區(qū)（重慶、四川、云南、貴州）的共16份青花椒種質(zhì)資源為研究對象，對其8項(xiàng)表型性狀進(jìn)行分析和綜合評價，旨在揭示不同來源地青花椒種質(zhì)資源的遺傳多樣性與親緣關(guān)系，為青花椒種質(zhì)資源的開發(fā)利用及新品種選育提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

供試材料為西南地區(qū)的16份青花椒種質(zhì)，保存在重慶市花椒種質(zhì)資源圃內(nèi)，來源地信息見表1。該資源圃位于重慶市江津區(qū)慈云鎮(zhèn)刁家社區(qū)（E：106°13′5.84″～106°13′26.06″，N：29°6′54.38″～29°7′14.95″），處川東平行嶺谷末端，為北高南低淺丘地貌，海拔范圍為295.5～335.7 m;屬北半球中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣候溫和、四季分明、夏熱冬暖、光熱同季、無霜期長、雨量充沛、濕潤多陰等特點(diǎn)。常年平均氣溫18.4 ℃，年平均日照時數(shù)1 141.0 h，年平均降雨量1 001.2 mm;年平均風(fēng)速0.8 m·s-1，最多風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng);年平均蒸發(fā)量為805.5 mm;年雷暴日數(shù)37 d。土壤為沙溪廟組紫色砂壤土和壤土，土層較為深厚;坡耕地面積占68%，平緩谷地面積占32%;土壤排水系統(tǒng)良好。資源圃種質(zhì)資源按照當(dāng)?shù)卦耘喙芾砹?xí)慣進(jìn)行日常管理，其間根據(jù)病蟲害發(fā)生情況及時噴藥防治。

1.2? 方法

每份青花椒種質(zhì)資源分別選取5株健康植株采集葉片、花序及果實(shí)樣品進(jìn)行觀測分析，其中，葉片樣品從當(dāng)年生枝條上采集，選取老熟葉片30片·株-1，并確保無機(jī)械損傷和病蟲害;花序樣品于青花椒盛花期在植株中上部采集，10個·株-1;果實(shí)樣品于各種質(zhì)資源青花椒成熟期隨機(jī)收集，采集混合鮮青花椒果穗樣品1 kg。觀測分析指標(biāo)主要包括狹翼寬、基部小葉面積、葉形指數(shù)、雌蕊長、子房形狀指數(shù)、小葉數(shù)、千粒重、頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)等。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

1.3.1? 單一性狀雜種指數(shù)Ix

根據(jù)青花椒種質(zhì)資源葉、花、果的主要性狀變異特征，選取狹翼寬、基部小葉面積、葉形指數(shù)、雌蕊長、子房形狀指數(shù)、小葉數(shù)、千粒重及頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)等單一性狀量化指標(biāo)，參考Anderson設(shè)計的“雜種指數(shù)”法[14]進(jìn)行青花椒性狀變異的定量評價。青花椒種質(zhì)資源單一性狀雜種指數(shù)Ix計算公式如下：

[Ix=I1B-A×B-X] （1）

（1）式中，Ix為比較的青花椒種質(zhì)資源各性狀雜種指數(shù)值。I1為評價資源的各性狀的設(shè)定指數(shù)值，設(shè)定變異最大的竹葉椒，狹翼寬、基部小葉面積、葉形指數(shù)、雌蕊長度、子房形狀指數(shù)、小葉數(shù)、千粒重及頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)單一性狀指數(shù)分別為4、2、3、3、4、3、4、2;設(shè)定花椒各性狀不變，各單一性狀指數(shù)值均為0。A、B分別為花椒屬竹葉花椒、花椒各性狀的最值。X為比較花椒資源各性狀的測定值。

1.3.2? 數(shù)據(jù)分析

表型性狀數(shù)據(jù)統(tǒng)計性描述分析、相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析等均采用IBM SPSS 19.0軟件進(jìn)行，主成分分析采用因子過程的主成分分析法，提取特征值大于1.0的因子作為主成分;聚類分析采用離差平方和法，遺傳距離為歐氏距離。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 表型性狀描述性分析

