橡膠樹無性系不同季節(jié)膠乳生理參數(shù)的變化研究

楊 湉 邱彥芬 趙 祺 李小琴 張鳳良 吳 裕

（云南省熱帶作物科學研究所，云南 西雙版納，666100）

天然橡膠是國防和經(jīng)濟建設不可缺少的戰(zhàn)略物資和稀缺資源，對國民經(jīng)濟和國家安全具有十分重要的意義。巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis）是南美洲巴西亞馬遜河流域的野生樹種，由于具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、經(jīng)濟壽命長的特點，加之容易栽培、采割方便、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，而成為人工栽培最重要的橡膠樹。我國沒有天然橡膠樹資源，為了實現(xiàn)我國的橡膠生產(chǎn)自給，20 世紀50 年代后，我國從東南亞國家引種橡膠樹發(fā)展橡膠事業(yè)，并且注重種質(zhì)資源的收集和保護工作[1]。橡膠樹種質(zhì)資源是新品種培育及相關研究的重要物質(zhì)基礎，也是天然橡膠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保障[2-4]。正確的認識種質(zhì)資源的價值，有效的保護、開發(fā)和利用橡膠樹種質(zhì)資源是育種工作者的重要任務。

農(nóng)業(yè)部景洪橡膠樹種質(zhì)資源圃是我國建設完善的橡膠樹種質(zhì)資源圃之一，圃內(nèi)收集了來自國內(nèi)外的優(yōu)良無性系（并非品種）。建圃以來科研工作者對圃內(nèi)保存的橡膠樹無性系進行了植物學、分子生物學等方面的研究[5-12]。2018 年橡膠樹魏克漢無性系已達正式割膠樹齡，約88.0%無性系已達到開割標準（胸徑圍>45 cm）。本研究對不同季節(jié)的膠乳生理參數(shù)開展研究，認識橡膠樹無性系膠乳生理不同季節(jié)的變化規(guī)律及其與膠乳產(chǎn)量的相關性，為種質(zhì)資源鑒定評價和良種培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

農(nóng)業(yè)部景洪橡膠樹種質(zhì)資源圃位于云南省西雙版納州景洪市（99°55′～101°50′E，21°08′～22°40′N），海拔500～600 m，年平均氣溫18.6～21.9 ℃，全年無霜，干濕季分明。每年4—12 月為云南的割膠時期，4—6 月是高溫干旱季節(jié)，7—9 月是雨季，10—12 月為雨季后。

1.2 試驗材料

試驗材料為農(nóng)業(yè)部景洪橡膠樹資源圃內(nèi)的魏克漢無性系，包括從東南亞引進的優(yōu)良無性系、國內(nèi)其他單位培育的無性系和云南省熱帶作物科學研究所培育的無性系共560 多個（不包括推廣品種）。2008 年6—7 月定植，株行距3 m×6 m，每個無性系定植4 株，按生產(chǎn)膠園管理。2018 年4 月底對胸徑圍大于45 cm 的無性系進行正式開割，割制為1/2樹圍，每7 天1 刀，無刺激，至11 月底共割膠30 刀次。選擇其中99 個無性系測定年均刀次膠乳產(chǎn)量以及5 月底（旱季）、7 月（雨季）、11 月（雨季后）膠乳中的無機磷、硫醇、蔗糖、干膠、總固形物含量。

1.3 樣品采集與處理

1.3.1 樣品采集

在正常割膠的無性系中，早晨6：00 開始割膠。于5 月底（旱季），開割后的第4 刀，在有單株膠乳產(chǎn)量大于50 mL 的無性系中隨機選擇1 株膠乳產(chǎn)量大于50 mL 的橡膠樹于早晨8：00開始取樣，先測量單株的膠乳產(chǎn)量后取3 mL 新鮮膠乳置于已稱取質(zhì)量的離心管中，冰浴帶回實驗室用于膠乳生理參數(shù)測定和總固形物含量測定，同時取約30 mL 膠乳帶回實驗室測定膠乳中的干膠含量，共計采樣99 個無性系單株，之后按每7 天1 刀的割制方式進行割膠，每月測量1 次取樣株的膠乳產(chǎn)量。7 月（雨季），11 月（雨季后）選擇的同株無性系再次測定膠乳生理參數(shù)。

1.3.2 樣品處理

取2 mL 離心管，加入0.2 mL 新鮮膠乳，加入1.8 mL 25 g/L 的TCA（三氯乙酸）+0.1 g/L 的EDTA（乙二胺四乙酸）溶液[13]，經(jīng)4 ℃下離心（8000 r/min）5 min 后把樣品清液轉(zhuǎn)移出來用于蔗糖、無機磷、硫醇的測定[14]。每個無性系膠乳樣品做3 次重復，把取樣后的離心管稱量后放置于65 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量后計算總固形物含量。

