內蒙古西伯利亞杏核仁表型變異及優株選擇

尹明宇，劉慧敏，包文泉，趙 罕，烏云塔娜

(中國林業科學研究院經濟林研究開發中心，河南 鄭州 450003)

內蒙古西伯利亞杏核仁表型變異及優株選擇

尹明宇，劉慧敏，包文泉，趙 罕，烏云塔娜

(中國林業科學研究院經濟林研究開發中心，河南 鄭州 450003)

目的以西伯利亞杏優良單株為選擇目標，結合地理生態因子對核仁表型和成分性狀的變異規律進行研究，明確內蒙古西伯利亞杏核仁形態及成分的變異特點和地理變異規律，并在此基礎上進行不同類型優良單株的選擇。方法結合單株產量高、生長勢好等指標，對來自內蒙古地區的10個西伯利亞杏種源中篩選出的217個單株的核縱徑、核橫徑、核側徑、核殼厚、核形指數、核干質量、仁縱徑、仁橫徑、仁側徑、仁形指數、仁干質量、出仁率、產仁量、粗脂肪、粗蛋白、苦杏仁苷等16個形態及成分性狀進行方差分析、多重比較、相關分析、聚類分析、主成分分析，篩選不同類型的優良單株。結果表明：(1) 西伯利亞杏各性狀存在較大變異，變異范圍為8.94%68.27%，核形態的變異系數(16.87%)大于仁成分(14.61%)和仁形態(14.14%)，質量和成分性狀的變異程度高于大小和形狀指數。(2)產仁量、仁干質量、出仁率、粗脂肪、粗蛋白、苦杏仁苷等主要經濟性狀在種源間差異極顯著，將種源分為5類，第Ⅰ類群產仁量高、仁大；第Ⅱ類群出仁率高，粗蛋白含量高；第Ⅲ類群粗脂肪和苦杏仁苷含量高；第Ⅳ類群各項指標都較低；第Ⅴ類群產仁量高、粗脂肪和苦杏仁苷含量高。(3)核、仁性狀之間存在廣泛的相關性，且產仁量、苦杏仁苷、粗脂肪分別與緯度、經度、年平均氣溫密切相關。(4)前6個主成分貢獻率達到80.716%，按5%入選率分別篩選出9種類型的優良單株各11株，各類型優株主成分得分值的現實增益為146.12%199.22%，具有顯著的優異性。結論內蒙古西伯利亞杏在廣泛且多樣的地理環境中形成了豐富的核仁表型和成分的變異，且不同種源以及不同個體間存在極顯著差異；利用主要經濟性狀對種源進行了聚類分析，得到5個具有不同經濟特征的育種類群；主要經濟性狀與表型以及地理環境因素密切相關。

西伯利亞杏; 形態性狀; 仁成分；優株選擇

西伯利亞杏(Armeniacasibirica(L.) Lam.)為薔薇科李亞科杏屬植物[1]，在我國主要分布于內蒙古、遼寧等省區的低山丘陵和灌木草原上，抗逆性強，是抗旱、抗寒(可低至-35℃)、抗風沙的“先鋒”樹種[2]。同時，西伯利亞杏也具有極高的附加價值，其中杏仁富含脂肪酸(45.64%)、蛋白質(28%)、苦杏仁苷(4.5%)[3]、維生素、無機鹽、膳食纖維及人體所需的微量元素，是重要的木本油料樹種和植物蛋白資源，西伯利亞杏種植是內蒙古地區防風固沙、脫貧致富的重要產業之一。西伯利亞杏多處于野生半野生狀態，生產上缺乏良種，目前對西伯利亞杏的研究多集中在表型性狀變異[4]、生殖生態[5]、油成分[6]、蛋白功能特性[7]、抗寒性[8]等方面。在優株選育方面，有專家對遼西[9]和慶陽[10]地區進行了晚花、豐產優株選擇，對于苦杏仁主產區內蒙古的種質資源缺少全面系統的研究。

植物表型變異是基因表達和所處環境交互作用的結果，研究表型變異格局及其與地理生態因子的關系，有助于了解遺傳因素和環境因素在植物生態適應中的相互作用[11]。本研究以西伯利亞杏優良單株為選擇目標，以內蒙古地區10個種源為研究對象，結合地理生態因子對核仁表型和成分性狀的變異規律進行研究，應用主成分分析法評選不同育種方向的優良單株，為西伯利亞杏仁用定向良種選育工作提供基礎。

