銀杏耐熱優良核用無性系選育

曹福亮，歐祖蘭，張往祥，汪貴斌，郁萬文

（1.南京林業大學 森林資源與環境學院，江蘇 南京 210037；2.合肥師范學院 生命科學系，安徽 合肥230601）

銀杏耐熱優良核用無性系選育

曹福亮1，歐祖蘭2，張往祥1，汪貴斌1，郁萬文1

（1.南京林業大學 森林資源與環境學院，江蘇 南京 210037；2.合肥師范學院 生命科學系，安徽 合肥230601）

以邳州市銀杏種質資源圃20個銀杏無性系為材料，利用耐熱性、種核產量、單核重以及光合生產力等指標對20個銀杏無性系進行綜合評價。結果表明：半致死溫度能夠有效評價不同銀杏無性系的耐熱性差異，耐熱性順序為：9#＞37#＞54#＞27#＞40#＞39#＞11#＞15#＞57#＞31#＞44#＞20#＞34#＞36#＞42#＞50#＞28#＞33#＞35#＞55#；從種核產量來看，37#、36#、27#、57#、39#種核產量較高；從單核重來看，27#、57#、34#、31#和42#的單核重位居前列；從光合速率來看，54#、40#、27#、31#、39#、33#屬高光合速率的無性系。通過綜合評價，27#、31#、57#在南方引種中具有較大潛力，尤其27#是南移引種材料的最佳選擇。

銀杏；無性系；耐熱性；核用；無性系選擇

溫度是植物分布和生長的主要限制因素。長期以來，對不同銀杏品種（系）多以早實、優質、豐產為主要目的進行選育[1-2]，而很少從其耐熱性進行考慮。為了確保低緯度地區引種栽培的銀杏種質資源能夠適應當地夏季炎熱的環境，本研究以銀杏的耐熱性作為一個指標來評價邳州市銀杏種質資源圃20個銀杏無性系，以篩選出耐熱的銀杏種質資源。

產量是衡量植物生產性能的主要指標，產量高是果樹性狀優良的表現[3-4]，對植物的引種評價具有十分重要的意義。在果樹生產中常常以單株平均產量代表品種的豐產性指標[5]，目前，核用銀杏主要利用的是種核，因此，本研究以銀杏的單株種核產量參與銀杏優良程度的評價。

產量往往作為一個果用品種的首要指標，但銀杏為雌雄異株，風媒傳粉，產量受環境條件尤其是授粉條件，如花粉量、開花授粉期的天氣、風向等因素的影響，若以人工進行授粉，也受各銀杏品種的花期不一致及授粉技術所影響，選優偶然性較大，因此僅用產量衡量品種優劣不合理。丁之恩[6]認為，若從豐產、穩產來選擇銀杏良種，要連續5年的實際產量。若連續多年對產量進行測定，耗時太長，不利于快速篩選出優良品種（系）。許多學者通過研究認為，果樹經濟產量的高低，品質的好壞都與光合作用密切相關[7-8]；光合作用是植物生長發育和產量形成的基礎，高光效是高產品種的生理基礎[9]。因此，以上研究結果為評價植物的產量提供了另一種途徑。另外，許多學者認為植物的生長速率與光合速率密切相關[10-11]，可見，高光合速率高是實現果樹速生，盡早培養豐產樹形，擴大樹冠增加結果母枝，實現早日投產豐產的物質基礎。因此，本研究在對銀杏無性系進行綜合評價時，把銀杏的光合速率納入到評價體系中。

果實品質是鑒別果樹品種差異的重要指標，是長期以來我國果樹生產者的關注點之一。果實品質包括內在品質和外在品質，由于外在品質的某種特征，?？勺鳛榕卸▋仍谄焚|的根據，而且內在品質除用儀器測定和試吃外，不易肉眼判斷識別，品質等級的選定，常偏重于外在品質的分級。銀杏種核的大小是外在品質最直接的表現，其商品價格主要受其影響，因此本研究對耐熱優良無性系的初步評價選取了外在品質最重要的一個指標—單核重參與評價。

綜上所述，以銀杏耐熱性、種核產量、光合速率和單核重為指標，對邳州種質資源圃20個銀杏無性系進行初步評價，以期篩選出耐熱核用銀杏優良無性系，為銀杏南移推廣提供選材依據。

