不同栝樓種質(zhì)果實和種子性狀分析及綜合評價

鄭雷 王化東 梁雪蘭

摘? ? 要：明確不同栝樓種質(zhì)果實和種子的性狀差異，為籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)篩選及專用型栝樓品種培育提供依據(jù)。以10份栝樓種質(zhì)為試驗材料，測定了栝樓果實和種子的8個性狀指標(biāo)，并結(jié)合聚類分析和主成分分析，對不同種質(zhì)進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，栝樓果實和種子的8個性狀在不同種質(zhì)間存在極顯著差異，變異系數(shù)（CV）在7.2%～27.1%，遺傳多樣性指數(shù)（H’）在2.27～2.42；果實長度與果實直徑和單果鮮質(zhì)量呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.885、0.949，果實直徑與單果鮮質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.975。聚類分析表明，10份栝樓種質(zhì)可分為3個類群，其中類群1栝樓果實大，種子粒數(shù)多，種子個體大。綜合評價表明，種質(zhì)5和種質(zhì)3綜合性狀優(yōu)良。綜上，栝樓果實和種子性狀存在豐富的表型變異和遺傳多樣性，具有較大的品種改良潛力；類群1栝樓可作為優(yōu)良種質(zhì)篩選的群體，種質(zhì)5和種質(zhì)3綜合性狀優(yōu)良，值得進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：栝樓；種質(zhì)；果實性狀；種子性狀；綜合評價

中圖分類號：R282.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2023）09-036-06

Analysis and comprehensive evaluation on fruit and seed traits of different Trichosanthes kirilowii Maxim. germplasm

ZHENG Lei， WANG Huadong， LIANG Xuelan

（College of Pharmacy， Sichuan College of Traditional Chinese Medicine， Mianyang 621000， Sichuan， China）

Abstract： To clarify the differences in fruit and seed traits among different germplasm resources of Trichosanthes kirilowii Maxim， and provide basis for selection the excellent germplasm and cultivating specialized variety. 10 T. kirilowii germplasm were used as experimental materials， 8 traits of T. kirilowii fruit and seed were measured and analyzed and cluster analysis and principal component analysis were used to comprehensively evaluate different germplasms. The results showed that the 8 traits of T. kirilowii fruit and seed had extremely significant differences among different germplasm， the variation coefficient ranged from 7.2% to 27.1% and the genetic diversity index （H’） ranged from 2.27 to 2.42. Fruit length was extremely significantly correlated with fruit diameter and fresh weight per fruit， with correlation coefficients of 0.885 and 0.949， fruit diameter and fresh weight per fruit was extremely significantly correlated， with correlation coefficient of 0.975. The cluster analysis showed that 10 germplasms of T. kirilowii could be divided into 3 groups， among them， the group 1 had large fruit， more seeds per fruit and large seed. The comprehensive evaluation showed that the germplasm 5 and the germplasm 3 of T. kirilowii had excellent comprehensive traits. In conclusion， there were abundant variation and genetic diversity in the fruit and seed traits of T.kirilowii， which had high potential for variety improvement. Group 1 could be used as a group for selection excellent germplasm. Germplasm 5 and Germplasm 3 had excellent comprehensive traits， which were worthy of further reaserch.

Key words： Trichosanthes kirilowii Maxim.; Germplasm; Fruit traits; Seed traits; Comprehensive evaluation

栝樓（Trichosanthes kirilowii Maxim.）為葫蘆科栝樓屬多年生植物，其果實、種子、瓜皮、塊根均可入藥，是我國常用的中藥材，也被稱為瓜蔞、瓜蔞子、瓜蔞皮和天花粉，具有清熱瀉火，潤肺化痰、利尿消腫等功效[1]，其藥用價值和經(jīng)濟價值較高。目前，對栝樓的相關(guān)研究主要集中在活性成分、化學(xué)成分、藥理藥效等方面[2-3]，隨著研究的深入及栝樓休閑食品的開發(fā)利用，需求量逐年增加。為提高栝樓的產(chǎn)量和品質(zhì)，目前已開展相關(guān)的栽培技術(shù)研究[4-6]，并富有成效，然而其種質(zhì)資源評價及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)研究仍較為薄弱。作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成不僅與栽培技術(shù)、生態(tài)環(huán)境等密切相關(guān)，更受種質(zhì)的遺傳因素控制。優(yōu)良種質(zhì)是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藥材的源頭，是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成最為穩(wěn)定和重要的因素[7]。栝樓適應(yīng)性強，在安徽、河南、河北、四川、福建等省均有廣泛分布，由于地理阻隔和不同自然環(huán)境的長期作用，栝樓存在豐富的種質(zhì)資源變異，尤其在果實和種子性狀上存在顯著差異[8]。研究不同種源作物的果實和種子性狀差異可以揭示作物的地理遷移規(guī)律[9]，亦可作為篩選優(yōu)良種質(zhì)的依據(jù)，為作物新品種選育奠定基礎(chǔ)[10]。

