5種源地葛蘿槭表型性狀變異研究

王東洪

（太原市林業(yè)科學(xué)研究所，山西太原030003）

葛蘿槭(Acer grosseri Pax)，落葉喬木，喜蔭，多分布于800—1800 m 疏林中[1]，翅果，在秋季變黃色或紅色，在景觀綠化應(yīng)用中有廣闊的應(yīng)用空間，是理想的行道樹(shù)和城市綠化庭院樹(shù)種[2-3]。果實(shí)及種子的表型性狀是植物遺傳學(xué)研究的重要部分，不同地區(qū)的同一樹(shù)種為了適應(yīng)不同的環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不同的變異，并將穩(wěn)定的性狀表現(xiàn)在果實(shí)及種子的各種品質(zhì)中。不同地點(diǎn)果實(shí)及種子的長(zhǎng)、寬、厚等性狀之間也都存在一定程度的變異[4]。變異系數(shù)反映出種質(zhì)差異的范圍和程度，決定著資源選擇余地的大小[5]。表型多樣性常常作為遺傳變異的表征。開(kāi)展不同種源地葛蘿槭表型多樣性研究，對(duì)了解葛蘿槭的分布規(guī)律及遺傳變異具有重要的意義，目前國(guó)內(nèi)對(duì)葛蘿槭的研究多集中在園林應(yīng)用方面[6]。本研究通過(guò)研究不同種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型變異程度，揭示葛蘿槭遺傳變異規(guī)律，為葛蘿槭種質(zhì)資源的保護(hù)、開(kāi)發(fā)和利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 種子來(lái)源及種源地概況

母樹(shù)選擇：在種源地選擇有代表性單株，胸徑8 cm 以上，無(wú)明顯病蟲(chóng)害，單株間距不少于10 m。

采種：2020年10月采集黃褐色翅果，進(jìn)行陰干處理。

本研究收集葛蘿槭5 個(gè)群體69 個(gè)單株的果實(shí)和種子，2020年11月進(jìn)行表型指標(biāo)測(cè)定（見(jiàn)表1）。

表1 葛蘿槭采集地點(diǎn)及株數(shù)Table 1 Collection location and number of Acer grosseri

1.2 表型性狀測(cè)定

隨機(jī)選取每個(gè)種源地果實(shí)飽滿(mǎn)、無(wú)破損果實(shí)100 粒，測(cè)定果重、果實(shí)長(zhǎng)度、寬度和厚度； 去除果翅后為種子，果長(zhǎng)是指果實(shí)底部至頂部的距離，果寬是指果實(shí)左右最寬處的距離，果厚是果實(shí)上下最厚處的距離； 種長(zhǎng)是指種子底部至頂部的距離，種寬是指種子左右最寬處的距離，種厚是指種子上下最厚處的距離。用精確度0.01 mm 游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度，寬度和厚度，用精確度1/10000 的電子天平稱(chēng)量重量，用GPS 進(jìn)行定位。

種子千粒重用1/1000 0 電子天平測(cè)定，每次隨機(jī)選取100 粒種子，8 次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel 和SPSS 25.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型變異及多重比較分析

由表2可知，種源地河北省靈壽縣果長(zhǎng)、果長(zhǎng)/果寬、種長(zhǎng)、種寬和種子千粒重均值最大； 種源地河南省濟(jì)源市果厚和種厚均值最大，果長(zhǎng)/果寬和種長(zhǎng)/種寬均值最?。?種源地甘肅省平?jīng)鍪泄麑捄头N長(zhǎng)/種寬均值最大，果厚、種長(zhǎng)、種寬、種厚和千粒重均值最?。?種源地山西省平陸縣果長(zhǎng)和果寬均值最小。

由表2多重比較可知，果長(zhǎng)，種源地河北靈壽縣與甘肅省平?jīng)鍪胁町愋圆伙@著，種源地山西省平陸縣和河南省濟(jì)源市差異性不顯著，而都與種源地陜西省銅川市有顯著差異； 果寬和千粒重5 個(gè)種源地都具有顯著性差異；果厚，種源地山西省平陸縣和河南省濟(jì)源市差異性不顯著，與其他之間都具有顯著性差異； 果長(zhǎng)/果寬，種源地山西省平陸縣，河南省濟(jì)源市和甘肅省平?jīng)鍪胁町愋圆伙@著，與其他之間都具有顯著性差異； 種長(zhǎng)，種源地山西省平陸縣和甘肅省平?jīng)鍪胁町愋圆伙@著，種源地河南省濟(jì)源市和陜西省銅川市差異性不顯著，都與種源地河北省靈壽縣存在顯著性差異； 種寬，種源地山西省平陸縣和陜西省銅川市差異性不顯著，與其他之間存在顯著性差異； 種厚，種源地山西省平陸縣，河南省濟(jì)源市和河北省靈壽縣差異性不顯著，陜西省銅川市和甘肅省平?jīng)鍪胁町愋圆伙@著，與其他之間存在顯著性差異； 種長(zhǎng)/種寬，種源地山西省平陸縣、河北省靈壽縣和陜西省銅川市沒(méi)有顯著性差異，與其他之間存在顯著性差異。

表2 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀差異及多重比較Table 2 Fruits and seeds phenotypic traits differences and multiple comparisons of Acer grosseri from 5 provenances

2.2 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀差異性分析

由表3可知，5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀在不同群體間的差異都顯著。表明同一表型性狀在不同群體間相差很大，不同種源地葛蘿槭果實(shí)和種子間存在豐富的變異。

表3 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀方差分析Table3 Fruits and seeds phenotypic traits variance analysis of Acer grosseri from 5 provenances

2.3 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型變異系數(shù)

