橡膠樹(shù)野生種質(zhì)資源產(chǎn)量相關(guān)性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

胡彥師，周世俊，劉曉東，涂 敏，曾 霞

（中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部橡膠樹(shù)生物學(xué)與遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，海南 海口 571101）

【研究意義】橡膠樹(shù)（Hevea brasiliensis）為大戟科（Euphobiaceae）橡膠樹(shù)屬（Hevea）多年生熱帶雨林喬木樹(shù)種，原產(chǎn)于南美洲巴西亞馬遜河流域的巴西、委內(nèi)瑞拉和圭亞那等國(guó)。目前世界各植膠國(guó)家大面積栽培的巴西橡膠樹(shù)種（Hevea brasiliensisMuell.-Arg.），其主要收獲物為天然橡膠，與石油、煤炭、鐵礦并稱(chēng)世界四大工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通運(yùn)輸?shù)确矫妫?］，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有十分重要的地位和作用。橡膠樹(shù)種質(zhì)資源是橡膠樹(shù)新品種選育種研究的重要物質(zhì)基礎(chǔ)［2］，也是我國(guó)天然橡膠產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要保障，橡膠樹(shù)產(chǎn)量的高低主要取決于種質(zhì)自身的遺傳特性，種質(zhì)資源作為基因的載體，有效篩選和綜合評(píng)價(jià)一直是橡膠樹(shù)種質(zhì)資源研究的重要內(nèi)容。巴西橡膠樹(shù)的產(chǎn)膠遺傳性是受微效多基因控制的數(shù)量性狀，以高產(chǎn)為育種目標(biāo)則必須依靠數(shù)量遺傳學(xué)的指導(dǎo)［3］。因此，明確如何從眾多種質(zhì)資源中篩選具有目標(biāo)性狀的種質(zhì)以及協(xié)調(diào)各性狀因子間的關(guān)系等對(duì)于指導(dǎo)橡膠樹(shù)種質(zhì)資源研究及橡膠樹(shù)新品種選育種研究具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】灰色關(guān)聯(lián)度分析法作為一種重要統(tǒng)計(jì)分析方法［4］，可以克服回歸、相關(guān)、主成分分析、通徑分析等方法需要大量樣本數(shù)量且要求這些數(shù)據(jù)具有典型概率分布的不足［5］。目前，灰色關(guān)聯(lián)度分析法已廣泛應(yīng)用到小麥、水稻、玉米、大豆、油菜、甜菜、甘蔗、花生、谷子、棉花、煙草、藍(lán)莓等作物育種、新品種區(qū)域試驗(yàn)以及產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)度分析中［6-25］，并在結(jié)果與評(píng)價(jià)上取得了與生產(chǎn)實(shí)際相一致的結(jié)果。例如，張慧敏等［8］對(duì)10 個(gè)小麥品種（系）即的8 個(gè)性狀進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)度分析，篩選出適宜在平頂山地區(qū)種植的3 個(gè)小麥品種（系）即平麥189、秋樂(lè)2122 和平麥998；馬文清等［20］利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)10 個(gè)甘蔗品系的13 個(gè)主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，篩選出桂南亞08-212、桂南亞08-186 等5 個(gè)綜合性狀明顯優(yōu)于對(duì)照的品系；張繼君等［17］應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，對(duì)12 個(gè)春大豆的9 個(gè)主要性狀進(jìn)行分析，結(jié)果表明對(duì)春大豆產(chǎn)量影響最大的性狀是單株粒重，其后依次是單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、百粒重等性狀。在橡膠樹(shù)研究應(yīng)用方面，馮耀飛等［26］對(duì)橡膠樹(shù)每月產(chǎn)量及9 個(gè)相關(guān)的氣象因子進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)橡膠產(chǎn)量與雨量呈顯著負(fù)相關(guān)。祁棟靈等［27-28］對(duì)8 齡橡膠樹(shù)品種熱墾525 的莖粗生長(zhǎng)隨季節(jié)變化規(guī)律及其相關(guān)氣象因子進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，認(rèn)為氣溫對(duì)熱墾525 橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)影響最大，降水量影響最??；通過(guò)對(duì)5 齡橡膠樹(shù)膠木兼優(yōu)品種熱墾628 材積生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)節(jié)律以及影響橡膠主材材積生長(zhǎng)的溫度、降水量和日照時(shí)數(shù)等氣象環(huán)境因子進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，結(jié)果表明，降水量對(duì)木材材積生長(zhǎng)影響最大，日照時(shí)數(shù)影響最小?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】綜上，灰色關(guān)聯(lián)分析法可以用于橡膠樹(shù)產(chǎn)量、生長(zhǎng)等相關(guān)研究中，但目前有關(guān)橡膠樹(shù)新品種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析或此方法在橡膠樹(shù)種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)應(yīng)用方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法綜合評(píng)價(jià)橡膠樹(shù)種質(zhì)資源產(chǎn)量與相關(guān)主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，以期為橡膠樹(shù)種質(zhì)資源的深入鑒定評(píng)價(jià)、有效利用及橡膠樹(shù)新品種選育提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)橡膠樹(shù)種質(zhì)材料為國(guó)際橡膠研究與發(fā)展委員會(huì)（IRRDB）于1981 年在橡膠樹(shù)原產(chǎn)地巴西亞馬遜流域采集，中國(guó)從馬來(lái)西亞橡膠國(guó)際基因庫(kù)引進(jìn)。當(dāng)年定植種質(zhì)材料16 份，由于臺(tái)風(fēng)影響，目前5、6 和10 號(hào)種質(zhì)材料已損毀，因此用于本試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析的參試種質(zhì)材料為13 份，其中來(lái)源于巴西朗多尼亞州（Rodonia）3份，阿克里州（Acre）4 份，馬托格羅索州（Mato Grosso）6 份。

