橡膠樹無性系不同季節(jié)膠乳生理參數(shù)的變化研究

楊 湉 邱彥芬 趙 祺 李小琴 張鳳良 吳 裕

（云南省熱帶作物科學(xué)研究所，云南 西雙版納，666100）

天然橡膠是國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少的戰(zhàn)略物資和稀缺資源，對國民經(jīng)濟(jì)和國家安全具有十分重要的意義。巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis）是南美洲巴西亞馬遜河流域的野生樹種，由于具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、經(jīng)濟(jì)壽命長的特點，加之容易栽培、采割方便、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，而成為人工栽培最重要的橡膠樹。我國沒有天然橡膠樹資源，為了實現(xiàn)我國的橡膠生產(chǎn)自給，20 世紀(jì)50 年代后，我國從東南亞國家引種橡膠樹發(fā)展橡膠事業(yè)，并且注重種質(zhì)資源的收集和保護(hù)工作[1]。橡膠樹種質(zhì)資源是新品種培育及相關(guān)研究的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是天然橡膠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保障[2-4]。正確的認(rèn)識種質(zhì)資源的價值，有效的保護(hù)、開發(fā)和利用橡膠樹種質(zhì)資源是育種工作者的重要任務(wù)。

農(nóng)業(yè)部景洪橡膠樹種質(zhì)資源圃是我國建設(shè)完善的橡膠樹種質(zhì)資源圃之一，圃內(nèi)收集了來自國內(nèi)外的優(yōu)良無性系（并非品種）。建圃以來科研工作者對圃內(nèi)保存的橡膠樹無性系進(jìn)行了植物學(xué)、分子生物學(xué)等方面的研究[5-12]。2018 年橡膠樹魏克漢無性系已達(dá)正式割膠樹齡，約88.0%無性系已達(dá)到開割標(biāo)準(zhǔn)（胸徑圍>45 cm）。本研究對不同季節(jié)的膠乳生理參數(shù)開展研究，認(rèn)識橡膠樹無性系膠乳生理不同季節(jié)的變化規(guī)律及其與膠乳產(chǎn)量的相關(guān)性，為種質(zhì)資源鑒定評價和良種培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

農(nóng)業(yè)部景洪橡膠樹種質(zhì)資源圃位于云南省西雙版納州景洪市（99°55′～101°50′E，21°08′～22°40′N），海拔500～600 m，年平均氣溫18.6～21.9 ℃，全年無霜，干濕季分明。每年4—12 月為云南的割膠時期，4—6 月是高溫干旱季節(jié)，7—9 月是雨季，10—12 月為雨季后。

1.2 試驗材料

試驗材料為農(nóng)業(yè)部景洪橡膠樹資源圃內(nèi)的魏克漢無性系，包括從東南亞引進(jìn)的優(yōu)良無性系、國內(nèi)其他單位培育的無性系和云南省熱帶作物科學(xué)研究所培育的無性系共560 多個（不包括推廣品種）。2008 年6—7 月定植，株行距3 m×6 m，每個無性系定植4 株，按生產(chǎn)膠園管理。2018 年4 月底對胸徑圍大于45 cm 的無性系進(jìn)行正式開割，割制為1/2樹圍，每7 天1 刀，無刺激，至11 月底共割膠30 刀次。選擇其中99 個無性系測定年均刀次膠乳產(chǎn)量以及5 月底（旱季）、7 月（雨季）、11 月（雨季后）膠乳中的無機(jī)磷、硫醇、蔗糖、干膠、總固形物含量。

1.3 樣品采集與處理

1.3.1 樣品采集

在正常割膠的無性系中，早晨6：00 開始割膠。于5 月底（旱季），開割后的第4 刀，在有單株膠乳產(chǎn)量大于50 mL 的無性系中隨機(jī)選擇1 株膠乳產(chǎn)量大于50 mL 的橡膠樹于早晨8：00開始取樣，先測量單株的膠乳產(chǎn)量后取3 mL 新鮮膠乳置于已稱取質(zhì)量的離心管中，冰浴帶回實驗室用于膠乳生理參數(shù)測定和總固形物含量測定，同時取約30 mL 膠乳帶回實驗室測定膠乳中的干膠含量，共計采樣99 個無性系單株，之后按每7 天1 刀的割制方式進(jìn)行割膠，每月測量1 次取樣株的膠乳產(chǎn)量。7 月（雨季），11 月（雨季后）選擇的同株無性系再次測定膠乳生理參數(shù)。

