板栗總苞與堅果表型多樣性及其相關關系研究

劉國彬，曹 均，蘭彥平，王金寶，劉建玲，蘭衛宗

(1.北京市農林科學院 農業綜合發展研究所，北京 100097；2.北京市懷柔板栗試驗站，北京 102206)

板栗Castanea mollissimaBlume是殼斗科Fagacea栗屬Castanea植物，分布于我國26個省(市、區)，適應性強，是重要的生態經濟兼用樹種。我國板栗資源豐富，根據《中國果樹志·板栗卷》[1]統計，2005年全國有記錄的栗資源為335個，自然界仍然存在著眾多尚未發掘的類型，保存著豐富的表型多樣性。表型多樣性是遺傳多樣性與環境多樣性的綜合體現，是植物在其分布區內各種環境下的遺傳變異[2]。植物群體表型變異研究已經取得了一定進展，如張英等[3]發現榆葉梅野生群體性狀在群體間和群體內存在廣泛的變異，且群體內變異是主要變異來源；陳勇等[4]發現五列木5個天然群體內單株間各表型性狀的差異均達到顯著或極顯著水平，葉片各表型性狀間存在一定的相關關系。此外對芒果[5]、核桃[6]、文冠果[7]、五味子[8]、滇楸[9]等自然居群和柿屬[10]、油橄欖[11-12]、錐栗[13]種質表型變異方面的研究文獻較多，分別闡明了這些樹種的表型多樣性水平、變異程度。板栗表型多樣性研究也取得了一些進展[14-16]，但關于板栗農家品種總苞與堅果表型變異及其表型性狀間相關關系的研究較少。研究板栗農家品種的遺傳多樣性，對其表型性狀的變異程度、相關關系進行綜合分析，有利于板栗資源的收集與評價；另一方面，板栗果實由總苞與堅果(種子)構成，研究板栗總苞與堅果間的相關性，有利于豐富板栗發育生物學的研究內容。

文中從板栗總苞與堅果表型性狀方面綜合探討了板栗的表型多樣性，并對總苞與堅果表型性狀間的相關關系進行了分析，以期為板栗資源評價以及發育生物學研究積累資料。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為‘懷豐’、‘慕田峪6號’、‘北莊8號’、‘良鄉1號’和‘高嶺1號’，分別采集于北京的懷柔、房山和密云，樹齡為20～30 a，于2012年9月板栗成熟期在樹冠外圍中部隨機采集成熟板栗的總苞和堅果(不少于30個)。

1.2 試驗方法

板栗總苞形態指標及堅果形態指標的測定方法按照《中國果樹志·板栗卷》[1]與《植物新品種特異性、一致性、穩定性測試指南·板栗》[17]中規定的方法進行，每個品種至少測量30個總苞和堅果；測量表型指標包括總苞長度(總苞長)、總苞寬度(總苞寬)、總苞高度(總苞高)、總苞體積、總苞質量、堅果高度(堅果高)、堅果寬度(堅果寬)、堅果厚度(堅果厚)、堅果體積及堅果單粒質量；測量所有數據并進行記錄，再錄入Excel軟件進行初步整理，作為統計分析的原始數據。

1.3 統計分析

利用Microsoft Of fi ce Excel 2007、DPSv7.05等統計分析軟件對原始數據進行統計分析，計算變異系數(Variable Coef fi cient,Cv)，進行方差分析、多重比較及相關分析。

2 結果與分析

2.1 板栗總苞與堅果表型變異分析

5份板栗種質10個表型性狀的測定分析結果分別如表1和表2所示。

由表1和表2可知，不同板栗資源總苞與堅果性狀表現出相似的變異趨勢。板栗總苞長度、總苞寬度、總苞高度及堅果高度、寬度、厚度6個性狀的變異較小，變異系數(Cv)均在5％～10％之間，性狀表現穩定；總苞體積、總苞質量以及堅果質量、堅果體積4個性狀的變異幅度大，多數性狀變異系數在10％～25％之間，總苞質量和總苞體積的變異程度大(多數種質Cv＞15％)，表型多樣性豐富，‘高嶺1號’和‘懷豐’的堅果質量與堅果體積變異幅度大(Cv＞15％)，具有豐富的變異。

數據表明，不同種質間的性狀變異存在一定差異。‘懷豐’的總苞體積變異系數最小(僅為14.83％)，‘高嶺1號’的總苞體積變異系數最大(21.65％)；‘北莊8號’的總苞質量變異系數最小，‘高嶺1號’的總苞質量變異系數最大，變異程度也最大；‘良鄉1號’堅果質量與體積的變異系數均最小，而‘高嶺1號’堅果質量與體積的變異系數均最大；其余各性狀較為穩定。比較發現，以‘高嶺1號’品種內變異程度最大，其余種質的變異表現不明顯。

2.2 板栗種質間堅果性狀的多重比較分析

采用單因素方差分析法分別對5份種質同一表型性狀進行分析，結果見表3。方差分析結果表明，除堅果厚度外(P=0.056 6＞0.05)，板栗總苞、堅果其他各性狀在不同處理間存在極顯著差異(P＝0.000 1＜0.01)。

基于Duncan法對板栗的不同種質間的表型性狀差異進行多重比較(各性狀的平均值與差異顯著性如表1所示)。根據多重比較結果可知，同一種質不同性狀間，同一性狀不同種質間均存在不同程度的差異，不存在果實性狀差異完全不顯著的兩個種質。

多重分析結果發現，‘良鄉1號’與‘高嶺1號’在總苞長度、寬度、體積及堅果高度、厚度、體積、質量上存在顯著或極顯著差異，其余各項差異不顯著；‘良鄉1號’與‘懷豐’在總苞高度上差異不顯著，其余存在極顯著差異；‘良鄉1