據(jù)統(tǒng)計，全國栝樓種植面積約3.35萬hm2，同時生產(chǎn)上也選育出皖蔞9號、皖蔞17號、皖蔞20、越蔞2號、徽記1號等栝樓品種[11]，但基本均為安徽品種，其他地區(qū)品種較少。為滿足需求，目前在安徽、山東、河北、湖南、四川、江蘇等省建立了大量的栝樓規(guī)?；N植基地，然而各基地種植品種基本上均引種于安徽，由于各地區(qū)氣候、土壤等生態(tài)環(huán)境條件差異較大，引進(jìn)品種在各地區(qū)的適應(yīng)性、豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性及抗病性表現(xiàn)不一致。因此，為提高四川地區(qū)栝樓的產(chǎn)量和品質(zhì)，急需加強栝樓種質(zhì)資源評價與篩選，選育適宜于本地區(qū)生產(chǎn)的優(yōu)良品種。筆者以不同栝樓種質(zhì)為試驗材料，對不同栝樓種質(zhì)的果實和種子性狀進(jìn)行分析及綜合評價，以期明確不同栝樓資源果實和種子的性狀差異，為籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)篩選及專用型栝樓（籽用栝樓）品種定向培育奠定基礎(chǔ)和提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為福建南平，安徽滁州、合肥，四川綿陽、巴中，河南南陽、周口，河北安國、保定等10個主產(chǎn)區(qū)的栝樓種質(zhì)，經(jīng)四川中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校江洪波教授鑒定為栝樓屬植物栝樓（T. kirilowii）。10份栝樓種質(zhì)來源信息如表1所示。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在四川中醫(yī)藥高等專科學(xué)校試驗田進(jìn)行。不同栝樓種質(zhì)于2021年3月種植，試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計。露地起壟栽培，壟長15 m，壟寬2 m，株行距1.5 m×2.0 m，小區(qū)面積30 m2，每小區(qū)種植10株，3次重復(fù)，每份種質(zhì)栽培30株。栝樓生育期采用單蔓吊蔓栽培模式，伸蔓期摘除多余側(cè)芽，僅留主蔓向上牽引攀爬，待主蔓長到2 m時打頂。11月栝樓果實成熟時采收，采收時每份種質(zhì)每小區(qū)隨機取樣5株，共15株備測。

1.3 測定指標(biāo)和方法

采用數(shù)顯卡尺測定果實長度和直徑；采用稱質(zhì)量法測定單果鮮質(zhì)量；采用計數(shù)法測定單果飽滿種子粒數(shù)；采用數(shù)顯卡尺測定種子的長度、寬度及厚度，每份種質(zhì)隨機選取30粒種子進(jìn)行測量，3次重復(fù)；采用500粒法測定種子千粒重，重復(fù)2次。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 25.0進(jìn)行處理及統(tǒng)計分析，其中變異系數(shù)（CV）/%=標(biāo)準(zhǔn)差/平均值×100；遺傳多樣性指數(shù)（Ｈ’）＝-∑Pi lnPi。Pi為某一性狀在第i個級別出現(xiàn)的頻率[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栝樓種質(zhì)果實和種子的性狀測定

