南歐蒜有性繁殖株系表型性狀的比較分析

趙 青李錫香宋江萍張曉輝武亞紅都真真胡俊玲馬龍傳王海平*

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2 山東省濟(jì)寧市金鄉(xiāng)縣大蒜工程技術(shù)研究中心，山東濟(jì)寧 272200）

南歐蒜（Allium ampeloprasumL.）是一種大蒜近緣種資源（Tchórzewska et al.，2015），原產(chǎn)地在地中海地區(qū)，包括南歐、北非和西亞，后來引進(jìn)到北美、南美、澳大利亞及其他地區(qū)（Aedo et al.，2013）。南歐蒜產(chǎn)量高（谷衛(wèi)剛 等，2006），能量低，是膳食纖維和鋅的良好來源，主要的脂肪酸是亞油酸，具有比常規(guī)蔬菜高比例的多不飽和脂肪酸（García-Herrera et al.，2014），其精油主要成分為甲基丙基二硫化物、樟腦、二甲基呋喃等，具有減少腸癌發(fā)生、降低血液膽固醇含量等重要的藥用價(jià)值（Gantait et al.，2010；Monemi et al.，2014），受到了多個(gè)國家和地區(qū)特別是歐洲國家和地區(qū)的重視（Clercq et al.，1999；Monemi et al.，2014），在我國也逐漸推廣種植，具有很好的產(chǎn)業(yè)前景。

前人對(duì)植物生長動(dòng)態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，植株在生長階段的發(fā)育速度差異明顯，反映出植株之間的生長優(yōu)劣及營養(yǎng)分配對(duì)育性的影響。全杜娟等（2012）對(duì)角果藜的生長動(dòng)態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)在株高增加迅速的階段，果實(shí)積累加快。王裕欣等（2003）對(duì)豫芝11號(hào)芝麻生長動(dòng)態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，莖稈、葉面積系數(shù)在生長發(fā)育后期增長緩慢，蒴果質(zhì)量積累加快，光合產(chǎn)物分配傾向于生殖生長。胡根海等（2002）對(duì)北疆春大豆的生長動(dòng)態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，株高與葉面積均在結(jié)莢盛期達(dá)到最高值，而鼓粒期至成熟期，營養(yǎng)物質(zhì)向莢粒運(yùn)送，籽粒充實(shí)度增加。一直以來，普通大蒜的繁殖方式以無性繁殖為主，因普通大蒜花發(fā)育后期受營養(yǎng)生長競(jìng)爭影響，生殖生長受阻（Koul &Gohil，1970），導(dǎo)致不能結(jié)實(shí)，無法對(duì)其進(jìn)行生長動(dòng)態(tài)觀測(cè)。南歐蒜作為有性繁殖的大蒜近緣植物，具有明顯的生殖生長特性。對(duì)大蒜近緣植物南歐蒜生長動(dòng)態(tài)進(jìn)行觀察，了解營養(yǎng)生長和生殖生長的內(nèi)在聯(lián)系，可為普通大蒜育性機(jī)理研究及南歐蒜的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為國家無性繁殖及多年生蔬菜種質(zhì)資源圃保存的11 個(gè)南歐蒜株系，由播種南歐蒜8N540 的11 個(gè)實(shí)生種子，再由鱗莖分瓣方式繁殖而來，編號(hào)分別為8N540-1、8N540-2、8N540-3、8N540-4、8N540-5、8N540-7、8N540-8、8N540-9、8N540-10、8N540-11、8N540-12。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料于2017 年10 月中旬種植在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院廊坊萬莊國際高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，每個(gè)株系種植1 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積4.5 m2，以行距20 cm、株距15 cm 的密度播種。由于有性繁殖種子數(shù)量限制，未設(shè)重復(fù)。管理按常規(guī)進(jìn)行。大蒜生長發(fā)育階段分為萌芽期、幼苗期、花芽和鱗芽分化期、蒜薹伸長期、鱗莖膨大期、休眠期（張愚和毛啓明，1963），不同指標(biāo)的調(diào)查方法依據(jù)《大蒜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》（李錫香和朱德蔚，2006）。2018 年3 月14 日至6 月13 日按不同發(fā)育時(shí)期調(diào)查后代株系的形態(tài)性狀，如株高、開展度、葉長、葉寬、單株葉片數(shù)，每個(gè)株系調(diào)查10 株。在蒜薹伸長期調(diào)查地上假莖高、地上假莖粗2 個(gè)數(shù)量性狀。在幼苗期和蒜薹伸長期測(cè)定植株生理性狀，使用葉綠素測(cè)定儀選擇最長葉測(cè)定葉片葉綠素的相對(duì)含量SPAD 值。在蒜薹伸長期調(diào)查后代株系的7 個(gè)質(zhì)量性狀，包括株型、葉片挺直度、葉橫切面、葉色、葉面蠟粉、葉鞘色、假莖橫切面，每個(gè)株系調(diào)查10 株。選擇8N540-8 株系一半植株自交授粉，一半植株開放授粉，其他株系開放授粉，統(tǒng)計(jì)株系結(jié)實(shí)率。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2016 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對(duì)不同時(shí)期的株高、開展度、葉長、葉寬、單株葉片數(shù)進(jìn)行變化規(guī)律分析，并根據(jù)葉面積模擬方程（谷衛(wèi)剛，2003）y=2.004 7X1+9.122 1X2-52.933 4（X1：葉寬，X2：葉長）計(jì)算葉面積。利用SPSS 26.0 軟件對(duì)數(shù)量性狀進(jìn)行方差分析、正態(tài)性檢測(cè)及相關(guān)性分析，對(duì)于正態(tài)分布的數(shù)量性狀，根據(jù)（X-1.281 8S）、（X-0.542 6S）、（X+0.542 6S）和（X+1.281 8S）（S是標(biāo)準(zhǔn)差）4 分點(diǎn)原則并依據(jù)孫升（1999）的分級(jí)方法將數(shù)量性狀分為1、3、5、7、9 等5 個(gè)等級(jí)，對(duì)各性狀進(jìn)行數(shù)量分級(jí)并整理，同時(shí)將質(zhì)量性狀數(shù)量化，通過公式：H′=-∑PilnPi（其中i為某一性狀的分級(jí)，Pi為第i等級(jí)樣品的頻率，即在群體中所占的頻率）計(jì)算各性狀的Shannon-Weiner 多樣性指數(shù)（H′）。