號’與‘慕田峪6號’在總苞長度、寬度、高度、體積及堅果高度、寬度上存在顯著或極顯著差異，其余各項差異不顯著；‘良鄉1號’與‘北莊8號’在總苞性狀及堅果高度、寬度上存在顯著或極顯

著差異，其余性狀差異不顯著。

表1 板栗總苞與堅果性狀變異分析結果?Table 1 Variation analysis of involucres and nut characteristics in C.mollissima

表2 板栗果實性狀變異系數Table 2 Variation coefficient of fruit characteristics in C.mollissima ％

表3 同一性狀不同板栗種質間方差分析結果Table 3 Variance analysis result of characteristics among different C.mollissima germplasms

‘高嶺1號’與‘懷豐’在總苞質量及堅果寬度、質量上差異存在顯著或極顯著差異，其余差異不顯著；‘高嶺1號’與‘慕田峪6號’在總苞高度及堅果高度、寬度、質量上存在極顯著差異，其余性狀差異不顯著；‘高嶺1號’與‘北莊8號’在堅果厚度上差異不顯著，在總苞性狀及堅果其它性狀上存在顯著或極顯著差異。

‘懷豐’與‘慕田峪6號’在總苞高度、質量及堅果高度、質量、體積上存在顯著或極顯著差異，其余性狀之間的差異不顯著；‘懷豐’與‘北莊8號’在總苞長度、寬度、高度、體積及堅果高度、寬度、質量、體積上存在極顯著差異，其余性狀之間的差異不顯著。

‘慕田峪6號’與‘北莊8號’在總苞性狀及堅果高度、寬度上存在極顯著差異，其余各性狀差異不顯著。

2.3 板栗總苞與堅果性狀間的相關分析

利用DPSv7.05軟件對5份板栗種質總苞與堅果性狀的相關性進行綜合分析，結果見表4。

表4 板栗總苞與堅果主要性狀間相關系數?Table 4 Correlation coefficients of main characteristics of involucres and nut in C.mollissima

從表4中可以發現，板栗總苞長度、總苞寬度、總苞高度、總苞質量以及堅果高度、堅果寬度、堅果厚度及堅果單粒質量間存在一定的相關關系。板栗總苞質量與總苞長度、寬度、高度及堅果高度、厚度、質量呈正相關，而堅果單粒質量與總苞質量、堅果長度、寬度、厚度呈正相關，與總苞長度、寬度、厚度相關性不顯著，說明堅果單粒質量的大小與堅果表型大小密切相關，同時也說明堅果的發育與總苞大小關系不太密切。

3 結論與討論

3.1 板栗表型多樣性

表型性狀差異是基因的遺傳變異在外部形態上的反映，表型多樣性是遺傳多樣性與環境多樣性相互作用的結果，豐富的表型多樣性對于板栗實生選種具有重要意義。有研究認為果實縱徑、橫徑等形態性狀的變異系數小于15％，是相對穩定的植物學性狀，并將此作為果實表型性狀變異程度的界限[18-20]。馬玉敏等[14]發現野生板栗堅果縱徑(即堅果高度)變異系數在5.2％～13.1％，橫徑(即堅果寬度)變異系數在10.5％～14.6％，性狀相對穩定；單粒質量變異系數在15.4％～26.6％，變異程度較大，遺傳多樣性豐富。劉國彬等[15]也發現雜交板栗F1代堅果高、寬、厚表型性狀較為穩定，變異系數范圍分別為5.35％～8.20％、6.64％～9.00％、11.47％～14.86％，而平均單粒質量變異程度大，變異系數在17.07％～23.90％。本研究中，板栗總苞長度、總苞寬度、總苞高度及堅果高度、寬度、厚度6個性狀變異系數在5％～10％范圍內，表現出穩定性，與前人的研究結果相同；文中不同板栗種質內總苞體積與質量、堅果體積與質量的變異程度不盡相同，經分析認為人工栽培與不同產區單一授粉樹的設置可能是導致本研究中部分種質單粒質量變異程度低的原因，從而造成在堅果單粒質量變異程度上與野生板栗、雜交板栗存在一定程度的差異。

不同板栗種質的基因不同，與環境條件相互作用后形成了獨特的表型特征。本研究中，同一板栗種質內不同表型性狀的變異程度不同，不同板栗種質間同一表型性狀存在顯著或極顯著差異，從而有利于不同種質間的分類。

3.2 板栗總苞與堅果的相關性

板栗果實由總苞與堅果組成，堅果由總苞包被，位于總苞內部。夏仁學等[21]認為板栗總苞的生長發育與其內部是否存在堅果沒有明顯關系，也即表明總苞的發育不依賴于內部堅果的發育，但總苞的存在與發育是其內部堅果生長和發育的基礎。經分析發現，板栗總苞質量大小與總苞長度、寬度、高度及堅果高度、厚度、質量呈正相關，而堅果單粒質量的大小與總苞質量、堅果長度、寬度、厚度呈正相關，與總苞長度、寬度、厚度相關性不顯著，這就進一步說明，雖然總苞的存在與堅果是否存在無相關關系，但隨著總苞的發育，總苞質量的大小與其內部堅果的發育呈正相關關系；同樣，堅果質量的發育與總苞質量的發育也呈正相關關系。

我國栽培板栗的歷史悠久，在長期的生產實踐中，板栗經人工選擇及與環境互作，形成了不同的形態特征，表現出了豐富的表型變異，從而為選育板栗優良品種提供了豐富的材料，本文闡述了板栗總苞與堅果表型性狀間的相關關系，為今后進一步開展板栗發育生物學研究奠定了基礎。

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