海口林場53年生油橄欖結(jié)果樹表型性狀的多樣性分析*

嚴(yán)毅，王有兵，張夸云，何銀忠，陳金龍，明慧，趙予溪，楊維雄

(1.昆明市?？诹謭?，云南 昆明 650114；2.云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院，云南 大理 671000)

?？诹謭?3年生油橄欖結(jié)果樹表型性狀的多樣性分析*

嚴(yán)毅1，王有兵2，張夸云1，何銀忠1，陳金龍1，明慧1，趙予溪1，楊維雄1

(1.昆明市?？诹謭觯颇?昆明 650114；2.云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院，云南 大理 671000)

采用變異系數(shù)、主成分分析和聚類分析對(duì)海口林場47株油橄欖結(jié)果樹9個(gè)表型性狀進(jìn)行多樣性分析。結(jié)果表明，47株油橄欖結(jié)果樹9個(gè)表型性狀在株間均存在較豐富的變異，其中平均果重(43.06%)和核重(44.63%)變異系數(shù)較大，葉左寬/葉寬(2.02%)變異系數(shù)最小，且生殖器官變異水平大于營養(yǎng)器官變異水平；主成分分析表明：葉形指數(shù)、核形指數(shù)、果重、核重、葉左寬/葉寬及葉厚是引起47株油橄欖結(jié)果樹表型變異的主要因子；聚類分析表明，47株油橄欖結(jié)果樹分為4個(gè)大類群，第1,2類群分別包含2個(gè)亞類、2株結(jié)果樹，第3個(gè)類群包含1個(gè)亞類、1株結(jié)果樹，第4個(gè)類群包含3個(gè)亞類、42株結(jié)果樹，約占總結(jié)果樹的89.36%，是開發(fā)利用的主要類群(品種)。

油橄欖；結(jié)果樹；表型性狀；多樣性

油橄欖(OleaeuropaeaL.)屬于木犀科(Oleaceae)木犀欖屬(OleaL.)常綠喬木，是目前世界上著名的常綠木本天然優(yōu)質(zhì)油料樹種之一，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。昆明市?？诹謭鲎?0世紀(jì)60-70年代在周恩來總理的倡導(dǎo)下先后進(jìn)行多次油橄欖引種栽培，歷經(jīng)50年多年的栽培歷史仍保存著1 450株大樹，其中有47株油橄欖大樹依然連年開花結(jié)果，且果實(shí)產(chǎn)量高，果期長。這批保存下來的油橄欖大樹成了滇中地區(qū)重要的油橄欖種質(zhì)資源，是優(yōu)良的遺傳基因庫。但由于品種繁多，管理粗放，歷史記錄不全，導(dǎo)致品種混雜，這給該批油橄欖種質(zhì)資源的收集、保存和開發(fā)利用帶來了極大障礙。

表型是基因之間以及基因與環(huán)境之間相互作用的結(jié)果，中間存在著基因表達(dá)、個(gè)體發(fā)育、調(diào)控等復(fù)雜的環(huán)節(jié)，因此利用植株表型性狀上的差異來反映基因型差異具有重要的意義，也是最古老、最簡單易行的方法[2～3]，受到眾多研究者的青睞。吳萬波等[4]研究不同品種油橄欖葉片的表型性狀時(shí)發(fā)現(xiàn)油橄欖各品種均可用表型性狀確定特征值，基于此本研究通過對(duì)?？诹謭?7株油橄欖結(jié)果樹9個(gè)表型性狀多樣性分析，以期掌握該批油橄欖遺傳信息第一手資料，并為油橄欖品種早期形態(tài)鑒別提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗(yàn)地位于昆明市?？诹謭鰣霾?102°34′E，24°50′N)。年均氣溫14.6℃，極端最低氣溫為-5.4℃，極端最高氣溫為31.5℃，霜期138天左右，有少量降雪，年降雨量909.7mm，干濕季分明，5-10月雨季降雨量占全年降雨量的80%；旱季為11月至翌年4月。海拔1 980～2 200m，西北坡向，坡度10°～15°，土層厚1.1m，石灰?guī)r母質(zhì)，山地紅壤，pH值6.6。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料取自昆明市?？诹謭鰣霾?0世紀(jì)60-70年代先后引種栽培的油橄欖大樹，采集其中連續(xù)3年開花結(jié)果的47株油橄欖大樹上的葉片和果實(shí)。