2 結(jié)果與分析

2.1 南歐蒜不同株系株高、開展度的動(dòng)態(tài)變化分析

株高、開展度是影響大蒜株型的重要農(nóng)藝性狀。結(jié)果表明，南歐蒜所有株系在整體上呈現(xiàn)相似的株高變化規(guī)律（圖1-A）。3 月14 日至4 月20 日，11 個(gè)株系的株高不斷增長，其中4 月16 日至4 月20 日，植株生長速度最快，處于旺盛生長期，植株以營養(yǎng)生長為主；4 月20 日至5 月17 日，株高的增長放緩，植株處于營養(yǎng)生長和生殖生長并重的時(shí)期；5 月17 日至6 月5 日，大部分植株株高的增長更為緩慢，此期植株已經(jīng)抽薹，處于花莖伸長期，植株以生殖生長為主；6 月5 日至6 月10 日，部分植株株高降低，主要是由于這些植株葉片開始下垂。在11 個(gè)株系中，8N540-11 在絕大部分生育期的株高均超過其他株系，且其在3 月14 日至4月2 日、6 月5 日至6 月10 日的生長速度均超過其他株系（圖1-A）。

開展度與株高有相似的變化規(guī)律，但是并不完全相同，3 月14 日至4 月20 日，植株開展度不斷增長，其中4 月16 日至4 月20 日之間增長速度最快，處于旺盛生長期；4 月20 日至5 月17 日，植株開展度變化不大；5 月17 日至6 月5 日，部分株系的開展度較株高更早出現(xiàn)下降趨勢(shì)，說明葉片下垂對(duì)開展度影響更大；6 月5 日至6 月10 日，部分株系植株的開展度增長。在整個(gè)植株發(fā)育過程中，8N540-11 株系的開展度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他株系，且其在4 月20 日至5 月17 日的生長速度超過其他株系，在5 月17 日至6 月5 日開展度的下降速度快（圖1-B）。