1 材料與方法

1.1 研究材料

本試驗材料為邳州市銀杏種質資源圃的20個銀杏無性系， 20個無性系的編號及原產地見表1。

表1 20個銀杏無性系編號及原產地Table 1 Code nemas and provenances of 20 clones of G. biloba

1990年，從全國主要銀杏產區（江蘇、山東、廣西、貴州等省區）引進核用性狀優良的單株枝條，在邳州市銀杏種質資源圃（該資源圃地勢平坦，土壤、氣候、光照等環境因子均衡一致）進行嫁接，用2～3 m高的5 a實生幼樹作砧木，起始嫁接部位1.8～2 m，每1砧木嫁接3～4根接穗，嫁接砧木的規格一致，試驗采用完全隨機設計，定植株行距為7 m×6 m。每個無性系有3～6個單株，嫁接后4～5 a開始掛果。

1.2 研究方法

2008年6月上旬對邳州銀杏種質資源圃20個無性系統一選取樹冠南面方位的銀杏枝條用清水保鮮并盡快帶回實驗室進行半致死溫度的測定。選取位于枝條部位大致相同的成熟葉片用蒸餾水清洗干凈后，剪成0.3 cm×0.3 cm的小片，每次稱取0.1 g裝入盛有20 ml去離子水的試管中并封口，將試管分別放在40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃的水浴鍋中放置30 min，取出靜置冷卻后測定電導值S1；然后全部放入沸水浴加熱30 min，靜置冷卻后測定電導值S2，同時測定蒸餾水S0。每組重復3次（余莉，2005）。

相對電導率=(S1-S0)/(S2-S0)×100%。

通過SPSS13.0軟件將處理溫度與相對電導率用Logistic方程：Y=k/（l+ae-bt）進行擬合以求出a和b（Y代表相對電導率，t代表處理溫度，k為相對電導率的飽和容量，a和b為方程參數），然后用LT50＝Lna/b的方法求出拐點溫度作為半致死溫度（LT50）。

對20個銀杏無性系的光合測定系統為Licor-6400光合儀，并使用Licor-6400-02B紅藍光源提供統一的光合有效輻射進行測定，以利于較好地比較各無性系之間的光合作用特性。測定時統一選取每株南面樹冠中部枝條上相同部位的葉片。每組數據參數包括：凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、細胞間隙CO2濃度（Ci）、氣孔導度（Gs）等參數，重復5次（20個無性系全部測完一次重復之后，再進行下一次重復），每個無性系去掉最高值和最低值后計算平均值及進行方差分析。

種實成熟后，對參試銀杏無性系單株采用人工擊落法，分別實測每個無性系的種實產量，每個無性系3個重復。隨機抽取30粒種實測定出核率，3個重復。用電子天平測定每個無性系單核重，隨機重復測定30粒。

采用隸屬函數法對20個無性系進行綜合評價。

對每一無性系各指標的隸屬函數值用如下公式求得：

隸屬函數值=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)/100%[12]。（1）式（1）中：Xj—無性系的某一指標測定值；Xmax—所有待鑒定無性系某一指標測定值的最大值；Xmin—所有待鑒定無性系某一指標測定值的最小值；對各指標的隸屬函數值累加后求取平均數得到各無性系間的綜合能力。

在綜合評價的基礎上，進一步以耐熱性、種核產量、單核重、光合生產力為指標應用層次聚類法對20個無性系進行系統聚類。

2 結果與分析

2.1 不同銀杏無性系半致死溫度的比較

如表2所示，20個銀杏無性系的半致死溫度變幅為46.2～50.6 ℃，其中半致死溫度最高的為9#，最低的為55#。方差分析表明，不同無性系的半致死溫度差異性顯著（F=3.58，P＜0.05）。20個銀杏無性系的半致死溫度排序為9#＞37#＞54#＞27#＞40#＞39#＞11#＞15#＞57#＞31#＞44#＞20#＞34#＞36#＞42#＞50#＞28#＞33#＞35#＞55#。

