不同栝樓種質果實和種子性狀分析及綜合評價

鄭雷 王化東 梁雪蘭

摘? ? 要：明確不同栝樓種質果實和種子的性狀差異，為籽用栝樓優(yōu)良種質篩選及專用型栝樓品種培育提供依據。以10份栝樓種質為試驗材料，測定了栝樓果實和種子的8個性狀指標，并結合聚類分析和主成分分析，對不同種質進行綜合評價。結果表明，栝樓果實和種子的8個性狀在不同種質間存在極顯著差異，變異系數(shù)（CV）在7.2%～27.1%，遺傳多樣性指數(shù)（H’）在2.27～2.42；果實長度與果實直徑和單果鮮質量呈極顯著相關，相關系數(shù)分別為0.885、0.949，果實直徑與單果鮮質量呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.975。聚類分析表明，10份栝樓種質可分為3個類群，其中類群1栝樓果實大，種子粒數(shù)多，種子個體大。綜合評價表明，種質5和種質3綜合性狀優(yōu)良。綜上，栝樓果實和種子性狀存在豐富的表型變異和遺傳多樣性，具有較大的品種改良潛力；類群1栝樓可作為優(yōu)良種質篩選的群體，種質5和種質3綜合性狀優(yōu)良，值得進一步研究。

關鍵詞：栝樓；種質；果實性狀；種子性狀；綜合評價

中圖分類號：R282.2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2023）09-036-06

Analysis and comprehensive evaluation on fruit and seed traits of different Trichosanthes kirilowii Maxim. germplasm

ZHENG Lei， WANG Huadong， LIANG Xuelan

（College of Pharmacy， Sichuan College of Traditional Chinese Medicine， Mianyang 621000， Sichuan， China）

Abstract： To clarify the differences in fruit and seed traits among different germplasm resources of Trichosanthes kirilowii Maxim， and provide basis for selection the excellent germplasm and cultivating specialized variety. 10 T. kirilowii germplasm were used as experimental materials， 8 traits of T. kirilowii fruit and seed were measured and analyzed and cluster analysis and principal component analysis were used to comprehensively evaluate different germplasms. The results showed that the 8 traits of T. kirilowii fruit and seed had extremely significant differences among different germplasm， the variation coefficient ranged from 7.2% to 27.1% and the genetic diversity index （H’） ranged from 2.27 to 2.42. Fruit length was extremely significantly correlated with fruit diameter and fresh weight per fruit， with correlation coefficients of 0.885 and 0.949， fruit diameter and fresh weight per fruit was extremely significantly correlated， with correlation coefficient of 0.975. The cluster analysis showed that 10 germplasms of T. kirilowii could be divided into 3 groups， among them， the group 1 had large fruit， more seeds per fruit and large seed. The comprehensive evaluation showed that the germplasm 5 and the germplasm 3 of T. kirilowii had excellent comprehensive traits. In conclusion， there were abundant variation and genetic diversity in the fruit and seed traits of T.kirilowii， which had high potential for variety improvement. Group 1 could be used as a group for selection excellent germplasm. Germplasm 5 and Germplasm 3 had excellent comprehensive traits， which were worthy of further reaserch.

Key words： Trichosanthes kirilowii Maxim.; Germplasm; Fruit traits; Seed traits; Comprehensive evaluation