1.3.2 樣品處理

取2 mL 離心管，加入0.2 mL 新鮮膠乳，加入1.8 mL 25 g/L 的TCA（三氯乙酸）+0.1 g/L 的EDTA（乙二胺四乙酸）溶液[13]，經(jīng)4 ℃下離心（8000 r/min）5 min 后把樣品清液轉(zhuǎn)移出來用于蔗糖、無機(jī)磷、硫醇的測定[14]。每個無性系膠乳樣品做3 次重復(fù)，把取樣后的離心管稱量后放置于65 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量后計算總固形物含量。

1.4 膠乳產(chǎn)量的測定

為了膠乳產(chǎn)量測量過程方便快捷，采用量程為1 L 的量筒測量膠乳體積來等同膠乳產(chǎn)量。正常割膠后約每月測定1 次單株膠乳產(chǎn)量，用全年記錄完整的6 次膠乳產(chǎn)量（體積）計算無性系內(nèi)取樣單株1 年內(nèi)平均每刀膠乳產(chǎn)量（膠乳總量/刀數(shù)），以下簡寫成“年均刀次產(chǎn)量”。

1.5 膠乳生理參數(shù)的測定方法

無機(jī)磷含量測定采用鉬酸銨法[13]，蔗糖含量測定采用蒽酮試劑法[13]，硫醇含量測定采用DTNB法[13]，總固形物（TSC）采用烘干法[15]，干膠含量測定采用DH925D 型微波膠乳測試儀測定。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、平均值的計算采用Excel 2007，數(shù)據(jù)頻率分布統(tǒng)計、聚類分析、相關(guān)性分析采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠乳生理參數(shù)及膠乳產(chǎn)量的差異分析

對99 個橡膠樹無性系膠乳生理參數(shù)和膠乳產(chǎn)量進(jìn)行差異分析（見表1）。結(jié)果表明：硫醇、蔗糖含量7 月<5 月<11 月，5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05）；無機(jī)磷含量表現(xiàn)為5 月<7月<11 月且各季節(jié)間差異顯著（P<0.05）；干膠、總固形物含量5 月>7 月>11 月且各季節(jié)之間差異顯著（P<0.05）。群體膠乳產(chǎn)量及變異系數(shù)表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月，5 月份產(chǎn)量顯著低于7 月份和11 月份（P<0.05）；硫醇含量變異系數(shù)表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月，無機(jī)磷、蔗糖含量變異系數(shù)為7 月<11 月<5 月。

表1 不同季節(jié)膠乳生理參數(shù)及膠乳產(chǎn)量的差異分析Table 1 The variation analysis of latex physiological parameters and yield in different seasons

2.2 膠乳生理參數(shù)與膠乳產(chǎn)量的相關(guān)性分析

將橡膠樹不同無性系、不同季節(jié)膠乳生理與膠乳產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析（見表2），分析得知：5 月份（旱季），硫醇含量與5 月單刀膠乳產(chǎn)量達(dá)到極顯著正相關(guān)（P<0.01）；蔗糖含量與年均刀次產(chǎn)量呈顯著性負(fù)相關(guān)（P<0.05），5 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。

表2 不同季節(jié)膠乳生理參數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)Table 2 The correlation coefficients of latex physiological parameters and yield in different seasons

7 月份（雨季），硫醇含量與7 月單刀膠乳產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)；蔗糖、總固形物含量與7 月單刀膠乳產(chǎn)量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）；無機(jī)磷含量與年均刀次產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），蔗糖、干膠、總固形物含量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）；7 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。

11 月份（雨季后），硫醇、無機(jī)磷含量與11 月單刀膠乳產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），干膠、總固形物含量與11 月單刀膠乳產(chǎn)量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）；硫醇含量與年均刀次產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），無機(jī)磷、11 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），蔗糖、干膠、總固形物與年均刀次產(chǎn)量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）；11 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。

綜上所述，5 月（旱季）僅蔗糖含量與年均刀次產(chǎn)量達(dá)到顯著相關(guān)；7 月（雨季）無機(jī)磷、蔗糖、干膠、總固形物含量與年均刀次產(chǎn)量達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)；11 月（雨季后）硫醇、無機(jī)磷、蔗糖、干膠、總固形物與年均刀次產(chǎn)量達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)?？梢姡? 個季節(jié)中11 月份的膠乳生理參數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性最強(qiáng)，測定的膠乳生理參數(shù)中無機(jī)磷、蔗糖含量與產(chǎn)量的相關(guān)性較強(qiáng)。

