劉國彬，曹 均，蘭彥平，王金寶，劉建玲，蘭衛(wèi)宗

(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院 農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展研究所，北京 100097；2.北京市懷柔板栗試驗(yàn)站，北京 102206)

板栗Castanea mollissimaBlume是殼斗科Fagacea栗屬Castanea植物，分布于我國26個(gè)省(市、區(qū))，適應(yīng)性強(qiáng)，是重要的生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用樹種。我國板栗資源豐富，根據(jù)《中國果樹志·板栗卷》[1]統(tǒng)計(jì)，2005年全國有記錄的栗資源為335個(gè)，自然界仍然存在著眾多尚未發(fā)掘的類型，保存著豐富的表型多樣性。表型多樣性是遺傳多樣性與環(huán)境多樣性的綜合體現(xiàn)，是植物在其分布區(qū)內(nèi)各種環(huán)境下的遺傳變異[2]。植物群體表型變異研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，如張英等[3]發(fā)現(xiàn)榆葉梅野生群體性狀在群體間和群體內(nèi)存在廣泛的變異，且群體內(nèi)變異是主要變異來源；陳勇等[4]發(fā)現(xiàn)五列木5個(gè)天然群體內(nèi)單株間各表型性狀的差異均達(dá)到顯著或極顯著水平，葉片各表型性狀間存在一定的相關(guān)關(guān)系。此外對芒果[5]、核桃[6]、文冠果[7]、五味子[8]、滇楸[9]等自然居群和柿屬[10]、油橄欖[11-12]、錐栗[13]種質(zhì)表型變異方面的研究文獻(xiàn)較多，分別闡明了這些樹種的表型多樣性水平、變異程度。板栗表型多樣性研究也取得了一些進(jìn)展[14-16]，但關(guān)于板栗農(nóng)家品種總苞與堅(jiān)果表型變異及其表型性狀間相關(guān)關(guān)系的研究較少。研究板栗農(nóng)家品種的遺傳多樣性，對其表型性狀的變異程度、相關(guān)關(guān)系進(jìn)行綜合分析，有利于板栗資源的收集與評價(jià)；另一方面，板栗果實(shí)由總苞與堅(jiān)果(種子)構(gòu)成，研究板栗總苞與堅(jiān)果間的相關(guān)性，有利于豐富板栗發(fā)育生物學(xué)的研究內(nèi)容。

文中從板栗總苞與堅(jiān)果表型性狀方面綜合探討了板栗的表型多樣性，并對總苞與堅(jiān)果表型性狀間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了分析，以期為板栗資源評價(jià)以及發(fā)育生物學(xué)研究積累資料。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為‘懷豐’、‘慕田峪6號’、‘北莊8號’、‘良鄉(xiāng)1號’和‘高嶺1號’，分別采集于北京的懷柔、房山和密云，樹齡為20～30 a，于2012年9月板栗成熟期在樹冠外圍中部隨機(jī)采集成熟板栗的總苞和堅(jiān)果(不少于30個(gè))。

1.2 試驗(yàn)方法

板栗總苞形態(tài)指標(biāo)及堅(jiān)果形態(tài)指標(biāo)的測定方法按照《中國果樹志·板栗卷》[1]與《植物新品種特異性、一致性、穩(wěn)定性測試指南·板栗》[17]中規(guī)定的方法進(jìn)行，每個(gè)品種至少測量30個(gè)總苞和堅(jiān)果；測量表型指標(biāo)包括總苞長度(總苞長)、總苞寬度(總苞寬)、總苞高度(總苞高)、總苞體積、總苞質(zhì)量、堅(jiān)果高度(堅(jiān)果高)、堅(jiān)果寬度(堅(jiān)果寬)、堅(jiān)果厚度(堅(jiān)果厚)、堅(jiān)果體積及堅(jiān)果單粒質(zhì)量；測量所有數(shù)據(jù)并進(jìn)行記錄，再錄入Excel軟件進(jìn)行初步整理，作為統(tǒng)計(jì)分析的原始數(shù)據(jù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

利用Microsoft Of fi ce Excel 2007、DPSv7.05等統(tǒng)計(jì)分析軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算變異系數(shù)(Variable Coef fi cient,Cv)，進(jìn)行方差分析、多重比較及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 板栗總苞與堅(jiān)果表型變異分析