對10份栝樓種質(zhì)果實和種子的性狀測定結(jié)果見表2，栝樓果實長度、果實直徑、單果鮮質(zhì)量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度及種子千粒重8個性狀均在種質(zhì)間存在極顯著差異。不同栝樓種質(zhì)平均果實長度、果實直徑、單果鮮質(zhì)量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度及種子千粒重分別為11.0 cm、9.2 cm、452.7 g、130粒、14.83 mm、9.36 mm、3.66 mm和234.72 g。10份栝樓種質(zhì)果實和種子性狀的變異系數(shù)在7.2%～27.1%，其中單果種子粒數(shù)變異系數(shù)最大，為27.1%，變幅在64～186粒之間，其次為單果鮮質(zhì)量，為20.9%，變幅在268.9～598.8 g；變異系數(shù)最小的是果實直徑，為7.2%，變幅在7.4～10.3 cm，其余5個性狀變異系數(shù)在9.0%～12.0%，表明栝樓果實和種子性狀在不同種質(zhì)間存在豐富的變異，利于優(yōu)良種質(zhì)的篩選；10份栝樓種質(zhì)果實和種子性狀的H’值均較高，在2.27～2.42，其中種子厚度H’值最大，為2.42，單果種子粒數(shù)H’值最小，為2.27，表明栝樓果實和種子性狀存在豐富的遺傳多樣性，遺傳差異大，具有較大的品種改良潛力。

2.2 不同栝樓種質(zhì)果實和種子性狀的相關(guān)性分析

對栝樓果實和種子的8個性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示。果實長度與果實直徑、單果鮮質(zhì)量和種子長度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.885、0.949和0.770；與單果種子粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.646；果實直徑與單果鮮質(zhì)量、單果種子粒數(shù)和種子長度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.975、0.776和0.767；單果鮮質(zhì)量與種子長度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.770，與單果種子粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.706；種子長度與種子厚度和種子千粒重呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.726和0.665。

2.3 不同栝樓種質(zhì)果實和種子性狀聚類分析

對10份栝樓種質(zhì)果實和種子性狀進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果如圖1所示。10份栝樓果實和種子性狀在閾值10處可劃分為3個類群：類群I包括種質(zhì)1、種質(zhì)4、種質(zhì)6、種質(zhì)5和種質(zhì)3，共5份種質(zhì)；類群II僅包括2份種質(zhì)，分別為種質(zhì)7和種質(zhì)10；類群III包括3份種質(zhì)，分別為種質(zhì)2、種質(zhì)8和種質(zhì)9。

對3個類群栝樓果實和種子性狀進(jìn)行方差分析和多重比較分析（表4），結(jié)果表明，不同類群栝樓果實和種子性狀存在差異。果實長度、果實直徑及單果鮮質(zhì)量在不同類群間存在極顯著差異，單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度、種子千粒重5個性狀則在不同類群間差異不顯著。類群Ⅰ果實長度、果實直徑、單果鮮質(zhì)量、單果種子粒數(shù)、種子長度和種子厚度均最大，即此類群果實大，單果種子粒數(shù)多，種子個體大，可作為籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)篩選的群體；類群Ⅱ果實長度、果實直徑、單果鮮質(zhì)量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子千粒重均最小，即此類群果實小，種子粒數(shù)少，種子個體小，果實和種子綜合性狀較差；類群Ⅲ種子寬度和種子千粒重最大，其他性狀介于類群Ⅰ和類群Ⅲ之間。

2.4 不同栝樓種質(zhì)果實和種子性狀主成分分析及綜合評價

2.4.1 不同栝樓種質(zhì)果實和種子性狀主成分分析 對10份栝樓種質(zhì)果實和種子的 8個性狀進(jìn)行主成分分析（表5），結(jié)果表明，提取前2個主成分，累計貢獻(xiàn)率為85.89%，包含了大部分主要指標(biāo)信息。第1主成分特征值為4.494，貢獻(xiàn)率為56.12%，在果實長度、果實直徑、單果鮮質(zhì)量和種子長度上有較大荷載，向量值分別為0.923、0.919、0.938和0.939，即主要反映果實性狀和種子長度性狀；第2主成分特征值為2.237，貢獻(xiàn)率為29.77%，在種子寬度和種子千粒重上有較大荷載，向量值為0.855和0.739，即主要反映種子性狀。

2.4.2 不同栝樓種質(zhì)果實和種子性狀綜合評價 對10份栝樓種質(zhì)果實和種子性狀進(jìn)行綜合評價，結(jié)果如表6所示。提取前2個主成分的特征值，計算特征向量。前2個主成分得分為：F1=0.923ZX1+0.919ZX2+0.938ZX3+0.629ZX4+ 0.939ZX5+0.280ZX6+0.628ZX7 + 0.410ZX8；F2=-0.180ZX1-