2.3 橡膠樹不同無性系年均刀次產(chǎn)量聚類分析

利用年均刀次產(chǎn)量將99 個橡膠樹無性系聚為3 個類群，結(jié)果見表3。按照年均刀次產(chǎn)量的高低排序為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類，且3 個類群間差異達(dá)到極顯著（P<0.01）；年均刀次產(chǎn)量變異系數(shù)表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類；橡膠樹無性系胸徑圍均值表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ類，Ⅰ與Ⅱ類差異顯著（P<0.05）。Ⅰ類群有17 份種質(zhì)資源，膠乳產(chǎn)量相對較高，種質(zhì)間膠乳產(chǎn)量變化幅度小，類群胸徑圍最大。

表3 橡膠樹不同無性系年均刀次產(chǎn)量聚類Table 3 The clustering of annual average latex yield of H.brasiliensis clones

2.4 橡膠樹不同無性系不同產(chǎn)量類群膠乳生理參數(shù)分析

將表3 中3 個橡膠樹無性系類群的膠乳生理參數(shù)均值進(jìn)行比較和方差分析，分析3 個類群之間和3 個季節(jié)之間的差異（見表4）。從類群均值來看：5、7、11 月的膠乳產(chǎn)量均表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ類；蔗糖含量均表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類；硫醇含量不規(guī)律；無機(jī)磷含量5、7 月表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ類，11 月表現(xiàn)為Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ類；5 月份的干膠含量和總固形物含量表現(xiàn)不規(guī)律，而7、11 月份表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類。3 個類群的硫醇、蔗糖含量均表現(xiàn)為7 月<5 月<11 月；無機(jī)磷含量均表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月；干膠、總固形物含量均表現(xiàn)為5 月>7 月>11 月。Ⅰ、Ⅱ類群單刀膠乳產(chǎn)量表現(xiàn)為5 月<11 月<7 月，Ⅲ類群單刀膠乳產(chǎn)量表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月。

表4 3 個類群無性系膠乳生理參數(shù)的變化Table 4 The changes in latex physiological parameters of 3 groups of clones

方差分析得知：5 月份的硫醇、無機(jī)磷、蔗糖、干膠、總固形物含量3 個類群差異不顯著（P>0.05），單刀膠乳產(chǎn)量Ⅰ類與Ⅱ、Ⅲ類差異顯著（P<0.05）；7 月份的硫醇、無機(jī)磷、干膠、總固形物含量Ⅰ類與Ⅱ、Ⅲ類差異顯著（P<0.05），單刀膠乳產(chǎn)量、蔗糖3 個類無性系均差異顯著（P<0.05）；11 月份的3 個群硫醇含量差異不顯著（P>0.05），無機(jī)磷含量Ⅰ、Ⅱ類與Ⅲ類差異顯著（P<0.05），蔗糖、干膠、總固形物含量Ⅰ類與Ⅲ類差異顯著（P<0.05），單刀膠乳產(chǎn)量3 個群差異顯著（P<0.05）。

Ⅰ類群單刀膠乳產(chǎn)量5 月份與7、11 月份差異顯著（P<0.05）、蔗糖含量5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05）；硫醇、干膠含量3 個季節(jié)間（即5、7、11 月份之間）差異顯著（P<0.05）；無機(jī)磷、總固形物含量5 月份與7、11 月份差異顯著（P<0.05）。Ⅱ類群單刀膠乳產(chǎn)量5 月份與7、11 月份差異顯著（P<0.05）；硫醇、蔗糖、干膠含量表現(xiàn)為5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05），無機(jī)磷、總固形物含量3 個季節(jié)間差異顯著（P<0.05）。Ⅲ類群單刀膠乳產(chǎn)量、無機(jī)磷含量5 月份與7、11 與月份差異顯著（P<0.05），硫醇、蔗糖、干膠含量表現(xiàn)為5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05），總固形物3 個季節(jié)差異顯著（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

3.1 橡膠樹不同季節(jié)膠乳產(chǎn)量和膠乳生理參數(shù)的變化及關(guān)系

膠乳生理診斷可以了解橡膠樹的生理狀況，確定橡膠樹無性系代謝類型和對采膠強(qiáng)度進(jìn)行判斷，同時還可以了解不同品系幼樹的產(chǎn)排膠生理特性并預(yù)測產(chǎn)膠潛力，可以作為產(chǎn)量早期預(yù)測的方法以縮短橡膠樹的選育種時間[16-17]。膠乳中的無機(jī)磷是反映乳管系統(tǒng)代謝能力的重要指標(biāo)，無機(jī)磷含量高標(biāo)志著膠乳穩(wěn)定性好，膠乳代謝活性高和膠乳再生能力強(qiáng)[18]。本研究中橡膠樹無性系的無機(jī)磷含量季節(jié)間呈遞增趨勢（5 月<7 月<11月）且季節(jié)間差異顯著，與王岳坤等[19]對PR107兩種割膠制度膠乳生理參數(shù)的季節(jié)變化一文中表現(xiàn)一致。許多研究表明，無性系膠乳中磷含量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）[13,16]，本研究中7、11 月份無機(jī)磷含量與年均刀次產(chǎn)量相關(guān)性也達(dá)到顯著或極顯著。

