湘西地區(qū)杜仲翅果性狀多樣性的研究

周 強(qiáng)，陳功錫，熊利芝，黃 萌，劉 純，蔡澤鑫

（吉首大學(xué) 植物資源保護(hù)與利用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 吉首 416000）

湘西地區(qū)杜仲翅果性狀多樣性的研究

周 強(qiáng)，陳功錫，熊利芝，黃 萌，劉 純，蔡澤鑫

（吉首大學(xué) 植物資源保護(hù)與利用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 吉首 416000）

杜仲是重要的膠源樹種，其翅果富含杜仲膠和油脂。湘西地區(qū)屬杜仲的自然分布區(qū)和中心產(chǎn)區(qū)，為了科學(xué)評(píng)價(jià)湘西地區(qū)的杜仲種質(zhì)資源，篩選富含杜仲膠和杜仲油脂的植株，基于湘西地區(qū)24個(gè)杜仲翅果樣品檢測(cè)分析，對(duì)翅果形態(tài)特征、杜仲膠含量和油脂含量進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：湘西地區(qū)杜仲翅果的形態(tài)多樣，杜仲膠含量和油脂含量的變異較大。通過聚類分析可分為3個(gè)類群，其中第Ⅱ類群包括B1等8個(gè)樣品，其翅果面積大、百粒重高，單果含膠量和單果含油量高，為優(yōu)質(zhì)杜仲資源。同時(shí)發(fā)現(xiàn)果寬、果形指數(shù)、百粒重與杜仲膠含量和含油脂量呈顯著正相關(guān)，可作為種質(zhì)資源篩選的參考指標(biāo)。

杜仲； 翅果；形態(tài)特征； 膠含量；油脂含量； 湘西地區(qū)

杜仲(Euocmmia ulmoidesOliv.)為杜仲科杜仲屬落葉喬木，為第四紀(jì)冰川孓遺植物，是中國(guó)特有的單科單屬單種植物。杜仲為名貴的中藥材和重要的經(jīng)濟(jì)樹種，屬于國(guó)家二級(jí)珍稀瀕危保護(hù)植物，其對(duì)溫度、海拔、土壤的適應(yīng)性較強(qiáng)，在25°～35°N、104°～119°E的范圍分布廣泛。主要分布區(qū)在湖南、貴州、湖北、陜西、四川等23個(gè)省份[1-2]。杜仲果皮、樹皮和葉中均含有杜仲膠，其中果皮含膠率最高，為12%～17%，樹皮含膠5%～10%；葉片含膠1%～3%。杜仲膠為優(yōu)質(zhì)硬性天然橡膠，經(jīng)硫化改性后具備了橡膠——塑料雙重特性，能開發(fā)為熱塑性材料、熱彈性材料與橡膠彈性材料，廣泛應(yīng)用于交通、醫(yī)療、國(guó)防、民生等方面。與僅分布于熱帶的巴西橡膠相比，杜仲適應(yīng)性更強(qiáng)，分布范圍更廣，是適應(yīng)范圍最廣的重要膠源樹種[3-4]。由于目前杜仲膠的產(chǎn)量低、價(jià)格高，制約了杜仲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此在通過品種培育、選擇和改良栽培環(huán)境、化學(xué)調(diào)控等措施提高杜仲膠含量的同時(shí)，也需考慮對(duì)杜仲的綜合利用開發(fā)[2-3]。杜仲翅果不僅膠含量高，且富含油脂。杜仲籽油中，不飽和脂肪酸總含量90%以上,其中α-亞麻酸含量高達(dá)60%以上[5]，可作為優(yōu)質(zhì)食用油或保健品開發(fā)，市場(chǎng)廣闊，是杜仲綜合利用的發(fā)展方向之一，也是杜仲新品種的選育方向[3]。因此，對(duì)杜仲膠含量和油脂含量高的種質(zhì)資源進(jìn)行調(diào)查意義重大。