1.2 試驗(yàn)方法

供試13 份橡膠樹(shù)種質(zhì)材料于1986 年以大田鑒定評(píng)價(jià)圃的形式定植于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)紅星隊(duì)［29］。試驗(yàn)小區(qū)面積0.7 hm2，定植材料為一蓬葉穩(wěn)定的袋裝芽接苗，每份材料種植6株，2 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，環(huán)山等高定植，株行距3 m×7 m，以高產(chǎn)品種RRIM600 作對(duì)照。

1.2.1橡膠樹(shù)野生種質(zhì)資源干膠產(chǎn)量及主要性狀 主要測(cè)定分析指標(biāo)包括株次干膠產(chǎn)量、膠值比、側(cè)脈膠等級(jí)、莖圍、莖圍增長(zhǎng)、樹(shù)皮厚度、平均乳管列數(shù)、平均乳管個(gè)數(shù)和干膠含量9 個(gè)相關(guān)性狀，各性狀測(cè)定值取平均值作為原始數(shù)據(jù)。

1.2.2干膠產(chǎn)量及相關(guān)性狀鑒定 （1）干膠產(chǎn)量。采用S/2 d/3+1.5% ET 刺激割制（1/2 樹(shù)圍，3 d 割1 刀，1.5% 乙烯利刺激），在5、7、10月3 個(gè)月進(jìn)行割膠產(chǎn)量逐刀測(cè)定獲得膠乳體積，共測(cè)定30 刀；測(cè)產(chǎn)同時(shí)，取排膠停止后的膠乳，用電子天平稱(chēng)量2 g 左右的膠乳，每個(gè)樣品加3～5滴5%醋酸凝固膠，期間用水漂洗凝膠片，換水過(guò)程中用硬物擠壓膠片，去除其中的可溶性成分，漂洗時(shí)間至少48 h，最后用去離子水清洗，將凝膠片放在80 ℃烘箱中烘至恒重，以干膠片除以膠乳重量獲得干膠含量（DRC），最后用干膠含量乘以每割次膠乳體積即獲得株次干膠產(chǎn)量。

（2）生長(zhǎng)鑒定。每年年底測(cè)量其接合點(diǎn)上方100 cm 高處的莖圍，以當(dāng)年莖圍減去上一年度莖圍計(jì)算莖圍增長(zhǎng)量；同時(shí)，用測(cè)皮器測(cè)量接合點(diǎn)上方100 cm 高處的樹(shù)皮厚度（精確到0.01 cm）。