3.2 不同銀杏無性系種實（核）產量和單核重的差異

由表3可知，20個銀杏無性系的種實產量幅度為 41 ～ 250 kg·株-1，平均產量為 106 kg·株-1，產量最高的無性系為產量最低的6.1倍，無性系間產量變異系數為66.5%。37#的種實產量最高，達249.5 kg·株-1，與其他無性系均具有顯著性差異。36#的種實產量次之，為197.5 kg·株-1，也與其他無性系具有顯著差異，而54#、20#、40#的種實產量較低，不足50 kg·株-1。

表2 20個銀杏無性系不同溫度水浴下相對電導率回歸方程參數及半致死溫度（LT50）?Table 2 Logistic equation parameters and semi-lethal temperature (LT50) of 20 clones of G. biloba under water bath with different temperature

表3 不同銀杏無性系產量和單核重的差異?Table 3 Differences of nut yield and single nut weight of different clones of G. biloba

20個銀杏無性系的出核率17%～43%，平均25.4%，其中11#的出核率最小，僅為17.1%，39#的出核率最大，達42.3%，為最小出核率無性系的2.47倍，39#與其他無性系均具有極顯著的差異（見表3）。

如表3所示，種核產量最大的是37#，產量達62.9 kg·株-1，36#次之，產量為 48.2 kg·株-1，種核產量較低的是54#、20#、40#。20個無性系的種核產量7.1～62.9 kg·株-1，無性系間產量變異系數為51.3%。對20個無性系的種實產量和種核產量、出核率的相關性進行分析得到，兩者之間相關性極顯著（r=0.939，P＜0.01），而出核率與種實產量的相關性為顯著（r=0.527，P＜0.05）?？梢姡?0個銀杏無性系種核產量的差別主要由種實產量引起。對于核用銀杏來說，目前更多的是利用銀杏的種核，因此，本研究評價銀杏無性系產量的高低，采用銀杏種核的產量為指標。

20個銀杏無性系的單核重1.19～2.04 g，平均單核重為1.57 g，最大的為27#，其次是57#、34#、31#和42#，該5個無性系的單核重在1.80 g以上，最小的為39#，無性系間單核重變異系數為15.9%（見表3）。

3.3 不同銀杏無性系光合特性的差異

20個銀杏無性系的光合特性見表4，對光合特性的方差分析結果見表5。各銀杏無性系Pn的平均值是 5.78 μmol·m-2s-1，無性系間的變異系數是15.03%，共有8個無性系的Pn大于總體無性系平均值，Pn最高的是 54#，達 7.01 μmol·m-2s-1，是最低 37#（4.62 μmol·m-2s-1）的 1.51 倍。由多重比較分析進一步可知無性系間的兩兩差異情況（見表5），根據無性系間Pn的差異，可將20個無性系分為3種光合類型：

表4 不同銀杏無性系光合作用參數的比較?Table 4 Comparison of photosynthesis parameters of different clones of G. biloba

高Pn無性系：54#、40#、27#、31#、39#、33#

中Pn無性系：36#、55#、34#、57#、9#、50#

低Pn無 性 系：20#、15#、42#、35#、11#、44#、28#、37#

以Pn/Tr計算的葉片瞬時水分利用效率（RWUE）能表征植物對自身蒸騰耗水量的利用，是評價植物耗水量多少或適應干旱脅迫能力的一個重要生理生態指標，其值越大，說明植物對水分的利用效率越高[13]。共有6個無性系的水分利用效率指標高于平均值，水分利用效率最高的為40#，達2.28，為水分利用效率最低的2.00倍，為20 個無性系均值的1.41倍，水分利用效率最低的為37#，僅1.14。

方差分析結果表明（表5）：Pn、Tr、Gs、Ci、水分利用效率在不同無性系間差異均極顯著（F(Pn)=6.95，F(Tr)=4.09，F(Gs)=3.66，F(Ci)=3.75，F(WUE)=6.38，F0.05(19,59)=1.80）。

通過對20個無性系的Pn與光合氣體參數進行相關性分析，得到各指標兩兩之間的相關性（表5）。從表5可以看到，除了Pn與Ci相關性不顯著外，其他指標兩兩之間均具有顯著或極顯著的相關性，其中Pn與水分利用效率達極顯著相關（r=0.416，P＜0.01）。

表5 20個銀杏無性系光合特征參數相關分析?Table 5 Correlation analysis among photosynthesis parameters of 20 clones of G. biloba