目前有關(guān)杜仲種質(zhì)資源的研究報(bào)道較少。杜紅巖等[6-7]對(duì)我國(guó)16個(gè)杜仲主要產(chǎn)地的杜仲葉和杜仲果的含膠率及葉片、果實(shí)特征進(jìn)行了比較研究，并對(duì)杜仲果實(shí)含膠的變異規(guī)律作了研究[8]，但未見同時(shí)考察杜仲翅果含膠量與油脂含量這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)性狀的報(bào)道。湖南湘西地區(qū)屬于杜仲的自然分布區(qū)和中心產(chǎn)區(qū)，杜仲種質(zhì)資源豐富，在杜仲品種“秦仲”、“華仲”系列的選育中，也將湘西地區(qū)作為優(yōu)良的種源區(qū)[9-10]。但目前對(duì)湘西地區(qū)杜仲多樣性的研究還很少見，尤其對(duì)翅果性狀多樣性的研究則幾為空白。本文擬對(duì)杜仲果實(shí)特征、杜仲膠和油脂含量的差異進(jìn)行分析，以期為湘西地區(qū)杜仲種質(zhì)資源科學(xué)評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)，為杜仲優(yōu)質(zhì)資源的篩選和培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

樣品采自湘西地區(qū)的花垣（H1-5）、龍山（L1-2）、保 靖（B1-2）、 永順 (Y1-2)、 瀘溪(Lu1-2)、鳳凰(F1-2)、吉首(J1-4)、古丈（G1-2）等縣市。于2011年11-12月采集杜仲果實(shí)，用GPS儀記錄有關(guān)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)未列出），于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)60 ℃ 烘干保存，進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

1.2 果實(shí)特征的測(cè)量

因杜仲翅果為扁平狀，所以采用Yaxin-1241葉面積儀測(cè)量杜仲果實(shí)的長(zhǎng)度、寬度、面積（單面），果長(zhǎng)與果寬的比值計(jì)為果形指數(shù)；采用電子天平測(cè)量果實(shí)的百粒重，將果皮和種仁剝離，再稱取果皮和種仁的質(zhì)量,并計(jì)算果皮占果實(shí)質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。

1.3 杜仲膠的提取與測(cè)定

杜仲膠提取采用綜合法[11]，具體為：烘干→打碎→堿煮(10% NaOH 90～100 ℃浸提3 h)→篩洗→加堿、小量甲苯（5%）70℃水浴15 min→水洗→干燥→溶劑抽提（石油醚浸提，提取3次，每次2 h）→熱過濾→冷凍→過濾(加丙酮洗)→精膠→揮發(fā)去溶劑、干燥(70～75℃烘干)后稱重。

1.4 油脂的提取

參照孫蘭萍等[12]的方法，稱取10 g原料，置于帶塞的試劑瓶中，分別加入70 mL的石油醚，浸提12 h后，將試劑瓶置于50 ℃、250 W的超聲波清洗槽中提取油脂，處理40 min。將試劑瓶中的混合抽提液及原料渣轉(zhuǎn)入離心管中，3000 r / min離心4 min，取上清夜轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，蒸餾回收有機(jī)溶劑。所得油脂產(chǎn)品于50 ℃干燥3 h以除去殘留溶劑，

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

杜仲翅果果實(shí)特征的測(cè)量設(shè)置5次重復(fù)，其余試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。數(shù)據(jù)的方差分析、顯著性分析、相關(guān)性分析、聚類分析等均采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 翅果形態(tài)特征分析

湘西各縣市的杜仲翅果在果實(shí)大小和果形上表現(xiàn)出較高的多樣性(表1)，其中翅果長(zhǎng)度達(dá)29.2mm～39.6 mm、寬度為8.8 mm ～ 12.5 mm、果形指數(shù)在2.6～3.8之間。大多數(shù)樣品間的差距較小，僅部分樣品間的差異達(dá)到顯著水平，其中G1、J3、J1的長(zhǎng)度顯著高于Y2、H2、H1、L3、Lu1，最大值G1是最小值Y2的1.36倍；B1、Y1、J3的寬度顯著高于Y2、H1、L1、H3，最大值B1是最小值Y2的1.42倍；G1、L1、H3的果形指數(shù)顯著高于B1、Y1、J2，G1的果形指數(shù)最高，而B1的果形指數(shù)最低。各樣品的翅果面積的差異普遍較大。其中J3、J1、Y1、B1、F1、J2的翅果面積均超過250 mm2，顯著高于H1、H2、L1。面積最大的J3為272.9 mm2，是面積最小的Y2（167.4 mm2）的1.63倍。