16份青花椒種質(zhì)資源的表型性狀統(tǒng)計分析見表2。由表2可知，16份青花椒種質(zhì)資源8項(xiàng)表型性狀指標(biāo)的變異系數(shù)在6.8%～44.7%，整體變異系數(shù)平均為22.48%，變異范圍較大，種質(zhì)資源多樣性豐富。其中，狹翼寬的變異系數(shù)最大（44.7%），子房形狀指數(shù)的變異系數(shù)最?。?.8%）;葉形指數(shù)、千粒重、基部小葉面積和雌蕊長等的變異系數(shù)均在20%以上，頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)、小葉數(shù)的變異系數(shù)相對較小，分別為13.7%、11.4%。

以花椒屬竹葉花椒、花椒的性狀指標(biāo)為參考標(biāo)準(zhǔn)，按照Anderson設(shè)計的“雜種指數(shù)”法對選取的花椒性狀指標(biāo)變異進(jìn)行定量評價，結(jié)果見表3。由表3可知，16份青花椒種質(zhì)資源8項(xiàng)表型性狀指標(biāo)雜種指數(shù)的變異系數(shù)在14.8%～76.8%，整體變異系數(shù)平均為42.1%，變異范圍較大，其中子房形狀指數(shù)雜種指數(shù)的變異系數(shù)最大（76.8%），小葉數(shù)雜種指數(shù)的變異系數(shù)最?。?4.8%），其余雜種指數(shù)的變異系數(shù)均在20%以上。

2.2? 表型性狀相關(guān)性分析

16份青花椒種質(zhì)資源表型性狀間的相關(guān)性分析見表4。由表4可知，狹翼寬與基部小葉面積呈極顯著正相關(guān)，與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān);葉形指數(shù)與千粒重呈極顯著正相關(guān)，與雌蕊長呈顯著正相關(guān);雌蕊長與子房形狀指數(shù)和千粒重均呈顯著正相關(guān);其他各指標(biāo)之間不存在顯著性相關(guān)。結(jié)果表明，16份花椒種質(zhì)資源多個數(shù)量性狀間存在著互相促進(jìn)、互相制約的復(fù)雜關(guān)系。

2.3? 主成分分析

青花椒種質(zhì)資源8個表型性狀指標(biāo)的主成分分析見表5。以特征值大于1為標(biāo)準(zhǔn)提取主成分，前3個主成分的累計貢獻(xiàn)率為75.313%，即表明3個主成分能表達(dá)青花椒種質(zhì)資源表型性狀的大部分信息。

從各主成分中每個性狀的特征向量值（見表6）來看，第1主成分的貢獻(xiàn)率最高，為38.918%，其中雌蕊長（0.867）、狹翼寬（0.747）、千粒重（-0.739）的特征向量絕對值較大;第2主成分的貢獻(xiàn)率其次，為19.003%，其小葉數(shù)（0.796）、子房形狀指數(shù)（-0.615）、狹翼寬（-0.434）的特征向量絕對值較大;第3主成分的貢獻(xiàn)率也較高，為17.392%，其頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)（0.627）、基部小葉面積（0.624）、葉形指數(shù)（-0.568）的特征向量絕對值較大。