膠乳中蔗糖含量是膠樹產(chǎn)膠潛力的重要指標(biāo)。在正常割膠的健康樹中，膠乳蔗糖含量高標(biāo)志著蔗糖供應(yīng)充足，膠樹產(chǎn)膠潛力高[16]。此研究中5、7、11 月份橡膠樹無性系蔗糖含量分別為10.76、9.91、14.77 mmol/L，5—7 月份先由高到低變化，7—11 月份由低到高變化，這與王岳坤等[20]橡膠樹3 種割膠制度的產(chǎn)排膠特性變化比較一文中蔗糖含量的變化規(guī)律相一致。5、7、11 月份蔗糖含量與年均刀次產(chǎn)量達(dá)到顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與楊文鳳等[21]研究的蔗糖含量與膠乳產(chǎn)量水平極顯著負(fù)相關(guān)相一致。說明橡膠樹無性系蔗糖利用率低是導(dǎo)致橡膠乳合成能力較弱，膠乳產(chǎn)量不高的原因。膠乳中的干膠含量是反應(yīng)膠樹排膠難易程度和膠乳再生能力的指標(biāo)，干膠含量過高，會引起排膠困難，從而影響膠乳產(chǎn)量；過低則表明膠乳再生不足，采膠過度或乳管系統(tǒng)機(jī)能受損[16]。總固形物和干膠含量是表現(xiàn)同一性質(zhì)的指標(biāo)，文中總固形物和干膠含量的變化相一致，5、7、11 月份干膠含量和總固形物含量季節(jié)間均呈遞減趨勢（5 月>7 月>11 月）且3 個季節(jié)差異顯著（P<0.05），單刀膠乳產(chǎn)量季節(jié)間呈遞增趨勢（5 月<7 月<11 月）。相關(guān)性顯示7、11 月份的干膠、總固形物含量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），是因為5 月為割膠前期，高溫干旱、割次較少，對膠樹的刺激不夠，膠乳中干膠含量和總固形物含量較高，導(dǎo)致排膠不順暢，膠乳產(chǎn)量較低。隨著雨季的到來，降雨量、割次增加，膠乳中干膠含量逐漸降低，排膠更加順暢，膠乳產(chǎn)量開始增加。隨著割次增加，待干膠含量逐漸降低至一個相對穩(wěn)定的水平與膠樹產(chǎn)膠潛力相適應(yīng)，膠乳產(chǎn)量趨于相對穩(wěn)定[21]。

由此可知，試驗中測定的6 個參數(shù)，7 月份（雨季）有5 個參數(shù)與年均刀次產(chǎn)量的相關(guān)性達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)，11 月份（雨季后）有6 個參數(shù)與年均刀次產(chǎn)量的相關(guān)性均達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)。在以后研究中宜選擇11 月份（雨季后）測定膠乳生理參數(shù)來指示橡膠樹遺傳育種。在測定的5 個膠乳生理參數(shù)中無機(jī)磷、蔗糖、干膠、總固形物含量4 個參數(shù)與膠乳產(chǎn)量的關(guān)系達(dá)到極顯著，其中蔗糖含量與各季節(jié)年均刀次產(chǎn)量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，無機(jī)磷含量在7、11 月與年均刀次產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，在無性系選擇過程中無機(jī)磷、蔗糖含量可以作為重要的參數(shù)，結(jié)合其他參數(shù)進(jìn)行綜合選擇。

3.2 橡膠樹高產(chǎn)無性系類群膠乳生理參數(shù)的特點

以上分析可以看出，膠乳生理參數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性顯著。用年均刀次產(chǎn)量將99 個無性系聚為3 個類群，分析不同產(chǎn)量橡膠樹無性系類群膠乳生理參數(shù)的特征。聚類后年均刀次產(chǎn)量表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ類，對應(yīng)的蔗糖含量5、7、11 月份均表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類，規(guī)律明顯。Ⅰ類群有17 個無性系，年均刀次產(chǎn)量最高，平均胸徑圍最大，5、7、11 月均無機(jī)磷含量高，蔗糖含量低，特征明顯，與文中分析的膠乳產(chǎn)量與生理參數(shù)的相關(guān)性結(jié)果一致。說明Ⅰ類群高產(chǎn)橡膠樹無性系代謝旺盛，蔗糖利用率高[22]。