1.3 方法

1.3.1 表型性姿態(tài)的測量方法

2014年9月中旬，在結(jié)果樹上按隨機(jī)取樣的方法，采集樹冠外圍當(dāng)年生枝條頂端起第4對(duì)～第7對(duì)完全展開著色良好的成熟葉20片，盡快置于取樣袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，用干凈柔軟的紗布拭去表面泥土，分別測量葉長(葉身長+葉柄長)、葉寬、葉柄長、最寬處葉左緣到中脈的距離(葉左寬)、葉尖角(采用量角器測量葉尖處葉片邊緣的夾角)和葉片厚度(5片葉為一組，層疊測量后取平均值)。計(jì)算葉形指數(shù)、葉柄長與葉長比、葉左寬與葉寬比。

從結(jié)果樹中部采集20個(gè)成熟的果實(shí)，分別測量果實(shí)縱徑、橫徑、單果重；核縱徑、橫徑，核重。計(jì)算平均單果重、平均核重、果形指數(shù)、核形指數(shù)。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS16.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型性狀變異性分析

對(duì)47株結(jié)果樹的9個(gè)主要表型性狀進(jìn)行分析，平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)等參數(shù)見表1。

表1 表型性狀統(tǒng)計(jì)分析

由表1可知，47株油橄欖結(jié)果樹9個(gè)表型性狀在株間均存在較豐富的變異，變異幅度為2.02%～44.63%，平均為19.83%，其中平均果重(43.06%)和平均核重(44.63%)變異系數(shù)較大，葉左寬/葉寬(2.02%)和果形指數(shù)(9.08%)變異系數(shù)較小，從整體變異程度來看，生殖器官(如果重、核重)變異程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于營養(yǎng)器官(如葉形指數(shù)、葉左寬/葉寬、葉柄長/葉長、葉厚、葉尖角)，說明這47株油橄欖結(jié)果樹生殖器官遺傳多樣性較營養(yǎng)器官豐富。

2.2 主成分分析

對(duì)47株油橄欖結(jié)果樹的9個(gè)表型性狀進(jìn)行主成分分析，獲得這些性狀之間的特征值、累計(jì)貢獻(xiàn)率及因子負(fù)荷值等參數(shù)(表2和表3)，分析不同性狀對(duì)株間差異性的影響程度。

表2 對(duì)原有變量的總體描述

表3 9個(gè)性狀的因子載荷矩陣

由表2可以看出，前4個(gè)因子對(duì)變量的總體描述累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85.114%，它們可以描述出原始因子所代表的絕大部分信息。因此，抽取前4個(gè)因子進(jìn)行因子載荷分析(表3)，結(jié)果表明，在第1因子中，葉形指數(shù)和核形指數(shù)2個(gè)特征向量絕對(duì)值較高，是反映第1因子特征值的主要性狀指標(biāo)；第2因子中果重和核重絕對(duì)值較高，是構(gòu)成第2因子特征值的主要指標(biāo)；第3因子中葉左寬/葉寬絕對(duì)值最高，是構(gòu)成第3因子特征值的主要指標(biāo)；第4因子中葉厚絕對(duì)值較高，是構(gòu)成第4個(gè)因子特征值的主要指標(biāo)。這4個(gè)因子包含了6個(gè)性狀指標(biāo)。

2.3 聚類分析

根據(jù)歐氏距離系數(shù)，采用分層聚類法對(duì)47株油橄欖結(jié)果樹中相對(duì)變異差異性較穩(wěn)定的5個(gè)營養(yǎng)器官性狀進(jìn)行聚類，結(jié)果見圖1。從聚類圖上可以看出，當(dāng)閥值為20.0時(shí)，47株油橄欖結(jié)果樹可以劃分為4個(gè)類群，第1、2類群分別包含2個(gè)亞類、2株結(jié)果樹，約占總結(jié)果樹的4.26%；第3個(gè)類群包含1個(gè)亞類、1株結(jié)果樹，約占總結(jié)果樹的2.13%；第4個(gè)類群包含3個(gè)亞類、42株結(jié)果樹，約占總結(jié)果樹的89.36%；說明?？诹謭? 470株油橄欖大樹，結(jié)果樹主要集中在第4類群內(nèi)，其它3個(gè)類群品種只有零星掛果現(xiàn)象，第4類群可以作為該批種質(zhì)資源開發(fā)利用的重點(diǎn)研究對(duì)象。

3 結(jié)論與討論

遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分，是生態(tài)系統(tǒng)多樣性和物種多樣性的基礎(chǔ)，通常被認(rèn)為是物種群體間和群體內(nèi)個(gè)體間遺傳變異信息的總和，包括表型、生化、染色體、蛋白質(zhì)、DNA和堿基序列等多層次的遺傳變異。其中，表型是各種形態(tài)特征的組合，是生物遺傳變異的表征[5～7]。通過對(duì)植物形態(tài)學(xué)特征的研究，可以揭示植物的遺傳規(guī)律，進(jìn)行品種鑒定，為種質(zhì)資源收集和保存提供依據(jù)[8～9]。