2.4? 聚類分析

基于8項(xiàng)表型性狀的雜種指數(shù)對16份青花椒種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析，可將其劃分為3類，結(jié)果見圖1。其中，第Ⅰ類有九葉青花椒、關(guān)嶺藤椒、云南大麻椒、云南藤椒、榮昌無刺花椒、蓬溪青花椒、金陽青花椒，第Ⅱ類有云南野生花椒-3、金佛山野生花椒-6、奉節(jié)野生花椒-2、巫溪野生花椒-2、涪陵野生花椒-1、樂山野生花椒-1、潼南野生花椒-1、江津野生花椒-1，第Ⅲ類有神龍峽早花竹葉椒。結(jié)果表明，花椒栽培品種與野生品種間存在著較大差異;來源于貴州、云南和重慶的花椒栽培品種具有較近的親緣關(guān)系，它們與來源于四川的花椒栽培品種的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。同時，因第Ⅲ類只有神龍峽早花竹葉椒，故本文只對第Ⅰ類與第Ⅱ類進(jìn)行獨(dú)立樣品t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這兩類群間在狹翼寬、葉形指數(shù)、雌蕊長和千粒重等指標(biāo)的雜種指數(shù)間存在顯著性差異。

3? 討論與結(jié)論

表型性狀是基因型和環(huán)境共同作用的表現(xiàn)，表型性狀變異是植物遺傳多樣性在形態(tài)水平上的表現(xiàn)，是其自身遺傳因素與外部環(huán)境相互作用的結(jié)果[15]。植物表型多樣性研究是植物遺傳多樣性研究最直接、最基礎(chǔ)的方法，既能從整體上分析表型遺傳多樣性的豐富程度，又能為分子生物學(xué)研究提供可靠的表型數(shù)據(jù)[16-17]。本文以從西南地區(qū)收集的16份青花椒種質(zhì)資源為研究對象，從對其8個表型性狀指標(biāo)的統(tǒng)計性描述、變異程度等分析與評價可以看出：西南地區(qū)青花椒資源豐富。16份青花椒種質(zhì)資源8項(xiàng)表型性狀指標(biāo)的變異系數(shù)在6.8%～44.7%，整體變異系數(shù)平均為22.48%，其狹翼寬的變異系數(shù)最大，說明各種質(zhì)間差異大，有著豐富的遺傳多樣性，而子房形狀指數(shù)的變異系數(shù)最小，即表明其在各種質(zhì)間相對穩(wěn)定。各表型性狀間的相關(guān)性分析表明，青花椒千粒重與雌蕊長、葉形指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與狹翼寬呈顯著負(fù)相關(guān);主成分分析表明，雌蕊長、子房性狀指數(shù)、基部小葉面積和狹翼寬是最主要表型性狀因子;聚類分析也表明，青花椒栽培品種與野生品種間表型性狀存在著較大的差異，這就為以后青花椒品種的優(yōu)選提供了依據(jù)。

本研究對16份青花椒種質(zhì)資源表型性狀進(jìn)行分析和評價，在一定程度上反映了西南地區(qū)青花椒種質(zhì)資源的多樣性，為今后深入研究其遺傳多樣性奠定了基礎(chǔ)。但表型性狀的表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境因子共同作用的結(jié)果，且受環(huán)境因素影響較大。因此，還應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行植株性狀及分子水平的相關(guān)研究，采用表型性狀分析與分子標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合的方法深入評價青花椒資源。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）

收稿日期：2021-11-12

基金項(xiàng)目：重慶市科技局魯渝科技協(xié)作項(xiàng)目“青花椒藥用組分精準(zhǔn)分離與藥理評價研究”（cstc2020jscx-lyjsAX0007）;重慶市2021年度森林植被恢復(fù)費(fèi)建設(shè)項(xiàng)目“重慶市花椒市級林木種質(zhì)資源庫建設(shè)”;2021年重慶市農(nóng)業(yè)專項(xiàng)資金項(xiàng)目“花椒資源收集和品種篩選”;重慶市現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊“調(diào)味品產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊”（2021[06]號）;重慶市農(nóng)業(yè)發(fā)展資金項(xiàng)目“青花椒鎘含量及來源解析”（NKY-2021AC001）。

作者簡介：羅友進(jìn)（1984—），男，浙江玉環(huán)人，博士，助理研究員，主要從事果園生態(tài)研究。E-mail：luoyoujin1984@163.com。

*為通信作者，E-mail：103709829@qq.com。