1.4 膠乳產(chǎn)量的測定

為了膠乳產(chǎn)量測量過程方便快捷，采用量程為1 L 的量筒測量膠乳體積來等同膠乳產(chǎn)量。正常割膠后約每月測定1 次單株膠乳產(chǎn)量，用全年記錄完整的6 次膠乳產(chǎn)量（體積）計算無性系內(nèi)取樣單株1 年內(nèi)平均每刀膠乳產(chǎn)量（膠乳總量/刀數(shù)），以下簡寫成“年均刀次產(chǎn)量”。

1.5 膠乳生理參數(shù)的測定方法

無機磷含量測定采用鉬酸銨法[13]，蔗糖含量測定采用蒽酮試劑法[13]，硫醇含量測定采用DTNB法[13]，總固形物（TSC）采用烘干法[15]，干膠含量測定采用DH925D 型微波膠乳測試儀測定。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、平均值的計算采用Excel 2007，數(shù)據(jù)頻率分布統(tǒng)計、聚類分析、相關性分析采用SPSS 17.0 軟件進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠乳生理參數(shù)及膠乳產(chǎn)量的差異分析

對99 個橡膠樹無性系膠乳生理參數(shù)和膠乳產(chǎn)量進行差異分析（見表1）。結(jié)果表明：硫醇、蔗糖含量7 月<5 月<11 月，5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05）；無機磷含量表現(xiàn)為5 月<7月<11 月且各季節(jié)間差異顯著（P<0.05）；干膠、總固形物含量5 月>7 月>11 月且各季節(jié)之間差異顯著（P<0.05）。群體膠乳產(chǎn)量及變異系數(shù)表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月，5 月份產(chǎn)量顯著低于7 月份和11 月份（P<0.05）；硫醇含量變異系數(shù)表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月，無機磷、蔗糖含量變異系數(shù)為7 月<11 月<5 月。

表1 不同季節(jié)膠乳生理參數(shù)及膠乳產(chǎn)量的差異分析Table 1 The variation analysis of latex physiological parameters and yield in different seasons

2.2 膠乳生理參數(shù)與膠乳產(chǎn)量的相關性分析

將橡膠樹不同無性系、不同季節(jié)膠乳生理與膠乳產(chǎn)量進行相關性分析（見表2），分析得知：5 月份（旱季），硫醇含量與5 月單刀膠乳產(chǎn)量達到極顯著正相關（P<0.01）；蔗糖含量與年均刀次產(chǎn)量呈顯著性負相關（P<0.05），5 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著正相關（P<0.01）。

表2 不同季節(jié)膠乳生理參數(shù)與產(chǎn)量的相關系數(shù)Table 2 The correlation coefficients of latex physiological parameters and yield in different seasons

7 月份（雨季），硫醇含量與7 月單刀膠乳產(chǎn)量呈負相關；蔗糖、總固形物含量與7 月單刀膠乳產(chǎn)量均呈極顯著負相關（P<0.01）；無機磷含量與年均刀次產(chǎn)量呈顯著正相關（P<0.05），蔗糖、干膠、總固形物含量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著負相關（P<0.01）；7 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著正相關（P<0.01）。

11 月份（雨季后），硫醇、無機磷含量與11 月單刀膠乳產(chǎn)量均呈極顯著正相關（P<0.01），干膠、總固形物含量與11 月單刀膠乳產(chǎn)量均呈極顯著負相關（P<0.01）；硫醇含量與年均刀次產(chǎn)量呈顯著正相關（P<0.05），無機磷、11 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量均呈極顯著正相關（P<0.01），蔗糖、干膠、總固形物與年均刀次產(chǎn)量均呈極顯著負相關（P<0.01）；11 月單刀膠乳產(chǎn)量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著正相關（P<0.01）。

綜上所述，5 月（旱季）僅蔗糖含量與年均刀次產(chǎn)量達到顯著相關；7 月（雨季）無機磷、蔗糖、干膠、總固形物含量與年均刀次產(chǎn)量達到顯著或極顯著相關；11 月（雨季后）硫醇、無機磷、蔗糖、干膠、總固形物與年均刀次產(chǎn)量達到顯著或極顯著相關?？梢姡? 個季節(jié)中11 月份的膠乳生理參數(shù)與產(chǎn)量的相關性最強，測定的膠乳生理參數(shù)中無機磷、蔗糖含量與產(chǎn)量的相關性較強。