1 材料和方法

1.1 材料來源和樣品采集

試驗材料取自內蒙古林木良種繁育中心，中心收集保存了來自內蒙古各地的西伯利亞杏資源(采集優樹種子播種繁殖)，結合單株產量高、生長勢好等指標篩選出217株初選單株為材料，種源地和單株數量見表1。于果實成熟的7—8月份對試驗材料進行采集測定，每1單株從東西南北4個方向隨機采摘健康、無病蟲害的果實40個，低溫保鮮帶回實驗室用于測量核形態、仁形態和仁成分，采全樹果實測算產仁量(仁干質量)。

1.2 核、仁形態性狀及仁成分的測定

表1 西伯利亞杏10個種源的地理位置及主要氣候因子

Notes:AMAT, annual mean air temperature; AMSD, annual mean sunshine duration; AP, annual precipitation; AHB, Aohan Banner; BRB, Bairin Right Banner; CT, Charlson town; HC, Horinger County; HLRB, Horqin Left Rear Banner; HRMB, Horqin Right Wing Middle Banner; JLB, Jalaid Banner; JUB, Jarud Banner; LC, Liangcheng County; WJG, Tumotezuoqi Wanjiagou.

數據處理在Excel 2010中完成，方差分析、多重比較、相關分析、聚類分析、主成分分析等都在SPSS 20.0軟件中完成。

2 結果與分析

2.1 核、仁性狀的變異

2.2 種源間主要經濟性狀的變異和聚類

表2 西伯利亞杏核、仁表型的多樣性

Notes:CP, crude protein; EE, ether extract; KDM, kernel dry mass; KHD, kernel horizontal diameter; KR, kernel rate; KSD, kernel side diameter; KSI, kernel shape index; KVD, kernel vertical diameter; KY,,kernel yield; NDM, nutlet dry mass; NHD, nutlet horizontal diameter; NSD, nutlet side diameter; NSI, nutlet shape index; NVD, nutlet vertical diameter; ST, sheel thickness; ** ,P< 0.01.

表3 西伯利亞杏10個種源核仁主要經濟性狀的平均值、標準偏差及多重比較

注：種源編號見表 1。表型性狀縮寫見表 2。同列不同字母表示在0.05水平上差異顯著。

Notes:See Table 1 for numbers of populations, Table 2 for abbreviations of phenotypic traits,and different letters in the same column indicated significant difference at 0.05 level.

圖1 基于核仁性狀的西伯利亞杏種源聚類分析(種源同表1)Fig. 1 Clusterdendrogram of Armeniaca sibirica populations based on the nutlet and kernel traits (Population see Table 1)

2.3 主要經濟性狀與形態及地理生態因子的相關性

表4表明，西伯利亞杏6個主要經濟性狀與形態性狀相關性較強。其中產仁量與核橫徑、核殼厚呈極顯著正相關關系(P<0.01)，與核干質量、核側徑、仁縱徑、仁橫徑呈顯著正相關關系(P<0.05)；仁干質量與仁縱徑、仁橫徑、仁側徑、核干質量、核縱徑、核橫徑、核側徑呈極顯著正相關關系(P<0.01)；出仁率與仁干質量和仁側徑呈極顯著正相關關系(P<0.01)，與核縱徑、核橫徑、核側徑、核干質量、核殼厚、仁縱徑呈極顯著負相關關系(P<0.01)。仁成分方面，粗脂肪與仁縱徑、核縱徑、核殼厚呈極顯著正相關關系(P<0.01)，與核側徑呈顯著正相關關系(P<0.05)；粗蛋白與出仁率呈極顯著正相關關系(P<0.01)，與仁干質量呈顯著正相關關系(P<0.05)，與核縱徑、核側徑、核殼厚、仁縱徑呈極顯著負相關關系(P<0.01)，與核干質量、核形指數呈顯著負相關關系(P<0.05)；苦杏仁苷與核縱徑、核側徑、核殼厚、核干質量、粗脂肪呈極顯著正相關關系(P<0.01)，與仁縱徑呈顯著正相關關系(P<0.05)，與出仁率和粗蛋白呈極顯著負相關關系(P<0.01)。這表明產仁量和出仁率受核性狀的影響較仁性狀大；仁干質量受仁性狀的影響較核性狀大；粗脂肪和苦杏仁苷正相關且都與粗蛋白負相關。

表4 西伯利亞杏主要經濟性狀與形態及地理生態因子的相關性分析

注：性狀縮寫見表 2。*與**分別表示在P<0.05和P<0.01水平上的顯著相關。

Notes:Notes:See Table 2 for abbreviations of traits. AMAT, annual mean air temperature; AMSD, annual mean sunshine duration; AP, annual precipitation. * and ** indicate significant correlation atP<0.05 andP<0.01, respectively.

