木荷無性系苗期生長性狀變異研究

藍燕群，陳杰連，張 謙，連輝明，汪迎利，陳一群，周平川，蔡燕靈

（廣東省林業科學研究院，廣東 廣州 510520）

木荷（Schima superbaGardn .et Champ）為山茶科木荷屬常綠喬木，喜溫暖濕潤的氣候，主要分布在浙江、臺灣、福建、湖南、廣西、江西、廣東等地。該樹種干形通直，生長迅速，對土壤適應性較強，耐干旱瘠薄，少病蟲害，其木材堅韌，結構均勻，易加工［1］，是珍貴優良闊葉用材樹種。木荷能耐-10℃的短暫低溫，也能抗39℃炎熱，萌發力強，枝葉繁茂，葉片較厚，含水量大，耐火，是我國南方防火林帶的主要樹種［2］。

隨著林業生產技術的進步，近年來木荷在南方各省用材林和防火林帶中應用廣泛，前期對該樹種的研究主要集中于育苗、造林技術和生態性能評估等方面，近年來，廣東、江西、福建等省逐步開展了木荷的種源試驗和子代測定。曾志光等［3］研究發現，來自6省（區）37個木荷種源種子和苗期性狀在種源間有極顯著差異，苗高、地徑生長與緯度呈極顯著負相關。林磊等［1］開展優樹自由授粉家系苗期測定，發現家系間的苗木生長遺傳差異達到極顯著水平。辛娜娜等［4］研究表明不同產地木荷優樹無性系間生長與開花性狀的變異較大，可依據產地的緯度及海拔初步判定木荷無性系花期。黃宇等［5］分析了木荷1代種子園無性系生長及結實性狀的變異情況。楊漢波等［6］利用SSR標記分析顯示木荷優樹無性系存在豐富的遺傳多樣性，群體間的遺傳多樣性水平差別較大，建議在雜交育種親本選配時同時考慮地理遠緣和親本間的親緣關系。陳麗君等［7］研究表明，林木不同種源的苗期生長普遍存在一定程度的變異。廣東省林業科學研究院自2001年啟動了木荷良種選育研究，收集了廣東全分布區的木荷優樹，并分析了優樹生長與葉果性狀的表型變異情況［8］。本研究利用這批優樹培育了嫁接無性系，通過苗期測定，進一步分析木荷優樹無性系的生長差異及其與地理、氣候因子等相關性。

在野外采集木荷優樹穗條時發現，相同生長期或相近生境下部分優樹葉色存在明顯差異。葉綠素是綠色植物進行光合作用的物質基礎，也是葉片中質體色素的重要組成部分；葉綠素含量不僅決定植物光能利用率高低，還直接反映植物的營養和生長情況。SPAD葉綠素儀測試快速且不破壞葉片，近年來在農業、林業上得到了廣泛應用［9-10］，包括水稻［11］、馬鈴薯［12］、草莓［13］、黑麥草［14］和棉花［15］，以及楊樹［16］、油茶［8］和3種小檗科植物［17］、10種園林樹木［18］等。研究發現SPAD值與葉綠素含量有顯著相關關系，但不同品種的相關性不同。本研究在測定嫁接無性系苗期生長量的同時，采用SPAD葉綠素儀對各無性系葉片的相對葉綠素含量進行測定。通過對木荷無性系葉片SPAD值的比較，及其與苗木生長量的相關性分析，為無性系的評選提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗苗圃位于廣東省林業科學研究院中心（23°22′N、113°20′E），屬南亞熱帶季風氣候，年均相對濕度77%，年均降雨量約1 700 mm，年均日照時數 1 820～1 960 h。

1.2 試驗材料

木荷穗條采自廣東省肇慶市高要區白土鎮優樹收集圃，砧木采用1年生木荷實生苗，每個優樹無性系嫁接30～50株，每株砧木接1個穗條，嫁接后培育1年。共培育了來自粵北、粵東、粵中、珠江三角洲、粵東沿海和粵西沿海等6個種源區的優樹無性系211個，各種源區編號和詳細的產地信息見表1。其中5、6號種源區參試無性系數量較少，不參與種源比較分析。

表1 木荷局部種源區無性系

1.3 試驗方法

木荷生長量與葉片SPAD值的測量采用抽樣調查，每個無性系隨機抽取形態表現相對正常的植株，調查苗高、地徑（嫁接口上方接穗基部的直徑）、冠幅等指標。從每株植株的中部挑選形態表現相對正常的成熟葉片3片，用SPAD葉綠素測定儀在每片葉子中脈兩側的平行位置各測3個數據，求平均值。