5份板栗種質(zhì)10個(gè)表型性狀的測定分析結(jié)果分別如表1和表2所示。

由表1和表2可知，不同板栗資源總苞與堅(jiān)果性狀表現(xiàn)出相似的變異趨勢。板栗總苞長度、總苞寬度、總苞高度及堅(jiān)果高度、寬度、厚度6個(gè)性狀的變異較小，變異系數(shù)(Cv)均在5％～10％之間，性狀表現(xiàn)穩(wěn)定；總苞體積、總苞質(zhì)量以及堅(jiān)果質(zhì)量、堅(jiān)果體積4個(gè)性狀的變異幅度大，多數(shù)性狀變異系數(shù)在10％～25％之間，總苞質(zhì)量和總苞體積的變異程度大(多數(shù)種質(zhì)Cv＞15％)，表型多樣性豐富，‘高嶺1號’和‘懷豐’的堅(jiān)果質(zhì)量與堅(jiān)果體積變異幅度大(Cv＞15％)，具有豐富的變異。

數(shù)據(jù)表明，不同種質(zhì)間的性狀變異存在一定差異?！畱沿S’的總苞體積變異系數(shù)最小(僅為14.83％)，‘高嶺1號’的總苞體積變異系數(shù)最大(21.65％)；‘北莊8號’的總苞質(zhì)量變異系數(shù)最小，‘高嶺1號’的總苞質(zhì)量變異系數(shù)最大，變異程度也最大；‘良鄉(xiāng)1號’堅(jiān)果質(zhì)量與體積的變異系數(shù)均最小，而‘高嶺1號’堅(jiān)果質(zhì)量與體積的變異系數(shù)均最大；其余各性狀較為穩(wěn)定。比較發(fā)現(xiàn)，以‘高嶺1號’品種內(nèi)變異程度最大，其余種質(zhì)的變異表現(xiàn)不明顯。

2.2 板栗種質(zhì)間堅(jiān)果性狀的多重比較分析

采用單因素方差分析法分別對5份種質(zhì)同一表型性狀進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。方差分析結(jié)果表明，除堅(jiān)果厚度外(P=0.056 6＞0.05)，板栗總苞、堅(jiān)果其他各性狀在不同處理間存在極顯著差異(P＝0.000 1＜0.01)。

基于Duncan法對板栗的不同種質(zhì)間的表型性狀差異進(jìn)行多重比較(各性狀的平均值與差異顯著性如表1所示)。根據(jù)多重比較結(jié)果可知，同一種質(zhì)不同性狀間，同一性狀不同種質(zhì)間均存在不同程度的差異，不存在果實(shí)性狀差異完全不顯著的兩個(gè)種質(zhì)。

多重分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，‘良鄉(xiāng)1號’與‘高嶺1號’在總苞長度、寬度、體積及堅(jiān)果高度、厚度、體積、質(zhì)量上存在顯著或極顯著差異，其余各項(xiàng)差異不顯著；‘良鄉(xiāng)1號’與‘懷豐’在總苞高度上差異不顯著，其余存在極顯著差異；‘良鄉(xiāng)1

號’與‘慕田峪6號’在總苞長度、寬度、高度、體積及堅(jiān)果高度、寬度上存在顯著或極顯著差異，其余各項(xiàng)差異不顯著；‘良鄉(xiāng)1號’與‘北莊8號’在總苞性狀及堅(jiān)果高度、寬度上存在顯著或極顯

著差異，其余性狀差異不顯著。

表1 板栗總苞與堅(jiān)果性狀變異分析結(jié)果?Table 1 Variation analysis of involucres and nut characteristics in C.mollissima

表2 板栗果實(shí)性狀變異系數(shù)Table 2 Variation coefficient of fruit characteristics in C.mollissima ％

表3 同一性狀不同板栗種質(zhì)間方差分析結(jié)果Table 3 Variance analysis result of characteristics among different C.mollissima germplasms

‘高嶺1號’與‘懷豐’在總苞質(zhì)量及堅(jiān)果寬度、質(zhì)量上差異存在顯著或極顯著差異，其余差異不顯著；‘高嶺1號’與‘慕田峪6號’在總苞高度及堅(jiān)果高度、寬度、質(zhì)量上存在極顯著差異，其余性狀差異不顯著；‘高嶺1號’與‘北莊8號’在堅(jiān)果厚度上差異不顯著，在總苞性狀及堅(jiān)果其它性狀上存在顯著或極顯著差異。

‘懷豐’與‘慕田峪6號’在總苞高度、質(zhì)量及堅(jiān)果高度、質(zhì)量、體積上存在顯著或極顯著差異，其余性狀之間的差異不顯著；‘懷豐’與‘北莊8號’在總苞長度、寬度、高度、體積及堅(jiān)果高度、寬度、質(zhì)量、體積上存在極顯著差異，其余性狀之間的差異不顯著。