栝樓（Trichosanthes kirilowii Maxim.）為葫蘆科栝樓屬多年生植物，其果實、種子、瓜皮、塊根均可入藥，是我國常用的中藥材，也被稱為瓜蔞、瓜蔞子、瓜蔞皮和天花粉，具有清熱瀉火，潤肺化痰、利尿消腫等功效[1]，其藥用價值和經濟價值較高。目前，對栝樓的相關研究主要集中在活性成分、化學成分、藥理藥效等方面[2-3]，隨著研究的深入及栝樓休閑食品的開發(fā)利用，需求量逐年增加。為提高栝樓的產量和品質，目前已開展相關的栽培技術研究[4-6]，并富有成效，然而其種質資源評價及優(yōu)質高產栽培技術研究仍較為薄弱。作物產量和品質形成不僅與栽培技術、生態(tài)環(huán)境等密切相關，更受種質的遺傳因素控制。優(yōu)良種質是生產優(yōu)質藥材的源頭，是影響作物產量和品質形成最為穩(wěn)定和重要的因素[7]。栝樓適應性強，在安徽、河南、河北、四川、福建等省均有廣泛分布，由于地理阻隔和不同自然環(huán)境的長期作用，栝樓存在豐富的種質資源變異，尤其在果實和種子性狀上存在顯著差異[8]。研究不同種源作物的果實和種子性狀差異可以揭示作物的地理遷移規(guī)律[9]，亦可作為篩選優(yōu)良種質的依據，為作物新品種選育奠定基礎[10]。

據統(tǒng)計，全國栝樓種植面積約3.35萬hm2，同時生產上也選育出皖蔞9號、皖蔞17號、皖蔞20、越蔞2號、徽記1號等栝樓品種[11]，但基本均為安徽品種，其他地區(qū)品種較少。為滿足需求，目前在安徽、山東、河北、湖南、四川、江蘇等省建立了大量的栝樓規(guī)模化種植基地，然而各基地種植品種基本上均引種于安徽，由于各地區(qū)氣候、土壤等生態(tài)環(huán)境條件差異較大，引進品種在各地區(qū)的適應性、豐產性、穩(wěn)產性及抗病性表現(xiàn)不一致。因此，為提高四川地區(qū)栝樓的產量和品質，急需加強栝樓種質資源評價與篩選，選育適宜于本地區(qū)生產的優(yōu)良品種。筆者以不同栝樓種質為試驗材料，對不同栝樓種質的果實和種子性狀進行分析及綜合評價，以期明確不同栝樓資源果實和種子的性狀差異，為籽用栝樓優(yōu)良種質篩選及專用型栝樓（籽用栝樓）品種定向培育奠定基礎和提供依據。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為福建南平，安徽滁州、合肥，四川綿陽、巴中，河南南陽、周口，河北安國、保定等10個主產區(qū)的栝樓種質，經四川中醫(yī)藥高等專科學校江洪波教授鑒定為栝樓屬植物栝樓（T. kirilowii）。10份栝樓種質來源信息如表1所示。

1.2 試驗設計

試驗在四川中醫(yī)藥高等專科學校試驗田進行。不同栝樓種質于2021年3月種植，試驗采用隨機區(qū)組設計。露地起壟栽培，壟長15 m，壟寬2 m，株行距1.5 m×2.0 m，小區(qū)面積30 m2，每小區(qū)種植10株，3次重復，每份種質栽培30株。栝樓生育期采用單蔓吊蔓栽培模式，伸蔓期摘除多余側芽，僅留主蔓向上牽引攀爬，待主蔓長到2 m時打頂。11月栝樓果實成熟時采收，采收時每份種質每小區(qū)隨機取樣5株，共15株備測。

1.3 測定指標和方法

采用數(shù)顯卡尺測定果實長度和直徑；采用稱質量法測定單果鮮質量；采用計數(shù)法測定單果飽滿種子粒數(shù)；采用數(shù)顯卡尺測定種子的長度、寬度及厚度，每份種質隨機選取30粒種子進行測量，3次重復；采用500粒法測定種子千粒重，重復2次。

1.4 數(shù)據處理和分析

數(shù)據采用Excel 2010和SPSS 25.0進行處理及統(tǒng)計分析，其中變異系數(shù)（CV）/%=標準差/平均值×100；遺傳多樣性指數(shù)（Ｈ’）＝-∑Pi lnPi。Pi為某一性狀在第i個級別出現(xiàn)的頻率[12]。

