余務(wù)剛，肖良俊，吳濤，馬婷,李賢忠，寧德魯

(1.西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224；2.云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，云南 昆明 650201)

我國核桃屬(Juglans)植物有8 種，作為堅果培育的有核桃(JuglansregiaL.)和深紋核桃(JuglanssigillataDade.)兩種[1]。拉丁名sigillata為種殼刻紋深密的意思，由法國分類學(xué)家Louis-Albert Dode于1906年進(jìn)行命名[2]，2021年沈國舫院士主編的《中國主要樹種造林技術(shù)》(第二版)中也定名為深紋核桃[3]。核桃作為堅果和木本油料樹種，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值[4]。中國是世界上最大的核桃生產(chǎn)國和消費(fèi)國[5]，其中，云南核桃的種植面積、產(chǎn)量和產(chǎn)值均居全國榜首[6]。云南栽種的核桃屬樹種中，深紋核桃占據(jù)了很大比例。根據(jù)殼厚度，深紋核桃分為泡核桃、夾綿核桃和鐵核桃三大類[7]。

表型觀測是研究植物多樣性最直觀、最基礎(chǔ)的方法[8]。表型多樣性是遺傳和環(huán)境共同作用的結(jié)果[9]，是種質(zhì)整體多樣性的一個重要組成部分[10]，表型性狀豐富，說明遺傳變異也豐富[11]。受季風(fēng)氣候的影響，云南干濕分明、春秋季長、夏季氣溫低日照較多[12]，對核桃生長產(chǎn)生了很大影響。目前，對深紋核桃的表型多樣性研究大部分集中于果實，但對株型、枝葉和花果的綜合性研究較少，針對深紋核桃不同類型的研究更少。本研究以來自云南省內(nèi)的泡核桃、夾綿核桃和鐵核桃為研究對象，觀測并分析其表型多樣性，以期為優(yōu)化核桃引種工作，提高核桃資源質(zhì)量和品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省林業(yè)和草原科學(xué)院樹木園內(nèi)深紋核桃種質(zhì)資源圃。該資源圃建立于2015年，通過對云南省16個市(州)深紋核桃種質(zhì)資源調(diào)查，共收集入圃種質(zhì)資源812份[13]。地理位置位于102°70′E、25°05′N，海拔約1 970 m，年平均氣溫14.7 ℃，年均日照2 328 h，年均降水量約1 100 mm[14]。

1.2 試驗材料

在深紋核桃種質(zhì)資源圃內(nèi)挑選不同類型深紋核桃各10個品種，每個品種各選取3 株生長健壯、無病蟲害且開花結(jié)果的植株作為樣樹，于2020年12月開始觀測各表型性狀。樣樹來源和地理概況見表1。

表1 不同類型深紋核桃資源來源和地理概況Tab.1 Source and geographical overview of different type of J.sigillata resources

續(xù)表1

1.3 項目測定

參照《核桃標(biāo)準(zhǔn)綜合體》[15]，對各深紋核桃樣樹的株型、枝葉和花果進(jìn)行性狀觀測，用精確度為0.01 mm的游標(biāo)卡尺、千分之一天平和精確度為0.1 cm的卷尺測量，樹高用精確度0.1 m的測高儀測量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

果形指數(shù)=縱徑/橫徑[16]，三徑均值=(縱徑+橫徑+棱徑)/3。變異分析包括變異幅度(RV)和變異系數(shù)(CV)兩個指標(biāo)，RV=最大值-最小值，CV=標(biāo)準(zhǔn)差/均值×100%[17]。

參考文獻(xiàn)方法，計算Simpson多樣性指數(shù)(DS)[18]和Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H′)[19-20]，計算公式如下。

DS=1-∑(Ni/N)2

H′=-∑(Ni/N)ln(Ni/N)

式中:Ni為i植物豐富度；N為總豐富度或總生物量。

發(fā)枝率=分支數(shù)量/腋芽總數(shù)×100%

成枝率=抽生15 cm以上長枝數(shù)/總發(fā)枝數(shù)量×100%

果枝率=結(jié)果枝數(shù)/總新梢數(shù)×100%。

采用Excel 2016軟件制作表格，使用SPSS 20.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型深紋核桃的表型性狀描述