0.347ZX2-0.278ZX3-0.676ZX4+0.285ZX5+0.855ZX6+0.576ZX7+0.739ZX8（ZXi為各性狀Xi的標(biāo)準(zhǔn)化值）。將各性狀主成分得分乘以方差貢獻(xiàn)率并求和，即可得到各種質(zhì)果實和種子性狀的綜合得分，即綜合得分F =0.561 2F1+0.297 7F2。由不同栝樓種質(zhì)果實和種子性狀綜合得分可知（表6），種質(zhì)5得分（0.80）最高，其次為種質(zhì)3，得分為0.78，綜合性狀優(yōu)良，可作為優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步培育，而種質(zhì)10得分最低，綜合性狀較差。

3 討論與結(jié)論

果實和種子為作物重要的繁殖器官，對物種延續(xù)起著非常重要的作用，但其性狀因地理阻隔和環(huán)境差異會存在變異，因而果實和種子性狀常用于作物多樣性研究及優(yōu)質(zhì)種源篩選[13-16]。性狀由本身的遺傳物質(zhì)決定，是遺傳物質(zhì)的外在表現(xiàn)，其遺傳多樣性分析已被廣泛應(yīng)用于育種研究[16-17]，同時性狀變異亦是種源選擇和良種選育的重要基礎(chǔ)[18]。筆者的研究表明栝樓果實和種子的8個性狀在不同種質(zhì)間存在極顯著差異，具有豐富的性狀變異和遺傳多樣性，遺傳改良潛力大，可為優(yōu)良種質(zhì)的篩選提供有利條件。在栝樓果實和種子的8個性狀中單果種子粒數(shù)變異系數(shù)最大，變幅在64～186粒，并且單果種子粒數(shù)與果實直徑呈極顯著正相關(guān)，與果實長度和單果鮮質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，因而單果種子粒數(shù)可作為籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)篩選的重要指標(biāo)。聚類分析表明，10份栝樓種質(zhì)可分為3個類群，其中類群Ⅰ果實大，單果種子粒數(shù)多，種子個體大，可作為籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)篩選的群體。因此，利用栝樓不同種質(zhì)資源篩選籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)具有較強的可操作性，在篩選時可重點關(guān)注單果種子粒數(shù)較多的種質(zhì)類群。

優(yōu)良種質(zhì)是中藥材生產(chǎn)的源頭，是生產(chǎn)穩(wěn)定、可控中藥材的前提，決定著中藥材的生長發(fā)育和質(zhì)量[19]。研究表明，對中藥材種質(zhì)資源進(jìn)行篩選、評價及利用，可從遺傳基礎(chǔ)上改良品種，是提高中藥材質(zhì)量及品種選育的有效途徑[20]。開展種質(zhì)資源評價需對各項指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，主成分分析由于其可將多個性狀指標(biāo)轉(zhuǎn)化成彼此相互獨立，個數(shù)較少的主成分，綜合反映原來多個性狀指標(biāo)的主要信息，因此綜合評價結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確，目前已廣泛應(yīng)用于種質(zhì)資源綜合評價中[16-17]。筆者選取了栝樓果實和種子的8個性狀作為評價指標(biāo)，通過主成分分析將8個性狀指標(biāo)轉(zhuǎn)換成2個主成分指標(biāo)，且累計貢獻(xiàn)率達(dá)到85.89%，包含了大部分主要指標(biāo)信息。并由此進(jìn)一步開展了綜合評價，研究結(jié)果表明，種質(zhì)5和種質(zhì)3綜合性狀較優(yōu)良，可作為籽用栝樓的優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)一步培育。

綜上所述，筆者的研究通過對10份栝樓種質(zhì)的果實長度、果實直徑、單果鮮質(zhì)量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度及種子千粒重8個性狀指標(biāo)進(jìn)行分析及綜合評價，明確了不同種質(zhì)栝樓果實和種子的性狀差異，類群Ⅰ可作為籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)篩選的群體，同時篩選出2份優(yōu)良種質(zhì)，包括種質(zhì)3和種質(zhì)5，果實大，單果種子粒數(shù)多，種子個體大，可進(jìn)一步用于本地區(qū)籽用栝樓優(yōu)良新品種選育。筆者的研究結(jié)果為籽用栝樓優(yōu)良種質(zhì)篩選及專用型栝樓品種選育奠定了基礎(chǔ)。

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