1.4 氣象因子的選取

木荷優樹原生地的氣象因子數據信息來源于中國氣象局氣象數據中心，采用1981—2010年共30年的氣象數據，選取的氣象因子包括年平均氣溫、最冷月平均氣溫、最熱月平均氣溫和年均降水量。

1.5 數據分析

采用Excel 2010和SAS 9.4軟件分別對無性系的生長量、SPAD值進行方差分析，并分析各指標與木荷優樹原生地的經緯度和氣候因子的相關性［19］。根據各生長性狀的生長量、葉片SPAD值大小對木荷無性系進行分級比較，共劃分為5個等級。

2 結果與分析

2.1 木荷無性系生長性狀與葉片SPAD值的統計特征值

變異系數大小可以反映個體間表型性狀的差異。由表2可知，木荷苗高的變異系數最大、為42.40%；冠幅次之、為31.61%；地徑和高徑比的變異系數均較小，分別為22.67%、29.01%；SPAD值的變異系數為14.96%，為各性狀間最小的。表明木荷無性系間的生長性狀有著豐富的變異，優良遺傳資源的選擇潛力大。

表2 木荷無性系生長性狀與葉片SPAD值的統計特征值

2.2 木荷生長性狀方差分析

表3 木荷種源、無性系間生長性狀方差分析

表4 木荷不同種源生長量及其多重比較結果

木荷種源間和無性系間生長性狀的方差分析結果表明，苗高、地徑、高徑比、冠幅生長量在種源間的差異均不顯著，在無性系間的差異均顯著（表3）。不同木荷種源生長量多重比較結果（表4）表明，在4個種源中，3號苗高生長量平均值及其變異系數最大，其次是2號，4號較小，1號最小。而各木荷種源的地徑、高徑比、冠幅等3個性狀的生長量及變異系數均差異不大。

2.3 木荷葉片SPAD值的方差分析

從表5可以看出，木荷不同種源間和不同無性系間葉片SPAD值的差異均極顯著；同一片葉片不同部位的SPAD值差異也極顯著，說明葉片不同部位的葉綠素相對含量有明顯差異。從表6可以看出，1號SPAD值平均值及變異系數最大，2～4號相對較小；不同葉片不同部位，葉基SPAD值平均值最大，其次是葉中，葉尖最小。

表5 木荷葉片SPAD值方差分析

表6 木荷不同種源與不同葉片部位SPAD值多重比較

從圖1可以看出，苗高、地徑、高徑比、冠幅等生長量達到二級以上的木荷無性系占11.8%～13.7%，生長量達到三、四級的無性系占比均在29.9%以上，二、三、四級共占89.1%～91.9%。SPAD值達到二級以上的無性系占11.8%，三、四級分別占40.3%、38.4%，二、三、四級共占90.5%。在生長較快的無性系中，DG111、FSGM110和HYLC114等10個無性系的苗高、地徑和冠幅同時達到二級以上，該10個無性系的苗高、地徑、冠幅等指標的平均值分別比群體均值提高58.4%、28.5%和42.4%（表7）。

圖1 各生長性狀等級的百分比

表7 木荷優良無性系生長量平均值及增幅

2.4 木荷生長性狀與SPAD值的相關性分析

從表8可以看出，木荷無性系的苗高與高徑比的相關系數最大，為0.8450，相關性極強；地徑與苗高、冠幅相關系數次之，分別為0.7667、0.6310，相關性較強；而苗高與冠幅的相關系數為0.5685，相關性中等；高徑比與冠幅、地徑、SPAD值以及苗高與SPAD值的相關系數分別為 0.3808、0.3539、0.2280和 0.2354，呈弱相關；SPAD值與地徑、冠幅的相關系數最小，為0.1578、0.1276，相關性極弱；上述各項指標兩兩之間的相關系數顯著性檢驗結果均為極顯著。