本研究通過對(duì)昆明市海口林場53年生能正常開花結(jié)果的47株油橄欖結(jié)果樹9個(gè)表型性狀進(jìn)行變異性分析，結(jié)果表明：47株油橄欖結(jié)果樹9個(gè)表型性狀在株間均存在較大變異，平均變異系數(shù)為19.83%，較高的平均變異系數(shù)表明這個(gè)種群的變異幅度較大，豐富性較高；且生殖器官變異水平大于營養(yǎng)器官的變異水平，這與姬志峰[3]在五角楓(Acerpictumsubsp.mono)上的研究結(jié)果看似各異卻有一致性，環(huán)境的不同是引起營養(yǎng)器官變異的主要原因。說明外在環(huán)境條件一致的情況下，株間變異是由內(nèi)在遺傳基因所決定的，豐富的遺傳基因可以為進(jìn)一步種質(zhì)資源的開發(fā)利用提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 油橄欖結(jié)果樹表型性狀聚類分析

Fig.1 Cluster analysis of phenotypic traits

在47株油橄欖結(jié)果樹豐富的遺傳變異的基礎(chǔ)上進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明，85%以上的變異可以通過葉形指數(shù)、核形指數(shù)、果重、核重、葉左寬/葉寬、葉厚 6個(gè)主要性狀來描述，這6個(gè)性狀是引起47株油橄欖結(jié)果樹變異的主要因子。通過聚類分析將47株油橄欖結(jié)果樹分為4個(gè)大類群，第1、2類群分別包含2個(gè)亞類、2株結(jié)果樹，第3個(gè)類群包含1個(gè)亞類、1株結(jié)果樹，第4個(gè)類群包含3個(gè)亞類、42株結(jié)果樹，約占總結(jié)果樹的89.36%，是開發(fā)利用的主要類群(品種)，該研究結(jié)果與云南永仁縣收集的油橄欖品種分類結(jié)果一致[10]，說明兩地油橄欖品種有相似的種源地或用途類型。該研究結(jié)果可以為今后該批油橄欖種質(zhì)資源開發(fā)、利用或育種工作提供借鑒，同時(shí)清晰的遺傳結(jié)構(gòu)及親緣關(guān)系是對(duì)該批種質(zhì)資源進(jìn)行收集、保存和利用的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上對(duì)資源提出合理的取樣和保存策略，達(dá)到合理開發(fā)利用的目的。本研究僅從表型性狀方面分析了遺傳多樣性，其研究結(jié)果有待進(jìn)一步的分子標(biāo)記進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。

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Diversity Analysis on Phenotypic Traits of 53-year-oldOleaeuropaeaL.

YAN Yi1，WANG You-bing2，ZHANG Kua-yun1,HE Yin-zhong1,CHEN Jin-long1,MING Hui1,ZHAO Yu-xi1,YANG Wei-xiong1

(1.Haikou Forest Farm,KunmingYunnan 650114,P.R.China;2.Dali Branch of Yunnan Institute of Forest Survey and Planning,Dali Yunnan 671000,P.R.China)

Diversity analysis of 9 phenotypic traits of 47OliveeuropaeaL.tree in Haikou Forest Farm were conducted through variation coefficient analysis,principal component analysis and cluster analysis.The results showed that，there were rich variation among different individual of 9 phenotypic traits of 47OleaeuropaeaL.tree,the variation coefficient of the average fruit weight (43.06%) and the nuclear weight (44.63%) was bigger than the others,the variation coefficient of leaf left width/leaf width (2.02% ) was the smallest,and the variation level of genital organ was bigger than that of nutrition;The principal component analysis showed that leaf index,nuclear shape index,fruit weight,kernel weight,leaf width left / leaf width and leaf thickness were the main factors that caused phenotypic variation of 47OleaeuropaeaL.tree.The cluster analysis showed that these 47OleaeuropaeaL.tree could be divided into four groups,the first two groups contain two sub-categories two fruit tree respectively,the third group contain a sub-category,a fruit tree,the fourth group contain three sub-categories.These 42 fruit trees,which account for 89.36 percent of all fruit trees in Haikou Forest Farm,are the varieties for future utilization.

OleaeuropaeaL.;fruit tree;phenotypic trait;diversity

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.06.018

2015-12-23

昆明市重大科技專項(xiàng)(2014-01-A-N-01-2036)，昆明市重點(diǎn)項(xiàng)目(2015-1-R-00978)。

嚴(yán)毅(1986-),女，碩士，工程師，主要從事果樹生理生化研究。E-mail:yanyiok@yeah.net

簡介：陳金龍(1976-)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事森林資源保護(hù)研究。E-mail:2314302454@qq.com

S 565.7

A

1672-8246(2016)06-0099-05