‘慕田峪6號’與‘北莊8號’在總苞性狀及堅(jiān)果高度、寬度上存在極顯著差異，其余各性狀差異不顯著。

2.3 板栗總苞與堅(jiān)果性狀間的相關(guān)分析

利用DPSv7.05軟件對5份板栗種質(zhì)總苞與堅(jiān)果性狀的相關(guān)性進(jìn)行綜合分析，結(jié)果見表4。

表4 板栗總苞與堅(jiān)果主要性狀間相關(guān)系數(shù)?Table 4 Correlation coefficients of main characteristics of involucres and nut in C.mollissima

從表4中可以發(fā)現(xiàn)，板栗總苞長度、總苞寬度、總苞高度、總苞質(zhì)量以及堅(jiān)果高度、堅(jiān)果寬度、堅(jiān)果厚度及堅(jiān)果單粒質(zhì)量間存在一定的相關(guān)關(guān)系。板栗總苞質(zhì)量與總苞長度、寬度、高度及堅(jiān)果高度、厚度、質(zhì)量呈正相關(guān)，而堅(jiān)果單粒質(zhì)量與總苞質(zhì)量、堅(jiān)果長度、寬度、厚度呈正相關(guān)，與總苞長度、寬度、厚度相關(guān)性不顯著，說明堅(jiān)果單粒質(zhì)量的大小與堅(jiān)果表型大小密切相關(guān)，同時(shí)也說明堅(jiān)果的發(fā)育與總苞大小關(guān)系不太密切。

3 結(jié)論與討論

3.1 板栗表型多樣性

表型性狀差異是基因的遺傳變異在外部形態(tài)上的反映，表型多樣性是遺傳多樣性與環(huán)境多樣性相互作用的結(jié)果，豐富的表型多樣性對于板栗實(shí)生選種具有重要意義。有研究認(rèn)為果實(shí)縱徑、橫徑等形態(tài)性狀的變異系數(shù)小于15％，是相對穩(wěn)定的植物學(xué)性狀，并將此作為果實(shí)表型性狀變異程度的界限[18-20]。馬玉敏等[14]發(fā)現(xiàn)野生板栗堅(jiān)果縱徑(即堅(jiān)果高度)變異系數(shù)在5.2％～13.1％，橫徑(即堅(jiān)果寬度)變異系數(shù)在10.5％～14.6％，性狀相對穩(wěn)定；單粒質(zhì)量變異系數(shù)在15.4％～26.6％，變異程度較大，遺傳多樣性豐富。劉國彬等[15]也發(fā)現(xiàn)雜交板栗F1代堅(jiān)果高、寬、厚表型性狀較為穩(wěn)定，變異系數(shù)范圍分別為5.35％～8.20％、6.64％～9.00％、11.47％～14.86％，而平均單粒質(zhì)量變異程度大，變異系數(shù)在17.07％～23.90％。本研究中，板栗總苞長度、總苞寬度、總苞高度及堅(jiān)果高度、寬度、厚度6個(gè)性狀變異系數(shù)在5％～10％范圍內(nèi)，表現(xiàn)出穩(wěn)定性，與前人的研究結(jié)果相同；文中不同板栗種質(zhì)內(nèi)總苞體積與質(zhì)量、堅(jiān)果體積與質(zhì)量的變異程度不盡相同，經(jīng)分析認(rèn)為人工栽培與不同產(chǎn)區(qū)單一授粉樹的設(shè)置可能是導(dǎo)致本研究中部分種質(zhì)單粒質(zhì)量變異程度低的原因，從而造成在堅(jiān)果單粒質(zhì)量變異程度上與野生板栗、雜交板栗存在一定程度的差異。

不同板栗種質(zhì)的基因不同，與環(huán)境條件相互作用后形成了獨(dú)特的表型特征。本研究中，同一板栗種質(zhì)內(nèi)不同表型性狀的變異程度不同，不同板栗種質(zhì)間同一表型性狀存在顯著或極顯著差異，從而有利于不同種質(zhì)間的分類。

