歐漢彪，林建勇，李 娟，梁瑞龍

(廣西林業(yè)科學(xué)研究院/國(guó)家林業(yè)與草原局中南速生材繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002)

【研究意義】楠木(Phoebebournei)屬樟科(Lauraceae)高大喬木，在我國(guó)主產(chǎn)于福建、浙江、湖北、湖南、江西、四川、重慶、廣東和廣西等地，大部分散生長(zhǎng)于山地丘陵或溪溝旁。其樹干通直、樹形優(yōu)美、材質(zhì)細(xì)密且極耐腐，是我國(guó)特有珍貴闊葉樹種，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值。目前，楠木制作的高檔家具、建筑、雕刻等聞名中外，優(yōu)良材質(zhì)讓消費(fèi)者趨之若鶩，市場(chǎng)供不應(yīng)求[1]。由于人類長(zhǎng)期強(qiáng)烈的干擾，導(dǎo)致楠木天然資源已急劇減少，因此楠木已被列為國(guó)家Ⅱ級(jí)野生瀕危保護(hù)植物。已有研究表明，植物葉片性狀受控于植物遺傳特性，具有相對(duì)穩(wěn)定性，但也受生境條件和氣候特性等綜合環(huán)境影響而表現(xiàn)出差異性[2-3]，常作為區(qū)分品種間、種源間及家系間的重要生理性狀指標(biāo)[4]。因此，分析不同種源楠木的葉片形態(tài)性狀及了解楠木不同種源間的遺傳變異規(guī)律，對(duì)其良種選育具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】迄今，學(xué)者對(duì)楠木的研究主要集中在生理生態(tài)學(xué)[5]、育苗技術(shù)[6]、遺傳改良[7]和造林技術(shù)[8]等方面，對(duì)其他葉片性狀變異研究的樹種有紅錐(Castanopsishystix)[9]、刨花潤(rùn)楠(Machiluspauhoi)[10]、米老排(Mytilarialaosensis)[11]、苦楝(Meliaazedarach)[12]、厚樸(Magnoliaofficinalis)[3]、油茶(Camelliaolerfera)[14]等，并發(fā)現(xiàn)葉片形態(tài)性狀對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)表現(xiàn)出顯著變異。植物群體在長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境過程中會(huì)產(chǎn)生不同形式及程度的變異形態(tài)[15]，葉片是決定植物生長(zhǎng)的重要器官，具有較強(qiáng)的可塑性和環(huán)境敏感性[16-17]。在不同光照、溫度、水分條件下植物葉片形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和厚度會(huì)產(chǎn)生不同的變化[18]。表型多樣性是遺傳多樣性的直接體現(xiàn)，是基因表達(dá)與環(huán)境因子在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中共同作用的結(jié)果[3，19]，而不同生境下植物種源的表型變異是遺傳變異格局、適應(yīng)機(jī)制和環(huán)境可塑性研究的前提[20]。葉片性狀受控于植物遺傳特性，故物種的葉片性狀常被認(rèn)為相對(duì)穩(wěn)定[13]。此外，葉片性狀還受生境條件和氣候特性等綜合環(huán)境影響而表現(xiàn)出差異性，常作為品種間、種源間及家系間的重要生理性狀加以研究[21]。【本研究切入點(diǎn)】目前，關(guān)于楠木葉片表型性狀變異的研究鮮見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】分析6個(gè)不同地理種源4年生楠木幼樹的葉片形態(tài)變異情況，為楠木種質(zhì)資源收集、保存、評(píng)價(jià)及其良種選育和開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在廣西南寧市廣西林業(yè)科學(xué)研究院苗圃進(jìn)行，該區(qū)海拔約80 m，屬北熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫21.7 ℃，年極端低溫-1.5 ℃，年極端高溫39.4 ℃，年均降水量1300 mm，日照時(shí)數(shù)1550 h以上，具有雨熱同期、陽光充足等特征。土壤屬赤紅壤，pH約4.2。