（3）樹(shù)皮乳管解剖。用直徑1.5 cm 的采皮器在離地150 cm 處采下原生皮樹(shù)皮樣品，并立即放入FAA 液中固定，之后逐級(jí)脫水再經(jīng)變性試劑處理，用石蠟切片法切片，厚度為18～20 μm，經(jīng)固綠染色，甘油封片，置光學(xué)顯微鏡下觀察和統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，其中“乳管個(gè)數(shù)”為5 個(gè)不同視野范圍內(nèi)乳管個(gè)數(shù)的平均值。

（4）膠值比。選取頂芽穩(wěn)定的苗木作樣株，以頂蓬的下一蓬葉作測(cè)試材料，將復(fù)葉的中間小葉從小葉柄基部摘下，待其排完膠，將切口處的膠涂擦于已稱(chēng)重的紙上，取回粘膠的紙和葉片，置于60～70 ℃烘箱中烘24 h 至恒重，分別稱(chēng)量小葉柄膠重量（R）和葉片干重（W），以R/W（mg/g）計(jì)算小葉柄膠值（A），以RRIM600 為對(duì)照計(jì)算膠值比。

（5）側(cè)脈膠等級(jí)。選取頂芽穩(wěn)定或剛萌動(dòng)樣株的頂蓬葉的下一蓬葉作測(cè)試材料，不離體，在復(fù)葉中間小葉從距中脈1 cm 左右處，自葉基到葉尖縱切一刀，觀察各側(cè)脈和網(wǎng)脈的排膠量和持續(xù)時(shí)間，以RRIM600 為對(duì)照確定其側(cè)脈膠等級(jí)。

1.2.3灰色關(guān)聯(lián)度分析 根據(jù)灰色系統(tǒng)理論［30］，將13 份橡膠樹(shù)野生種質(zhì)資源的產(chǎn)量和其他8 個(gè)農(nóng)藝性狀作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，將每一個(gè)農(nóng)藝性狀看作該系統(tǒng)中的一個(gè)因子。設(shè)株次干膠產(chǎn)量為參考數(shù)列x0，其他各農(nóng)藝性狀分別為比較數(shù)列xi（膠值比x1，側(cè)脈膠等級(jí)x2，莖圍x3，莖圍增長(zhǎng)x4，樹(shù)皮厚度x5，平均乳管列數(shù)x6，平均乳管個(gè)數(shù)x7，干膠含量x8），計(jì)算株次干膠產(chǎn)量與各性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試材料干膠產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

從表1 可以看出，參試的13 份橡膠樹(shù)野生種質(zhì)資源株次干膠產(chǎn)量均不及對(duì)照種RRIM600，其中9 號(hào)種質(zhì)表現(xiàn)較好，但也僅有51.44 g；1、3、7、9 號(hào)種質(zhì)平均莖圍高于對(duì)照種，表現(xiàn)出較好的速生性；乳管數(shù)量均不及對(duì)照種，而橡膠樹(shù)的乳管作為膠乳合成的主要場(chǎng)所，再次印證乳管數(shù)量與膠乳產(chǎn)量有直接的關(guān)系；12 號(hào)種質(zhì)材料干膠含量最高、達(dá)到44.48%，但干膠產(chǎn)量?jī)H有38.99 g，過(guò)高的干膠含量會(huì)引起排膠困難，因而限制排膠。

表1 供試材料各性狀平均值Table 1 Mean values of each trait of the test materials

2.2 參試材料干膠產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析

2.2.1原始數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理 從表1 可以看出，各觀測(cè)性狀的單位不統(tǒng)一，不能直接進(jìn)行分析，如：株次干膠產(chǎn)量的單位為g、莖圍和樹(shù)皮厚度的單位為cm、側(cè)脈膠等級(jí)為數(shù)值、平均乳管列數(shù)的單位為列、平均乳管個(gè)數(shù)的單位為個(gè)。由于各性狀的單位不同，需對(duì)其原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，常用的方法有均值化、初值化、區(qū)間值化、倒數(shù)化等，本文采用均值化法，即所有性狀值除以相應(yīng)平均值，從而得到一個(gè)新的數(shù)列（表2）。