3.2 板栗總苞與堅(jiān)果的相關(guān)性

板栗果實(shí)由總苞與堅(jiān)果組成，堅(jiān)果由總苞包被，位于總苞內(nèi)部。夏仁學(xué)等[21]認(rèn)為板栗總苞的生長發(fā)育與其內(nèi)部是否存在堅(jiān)果沒有明顯關(guān)系，也即表明總苞的發(fā)育不依賴于內(nèi)部堅(jiān)果的發(fā)育，但總苞的存在與發(fā)育是其內(nèi)部堅(jiān)果生長和發(fā)育的基礎(chǔ)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，板栗總苞質(zhì)量大小與總苞長度、寬度、高度及堅(jiān)果高度、厚度、質(zhì)量呈正相關(guān)，而堅(jiān)果單粒質(zhì)量的大小與總苞質(zhì)量、堅(jiān)果長度、寬度、厚度呈正相關(guān)，與總苞長度、寬度、厚度相關(guān)性不顯著，這就進(jìn)一步說明，雖然總苞的存在與堅(jiān)果是否存在無相關(guān)關(guān)系，但隨著總苞的發(fā)育，總苞質(zhì)量的大小與其內(nèi)部堅(jiān)果的發(fā)育呈正相關(guān)關(guān)系；同樣，堅(jiān)果質(zhì)量的發(fā)育與總苞質(zhì)量的發(fā)育也呈正相關(guān)關(guān)系。

我國栽培板栗的歷史悠久，在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，板栗經(jīng)人工選擇及與環(huán)境互作，形成了不同的形態(tài)特征，表現(xiàn)出了豐富的表型變異，從而為選育板栗優(yōu)良品種提供了豐富的材料，本文闡述了板栗總苞與堅(jiān)果表型性狀間的相關(guān)關(guān)系，為今后進(jìn)一步開展板栗發(fā)育生物學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。

[1] 張宇和,柳 鑾,梁維堅(jiān).中國果樹志·板栗榛子卷[M].北京:中國林業(yè)出版社,2005:62-178.

[2] 李 斌,顧萬春,盧寶明.白皮松天然群體種實(shí)性狀表型多樣性研究[J].生物多樣性,2002,10(2):181-188.

[3] 張強(qiáng)英,張啟翔,程堂仁.榆葉梅野生群體表型多樣性的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(5):155-160.

[4] 陳 勇,李芳東,王海軍,等.五列木天然群體的表型變異[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(2):20-23.

[5] 石勝友,武紅霞,王松標(biāo),等.杧果種質(zhì)果實(shí)品質(zhì)性狀多樣性分析[J].園藝學(xué)報(bào),2011,38(5):840-848.

[6] 吳萬波,韓華柏,朱益川,等.川西高山峽谷區(qū)核桃種質(zhì)資源表型多樣性調(diào)查[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2007,25(2):42-44.

[7] 侯元凱,黃 琳,高 巍,等.不同種源文冠果果實(shí)及種子表型性狀變異的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(7):20-24.

[8] 莊紅衛(wèi),王 森,聶宏善,等.欒川華中五味子野生種質(zhì)資源的表型性狀研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(10):48-52.

[9] 孫 鵬,傅建敏,周道順,等.柿屬植物種子表型多樣性及其萌發(fā)與幼苗生長研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(11): 19-25.

[10] 姚淑君,張守攻,王軍輝,等.滇楸花部性狀的表型多樣性研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(10):19-24.

[11] 吳萬波,朱益川,韓華柏,等.油橄欖不同品種葉片表型性狀淺析[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2005,23(1):60-61.

[12] 吳開志,肖千文,賈瑞芬,等.油橄欖品種表型性狀的多樣性[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2008,26(2):48-52.

[13] 龔榜初,謝碧霞,吳連海,等.錐栗種內(nèi)表型性狀變異的研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(5):706-712.

[14] 馬玉敏,陳學(xué)森,何天明,等.中國板栗3個(gè)野生居群部分表型性狀的異常多樣性[J].園藝學(xué)報(bào),2008,35(12):1717-1726.

[15] 劉國彬,蘭彥平,姚硯武,等.板栗雜交后代堅(jiān)果表型性狀的遺傳變異[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2011,26(5):117-121.

[16] 劉 瑩,寧祖林,王 靜,等.板栗和錐栗天然同域居群的葉表型變異研究[J].武漢植物學(xué)研究,2009,27(5):480-488.

[17] 國家林業(yè)局.植物新品種特異性、一致性、穩(wěn)定性測試指南·板栗[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[18] 馮 濤,張 紅,陳學(xué)森,等.新疆野蘋果果實(shí)形態(tài)與礦質(zhì)元素含量多樣性以及特異性狀單株[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2006,7(3):270-276.

[19] 張艷敏,王 琦,苑兆和,等.矮生櫻桃組3個(gè)野生種果實(shí)性狀的變異[J].果樹學(xué)報(bào),2007,24(3):369-382.

[20] 張小燕,陳學(xué)森,彭 勇,等.新疆野蘋果礦質(zhì)元素與糖酸組分的遺傳多樣性[J].園藝學(xué)報(bào),2008,35(2):277-280.

[21] 夏仁學(xué),馬夢婷.板栗空苞形成因子的研究(Ⅰ)授粉受精對板栗空苞形成的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1989,8(3):242-247.