由表4可知，變異系數(shù)最大的是種厚為10.94%，其次是果厚為9.65%，變異系數(shù)最小的是千粒重為1.76%。變異系數(shù)極差值最大的是種長(zhǎng)為4.15%，其次為果長(zhǎng)為3.67%，極差值最小的是千粒重為0.97%。種源地甘肅省平?jīng)鍪械墓麑?、果厚、果長(zhǎng)/果寬、種厚和種長(zhǎng)/種寬的變異系數(shù)在5 個(gè)種源地中最大； 種源地山西省平陸縣的果長(zhǎng)、種長(zhǎng)和種寬的變異系數(shù)在5 個(gè)種源地中最大，而果厚和果長(zhǎng)/果寬的變異系數(shù)在5 個(gè)種源地中最小； 種源地河南省濟(jì)源市的千粒重的變異系數(shù)最大； 種源地河北省靈壽縣的果長(zhǎng)、果寬、種長(zhǎng)、種寬、種厚、種長(zhǎng)/種寬和千粒重的變異系數(shù)最小。

表4 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型變異系數(shù)/%Table 4 Fruits and seeds phenotypic coefficient of variation of Acer grosseri from 5 provenances/%

2.4 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀相關(guān)性

由表5可知，在0.05 水平上，種長(zhǎng)/種寬與果厚（r=-0.921），種厚（r=-0.886）存在負(fù)相關(guān)，千粒重與種長(zhǎng)（r=0.925）存在正相關(guān)。在0.01 水平上，種厚與果厚（r=0.975）存在正相關(guān)，千粒重與種寬（r=0.986）存在正相關(guān)，其他表型性狀間無(wú)顯著性相關(guān)。

表5 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀的相關(guān)性分析Table 5 Fruits and seeds phenotypic traits correlation analysis of Acer grosseri from 5 provenances

2.5 5 種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀聚類(lèi)分析

采用系統(tǒng)聚類(lèi)，利用歐式距離，對(duì)5 個(gè)種源地葛蘿槭果長(zhǎng)、果寬、果厚、果長(zhǎng)/果寬、種長(zhǎng)、種寬、種厚、種長(zhǎng)/種寬及千粒重進(jìn)行聚類(lèi)。以歐式平均距離5 為閾值分為3 組，種源地山西省平陸縣和河南省濟(jì)源市聚為一組，種源地陜西省銅川市和甘肅省平?jīng)鍪幸唤M，種源地河北省靈壽縣為一組。這說(shuō)明葛蘿槭具有明顯的地理變異規(guī)律（見(jiàn)圖1）。

圖1 5 種源葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀系統(tǒng)聚類(lèi)分析圖Figure 1 Dendrogram using centroid method based on fruts and seeds phenotypic traits of Acer grosseri from 5 provenances

3 結(jié)論與討論

3.1 葛蘿槭表型性狀存在豐富的變異

表型性狀變異是遺傳信息在內(nèi)、外因素共同作用下產(chǎn)生的，是群體生物遺傳信息的重要表征[7]，具有適應(yīng)和進(jìn)化方面的意義[8]。綜合方差分析和多重比較結(jié)果可以看出： 種源地河北省靈壽縣5 個(gè)表型性狀均值都是最大，而種源地甘肅省平?jīng)鍪? 個(gè)表型性狀均值都是最小，且與其他群體間存在顯著性差異。說(shuō)明葛蘿槭表型性狀存在豐富的變異。

變異系數(shù)表示表型性狀值離散性程度，變異系數(shù)越大，性狀值離散程度越大，表型性狀值在居群中的整體性越差[9]。5 個(gè)種源地葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀變異系數(shù)最大的是種厚，變異系數(shù)為10.94%，其次為果厚，千粒重最小，平均變異系數(shù)最大的是甘肅省平?jīng)鍪校钚〉氖呛颖笔§`壽縣。這說(shuō)明種源地河北省靈壽縣葛蘿槭表型離散程度較小，甘肅省平?jīng)鍪懈鹛}槭表型離散程度較大。葛蘿槭表型性狀的變異越大，適應(yīng)能力越強(qiáng)，種群內(nèi)基因?qū)?yīng)的表型范圍越廣[10]。而河北省靈壽縣的氣候條件為葛蘿槭果實(shí)和種子的生長(zhǎng)發(fā)育提供了較好的條件。

3.2 葛蘿槭群體間具有明顯的地理變異規(guī)律

一個(gè)樹(shù)種分布在廣大地域，由于突變、隔離及自然選擇等原因，分化并產(chǎn)生了種內(nèi)有差別的地理生態(tài)種群，不同的地理變異模式也不盡相同[11]。通過(guò)相關(guān)分析和聚類(lèi)分析可以看出，不同種源地之間葛蘿槭果實(shí)和種子表型性狀相關(guān)性較小，而緯度相近的地區(qū)聚為一類(lèi)，這說(shuō)明葛蘿槭分化成了不同的地理生態(tài)種群，不同的地理生態(tài)種群和緯度變化相關(guān)性較為密切，具有明顯的地理變異規(guī)律。

3.3 葛蘿槭種質(zhì)資源具有廣闊的利用和改良前景

植物性狀遺傳多樣性是遺傳育種研究的重要內(nèi)容[12]，不同性狀的多樣性能較好地揭示其遺傳本質(zhì)[13]。葛蘿槭的表型變異豐富，表型變異蘊(yùn)藏遺傳變異，說(shuō)明葛蘿槭的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，這為優(yōu)良種質(zhì)資源的選擇提供了基礎(chǔ)，對(duì)葛蘿槭群體的遺傳多樣性和種質(zhì)資源的保護(hù)、評(píng)價(jià)和利用都奠定了基礎(chǔ)。