2.3 橡膠樹不同無性系年均刀次產(chǎn)量聚類分析

利用年均刀次產(chǎn)量將99 個橡膠樹無性系聚為3 個類群，結(jié)果見表3。按照年均刀次產(chǎn)量的高低排序為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類，且3 個類群間差異達到極顯著（P<0.01）；年均刀次產(chǎn)量變異系數(shù)表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類；橡膠樹無性系胸徑圍均值表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ類，Ⅰ與Ⅱ類差異顯著（P<0.05）。Ⅰ類群有17 份種質(zhì)資源，膠乳產(chǎn)量相對較高，種質(zhì)間膠乳產(chǎn)量變化幅度小，類群胸徑圍最大。

表3 橡膠樹不同無性系年均刀次產(chǎn)量聚類Table 3 The clustering of annual average latex yield of H.brasiliensis clones

2.4 橡膠樹不同無性系不同產(chǎn)量類群膠乳生理參數(shù)分析

將表3 中3 個橡膠樹無性系類群的膠乳生理參數(shù)均值進行比較和方差分析，分析3 個類群之間和3 個季節(jié)之間的差異（見表4）。從類群均值來看：5、7、11 月的膠乳產(chǎn)量均表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ類；蔗糖含量均表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類；硫醇含量不規(guī)律；無機磷含量5、7 月表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ類，11 月表現(xiàn)為Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ類；5 月份的干膠含量和總固形物含量表現(xiàn)不規(guī)律，而7、11 月份表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類。3 個類群的硫醇、蔗糖含量均表現(xiàn)為7 月<5 月<11 月；無機磷含量均表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月；干膠、總固形物含量均表現(xiàn)為5 月>7 月>11 月。Ⅰ、Ⅱ類群單刀膠乳產(chǎn)量表現(xiàn)為5 月<11 月<7 月，Ⅲ類群單刀膠乳產(chǎn)量表現(xiàn)為5 月<7 月<11 月。

表4 3 個類群無性系膠乳生理參數(shù)的變化Table 4 The changes in latex physiological parameters of 3 groups of clones

方差分析得知：5 月份的硫醇、無機磷、蔗糖、干膠、總固形物含量3 個類群差異不顯著（P>0.05），單刀膠乳產(chǎn)量Ⅰ類與Ⅱ、Ⅲ類差異顯著（P<0.05）；7 月份的硫醇、無機磷、干膠、總固形物含量Ⅰ類與Ⅱ、Ⅲ類差異顯著（P<0.05），單刀膠乳產(chǎn)量、蔗糖3 個類無性系均差異顯著（P<0.05）；11 月份的3 個群硫醇含量差異不顯著（P>0.05），無機磷含量Ⅰ、Ⅱ類與Ⅲ類差異顯著（P<0.05），蔗糖、干膠、總固形物含量Ⅰ類與Ⅲ類差異顯著（P<0.05），單刀膠乳產(chǎn)量3 個群差異顯著（P<0.05）。

Ⅰ類群單刀膠乳產(chǎn)量5 月份與7、11 月份差異顯著（P<0.05）、蔗糖含量5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05）；硫醇、干膠含量3 個季節(jié)間（即5、7、11 月份之間）差異顯著（P<0.05）；無機磷、總固形物含量5 月份與7、11 月份差異顯著（P<0.05）。Ⅱ類群單刀膠乳產(chǎn)量5 月份與7、11 月份差異顯著（P<0.05）；硫醇、蔗糖、干膠含量表現(xiàn)為5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05），無機磷、總固形物含量3 個季節(jié)間差異顯著（P<0.05）。Ⅲ類群單刀膠乳產(chǎn)量、無機磷含量5 月份與7、11 與月份差異顯著（P<0.05），硫醇、蔗糖、干膠含量表現(xiàn)為5、7 月份與11 月份差異顯著（P<0.05），總固形物3 個季節(jié)差異顯著（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

3.1 橡膠樹不同季節(jié)膠乳產(chǎn)量和膠乳生理參數(shù)的變化及關系

膠乳生理診斷可以了解橡膠樹的生理狀況，確定橡膠樹無性系代謝類型和對采膠強度進行判斷，同時還可以了解不同品系幼樹的產(chǎn)排膠生理特性并預測產(chǎn)膠潛力，可以作為產(chǎn)量早期預測的方法以縮短橡膠樹的選育種時間[16-17]。膠乳中的無機磷是反映乳管系統(tǒng)代謝能力的重要指標，無機磷含量高標志著膠乳穩(wěn)定性好，膠乳代謝活性高和膠乳再生能力強[18]。本研究中橡膠樹無性系的無機磷含量季節(jié)間呈遞增趨勢（5 月<7 月<11月）且季節(jié)間差異顯著，與王岳坤等[19]對PR107兩種割膠制度膠乳生理參數(shù)的季節(jié)變化一文中表現(xiàn)一致。許多研究表明，無性系膠乳中磷含量與產(chǎn)量呈極顯著正相關（P<0.01）[13,16]，本研究中7、11 月份無機磷含量與年均刀次產(chǎn)量相關性也達到顯著或極顯著。