2.2 翅果質(zhì)量特征分析

湘西各地區(qū)的杜仲翅果、果皮、種仁的質(zhì)量差異較大，但果皮率差異較?。ū?）。翅果的百粒重在5.58 g～10.85 g之間，其中B1、G2、J2、Y1、J3的翅果百粒重均超過10 g,最大值為B1比最小值L1高出94.4%；果皮的百粒殼重在3.22 g～7.09 g之間，其中 B1、Y1、J3的百粒殼重均超過6.5 g；最大值B1比最小值Y2高出120.2%；百粒仁重在2.07 g～4.55 g 之間，其中G2、J2、J4的百粒仁重超過4.0 g，最大值G2比最小值L1高出119.8%；而果皮率的分布范圍為54.2%～66.6%，其中J1、L5、J3、Y1、B1、G1的果皮率均大于65.0%，最高值J1僅比最低值Y2高22.9%。

表1 湘西不同產(chǎn)地杜仲果翅果實(shí)特點(diǎn)?Table 1 Morphological characters of Euocmmia ulmoides samara from different production areas in west Hunan

2.3 翅果膠含量和油脂含量分析

如圖1所示，杜仲翅果果皮的含膠率在9.46%～ 17.83%， 其 中 B1、Lu1、L1、J2、B2、Y2的含膠率超過了16.0%，明顯高于其他樣品，但僅顯著高于L2、H3的樣品。而單果含膠量則差異明顯，其中，B1、J2、J3、G2的單果含膠率超過9.0 mg，含量較高。最大值為B1樣品，達(dá)12.02 mg，是最小值L3樣品（3.64 mg）的3.3倍。

圖1 湘西地區(qū)杜仲果皮含膠率和單果含膠量Fig.1 Comparison of gutta-percha contents in percarp and in single samara of E. ulmoides from different production areas in west Hunan

湘西各縣市的果仁含油率和單果含油量的差異較大，果仁油脂含量為19.7%～36.23%，其中G2、Y1、H4、B1、J4的含油率超過33.0%，明顯高于其他樣品。最低的單果含油率為L(zhǎng)1，僅3.7 mg,最高的單果含油率為G2，單果含油17.0 mg，是前者的4.6倍（圖2）

圖2 湘西地區(qū)杜仲種仁含油率和單果含油量Fig.2 Comparisons of grease content in kernel and in single samara of E. ulmoides from different production areas in west Hunan

2.4 湘西地區(qū)杜仲翅果主要性狀的相關(guān)性分析

通過對(duì)杜仲主要性狀的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，杜仲翅果的多個(gè)性狀之間存在著相關(guān)性（表2）。就形態(tài)而言，果形指數(shù)與翅果長(zhǎng)呈正相關(guān)，而與翅果寬呈負(fù)相關(guān)，與翅果面積無(wú)顯著相關(guān)性。就質(zhì)量而言，果實(shí)百粒重、百粒仁重、百粒殼重三者均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性，并與翅果寬、翅果面積呈正相關(guān)，其中百粒仁重、果實(shí)百粒重還與果形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)；而果皮率僅與百粒殼重呈正相關(guān)。就杜仲膠和油脂含量而言，單果含膠量、種仁含油率、單果含油量與翅果面積、翅果寬、果實(shí)百粒重、百粒仁重、百粒殼重呈正相關(guān)，與果形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)；果皮含膠率則與翅果形態(tài)、質(zhì)量特征無(wú)顯著相關(guān)性。

表2 湘西地區(qū)杜仲主要性狀的相關(guān)性分析?Table 2 Correlation analyses between samara characters of Euocmmia Ulmoides in west Hunan

2.5 湘西地區(qū)杜仲翅果聚類分析

圖3 湘西地區(qū)杜仲翅果聚類分析Fig. 3 Cluster analysis of samara characteristics of Euocmmia ulmoides in west Hunan

對(duì)杜仲主要的12個(gè)性狀進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn)，所有樣品可劃分為3大類群（圖3）。第Ⅰ類群包括F1，H5， L2，J1，J3，G1, L5等7個(gè)樣品，占全部樣品的29.17%，其顯著的特點(diǎn)是翅果長(zhǎng)要顯著高于其他2個(gè)類群，除百粒仁重、單果含油量、種仁含油率、果皮含膠率較低外，其他參數(shù)均比較高。第Ⅱ類群有F2, Y1, B1，G2，J4，J2，H4，Lu1等8個(gè)樣品，占全部樣品的33.3%，其果形指數(shù)要顯著低于其余2個(gè)類群，而其余參數(shù)值均較高，其中百粒仁重、單果含膠量、種仁含油率顯著高于其它類群。第Ⅲ類群包括B2，H3, L3, H1,H2, Lu2, L4, L1, Y2等9個(gè)樣品，占全部樣品的37.50%，其外部特征為小而輕。除果形指數(shù)、果皮含膠率外，其余參數(shù)值均較?。▓D3和表3）。