3.4 相關性分析

將20個銀杏無性系的耐熱性、種核產量、單核重和凈光合速率進行相關性分析，結果見表6。

表6 20個銀杏無性系的耐熱性、種核產量、單核重、光合速率的相關分析Table 6 Correlation analysis of heat tolerance, nut yield,single nut weight and photosynthetic rate among 20 clones of G. biloba

從表6中可以看出，20個銀杏無性系的耐熱性、種核產量、單核重、凈光合速率4個指標兩兩之間的相關性均不顯著。由此認為，根據各無性系某一指標的排序，很難科學判斷耐熱優良無性系，需要運用多指標評價系統對該20個無性系進行評價。

3.5 20個銀杏無性系綜合評價

由表7可以看到，各銀杏無性系的評價序號很明顯表明了20個銀杏無性系的耐熱性、種核產量、單核重、光合速率的綜合評價等級。20個銀杏無性系綜合評價能力的順序為27#＞31#＞37#＞57#＞9#＞40#＞36#＞33#＞39#＞54#＞34#＞42#＞15#＞44#＞55#＞50#＞11#＞20#＞28#＞ 35#。

表7 不同銀杏無性系各指標的隸屬函數值及綜合評價Table 7 Membership function values and comprehensive assessment of different clones of G. biloba

3.6 20個銀杏無性系系統聚類

由于以上各指標之間均沒有顯著相關性，因此有些無性系可能其綜合評價能力不高，但對于某些指標可能表現突出，而有些無性系可能其綜合評價能力居前列，但有可能某些指標所表現出來的能力較差。因此，為了在生產實踐中更好地利用這20個銀杏無性系，進一步以銀杏的耐熱性、種核產量、單核重、凈光合速率為指標，采用分層聚類分析法對 20個銀杏無性系進行聚類分析。

圖1 20個銀杏無性系耐熱優良性評價聚類分析Fig.1 Cluster analysis of heat tolerance and excellence of 20 clones of G. biloba

結合各無性系的隸屬函數值（見表7）和系統聚類結果（見圖1）進行分析，可以將20個銀杏無性系劃分為7類（見表8）。第I類27#、31#、57#綜合評價能力較強，表現在：單核重較高，均位于前4位，種核產量也均位于前6位，耐熱性和光合速率也均不低于前10位，尤其是27#表現最佳，4個指標在20個無性系中排列均不低于第4位。9#和37#綜合評價能力分別位于第5位和第3位，9#綜合評價能力較高，僅源于耐熱性最強；雖然37#綜合評價能力位于第3位，種核產量最高且耐熱性又居于第2位，但遺憾的是其凈光合速率最低。50#、11#、28#、35#4個無性系各指標總體表現較差，因此其綜合評價能力也很低。40#、54#、39#3個無性系綜合評價能力不是很高，但耐熱性較強、凈光合速率較高，33#、36#、55#3個無性系耐熱能力較差，綜合評價能力居中。

4 討論與結論

本研究對20個銀杏無性系半致死溫度的測定是在離體條件下測定的，因此，半致死溫度不一定能確切反映出20個銀杏無性系的耐熱能力，但在同一時間和同一實驗條件下測得的20個銀杏無性系高溫半致死溫度至少可以反映出銀杏無性系間相對耐熱性的差異，這與許多學者的看法一致[14-15]。賀磊等[16]研究也證明用電導率配以Logistic方程求出的LT50與形態觀察的褐變溫度極為相似。本試驗高溫半致死溫度的測定只從一個側面反映銀杏對熱脅迫的相對耐受性，至于篩選出來的耐熱性強的無性系對南方環境的適應性如何還需與其它環境因子結合起來進行更細致、深入的研究，并需要進一步地進行引種試驗驗證。

表8 20個銀杏無性系分類特征Table 8 Classification characteristics of 20 clones of G. biloba

從種核產量來看，37#、36#、27#、57#、39#種核產量較高，說明這幾個無性系在當地的生產性能較好。在擴大繁殖和引種過程中，37#、36#、27#、57#、39#可以作為候選材料進行選擇。在評價銀杏的品質時，單核重是銀杏首選的品質指標。27#、57#、34#、31#和42#的單核重在20個無性系中居于前列，因此，在優良銀杏選育過種，上述幾個銀杏無性系可以作為備選材料。