1.2 試驗(yàn)材料

供試驗(yàn)6個(gè)楠木種源分別來自重慶江津、貴州思南、廣西富川、湖南沅陵、江西崇義和福建建甌的自然分布天然群落，于2015年12月采集種子進(jìn)行育苗；2017年4月?lián)Q大袋移植于直徑20 cm、高20 cm的無紡布育苗袋繼續(xù)培育，行株距為1.0 m×1.5 m；2018年4月移植于苗圃空地。各種源地理位置和氣候因子概況見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 從本研究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)收集的楠木種源中，按照其天然群落地理分布范圍，篩選6個(gè)最具代表性的種源，每個(gè)種源選取3株生長(zhǎng)狀態(tài)良好的幼樹為重復(fù)，在每株樹冠外層向陽面的枝條摘取30片長(zhǎng)勢(shì)良好、無病蟲害的成熟葉片進(jìn)行標(biāo)記，裝入密閉自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)量性狀指標(biāo)。

1.3.2 測(cè)定指標(biāo)及方法 葉片性狀指標(biāo)中，葉面積、葉周長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬、長(zhǎng)寬比和形狀因子(葉片面積與周長(zhǎng)的校正比)使用手持式激光葉面積儀CI-203(美國(guó)CID公司)測(cè)定，葉厚用游標(biāo)卡尺測(cè)量，葉柄長(zhǎng)和寬基距用直尺測(cè)量，葉基角、葉尖角和葉脈角用量角器測(cè)量。

表1 6個(gè)天然楠木種源概況Table 1 Overview of 6 natural populations of P. bournei

表2 楠木葉片表型性狀的方差分量及種源間的表型分化系數(shù)Table 2 The variance component of phenotypic traits of P. bournei and the phenotypic differentiation coefficient between populations

注：*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note:* represented significant difference(P<0.05)，** represented extremely significant difference(P<0.01)，the same as below.

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 楠木葉片的表型變異分析結(jié)果

由表2可知，楠木葉片表型性狀在種源內(nèi)和種源間均存在極顯著差異(P<0.01，下同)，其中葉柄長(zhǎng)、葉長(zhǎng)和葉面積在種源間的方差分量百分比在30.00 %以上，說明這3個(gè)葉片表型性狀在種源間變異較大，易受地理位置的影響，而其他性狀變異主要表現(xiàn)在種源內(nèi)，易受環(huán)境因子影響；葉柄長(zhǎng)、葉厚、葉面積、葉基角和葉長(zhǎng)5個(gè)性狀的表型分化系數(shù)均大于60.00 %，說明這5個(gè)性狀在種源間變異較大，而長(zhǎng)寬比和寬基距的表型分化系數(shù)較小，為3.79 %和3.84 %，即該2個(gè)性狀在種源間表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定。楠木葉片表型性狀在種源間的方差分量百分比(18.01 %)大于種源內(nèi)的方差分量百分比(17.92 %) ，說明葉片的表型性狀以種源間分化為主。

由表3可知，楠木葉片表型性狀表現(xiàn)出明顯的變異，變幅為11.96 %～31.97 %。其中，葉基角的變異系數(shù)最大，為31.97 %，最小值為10°，最大值為65°，極差達(dá)55°；葉柄長(zhǎng)的變異系數(shù)較大，為27.02 %，最小值0.15 cm，最大值1.66 cm，極差達(dá)1.51 cm；葉尖角的變異系數(shù)也較大，為24.04 %，最小值27°，最大值89°，極差達(dá)62°；葉厚的變異系數(shù)最小，為11.96 %；其他葉表型性狀變異的變幅在12.09 %～19.92 %。說明葉基角和葉尖角的變異非常明顯，離散程度大，而葉厚性狀較穩(wěn)定。

由表4可知，福建建甌種源的葉面積最大(26.82 cm2)，重慶江川種源次之，二者差異不顯著(P>0.05，下同)，但顯著大于其他種源(P<0.05，下同)，而廣西富川種源的葉面積最小(20.01 cm2)，江西崇義種源次之，二者差異不顯著，但顯著小于其他種源；葉長(zhǎng)以重慶江津種源最長(zhǎng)(12.85 cm)，福建建甌和湖南沅陵種源次之，三者差異不顯著，但顯著長(zhǎng)于其他種源，而江西崇義種源的葉長(zhǎng)最短(10.36 cm)，廣西富川種源次之，二者差異顯著且均顯著短于其他種源；葉寬以貴州思南種源最寬(3.43 cm)，重慶江津和福建建甌種源次之，三者差異不顯著，而廣西富川種源的葉寬最窄(2.90 cm)，江西崇義種源次之，二者差異不顯著，但顯著窄于其他種源；葉周長(zhǎng)以湖南沅陵種源最長(zhǎng)(28.95 cm)，福建建甌種源次之，二者差異不存在，而江西崇義種源的葉周長(zhǎng)最短(25.25 cm)，廣西富川次之，二者差異不顯著，但顯著短于其他種源。說明重慶江津種源和福建建甌種源的葉形整體偏大，廣西富川種源和江西崇義種源的葉形整體偏小。