表2 原始數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理結(jié)果Table 2 Dimensionless processing of the raw data

2.2.2關(guān)聯(lián)分析 根據(jù)計(jì)算表2 中參考數(shù)列x0與比較數(shù)列xi相應(yīng)性狀的絕對(duì)差值，Δmin 為絕對(duì)差值Δi(k)的最小值，Δmax 為最大值（表3）。從表3 可以得出=0.0012為16 號(hào)種質(zhì)莖圍增長(zhǎng)與產(chǎn)量的絕對(duì)差值，=0.9237 為14 號(hào)種質(zhì)莖圍增長(zhǎng)與產(chǎn)量的絕對(duì)差值，將這兩個(gè)值代入關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式，即可得到株次干膠產(chǎn)量x0對(duì)xi各性狀因子的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi（k）。關(guān)聯(lián)系數(shù)反映的是各性狀與理想值的吻合度，關(guān)聯(lián)系數(shù)越大，表明某性狀越接近理想值。由表4 可知，16 號(hào)種質(zhì)莖圍增長(zhǎng)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)最大，ξ4=1.0001，這與樹(shù)干莖圍與橡膠產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)的研究結(jié)果相吻合；而14 號(hào)種質(zhì)莖圍增長(zhǎng)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)最小，即ξ4=0.3342，其主要原因可能是乳管數(shù)量?jī)H為7列，是參試種質(zhì)材料中乳管數(shù)量最少的。

表3 株次干膠產(chǎn)量與各性狀的絕對(duì)差值Table 3 Absolute difference between dry rubber yield per plant and each trait

表4 株次干膠產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)Table 4 Correla tion coefficients between dry rubber yiel d per plant and each trait

2.2.3灰色關(guān)聯(lián)度及權(quán)重 根據(jù)所得的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi（k）代入關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式，可得到各性狀因子與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度ri，并計(jì)算得出各性狀的權(quán)重Wi（表5）。根據(jù)關(guān)聯(lián)分析方法，關(guān)聯(lián)度大的性狀數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系最為密切，反之關(guān)系則疏遠(yuǎn)。橡膠樹(shù)野生種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)的灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明，與干膠產(chǎn)量相關(guān)各性狀因子的關(guān)聯(lián)度大小順序依次為r3（莖圍）＞r8（干膠含量）＞r7（平均乳管個(gè)數(shù)）＞r6（平均乳管列數(shù)）＞r5（樹(shù)皮厚度）＞r4（莖圍增長(zhǎng)）＞r2（側(cè)脈膠等級(jí)）＞r1（膠值比），對(duì)應(yīng)權(quán)重依次為0.1380、0.1338、0.1322、0.1264、0.1205、0.1182、0.1178、0.1143。其中，莖圍、干膠含量與株次干膠產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度 較大，而側(cè)脈膠、膠值比與株次干膠產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較小。

表5 株次干膠產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)度與權(quán)重Table 5 Correlation degree and weight between dry rubber yield per plant and each trait