6個主要經濟性狀與種源地理生態因子間的相關性密切，產仁量與緯度呈極顯著負相關關系(P<0.01)，與經度呈顯著負相關關系(P<0.05)；粗脂肪與年平均氣溫呈顯著正相關關系(P<0.05)；苦杏仁苷與經度、緯度呈顯著負相關關系(P<0.05)。這表明內蒙古西南部地區較東北部地區種源的產仁量、苦杏仁苷和粗脂肪含量高，而出仁率和粗蛋白含量較低，年平均氣溫、海拔越高、年日照時數越低的種源粗脂肪和苦杏仁苷含量越高，粗蛋白含量越低。

2.4 主成分分析及優株選擇

對西伯利亞杏核、仁性狀進行主成分分析(表5)，第一主成分(PC-1)主要包含核干質量、核縱徑、仁縱徑、仁橫徑、核橫徑、核側徑、核殼厚等，表征核、仁表型；第二主成分(PC-2)主要包含仁干質量、粗蛋白、出仁率等，表征粗蛋白；第三主成分(PC-3)主要包含核形指數、仁形指數、出仁率等，表征核、仁形態；第四主成分(PC-4)主要包含粗脂肪、仁側徑等，表征粗脂肪；第五主成分(PC-5)表征產仁量；第六主成分(PC-6)主要包含苦杏仁苷、核側徑等，表征苦杏仁苷。根據主成分得分進行優株選擇[14]，從表6可以看出，以5%入選率篩選出不同類型的優良單株，現實增益均值為159.26%，最高為高產型優良單株(199.22%)，最低為高苦杏仁苷型優良單株(146.12%)，具有顯著的優異性。

表5 西伯利亞杏核仁性狀的主成分分析

注：性狀縮寫見表 2。Notes:See Table 2 for abbreviations of traits.

表6 西伯利亞杏9種不同類型優良單株的主成分得分和現實增益

3 討論

西伯利亞杏是以杏仁、杏仁油和杏仁蛋白為經濟目的，因此優良的經濟特性要建立在單株高產的基礎上。本研究表明產仁量與出仁率受核性狀影響較大，仁干質量同時受仁與核的影響，因此選育高產和高仁干質量資源應該從核大、仁大出發，選高出仁率從核小、核殼薄、仁大、仁側徑大出發。粗脂肪和苦杏仁苷呈極顯著正相關且都與粗蛋白呈極顯著負相關，三種物質主要受核性狀影響，選高脂肪高苦杏仁苷資源應從核大、仁縱徑大出發，選高蛋白資源應從核小、仁大、出仁率高出發，經濟性狀和表型的相關性為資源評價和雜交親本的配置提供了依據。7個生態因子中，只有緯度、經度和年平均氣溫對西伯利亞杏主要經濟性狀的影響達到顯著水平，產仁量、苦杏仁苷與緯度和經度呈負相關，粗脂肪與年平均氣溫呈相關，即內蒙古西南部地區較東北部地區種源的產仁量、苦杏仁苷和粗脂肪含量高，年平均氣溫和海拔越高的種源粗脂肪和苦杏仁苷含量越高，粗蛋白含量越低。西伯利亞杏主要性狀地理上經緯并存的變異趨勢與五角楓(AcrermonoMaxim.)[20]類似，而粗脂肪含量與年平均氣溫的顯著關系在黃連木(PistaciachinensisBunge)[21]、無患子[22]等油料樹種中并不顯著。