表3 楠木葉片表型性狀的變異情況Table 3 Variation coefficient of phenotypic traits in P. bournei leaves

從表4可看出，重慶江津種源、福建建甌種源、江西崇義種源、廣西富川種源、湖南沅陵種源和貴州思南種源楠木的形狀因子分別為0.42、0.41、0.40、0.38、0.37和0.36，長(zhǎng)寬比分別為3.91、3.72、3.50、3.88、3.85和3.53，說明狹長(zhǎng)形數(shù)值較小，寬闊形數(shù)值較大，楠木葉片具有向圓形變異的趨勢(shì)。

一般氣溫高、陽光輻射程度較強(qiáng)會(huì)使葉片變厚。在表4中，不同種源楠木的葉厚排序?yàn)楹香淞攴N源(0.22 cm)>江西崇義種源(0.19 cm)=廣西富川種源(0.19 cm)=福建建甌種源(0.19 cm)>貴州思南種源(0.17 cm)>重慶江津種源(0.16 cm)，其中重慶江津和貴州思南種源的葉厚較薄，二者差異不顯著，但顯著薄于其他種源，說明重慶江津和貴州思南種源較耐陰。

葉基角、葉尖角、寬基距、葉脈角和寬基距葉長(zhǎng)比等指標(biāo)可以表征心形葉的基部凹陷和先端削尖程度。從表4還可看出，葉柄長(zhǎng)、寬基距和寬基距葉長(zhǎng)均以湖南沅陵種源最大，即湖南沅陵種源葉片的基部較狹?。蝗~尖角、葉基角和葉脈角均以江西崇義種源最大，即江西崇義種源基部葉片的先端最寬闊。

2.2 楠木葉片表型性狀與地理因子和氣候因子的相關(guān)性

由表5可知，楠木的葉面積與葉長(zhǎng)、葉寬和葉周長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)指數(shù)均大于0.600，表明葉面積隨著葉長(zhǎng)、葉寬和葉周長(zhǎng)的增加而增加，葉面積主要受這3個(gè)性狀指標(biāo)影響；與長(zhǎng)寬比呈極顯著負(fù)相關(guān)，與性狀因子呈極顯著正相關(guān)，說明葉片形態(tài)狹長(zhǎng)則葉面積較??；與葉柄長(zhǎng)、寬基距和寬基距葉長(zhǎng)比呈極顯著正相關(guān)，表明葉面積較大則葉柄也較長(zhǎng)，且葉片最寬處離葉基較遠(yuǎn)。

楠木種源采集點(diǎn)位于東經(jīng)106°03′35″～118°06′32″、北緯24°34′48″～28°55′44″，海拔160～750 m，包含楠木所有分布區(qū)域，各種源的地理位置和氣候條件差異明顯(表1)。相關(guān)性分析結(jié)果表明，經(jīng)度與葉厚、葉柄長(zhǎng)、葉尖角和葉基角呈極顯著正相關(guān)，與葉長(zhǎng)和葉脈角呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明楠木種源地從西到東其葉厚、葉柄長(zhǎng)、葉尖角和葉基角隨經(jīng)度增加而增大，葉長(zhǎng)和葉脈角隨經(jīng)度增加而減小，即不同種源地楠木葉片從西到東表現(xiàn)變近圓的變化趨勢(shì)；緯度與葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉周長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)和寬基距均呈極顯著正相關(guān)，與葉尖角和葉基角呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明楠木種源地自南到北其葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉周長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、寬基距和葉脈角隨緯度的增加而增大，葉尖角和葉基角隨緯度的增加而減小，即不同種源地楠木葉片從南到北表現(xiàn)變狹長(zhǎng)趨勢(shì)；年降水量與葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉周長(zhǎng)、寬基距和葉脈角呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明隨年降水量的增加葉片呈變小趨勢(shì)；≥10 ℃年積溫與葉寬、葉周長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)、寬基距和寬基距葉長(zhǎng)比呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明隨≥10 ℃年積溫的增加葉片呈變窄趨勢(shì)；海拔與葉寬和葉柄長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，與長(zhǎng)寬比、形狀因子、葉厚、葉尖角和葉基角呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明隨海拔的升高葉片呈變寬長(zhǎng)趨勢(shì)。