表8 木荷不同無性系間SPAD值與性狀生長量相關性

2.5 木荷生長性狀及葉片SPAD值與氣候、地理因子的關系

由表9可知，生長性狀與平均氣溫、最冷月平均氣溫、最熱月平均氣溫、年均降雨量、經度、緯度等因子均沒有顯著相關性；SPAD值與平均氣溫、最冷月平均氣溫以及地理因子均沒有顯著相關，與最熱月平均氣溫呈弱負相關，與年均降雨量為弱正相關。相關系數顯著性檢驗結果表明，SPAD值與最熱月平均氣溫和年均降雨量的相關略顯著，其他均不顯著。說明生長性狀及SPAD值均沒有受優良母樹原始地的氣候及地理因子影響。

表9 木荷無性系生長量及葉片SPAD值與氣候、地理因子相關性

2.6 木荷葉片不同部位的SPAD值相關性

由表10可知，結果顯示葉片SPAD均值與葉基、葉中、葉尖各部位SPAD值的相關性極強，偏相關系數均達到0.95以上，相關系數大小順序為葉中＞葉尖＞葉基；葉基與葉中、葉尖的相關系數為0.9778和0.9645。各項指標之間的相關系數顯著性檢驗結果均為極顯著。

表10 木荷葉片不同部位SPAD值的相關性

3 結論與討論

木荷是我國南方省區廣泛應用的造林樹種，近年研究表明，木荷種質資源存在豐富的遺傳多樣性［6，20］，在種源間和家系間苗期生長存在遺傳變異［1，3］。本研究分析了來自廣東省20多個縣市的木荷優樹嫁接無性系苗期生長量及其與氣候、地理因子之間的相關關系，結果表明，種源間的苗高有差異，其中粵東丘陵山地和粵中丘陵山地的種源生長較快，粵北山地和珠江三角洲的種源生長較慢。無性系間各生長性狀差異均顯著，生長量達到二至四級合占89.1%以上，并選出了10個優良無性系，其增益為58.4%、42.4%和28.5%。下一步需對這批種質資源進行造林測定和分子鑒評，為今后優良無性系的評選和開發利用提供依據。

性狀間的相關性反映了一個性狀的變化隨另一個性狀的改良而產生的變化，可為早期選擇做準備，也可實現各性狀間接選擇的目的。從木荷無性系各研究性狀相關性分析結果來看，苗高與高徑比相關性極強，地徑與苗高、冠幅相關性強，苗高與冠幅相關性中等，說明地徑隨著苗高的升高而變大，冠幅也隨著地徑、苗高的升高而增大。在今后苗期調查工作中，可直接以苗高為代表量取數據估算其他性狀的生長情況，可大大減少調查工作量。木荷生長性狀與氣候、地理因子相關性分析結果表明，生長性狀與氣候、地理因子均不相關，相關系數顯著性檢驗結果均不顯著。林磊等［1］研究表明木荷苗木生長和葉片形態的家系效應中還存在明顯的產地效應，而本試驗中木荷無性系生長性狀沒有受優樹原產地的氣候及地理因子的明顯影響，這可能是嫁接無性系苗期的生長與砧木密切相關，產地間的差異還未充分表現出來。

本研究結果表明，木荷種源間葉片的SPAD值差異極顯著，以粵北山地種源葉片SPAD值較高，而粵東、粵中、珠江三角洲等3個種源地SPAD值較小。無性系間葉片的SPAD值差異也達到極顯著水平，說明不同無性系的葉片葉綠素相對含量也有差異。SPAD值在二至四級合占90.5%。從SPAD值與各生長性狀的相關性分析結果來看，SPAD值與苗高、地徑、高徑比、冠幅等性狀不相關，說明SPAD值沒有受各生長性狀的明顯影響。SPAD值與平均氣溫、最冷月平均氣溫以及地理因子均沒有顯著相關，與最熱月平均氣溫、年均降雨量呈弱正負相關。相關系數顯著性檢驗結果表明，SPAD值與最熱月平均氣溫和年均降雨量顯著相關，其他均不顯著。說明木荷葉片葉綠素相對含量值不受生長性狀、氣候地理因子的影響，而優樹在其原生地，相同生長期或相近生境下部分單株葉色出現明顯差異可能是基因型與環境互作引起的，可在下一步的區域栽培試驗中加以驗證。

木荷同一葉片不同部位的SPAD值依次為葉基＞葉中＞葉尖，差異極顯著。葉片部位間相關系數達到0.96以上，葉片部位與葉片葉綠素相對含量的相關系數均高達0.98以上，其中葉片葉中部位的SPAD值達到0.99。因此，在研究木荷葉片葉綠素相對含量時，可以葉中部位的數據進行分析，實現葉綠素的有效與快速測定。