膠乳中蔗糖含量是膠樹產(chǎn)膠潛力的重要指標。在正常割膠的健康樹中，膠乳蔗糖含量高標志著蔗糖供應充足，膠樹產(chǎn)膠潛力高[16]。此研究中5、7、11 月份橡膠樹無性系蔗糖含量分別為10.76、9.91、14.77 mmol/L，5—7 月份先由高到低變化，7—11 月份由低到高變化，這與王岳坤等[20]橡膠樹3 種割膠制度的產(chǎn)排膠特性變化比較一文中蔗糖含量的變化規(guī)律相一致。5、7、11 月份蔗糖含量與年均刀次產(chǎn)量達到顯著或極顯著負相關，與楊文鳳等[21]研究的蔗糖含量與膠乳產(chǎn)量水平極顯著負相關相一致。說明橡膠樹無性系蔗糖利用率低是導致橡膠乳合成能力較弱，膠乳產(chǎn)量不高的原因。膠乳中的干膠含量是反應膠樹排膠難易程度和膠乳再生能力的指標，干膠含量過高，會引起排膠困難，從而影響膠乳產(chǎn)量；過低則表明膠乳再生不足，采膠過度或乳管系統(tǒng)機能受損[16]?？偣绦挝锖透赡z含量是表現(xiàn)同一性質(zhì)的指標，文中總固形物和干膠含量的變化相一致，5、7、11 月份干膠含量和總固形物含量季節(jié)間均呈遞減趨勢（5 月>7 月>11 月）且3 個季節(jié)差異顯著（P<0.05），單刀膠乳產(chǎn)量季節(jié)間呈遞增趨勢（5 月<7 月<11 月）。相關性顯示7、11 月份的干膠、總固形物含量與年均刀次產(chǎn)量呈極顯著負相關（P<0.01），是因為5 月為割膠前期，高溫干旱、割次較少，對膠樹的刺激不夠，膠乳中干膠含量和總固形物含量較高，導致排膠不順暢，膠乳產(chǎn)量較低。隨著雨季的到來，降雨量、割次增加，膠乳中干膠含量逐漸降低，排膠更加順暢，膠乳產(chǎn)量開始增加。隨著割次增加，待干膠含量逐漸降低至一個相對穩(wěn)定的水平與膠樹產(chǎn)膠潛力相適應，膠乳產(chǎn)量趨于相對穩(wěn)定[21]。

由此可知，試驗中測定的6 個參數(shù)，7 月份（雨季）有5 個參數(shù)與年均刀次產(chǎn)量的相關性達到顯著或極顯著相關，11 月份（雨季后）有6 個參數(shù)與年均刀次產(chǎn)量的相關性均達到顯著或極顯著相關。在以后研究中宜選擇11 月份（雨季后）測定膠乳生理參數(shù)來指示橡膠樹遺傳育種。在測定的5 個膠乳生理參數(shù)中無機磷、蔗糖、干膠、總固形物含量4 個參數(shù)與膠乳產(chǎn)量的關系達到極顯著，其中蔗糖含量與各季節(jié)年均刀次產(chǎn)量呈顯著或極顯著負相關，無機磷含量在7、11 月與年均刀次產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關，在無性系選擇過程中無機磷、蔗糖含量可以作為重要的參數(shù)，結(jié)合其他參數(shù)進行綜合選擇。

3.2 橡膠樹高產(chǎn)無性系類群膠乳生理參數(shù)的特點

以上分析可以看出，膠乳生理參數(shù)與產(chǎn)量的相關性顯著。用年均刀次產(chǎn)量將99 個無性系聚為3 個類群，分析不同產(chǎn)量橡膠樹無性系類群膠乳生理參數(shù)的特征。聚類后年均刀次產(chǎn)量表現(xiàn)為Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ類，對應的蔗糖含量5、7、11 月份均表現(xiàn)為Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ類，規(guī)律明顯。Ⅰ類群有17 個無性系，年均刀次產(chǎn)量最高，平均胸徑圍最大，5、7、11 月均無機磷含量高，蔗糖含量低，特征明顯，與文中分析的膠乳產(chǎn)量與生理參數(shù)的相關性結(jié)果一致。說明Ⅰ類群高產(chǎn)橡膠樹無性系代謝旺盛，蔗糖利用率高[22]。