表4 6個(gè)種源楠木13個(gè)葉片表型性狀的多重比較結(jié)果Table 4 Multiple comparisons of 13 leaf phenotypic traits in 6 provenances of P. bournei

注：同行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note:Different lowercase letters in the same row represented significant difference(P<0.05).

表5 楠木葉片表型性狀間及其與地理因子的相關(guān)性分析結(jié)果Table 5 Analysis of phenotypic traits of P. bournei leaf and its correlation with geographical factors

表6 楠木葉片表型性狀的主成分分析結(jié)果Table 6 P. bournei leaf phenotype principal component analysis

2.3 楠木葉片表型性狀的主成分分析

由表6可知，楠木葉片表型性狀的第1～第4特征值分別為4.254、2.613、1.654和1.142，均大于1.000(第5個(gè)特征值為0.8270，小于1.000)，故取前4個(gè)主成分進(jìn)行分析。前4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為74.338 %，其中第1主成分貢獻(xiàn)率為32.726 %，與葉面積、葉長(zhǎng)、葉周長(zhǎng)和寬基距相關(guān)度較高，主要表征葉片表型的葉大小性狀；第2主成分貢獻(xiàn)率為20.104 %，與葉面積、葉寬和葉尖角相關(guān)度較高，主要表征葉片表型的寬闊程度；第3主成分貢獻(xiàn)率為12.721 %，與葉面積、葉長(zhǎng)和形狀因子相關(guān)度較高，主要表征葉片表型的狹長(zhǎng)程度；第4主成分貢獻(xiàn)率為8.788 %，與葉厚相關(guān)度較高，主要表征葉片表型的薄厚程度。

根據(jù)主成分分析結(jié)果，利用提取的4個(gè)主成分對(duì)楠木葉片表型性狀進(jìn)行聚類分析。從圖1可看出，以歐式距離5為閾值，6個(gè)楠木種源可分為3個(gè)類群：廣西富川種源和江西崇義種源為一類，處于楠木分布范圍的南部；福建建甌種源和湖南沅陵種源為一類，處于楠木分布范圍的東北部；重慶江津種源和貴州思南種源為一類，處于楠木分布范圍的西部。

3 討 論

3.1 關(guān)于楠木葉片表型性狀變異

本研究發(fā)現(xiàn)，6個(gè)楠木種源的葉片表型性狀在種源間和種源內(nèi)均存在極顯著差異，說明楠木葉片表型性狀在種源內(nèi)的變異非常豐富。種源間的變異不僅受遺傳多樣性影響，也受長(zhǎng)期地理阻隔、基因交流受限及地理環(huán)境因子變化的共同影響，其表型分化是在長(zhǎng)期選擇中的適應(yīng)性進(jìn)化，比種源內(nèi)變異更有意義[2]。楠木葉片表型性狀分化系數(shù)的均值達(dá)52.0 %，高于白皮松(Pinusbungeana)(Vst=22.8 %)[23]、復(fù)傘房薔薇(RosabrunoniiLindl.)(Vst=33.1 %)[24]、川西云杉(Piceabalfouriana)(Vst=36.5 %)[25]、大花香水月季(R.odoratavar.gigantea)(Vst=37.3 %)[26]和紫丁香(Syringaoblata)(Vst=43.9 %)[27]，小于蒙古櫟(Quercusmongolica)(Vst=54.0 %)[28]、中甸刺玫(R.praelucens)(Vst=69.6 %)[29]、峨眉薔薇(R.omeiensis)(Vst=73.6 %)[30]和云南黃連(Coptisteeta)(Vst=74.4 %)[31]。說明楠木葉片表型性狀分化屬于中等水平，種源間分化相對(duì)種源內(nèi)稍高，受地理因子的影響較明顯。