從整體上來看，11 個(gè)不同株系的株高與開展度在營養(yǎng)生長為主的階段均表現(xiàn)出緩慢生長、快速生長、緩慢生長的發(fā)育規(guī)律，其中8N540-11 株系的株高、開展度變化速度均大于其他株系。

2.2 南歐蒜不同株系葉片的動(dòng)態(tài)變化分析

在南歐蒜生長發(fā)育過程中，所有株系均呈現(xiàn)類似的葉長變化規(guī)律（圖2-A）。從3 月14 日至4 月16 日，植株葉長不斷增長；4 月16 日至4 月20 日，植株葉長的增長速度最快，達(dá)到旺盛生長期；4 月20 日至5 月17 日，植株葉長的增長速度減緩；5月17 日至6 月10 日，植株葉長的增長速度更為緩慢。在整個(gè)生長發(fā)育過程中，8N540-11 株系的葉長均超過其他株系，且其在4 月9 日至4 月16 日的葉長增長速度達(dá)到最大值（圖2-A）。所有株系的葉寬都有類似的變化規(guī)律，3 月14 日至5 月17日，植株葉寬不斷增長；5 月17 日后，植株葉寬不斷下降，此時(shí)植株已經(jīng)抽薹，處于生殖生長期，葉片聚攏。在整個(gè)生長發(fā)育過程中，8N540-11 株系的葉寬均超過其他株系（圖2-B）。大部分株系的單株葉片數(shù)在4 月20 日前不斷增加，此后不斷減少，表明植株生殖生長吸收了部分營養(yǎng)物質(zhì)，部分葉片開始脫落。在整個(gè)生育期，8N540-11 株系的單株葉片數(shù)均超過其他株系（圖2-C）。依照谷衛(wèi)剛（2003）的葉面積模擬方程計(jì)算獲得的葉面積與葉長呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，表明葉面積主要與葉長有關(guān)（圖2-D）。

從整體上看，11 個(gè)不同株系的葉長、葉面積在營養(yǎng)生長為主的階段均表現(xiàn)緩慢生長、快速生長、緩慢生長的發(fā)育規(guī)律。在整個(gè)生育期內(nèi)，8N540-11 株系的葉長、葉寬、單株葉片數(shù)、葉面積均超過其他株系。

2.3 南歐蒜不同株系葉綠素相對(duì)含量的差異

通過葉綠素測(cè)定儀測(cè)定幼苗期與蒜薹伸長期不同株系葉片的葉綠素相對(duì)含量。結(jié)果表明（圖3），幼苗期葉綠素相對(duì)含量最高的是8N540-2，最低的是8N540-10。蒜薹伸長期葉綠素相對(duì)含量最高的是8N540-11，最低的是8N540-3。在這2 個(gè)時(shí)期8N540-3、8N540-10、8N540-11 的葉綠素相對(duì)含量差異顯著。

2.4 南歐蒜不同株系數(shù)量性狀的變異

對(duì)南歐蒜8 個(gè)數(shù)量性狀的變異情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明（表1），南歐蒜后代株系的形態(tài)性狀，包括株高、開展度、葉長、葉寬、單株葉片數(shù)、地上假莖高、地上假莖粗差異明顯，變異系數(shù)分布范圍在19.56%～27.35%，平均為23.55%，其中開展度的變異系數(shù)最大，葉長的變異系數(shù)最小。生理性狀葉綠素相對(duì)含量的變異系數(shù)為24.87%，表明后代株系的葉綠素相對(duì)含量差異明顯。各形態(tài)性狀的多樣性指數(shù)分布在0.60～1.04 之間，地上假莖粗、葉長的多樣性指數(shù)較大，單株葉片數(shù)的多樣性指數(shù)較小，而且變異系數(shù)大的性狀，其多樣性指數(shù)不一定大。生理性狀葉綠素相對(duì)含量的多樣性指數(shù)達(dá)1.21，高于所有形態(tài)性狀。

表1 南歐蒜不同株系8 個(gè)數(shù)量性狀的變異情況

2.5 南歐蒜不同株系質(zhì)量性狀的表現(xiàn)