相同的栽培時間內(nèi)泡核桃株型較為細(xì)長，夾綿核桃株型挺拔健壯，鐵核桃株型矮小纖細(xì)，見圖1A。

圖1 不同類型深紋核桃株型、枝、葉和花的性狀描述Fig.1 Description of plant type,branches,leaves and flowers of different types of J.sigillata

枝條生長情況對核桃產(chǎn)量具有一定的影響，3個類型的成枝率基本持平(圖1B)，鐵核桃稍低。泡核桃的發(fā)枝率(85%)和成枝率(69%) 較高但是果枝率(31%)較低；夾綿核桃的發(fā)枝率(86%)和成枝率(70%)較高，果枝率(32%)一般；鐵核桃的發(fā)枝率(79%)和成枝率(66%)較低但是果枝率(34%)較高。夾綿核桃雌花序數(shù)(18.7)>泡核桃(15.9)>鐵核桃(11.8)(圖1C)，雌花數(shù)目基本持平，夾綿核桃花朵較多葉子較少，鐵核桃與之相反。各類型深紋核桃雄花序長度差別不大，相比較而言，泡核桃雄花序短而雌花序較長，鐵核桃雄花序長而雌花序較短(圖1D)。

不同類型深紋核桃株型、枝條、花序和果實表型性狀的方差分析見表2。經(jīng)F值檢驗，各表型性狀在不同類型深紋核桃間差異性顯著(P<0.05)，說明不同類型的深紋核桃間差異顯著。

表2 不同類型深紋核桃表型性狀的方差分析Tab.2 Analysis of variance of phenotypic traits in different types of J.sigillata

各表型性狀的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果(表3)表明，泡核桃殼厚的平均值為0.96 mm，夾綿核桃為1.22 mm，鐵核桃1.89 mm，差異較大；鐵核桃單果粒重(13.1 g)>夾綿核桃(12.49 g)>泡核桃(11.55 g)；夾綿核桃的單果仁重(6.42 g)>鐵核桃(6.01 g)>泡核桃(5.69 g)，而泡核桃出仁率(53.0%)>夾綿核桃(52.0%)>鐵核桃(44.0%)；果實的縱徑、橫徑、棱徑和三徑均值均鐵核桃>夾綿核桃>泡核桃；果形指數(shù)反映了堅果形狀，越接近1越圓潤，當(dāng)其大于1，果形橢圓偏長，小于1時，堅果橢圓偏扁[21]，泡核桃(0.99)和鐵核桃(1.01)果實較為圓潤，夾綿核桃果形細(xì)長(1.06)。泡核桃果形較小重量較輕但出仁率高，夾綿核桃果形細(xì)長便于區(qū)分，鐵核桃果形較大重量較重但出仁率低，果殼厚重。

2.2 不同類型深紋核桃表型性狀的多樣性分析

深紋核桃果實的描述性性狀按標(biāo)準(zhǔn)賦值(表4)，深紋核桃果實性狀呈現(xiàn)豐富的多樣性。于秋香等[22]通過對核桃果實表型性狀的多樣性分析發(fā)現(xiàn)，在選育過程中應(yīng)關(guān)注取仁難易、取仁難度、種殼光滑度、澀味、種殼厚度、內(nèi)褶壁退化程度及質(zhì)地等性狀。

表3 不同類型深紋核桃果實表型性狀平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差Tab.3 Mean standard deviation of phenotypic characters of J.sigillata fruit of different types