變異系數(shù)可揭示葉片表型性狀的變異格局，變異系數(shù)越大，說明離散程度越大，性狀越不穩(wěn)定。本研究結(jié)果表明，楠木葉片表型性狀變異幅度為11.96 %～31.97 %，高于紅錐(0.67 %～26.09 %)[9]、水青樹(Tetracentronsinense)(4.17 %～26.25 %)[32]，低于苦楝(16.48 %～41.26 %)[12]，與高州油茶(Camelliagauchowensis)(9.87 %～35.02 %)相近[14]。由于本研究選取的6個(gè)楠木種源涉及楠木分布的整個(gè)地理分布范圍，能較明顯反映葉片表型各器官的變異程度，有助于進(jìn)一步開展葉片性狀對(duì)楠木生長(zhǎng)影響機(jī)理的研究。

圖1 6個(gè)種源楠木的聚類分析結(jié)果Fig.1 Cluster diagram of six P. bournei provenances

葉片大小和形狀能有效反映植物生存環(huán)境的變化狀況，通過發(fā)生形態(tài)變化來調(diào)節(jié)水分蒸發(fā)和熱量散失以適應(yīng)環(huán)境[3]；植物葉片具有較厚的角質(zhì)層，一般可反映當(dāng)?shù)貧鉁馗?、陽光輻射程度較強(qiáng)；葉柄長(zhǎng)決定葉片的空間結(jié)構(gòu)，可反映對(duì)光截留的程度。本研究結(jié)果表明，葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉厚、葉柄長(zhǎng)、葉基角和葉脈角的表型分化系數(shù)均高于50.0 %，說明楠木在不同生境中具有較大的表型性狀變異。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相同種源同一批采集種子培育的3年生苗，其葉片在南寧市廣西林業(yè)科學(xué)研究院苗圃和融水縣貝江河林場(chǎng)種苗基地呈現(xiàn)較大的性狀分化，南寧市的光熱相對(duì)融水縣充足，葉片表現(xiàn)更寬闊綿薄，進(jìn)一步表明楠木對(duì)環(huán)境具有選擇性適應(yīng)性。

3.2 關(guān)于楠木的地理變異規(guī)律

不同樹種的地理變異規(guī)律十分復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和敏感程度存在差異，隨經(jīng)度和緯度變化具有不同的變異模式，如苦楝的葉面積和葉寬與緯度呈顯著正相關(guān)[12]，高州油茶的葉形指數(shù)與經(jīng)度和緯度呈顯著負(fù)相關(guān)[14]，厚樸的葉柄長(zhǎng)和葉長(zhǎng)與緯度呈顯著負(fù)相關(guān)[13]，紅錐的葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積等與經(jīng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，楠木葉片的表型性狀與經(jīng)度和緯度均呈極顯著相關(guān)，與張鳳良等[9]對(duì)紅錐、陳麗君等[12]對(duì)苦楝的研究結(jié)果一致，整體來看，在水平上的漸變特征表現(xiàn)出連續(xù)性。

在長(zhǎng)期的地理阻隔及基因交流受限下，植物為了適應(yīng)環(huán)境會(huì)進(jìn)行自然選擇，由于氣候具有區(qū)域性特征，植物也表現(xiàn)區(qū)域變異特征，通過種源試驗(yàn)可以揭示楠木種源變異情況，為劃分種源區(qū)提供科學(xué)依據(jù)。本研究通過聚類分析發(fā)現(xiàn)，楠木具有地理來源的南部、東北部和西部3個(gè)不同群體特征，即具有區(qū)域性；結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果，楠木葉片表型形狀變異規(guī)律具有地理連續(xù)性，說明楠木的地理變異規(guī)律屬于連續(xù)性和區(qū)域板塊性兩種分布模式并存，與舒梟等[13]對(duì)厚樸的研究結(jié)果相似。

4 結(jié) 論

楠木葉片的表型性狀在種源間和種源內(nèi)均存在極顯著差異，葉片的表型性狀分化屬于中等水平，種源間的變異大于種源內(nèi)變異，受地理因子的影響較大。不同種源地楠木葉片具有從西到東表現(xiàn)變近圓趨勢(shì)、從南到北表現(xiàn)變狹長(zhǎng)趨勢(shì)、隨年降水量的增加表現(xiàn)變小趨勢(shì)及隨≥10 ℃年積溫的增加表現(xiàn)變窄趨勢(shì)的特征，可供楠木品種選育和利用研究參考。