3 討論

灰色關(guān)聯(lián)度分析法在小麥、水稻、玉米、大豆、煙草等作物種質(zhì)資源性狀篩選、綜合評(píng)估以及新品種區(qū)域試驗(yàn)中取得了與實(shí)際表型值相一致的結(jié)果，且均已被證明分析有效，對(duì)種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià)和新品種的示范推廣具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。巴西橡膠樹(shù)膠乳產(chǎn)量的形成是多個(gè)性狀相互作用的結(jié)果，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)不同的橡膠樹(shù)種質(zhì)資源進(jìn)行多性狀綜合分析比較，可以克服只采用單一生長(zhǎng)數(shù)量性狀指標(biāo)評(píng)價(jià)的不足。在影響巴西橡膠樹(shù)膠乳產(chǎn)量的主要數(shù)量性狀中，橡膠樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)是決定橡膠產(chǎn)量最重要的因素之一，已有研究結(jié)果表明，橡膠樹(shù)在同一個(gè)品系中，代表樹(shù)木生長(zhǎng)勢(shì)的樹(shù)干莖圍與橡膠產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，這可以歸因于莖圍大，割線長(zhǎng)，割膠時(shí)切斷的乳管多，因此產(chǎn)量高［31］；樹(shù)皮的厚薄影響產(chǎn)膠組織（乳管）和輸導(dǎo)組織（篩管）的發(fā)育，從而影響產(chǎn)量的高低；膠乳的干膠含量是反映橡膠樹(shù)產(chǎn)膠潛力的重要指標(biāo)，更重要的是可以反映割膠后的膠乳再生能力和再生水平，干膠含量過(guò)高表示膠乳粘度高，會(huì)引起排膠困難，限制排膠，從而影響膠乳產(chǎn)量，干膠含量過(guò)低則表明兩割次間膠乳再生不足，采膠過(guò)度或乳管系統(tǒng)機(jī)能受損［32-33］。巴西橡膠樹(shù)以產(chǎn)出膠乳為主要經(jīng)濟(jì)性狀，而橡膠樹(shù)的乳管是合成和貯存膠乳的組織器官，乳管是決定橡膠產(chǎn)量最重要的結(jié)構(gòu)因素，乳管數(shù)目的多少與膠乳產(chǎn)量有直接的關(guān)系，樹(shù)干中乳管列的數(shù)目是無(wú)性系特征特性，同時(shí)受環(huán)境條件的影響［34-36］。

本研究采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法明確了橡膠樹(shù)各農(nóng)藝性狀對(duì)膠乳產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，為進(jìn)一步明確橡膠樹(shù)種質(zhì)資源的育種價(jià)值和研究的側(cè)重點(diǎn)具有重要參考價(jià)值。由于巴西橡膠樹(shù)的膠乳產(chǎn)量遺傳性是受微效多基因控制的數(shù)量性狀，其表型值受遺傳效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)影響。本試驗(yàn)僅考慮了巴西橡膠樹(shù)農(nóng)藝性狀對(duì)膠乳產(chǎn)量的影響，而環(huán)境效應(yīng)如大氣溫度、降雨和太陽(yáng)輻射是影響膠乳產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃?，它們相互影響并以累加效?yīng)作用于橡膠生產(chǎn)。土壤營(yíng)養(yǎng)成分中氮、鉀、磷和鎂等元素通過(guò)影響光合作用等影響膠乳合成，并可影響膠乳的穩(wěn)定性而影響排膠。此外，常見(jiàn)病蟲(chóng)害、割膠制度和割膠技術(shù)、品種、樹(shù)齡及膠園管理等方面均對(duì)膠乳產(chǎn)量具有重要影響［37］?；疑P(guān)聯(lián)分析是對(duì)一個(gè)發(fā)展變化系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)展動(dòng)態(tài)量化比較的分析方法，不同的時(shí)間、不同的參試品種及生態(tài)環(huán)境的差異均會(huì)影響產(chǎn)量主導(dǎo)因素的分析［5］。因此，在橡膠樹(shù)種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)、優(yōu)異資源篩選及新品種選育種研究中應(yīng)依據(jù)育種家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、不同環(huán)境條件、不同品種資源類(lèi)型等作相應(yīng)分析，在對(duì)其產(chǎn)膠能力進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)既要考慮遺傳因素，也要考慮環(huán)境因素的潛在影響。

4 結(jié)論

橡膠樹(shù)膠乳產(chǎn)量是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀，受多種性狀及環(huán)境因素的共同影響，而灰色關(guān)聯(lián)分析可將各種影響因素根據(jù)影響大小進(jìn)行排序區(qū)分。本研究結(jié)果表明，與干膠產(chǎn)量相關(guān)的各性狀因素中以莖圍、干膠含量、乳管數(shù)目、樹(shù)皮厚度等性狀與株次干膠產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度較密切，對(duì)株次干膠產(chǎn)量影響較大，而側(cè)脈膠、膠值比與株次干膠產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較小，排在最后。因此，在以產(chǎn)量為主要目標(biāo)的育種工作中，橡膠樹(shù)種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)篩選應(yīng)以莖圍、干膠含量、乳 管數(shù)目、樹(shù)皮厚度等性狀為研究重點(diǎn)，并兼顧其他性狀對(duì)產(chǎn)量的潛在影響。