3 討 論

根據(jù)張維濤的研究，杜仲栽培區(qū)可劃為中心栽培區(qū)、主要栽培區(qū)、邊緣區(qū)和引種區(qū)。中心栽培 區(qū) 為 27°25′～ 32°30′N，105°47′～ 111°33′E，地處湖南、貴州、四川、湖北交界的武陵山區(qū)，并認(rèn)為該區(qū)殘存有山野原生杜仲[13]。本研究的杜仲翅果樣品來源于 28°～ 30°N，109°～ 110°E，屬于杜仲的中心栽培區(qū)的湘西北武陵山中低山丘陵亞區(qū)[13]。

表3 各類群杜仲翅果的主要性狀Table 3 Samara characteristics of 3 groups of Euocmmia ulmoides

3.1 湘西地區(qū)杜仲翅果特征差異

杜仲為雌雄異株、異花授粉，長(zhǎng)期的種子繁殖等因素，在樹皮、枝條、葉片、果實(shí)等特征上容易形成變異[3]，從而蘊(yùn)含著豐富的種質(zhì)多樣性。通過對(duì)無(wú)性系杜仲葉片[14-15]和不同變異類型的樹皮[16]、4種變異果實(shí)[17]的含膠量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同變異類型杜仲的杜仲膠含量差異明顯。

本研究發(fā)現(xiàn)：湘西地區(qū)各縣市的杜仲翅果表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，在杜仲膠和油脂含量、面積等形態(tài)特征及百粒重等質(zhì)量特征方面表現(xiàn)出明顯的差異，其主要性狀存在不同程度的變異情況（表1，表4）。果長(zhǎng)、果寬、果形指數(shù)、果皮率變異系數(shù)較低，小于10%；果實(shí)面積、果皮含膠率、種仁含油率的變異系數(shù)達(dá)12.8%～16.8%，變異較明顯；百粒仁重、百粒殼重、單果含膠量、單果含油量的變異系數(shù)達(dá)20.0%～35.5%，變異明顯，其中，單果含油量的變異系數(shù)最高，為35.5%。湘西杜仲樣品的果長(zhǎng)、果寬、果皮率與杜紅巖等[7]的所報(bào)道的數(shù)值差異不大，但果皮含膠率和單果膠含量的數(shù)值范圍比杜紅巖等[7]報(bào)道的16個(gè)杜仲產(chǎn)區(qū)的相關(guān)數(shù)值范圍大，湘西杜仲果皮含膠率和單果膠含量的最高值，與杜紅巖等[8]報(bào)道的高產(chǎn)膠杜仲株系的最高值接近。同時(shí)，我們?cè)囼?yàn)發(fā)現(xiàn)果皮含膠率和單果膠含量的最低值，要遠(yuǎn)低于以上2篇報(bào)道，說明在湘西地區(qū)，這2個(gè)參數(shù)變異較大。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，種仁的油脂含量在19.7%～36.23%之間，其最高值要高于有關(guān)杜仲油脂含量的報(bào)道（31.84%）[18]。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，湘西地區(qū)的杜仲多樣性高，種質(zhì)資源豐富，這為培育優(yōu)質(zhì)杜仲品種提供了較為豐富的遺傳基礎(chǔ)。

3.2 湘西地區(qū)杜仲翅果的優(yōu)質(zhì)類群

通過聚類分析發(fā)現(xiàn)（圖3），第Ⅱ類群有8個(gè)樣品，其經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良，百粒仁重、種仁含油率、單果含油量要顯著高于其它類群，單果含膠量也較高。其特點(diǎn)為果形指數(shù)小、單果含油量和含膠量高、翅果面積大、百粒重高。其果形指數(shù)平均為3.0，百粒仁重3.97 g, 種仁含油率33.4%，翅果面積達(dá)245.1 mm2, 百粒重10.09 g，單果含膠量9.54 mg、單果含油量13.31 mg，是優(yōu)質(zhì)的杜仲資源。而第Ⅰ類群與第Ⅱ類群相比，百粒仁重、種仁含油率、單果含油量這3個(gè)重要的性狀較低。第Ⅲ類群所有的質(zhì)量性狀和翅果面積、單果含膠量、單果含油量等重要的經(jīng)濟(jì)性狀均明顯低于第Ⅰ、Ⅱ類群（表3）。