本研究利用16個核仁性狀對西伯利亞杏217個單株進行主成分分析，得到前6個主成分的貢獻率達到80.72%，能較好地反映西伯利亞杏核仁大小、產仁量、出仁率、仁成分等主要經濟形狀特性。分別計算高產型、高脂肪型、高蛋白型、高苦杏仁苷型、高產高脂肪型、高產高蛋白型、高產高苦杏仁苷型、高產高脂肪高苦杏仁苷型以及復合型共9種優樹類型的主成分得分值，以5%的入選率對每種類型進行優良單株的選擇。得到了現實增益較高，有顯著優異性的優良單株。這表明，本研究利用主成分分析法選出的不同利用目標的優良單株可以作為無性系擴繁和無性系區域測定的基礎材料。

4 結論

本研究對217個單株的16個核、仁形態性狀和成分性狀進行研究分析，結果表明產仁量、核干質量、仁干質量、出仁率、仁成分等主要經濟性狀變異程度較高，且不同種源以及不同個體間存在極顯著差異；利用主要經濟性狀對種源進行了聚類分析，得到5個具有不同經濟特征的育種類群；主要經濟性狀與表型以及地理環境因素密切相關；在主成分分析的基礎上進行不同經濟類型優良單株的選擇，具有顯著優越性。以上為西伯利亞杏的仁用良種選育提供了豐富的物質材料。

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PhenotypicVariationandSuperiorIndividualSelectionofSiberianApricot(Armeniacasibirica)inInnerMongolia

YINMing-yu,LIUHui-min,BAOWen-quan,ZHAOHan,WUYUNTa-na

(Non-Timber Forest Research and Development Center of Chinese Academy of Forestry, Zhengzhou 450003, Henan, China)

ObjectiveThe variations in morphology and composition ofArmeniacasibiricaand their relationship with distributions were studied in order to select the superior individuals with different types based on these variations.MethodThe vertical diameter, horizontal diameter, side diameter, sheel thickness, shape index, dry mass of nutlet, the vertical diameter, horizontal diameter, side diameter, shape index, dry mass, rate, yield, ether extract of kernel, and the crude protein and nitrilosides of 217 individuals selected from 10 populations in Inner Mongolia were surveyed based on growth vigor and yield. Variance analysis, multiple comparisons, cluster analysis, correlation analysis, principal component analysis were applied to analyze 16 phenotypic traits. Then the superior individuals with different types were selected.Result(1) The results showed that there existed large variations in nutlet and kernel traits, and the variations coefficient ranged from 8.94% to 68.27%. The variation coefficient of nutlet morphological traits (16.87%) was higher than that of kernel morphological traits (14.14%) and kernel composition (14.61%). The variation degrees of mass and composition were higher than that of the size and shape. (2) There were significant differences in phenotypic variations among populations. The populations could be divided into five groups according to the cluster analysis based on kernel yield, weight of dry kernel, kernel rate, ether extract, crude protein, and nitrilosides. The kernel yield and dry kernel weight of group I were high, higher kernel rate and crude protein were appeared in group II, the ether extract and nitrilosides of group III were higher, all the traits of group IV were lower, the higher kernel yield, ether extract and nitrilosides were appeared in the group V. (3) Significant correlation was observed among traits. The kernel yield, nitrilosides and ether extract were respectively correlated to annual mean air temperature, latitude and longitude. (4) Principal component analysis showed that six principal components added up to 80.716% of the variation. The superior individuals of nine types are selected, in top 5% (11 individuals). The realized gains of superior individuals in each type were 146.12%199.22%.ConclusionThere are abundant phenotypic diversity and composition diversity ofA.sibiricain Inner Mongolia adapted to diverse site conditions. And there are significantly differences in phenotypic variation among populations and individuals. The cluster analysis of main economic characters divided populations into five breeding groups with different economic characteristics. Significant correlation was observed among main economic characters, phenotypic traits and geographical environment factors.

Armeniacasibirica; morphological traits; kernel composition; superior individual selection

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.06.011

2016-12-20

2017-03-30

國家“十二五”課題支撐仁用杏和巴旦杏高效生產研究與示范(2013BAD14B02)。

尹明宇(1992—)，男，河南新鄉人，在讀碩士：E-mail:ymy920916@163.com。

* 通訊作者：烏云塔娜(1975—)，女，內蒙古通遼人，教授，主要從事經濟林育種和林業生物技術方面的研究；E-mail：tanatanan@163.com。

S722.5

A

1001-1498(2017)06-0961-08

彭南軒)