表4 深紋核桃果實表型性狀賦值Tab.4 Phenotypic character assignment of J.sigillata fruit

深紋核桃果形多為卵圓(0.4)和扁圓型(0.43)，圓形次之，卵形最少；種尖性狀多為稍尖(0.43)，鈍尖和特尖的較少；種肩形狀最多的是圓肩(0.43)，平肩最少(0.13)；種基多為稍凸(0.57)，特凸(0.03)和特凹(0.07)的均較少；大部分核桃種皮上的麻點大且多(0.57)，刻紋均勻(0.6)，縫合線緊密隆起(0.4)，也有一部分核桃縫合線疏松(0.4)；深紋核桃種皮內(nèi)橫膈膜大多為膜質(zhì)(0.57)，內(nèi)褶壁退化(0.8)，也有一部分橫膈膜和內(nèi)褶壁呈骨質(zhì)(0.03)；內(nèi)種皮顏色豐富，大多為黃色(0.33)，果仁顏色為黃色(0.33)或白色(0.3)，這部分核桃口感微微澀口，也有香醇的核桃風(fēng)味，多為泡核桃和夾棉核桃，也有內(nèi)種皮為淺紫色(0.23)和紫紅色的(0.1)，其果仁呈淺紫色(0.37)，品嘗起來澀味淺淡，口感香甜，多為鐵核桃；大部分核桃果仁飽滿(0.87)取仁容易(0.57)，其中種殼較厚的鐵核桃取仁困難。各性狀的DS和H′具有較大的差異，其中內(nèi)褶壁的DS(0.82)和H′(1.75)均最低，種基形狀和種仁質(zhì)感的DS(0.96)和H′(3.28)均較高，具有較高的多樣性。

表5 深紋核桃表型性狀表現(xiàn)頻率和多樣性指數(shù)Tab.5 Frequency of phenotypic character expression and diversity index of J.sigillata fruit

深紋核桃各表型性狀的中位數(shù)、變異幅度、變異系數(shù)、Simpson 指數(shù)和 Shannoon-Wiener指數(shù)詳見表6。變異系數(shù)代表性狀值離散性特征，變異系數(shù)越大，則離散程度越大[23]。雌花軸長度的 RV 較大(60.39 mm)，CV 較小(0.39)，DS(0.961 9)和H′(3.329 3)較大，這個性狀相對于其他性狀較為分散，但變異較為穩(wěn)定；雌花序數(shù)的CV 較大(1.05)，DS(0.931 3)和H′(2.950 2)較小，這個性狀遺傳多樣性較高，豐富度較高；棱徑的RV(0.44)和CV(0.1)，較小DS(0.980 8)和H′(2.750 8)較大，這個性狀相較于其他性狀較為集中，變異較為穩(wěn)定，遺傳多樣性較高，果形豐富度大。

對不同類型深紋核桃各個表型性狀的 RV、CV、DS和H′進(jìn)行分析(表7)可以發(fā)現(xiàn)，不同類型深紋核桃的發(fā)枝率的變異和多樣性指數(shù)均比較高，變異豐富，遺傳不穩(wěn)定。鐵核桃樹高(0.35)、干徑(0.27)、發(fā)枝率(13.0%)、成枝率(33.0%)和果枝率(64.0%)的CV、DS、H′均高于其他兩個類型；泡核桃雄花序長度(0.28)、雌花軸長度(0.37)、雌花序數(shù)(1.09)、花數(shù)(0.27)的CV、DS、H′均低于其他兩個類型；夾綿核桃橫徑(0.10)、縱徑(0.08)、棱徑(0.08)、三徑均值(0.08)、粒重(0.20)和仁重(0.21)的CV、DS、H′均低于其他兩個類型。由此可見，鐵核桃的表型性狀更加豐富，特別是株型、枝條和果實方面，泡核桃的花序性狀和夾綿核桃的果實性狀相較而言變異不豐富，遺傳穩(wěn)定性更高。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

植物表型性狀是該物種形態(tài)特征的集合[24]，是衡量其遺傳多樣性的重要途經(jīng)和關(guān)鍵指標(biāo)[25]。植物隨著環(huán)境變化和自然選擇，形態(tài)特征會發(fā)生改變并產(chǎn)生新的表型性狀，直觀體現(xiàn)在表型多樣性上[26]。表型多樣性對于研究一些分布廣、變異性大的樹種發(fā)揮著不可替代的作用[27]，對選擇最優(yōu)、最適的種質(zhì)資源具有重要的參考價值[28]，在作物種質(zhì)研究中，已有許多通過利用綜合評價種質(zhì)資源來構(gòu)建核心種質(zhì)資源庫的成功案例，并成功地提高了育種效率[29]。