從光合生產能力來看，54#、40#、27#、31#、39#、33#屬高光合速率的無性系。據王瑞等[17]研究表明，3 個油茶品種中高產品種具有最大的光合作用能力、最強的調節水分損失的能力及適應逆境的能力。研究不同品系的蒸騰強度，對品系優選及管理措施的實施都具有重要意義[18]。從本試驗結果來看，20個銀杏的無性系凈光合速率與水分利用效率呈極顯著的正相關，這說明銀杏在光合作用與水分蒸騰方面協調得很好。20個銀杏無性系中凈光合速率高的銀杏無性系其水分利用效率往往也較高，對于篩選出來的光合生產力高的無性系往往也較其他無性系能夠適應高溫干旱的環境，這對于銀杏良種的篩選是有利的。本試驗中20個銀杏無性系的凈光合速率的差異主要是受無性系本身的遺傳特性所影響。

用隸屬函數法和系統聚類分析法對20個銀杏無性系從耐熱性、種核產量、單核重和凈光合速率4個方面進行了綜合評價，結果表明，27#、31#、57#3個無性系作為核用銀杏在南移引種過程中具有較大的潛力，尤其是27#，其單核重最高，且種核產量和凈光合速率均居第3位，耐熱性居第4位，綜合評價能力最高，是作為銀杏南移引種材料的最佳選擇。9#在種核產量、單核重和凈光合速率方面的優勢不突出，但耐熱性最強。周永斌等[19]提出，在立地條件較好的條件下，宜選擇速生的小青楊而有利于提高生產力，而在脅迫占優勢的生境中，宜選擇適應強的小青楊等鄉土樹種。參照上述觀點，在選擇銀杏材料南移引種時，對于熱脅迫較為嚴重的環境下，可以考慮選擇耐熱性較強的9#，因為只有保證了樹木的成活，再考慮其生長速度、產量和品質其他方面的指標才更具有意義，對于熱脅迫較輕的環境，宜采用綜合評價能力較高、4個指標均衡的無性系，這樣既保證了銀杏能適應南方高溫炎熱的環境，又保證了銀杏較快的生長速度，較高的產量以及較高的商品價格。

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Selection and brooding of heat-tolerant clones and stone-used of Ginkgo biloba L.

CAO Fu-liang1, OU Zu-lan2, ZHANG Wang-xiang1, WANG Gui-bin1, YU Wan-wen1
(1.College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2. Dept. of Life Science,Hefei Normal University, Hefei 230601, Anhui, China)

By taking 20 clones of Ginkgo biloba L. growing in Ginkgo Germplasm Nursery in Pizhou city as tested materials, the comprehensive evaluation of the clones were assessed based on heat tolerance, nut yield, single nut weight, and photosynthetic productivity. The results were as follows: the obtained lethal temperature could effectively evaluate the relative differences of Ginkgo heat resistance, the order of heat resistance of 20 clones was 9#＞ 37#＞54#＞27#＞ 40#＞39#＞11#＞15#＞57#＞31#＞44#＞ 20#＞ 34#＞36#＞42#＞50#＞ 28#＞33#＞35#＞55#; viewed from nut yield, the clones of 37#, 36#, 27#, 57#, 39#were more than others; viewed from single nut weight,the clones of 27#, 57#, 34#, 31#, 42#were ranked in the forefront; viewed from the photosynthetic production capacity, the clones of 54#, 40#, 27#, 31#, 39#, 33#possessed higher photosynthetic rate. By comprehensive evaluation, the clones of 27#, 31#, and 57#for nutproduction clones had a great potential to grow in south China, among them, 27#was the best choice for introduction towards south China.

Ginkgo biloba L.; clone; heat-tolerance; clones selection；nut production species

S792.95

A

1673-923X(2012)12-0113-07

2012-10-10

國家科技支撐計劃課題“銀杏和印楝珍貴材用和藥用林定向培育關鍵技術研究與示范”（2012BAD21B04）；高校博士點專項基金項目“銀杏三個脂肪酸去飽和關鍵酶基因的克隆、表達與載體構建”（20113204120007）；林業公益性行業科研項目“銀杏葉和外種皮加工產業化關鍵技術研究”（201004015）資助

曹福亮(1957-)，男，江蘇姜堰人，博士研究生導師，教授，主要從事經濟林培育與加工研究

[本文編校：文鳳鳴]