2 結果與分析

2.1 不同栝樓種質果實和種子的性狀測定

對10份栝樓種質果實和種子的性狀測定結果見表2，栝樓果實長度、果實直徑、單果鮮質量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度及種子千粒重8個性狀均在種質間存在極顯著差異。不同栝樓種質平均果實長度、果實直徑、單果鮮質量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度及種子千粒重分別為11.0 cm、9.2 cm、452.7 g、130粒、14.83 mm、9.36 mm、3.66 mm和234.72 g。10份栝樓種質果實和種子性狀的變異系數(shù)在7.2%～27.1%，其中單果種子粒數(shù)變異系數(shù)最大，為27.1%，變幅在64～186粒之間，其次為單果鮮質量，為20.9%，變幅在268.9～598.8 g；變異系數(shù)最小的是果實直徑，為7.2%，變幅在7.4～10.3 cm，其余5個性狀變異系數(shù)在9.0%～12.0%，表明栝樓果實和種子性狀在不同種質間存在豐富的變異，利于優(yōu)良種質的篩選；10份栝樓種質果實和種子性狀的H’值均較高，在2.27～2.42，其中種子厚度H’值最大，為2.42，單果種子粒數(shù)H’值最小，為2.27，表明栝樓果實和種子性狀存在豐富的遺傳多樣性，遺傳差異大，具有較大的品種改良潛力。

2.2 不同栝樓種質果實和種子性狀的相關性分析

對栝樓果實和種子的8個性狀進行相關性分析，結果如表3所示。果實長度與果實直徑、單果鮮質量和種子長度呈極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.885、0.949和0.770；與單果種子粒數(shù)呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.646；果實直徑與單果鮮質量、單果種子粒數(shù)和種子長度呈極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.975、0.776和0.767；單果鮮質量與種子長度呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.770，與單果種子粒數(shù)呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.706；種子長度與種子厚度和種子千粒重呈顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.726和0.665。

2.3 不同栝樓種質果實和種子性狀聚類分析

對10份栝樓種質果實和種子性狀進行系統(tǒng)聚類分析，結果如圖1所示。10份栝樓果實和種子性狀在閾值10處可劃分為3個類群：類群I包括種質1、種質4、種質6、種質5和種質3，共5份種質；類群II僅包括2份種質，分別為種質7和種質10；類群III包括3份種質，分別為種質2、種質8和種質9。

對3個類群栝樓果實和種子性狀進行方差分析和多重比較分析（表4），結果表明，不同類群栝樓果實和種子性狀存在差異。果實長度、果實直徑及單果鮮質量在不同類群間存在極顯著差異，單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度、種子千粒重5個性狀則在不同類群間差異不顯著。類群Ⅰ果實長度、果實直徑、單果鮮質量、單果種子粒數(shù)、種子長度和種子厚度均最大，即此類群果實大，單果種子粒數(shù)多，種子個體大，可作為籽用栝樓優(yōu)良種質篩選的群體；類群Ⅱ果實長度、果實直徑、單果鮮質量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子千粒重均最小，即此類群果實小，種子粒數(shù)少，種子個體小，果實和種子綜合性狀較差；類群Ⅲ種子寬度和種子千粒重最大，其他性狀介于類群Ⅰ和類群Ⅲ之間。

2.4 不同栝樓種質果實和種子性狀主成分分析及綜合評價

2.4.1 不同栝樓種質果實和種子性狀主成分分析 對10份栝樓種質果實和種子的 8個性狀進行主成分分析（表5），結果表明，提取前2個主成分，累計貢獻率為85.89%，包含了大部分主要指標信息。第1主成分特征值為4.494，貢獻率為56.12%，在果實長度、果實直徑、單果鮮質量和種子長度上有較大荷載，向量值分別為0.923、0.919、0.938和0.939，即主要反映果實性狀和種子長度性狀；第2主成分特征值為2.237，貢獻率為29.77%，在種子寬度和種子千粒重上有較大荷載，向量值為0.855和0.739，即主要反映種子性狀。