該研究表明，泡核桃株型較為細(xì)長(樹高 3.27 m，干徑 6.75 cm)，發(fā)枝率(85%)和成枝率(69%)較高而果枝率(31%)偏低，雌花序數(shù)多(15.9)，雌花序長(39.97 cm)而雄花序短(12.11 cm)；夾綿核桃株型挺拔健壯(樹高 3.16 m，干徑 7.2 cm)，發(fā)枝率(86%)和成枝率(70%)較高而果枝率(32%)一般，雌花序數(shù)最多(18.7)，雌花序長度(36.32 cm)和雄花序長度(13.9 cm)都較長；鐵核桃株型矮小纖細(xì)(樹高2.66 m，干徑5.68 cm)，發(fā)枝率(79%)和成枝率(66%)較低但果枝率(34%)較高，雌花序數(shù)(11.8)少且花序短(30.13 cm)，而雄花序較長(12.21 cm)，花序性狀與羅蔚萍[30]的研究結(jié)果基本一致。牛自勉等[31]通過試驗發(fā)現(xiàn)高植株進(jìn)入盛果期后產(chǎn)量較高，鐘秋珍等[32]發(fā)現(xiàn)長果枝結(jié)果性能好，增加果枝和雌花軸長度有利于提高果枝負(fù)載能力，且不同的修剪方式對成枝率的影響不同[33]，通過控制株高、果枝數(shù)和花序數(shù)量可以提高深紋核桃的品質(zhì)和產(chǎn)量并實現(xiàn)長期高效生產(chǎn)。

泡核桃殼厚平均為0.96 mm，取仁易，單果粒重11.55 g，單果仁重5.69 g，出仁率為53%，縱徑、橫徑、棱徑和三徑均值均最小，果形指數(shù)為0.99，果形圓潤，果實小質(zhì)量輕但出仁率高，內(nèi)種皮多為淺黃和白色；夾綿核桃殼厚平均為1.22 mm，單果粒重12.49 g，單果仁重6.42 g，出仁率為52%，果形指數(shù)為1.06，果形細(xì)長出仁率較高；鐵核桃殼厚1.89 mm，取仁較難，單果粒重13.1 g，單果仁重6.01 g，出仁率為44%，縱徑、橫徑、棱徑和三徑均值最高，果形指數(shù)為1.01，果形圓潤，果形大質(zhì)量重但出仁率較低，主要原因是果殼厚重，內(nèi)種皮多為淺紫和紫紅色。這一結(jié)果與肖良俊等[34]和方文亮等[7]的研究結(jié)果大致相似，稍有不同，可能是因為該研究樣本數(shù)不夠多。

經(jīng)F值檢驗，各表型性狀在不同類型深紋核桃間差異性顯著(P<0.05)，說明不同類型的深紋核桃間差異顯著。保持豐富的變異對于天然品種十分有利[35]，泡核桃雌花序數(shù)、粒重、仁重和三徑均值的CV、DS和H′較大，夾綿核桃雌花序數(shù)、果形指數(shù)和三徑均值的 CV、DS和H′大，鐵核桃的雌花序數(shù)、仁重、出仁率和三徑均值 CV、DS和H′較大，這些性狀離散程度大，具有顯著的表型特征，遺傳穩(wěn)定性較差，遺傳豐富度高，表型多樣性程度高。具有特殊表型的深紋核桃種質(zhì)資源更具保護(hù)和保存價值，在種質(zhì)資源收集保存時應(yīng)優(yōu)先收集保存，反之，可適當(dāng)減少保存株數(shù)[36]。

3.2 結(jié)論

深紋核桃表型性狀的表型多樣性豐富，雌花序數(shù)、仁重和三徑均值的表型多樣性程度高。泡核桃果實小質(zhì)量輕但出仁率高，內(nèi)種皮多為淺黃和白色，果仁口感微微澀口，適合制作核桃副產(chǎn)品；夾綿核桃果形細(xì)長出仁率較高，果仁口感較甜但不夠香醇；鐵核桃果形大質(zhì)量重但出仁率較低，內(nèi)種皮多為淺紫和紫紅色，品嘗澀味淺淡，口感香醇細(xì)膩，口味香甜，適合鮮食。本研究結(jié)果為進(jìn)一步豐富對深紋核桃的認(rèn)識提供參考，為促進(jìn)深紋核桃種質(zhì)資源的收集、保護(hù)、利用及新品種選育奠定基礎(chǔ)。