3.3 杜仲膠和油脂含量、翅果形態(tài)、質(zhì)量性狀的相關(guān)性

通過對(duì)主要性狀的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，杜仲翅果的重要經(jīng)濟(jì)性狀單果含膠量和單果含油量呈極顯著正相關(guān)，都與果寬、翅果面積、百粒重、百粒殼重、百粒仁重呈顯著或極顯著正相關(guān)，與果形指數(shù)呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)（表2）。這表明，杜仲翅果中杜仲膠的積累與油脂的積累不構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，為選育含膠量和油脂含量均高的杜仲品種提供了理論依據(jù)。此外，我們發(fā)現(xiàn)果寬與翅果面積、百粒重、百粒殼重、百粒仁重等形態(tài)指標(biāo)，與單果含膠量、種仁含油率、單果含油量等經(jīng)濟(jì)性狀均呈現(xiàn)出極顯著相關(guān)性。杜紅巖等[8]同樣也發(fā)現(xiàn)，果寬與單果含膠量、果實(shí)重量呈極顯著正相關(guān)。這表明，果寬可作為篩選優(yōu)質(zhì)杜仲品種的重要參考指標(biāo)。此外，第Ⅱ類群的果形指數(shù)、百粒仁重這2個(gè)性狀指標(biāo)與其他類群顯著不同（表3），其也可作為種質(zhì)篩選的重要參考性狀。

表4 湘西地區(qū)杜仲主要性狀的變異情況Table 4 Variance analysis of samara characteristics ofEuocmmia Ulmoides in west Hunan

綜上所述，湘西地區(qū)杜仲多樣性豐富，翅果含膠量和油脂含量的變異較大，且翅果含膠量和油脂含量呈極顯著正相關(guān)。第Ⅱ類群的翅果面積大、百粒重高，單果含膠量和單果含油量高，為優(yōu)質(zhì)杜仲資源。此外還發(fā)現(xiàn)，果寬、果形指數(shù)、百粒仁重與眾多優(yōu)良性狀呈顯著相關(guān)性，可作為種質(zhì)資源篩選的參考指標(biāo)。

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Diversity of samara characters ofEuocmmia ulmoidesin western of Hunan

ZHOU Qiang, CHEN Gong-xi, XIONG Li-zhi, HUANG Meng, LIU Chun, CAI Ze-xin
(Key Lab. of Plant Resources Conservation and Utilization, Jishou University, Jishou 416000, Hunan, China)

Eucommia ulmoidesOliv. is an important rubber-producing tree and its samara is rich in gutta-percha and grease. In order to evaluate the germplasm resources ofEuocmmia ulmoidesin western Hunan, which is a natural and central distribution area ofEuocmmia ulmoides, and to screen excellent plants with high gutta-percha and grease content, the morphological characters, the content of guttapercha and grease of samara from different production areas in west Hunan were evaluated. The results show that the samara in the area had morphological diversity, the contents of gutta-percha and grease changes greatly; according to the cluster analysis for the samara characteristics, theEuocmmia ulmoidesin west Hunan could be divided into 3 groups; the group Ⅱ included 8 samples and they were excellent resources with big samara area and 100-samara weight, and high gutta-percha and grease content in single samara. Moreover,the samara width, fruit shape index, 100-kernel weight exhibited significantly positive correlation with the gutta-percha and grease content. The results could be used as the indexes to screen out excellent germplasm resources.

Euocmmia ulmoides; samara; morphological character; gutta-percha content; west region of Hunan province

S727.3

A

1673-923X(2014)04-0014-06

2013-10-08

國(guó)家自然科學(xué)基金（31300337）；湖南省教育廳項(xiàng)目（12C0300；10CY010）；湖南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（JSU0713Z21）；吉首大學(xué)人才引進(jìn)項(xiàng)目（jsdxrcyjkyxm201105）

周 強(qiáng)（1981-），男，講師，博士，主要研究方向?yàn)橹参锷砩鷳B(tài)、植物資源開發(fā)利用；E-mail：zhouqiang1981@tom.com

[本文編校：吳 彬]