對(duì)南歐蒜不同株系質(zhì)量性狀進(jìn)行分析，株型表現(xiàn)直立與半直立2 種類型，葉面蠟粉表現(xiàn)中、多2種類型，假莖橫切面表現(xiàn)圓形與橢圓形2 種類型，葉片挺直度、葉橫切面、葉色以及葉鞘色表現(xiàn)一致，分別是葉片挺直、葉橫切面為“V”型、葉色綠、葉鞘綠白色（表2）。質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)反映了性狀在不同級(jí)別上的分布情況，株型、葉面蠟粉、假莖橫切面的多樣性指數(shù)在0～0.36 之間，表明后代株系的株型、葉面蠟粉、假莖橫切面具有豐富的遺傳多樣性。

2.6 南歐蒜不同株系的結(jié)實(shí)率

選擇8N540-8 株系一半植株自交授粉，一半植株開放授粉，其余株系開放授粉，觀察其結(jié)實(shí)情況（表3）。8N540-8 株系采用自交授粉方式的結(jié)實(shí)率高于開放授粉，說明人工輔助授粉能提高南歐蒜結(jié)實(shí)率。

表2 南歐蒜不同株系7 個(gè)質(zhì)量性狀的多樣性

表3 南歐蒜不同株系的結(jié)實(shí)率

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)南歐蒜不同株系的株高、開展度、葉長等形態(tài)性狀均大體呈現(xiàn)出緩慢生長、快速生長、緩慢生長的生長規(guī)律，在生長末期還會(huì)出現(xiàn)株高、開展度下降。這與劉秀慧（2017）對(duì)5 個(gè)栽培大蒜品種生長動(dòng)態(tài)觀測(cè)的結(jié)果基本一致。在4 月16 日至4 月20 日之間，11 個(gè)南歐蒜株系處于旺盛生長期，此期是南歐蒜生長管理的關(guān)鍵時(shí)期，這比劉秀慧（2017）發(fā)現(xiàn)的5 個(gè)栽培大蒜品種的旺盛生長期早7 d 左右，南歐蒜的生長發(fā)育速度可能較普通大蒜快，為其生殖生長奠定了足夠的能量儲(chǔ)備。本試驗(yàn)中南歐蒜的生長周期約290 d，比普通大蒜長15 d 左右，這與谷衛(wèi)剛（2003）對(duì)南歐蒜的生長發(fā)育時(shí)期研究結(jié)論相一致。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)部分南歐蒜株系的開展度下降之后還會(huì)出現(xiàn)上升的狀況，可能是因?yàn)轺[莖膨大完成后，葉片尚未失綠，營養(yǎng)物質(zhì)被運(yùn)往蒜薹，促進(jìn)了開展度的增長。

葉綠素含量是影響大蒜光合效率的重要因素，其含量高低直接影響大蒜光合能力的強(qiáng)弱（張亞娟等，2016），本試驗(yàn)對(duì)南歐蒜葉綠素相對(duì)含量進(jìn)行測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，與其他株系相比，8N540-11 株系在蒜薹伸長期的葉綠素相對(duì)含量最高，表明8N540-11 株系在蒜薹伸長期的生長發(fā)育狀況可能優(yōu)于其他株系。

本試驗(yàn)通過對(duì)數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀變化研究發(fā)現(xiàn)南歐蒜后代株系數(shù)量性狀變異較大，這為挑選優(yōu)良的株系類型奠定了基礎(chǔ)。在南歐蒜后代株系中，8N540-11 株系的株高、開展度、葉長、葉寬、單株葉片數(shù)、葉面積均超過其他株系，且其結(jié)實(shí)率中等，綜合性狀表現(xiàn)較好，可見種子繁殖南歐蒜可以創(chuàng)造生長勢(shì)強(qiáng)的株系。

總之，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)南歐蒜有性繁殖后代的生長發(fā)育及性狀表現(xiàn)有很大差異，為南歐蒜種質(zhì)創(chuàng)新提供了材料基礎(chǔ)，特別是8N540-11 株系表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，生長速度快，具有育種的潛在價(jià)值。