2.4.2 不同栝樓種質果實和種子性狀綜合評價 對10份栝樓種質果實和種子性狀進行綜合評價，結果如表6所示。提取前2個主成分的特征值，計算特征向量。前2個主成分得分為：F1=0.923ZX1+0.919ZX2+0.938ZX3+0.629ZX4+ 0.939ZX5+0.280ZX6+0.628ZX7 + 0.410ZX8；F2=-0.180ZX1-

0.347ZX2-0.278ZX3-0.676ZX4+0.285ZX5+0.855ZX6+0.576ZX7+0.739ZX8（ZXi為各性狀Xi的標準化值）。將各性狀主成分得分乘以方差貢獻率并求和，即可得到各種質果實和種子性狀的綜合得分，即綜合得分F =0.561 2F1+0.297 7F2。由不同栝樓種質果實和種子性狀綜合得分可知（表6），種質5得分（0.80）最高，其次為種質3，得分為0.78，綜合性狀優(yōu)良，可作為優(yōu)良種質進行進一步培育，而種質10得分最低，綜合性狀較差。

3 討論與結論

果實和種子為作物重要的繁殖器官，對物種延續(xù)起著非常重要的作用，但其性狀因地理阻隔和環(huán)境差異會存在變異，因而果實和種子性狀常用于作物多樣性研究及優(yōu)質種源篩選[13-16]。性狀由本身的遺傳物質決定，是遺傳物質的外在表現(xiàn)，其遺傳多樣性分析已被廣泛應用于育種研究[16-17]，同時性狀變異亦是種源選擇和良種選育的重要基礎[18]。筆者的研究表明栝樓果實和種子的8個性狀在不同種質間存在極顯著差異，具有豐富的性狀變異和遺傳多樣性，遺傳改良潛力大，可為優(yōu)良種質的篩選提供有利條件。在栝樓果實和種子的8個性狀中單果種子粒數(shù)變異系數(shù)最大，變幅在64～186粒，并且單果種子粒數(shù)與果實直徑呈極顯著正相關，與果實長度和單果鮮質量呈顯著正相關，因而單果種子粒數(shù)可作為籽用栝樓優(yōu)良種質篩選的重要指標。聚類分析表明，10份栝樓種質可分為3個類群，其中類群Ⅰ果實大，單果種子粒數(shù)多，種子個體大，可作為籽用栝樓優(yōu)良種質篩選的群體。因此，利用栝樓不同種質資源篩選籽用栝樓優(yōu)良種質具有較強的可操作性，在篩選時可重點關注單果種子粒數(shù)較多的種質類群。

優(yōu)良種質是中藥材生產的源頭，是生產穩(wěn)定、可控中藥材的前提，決定著中藥材的生長發(fā)育和質量[19]。研究表明，對中藥材種質資源進行篩選、評價及利用，可從遺傳基礎上改良品種，是提高中藥材質量及品種選育的有效途徑[20]。開展種質資源評價需對各項指標進行綜合分析，主成分分析由于其可將多個性狀指標轉化成彼此相互獨立，個數(shù)較少的主成分，綜合反映原來多個性狀指標的主要信息，因此綜合評價結果更加科學準確，目前已廣泛應用于種質資源綜合評價中[16-17]。筆者選取了栝樓果實和種子的8個性狀作為評價指標，通過主成分分析將8個性狀指標轉換成2個主成分指標，且累計貢獻率達到85.89%，包含了大部分主要指標信息。并由此進一步開展了綜合評價，研究結果表明，種質5和種質3綜合性狀較優(yōu)良，可作為籽用栝樓的優(yōu)良種質進一步培育。

綜上所述，筆者的研究通過對10份栝樓種質的果實長度、果實直徑、單果鮮質量、單果種子粒數(shù)、種子長度、種子寬度、種子厚度及種子千粒重8個性狀指標進行分析及綜合評價，明確了不同種質栝樓果實和種子的性狀差異，類群Ⅰ可作為籽用栝樓優(yōu)良種質篩選的群體，同時篩選出2份優(yōu)良種質，包括種質3和種質5，果實大，單果種子粒數(shù)多，種子個體大，可進一步用于本地區(qū)籽用栝樓優(yōu)良新品種選育。筆者的研究結果為籽用栝樓優(yōu)良種質篩選及專用型栝樓品種選育奠定了基礎。

參考文獻

[1] 國家藥典委員會．中華人民共和國藥典[M]．北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010．

[2] 張琪，彭向前．栝樓的活性成分及其藥理作用的研究進展[J]．山東化工，2021，50（14）：98-100．

[3] 王力玄，楊磊磊，郭穎婕，等．栝樓化學成分及藥理作用研究進展[J]．特產研究，2020，42（2）：79-84．

[4] 鄭向麗，韓海東，林昇平，等．“閩選中科1號”瓜蔞主要性狀、產量與品質試驗[J]．福建農業(yè)學報，2016，31（6）：668-670．

[5] 張榮超，辛杰，郭慶梅．施肥對瓜蔞品質影響的研究[J]．四川農業(yè)大學學報，2016，34（3）：328-335．

[6] 韓琳娜，周鳳琴，郭慶梅，等．中期施肥對栝樓果實產量與品質的影響[J]．甘肅農業(yè)大學學報，2011，46（6）：36-40．

[7] 鄭雷，王化東，梁雪蘭，等．不同柴胡種質干物質積累及種子質量研究[J]．北方園藝，2020（19）：118-122．

[8] 鄭雷，王化東，梁雪蘭，等．不同種源栝樓種子性狀分析[J]．中國農業(yè)科技導報，2022，24（11）：1-8．

[9] 魏勝利，王文全，秦淑英，等．甘草種源種子形態(tài)與萌發(fā)特性的地理變異研究[J]．中國中藥雜志，2008，33（8）：869-873．

[10] 金關榮，奚秀潔，程舟，等．薏苡種子形態(tài)性狀多樣性評價[J]．植物遺傳資源學報，2017，18（3）：421-428．

[11] 謝進，黃艷寧，宋榮，等．湖南栝樓產業(yè)發(fā)展報告[J]．湖南生態(tài)科學學報，2021，8（4）：97-102．

[12] 唐鳳，李瑤，王永琪，等．22份野生披堿草屬種質農藝性狀遺傳多樣性分析及綜合評價[J]．種子，2021，40（6）：44-51．

[13] 陳巍，王力榮，朱更瑞，等．基于SSR標記和生物學性狀進行桃遺傳多樣性的比較分析[J]．植物遺傳資源學報，2009，10（1）：86-90．

[14] 蔣會兵，宋維希，矣兵，等．云南茶樹種質資源的表型遺傳多樣性[J]．作物學報，2013，39（11）：2000-2008．

[15] 何權，蔣瑞娟，朱軍，等．新疆梭梭種子表型性狀變異分析及相關研究[J]．植物資源與環(huán)境學報，2019，28（3）：26-32．

[16] 胡凌峰，宋曰欽，孟俊，等．基于數(shù)量性狀的花櫚木種子多樣性分析及綜合評價[J]．分子植物育種，2019，17（16）：5504-5512．

[17] 郭松，李在留，薛建輝，等．不同種源掌葉木果實和種子表型性狀多樣性分析及綜合評價[J]．植物資源與環(huán)境學報，2018，27（4）：11-20．

[18] 常恩福，張清，肖桂英，等．鐵橡櫟不同種源及家系種子的形態(tài)特征及變異[J]．種子，2020，39（6）：53-58．

[19] 鄭雷，李云，李瑪，等．不同七葉蓮種質果實性狀及種子質量研究[J]．種子，2019，38（12）：102-104．

[20] 魏勝利，王文全，王海．我國中西部地區(qū)甘草資源及其可持續(xù)利用的研究[J]．中國中藥雜志，2003，28（3）：202-206．