徐嘉娟，朱亞艷，王港

（貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550005）

植物個體在長期的自然選擇過程中所產(chǎn)生的表型特征是生物界最基本的特性之一，這種形態(tài)特征往往是遺傳與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，同時也是遺傳因素受制于環(huán)境多樣性變化的外在表現(xiàn)形式[1-4]。表型多樣性主要研究物種在不同生境下的表型變異，是遺傳多樣性和環(huán)境多樣性的綜合體現(xiàn)[5-7]，能在一定程度上反映個體水平及群體水平的遺傳變異情況，是遺傳變異的重要表征，一直以來被廣泛應(yīng)用于種群遺傳多樣性的研究，為種質(zhì)資源的評價及保護(hù)利用提供重要指標(biāo)[8-11]。

小果油茶Camellia meiocarpa是山茶科Theaceae山茶屬Camella的灌木或小喬木，其年產(chǎn)量及分布面積均處于山茶屬油用物種的第二位，僅次于普通油茶C.oleifera[12-13]。與目前栽培較為廣泛的普通油茶相比，小果油茶雖然果實(shí)較小，但其具有果皮較薄、出籽率高、含油率高、適應(yīng)性和抗病性較強(qiáng)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、群體效應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)[14-17]，具有較高的開發(fā)利用價值和生產(chǎn)潛力。貴州小果油茶主要分布在黔東南黎平、榕江等縣的偏遠(yuǎn)山區(qū)[17]，主要以人工栽培為主，伴有野生、半野生狀態(tài)[18]，經(jīng)過長期的自然進(jìn)化、天然雜交、人工選擇及引種[19]，形成了多種多樣的變異類型，為良種選育提供了豐富的遺傳基礎(chǔ)。本文以小果油茶的葉、花、果實(shí)、種子等表型性狀研究其表型多樣性，了解不同居群的小果油茶的表型變異情況，揭示其表型變異規(guī)律，為篩選優(yōu)良變異、引種、育種及種質(zhì)資源保護(hù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2017年春季抽梢期和秋季果實(shí)成熟期進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查，在貴州小果油茶主要分布區(qū)選擇了5個居群，其分布地點(diǎn)及地理生態(tài)因子見表1。每個居群選取5～7株生長良好、無明顯病蟲害的成年植株，對其葉、花、果實(shí)等主要植物學(xué)特征進(jìn)行定點(diǎn)觀測，對每個植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記以便跟蹤調(diào)查，為避免試驗材料中出現(xiàn)子代或同一農(nóng)家品種的重復(fù)，兩個單株間的距離大于50 m。

表1 小果油茶居群的地理位置及生態(tài)因子Table 1 Location and ecological factors of sampled C.meiocarpa populations

1.2 表型性狀的測定

選用芽鱗絨毛、葉片顏色、花瓣顏色、果實(shí)形狀、種子顏色等19個非數(shù)值型性狀和果橫徑、果縱徑、果皮厚度、花瓣數(shù)、萼片數(shù)等11個數(shù)值型性狀分析小果油茶的表型多樣性。于3月中旬抽梢期，每個植株按東、西、南、北4個方向隨機(jī)選取10個生長良好的枝條觀察芽鱗絨毛有無及芽鱗顏色；于10月中旬果實(shí)成熟和盛花期，對葉片、花朵、果實(shí)各性狀進(jìn)行調(diào)查測定，在供試單株各個方向隨機(jī)選取20張完全功能葉片，觀察葉片顏色、葉片形狀、葉尖形狀等7個葉片描述型性狀，記錄葉脈數(shù)，用游標(biāo)卡尺測定葉片長度和寬度，計算葉形指數(shù)（葉長/葉寬）；在各個方向隨機(jī)選取20朵花，觀察花瓣顏色、萼片顏色、花柱裂位、雌雄蕊相對高度等6個描述型性狀，記錄單朵花瓣數(shù)、萼片數(shù)、柱頭開裂數(shù)，用游標(biāo)卡尺測定花冠直徑；每個植株隨機(jī)采集20個果實(shí)，觀察果實(shí)顏色和形狀及籽粒形狀和顏色，記錄單果籽粒數(shù)，用表卡尺測量果縱徑、果橫徑、果皮厚度，計算果形指數(shù)（果縱徑/果橫徑），用電子天平測定單果質(zhì)量、鮮籽質(zhì)量。

1.3 統(tǒng)計分析

利用Excel軟件統(tǒng)計非數(shù)值型性狀的變異情況，并計算Shannon-weaver多樣性指數(shù)（H′）：

式中，i表示級別，s表示級別數(shù)，Pi為某個性狀第i級別內(nèi)的樣品份數(shù)占總份數(shù)的比例。

用SPSS18.0軟件計算數(shù)值型性狀的平均值（Mean）、標(biāo)準(zhǔn)差（SD）、變異系數(shù)（CV）和表型分化系數(shù)（Vst）：

2 結(jié)果與分析

2.1 小果油茶描述型性狀的多樣性分析

由表2和表3可知，32個小果油茶單株的19個描述型性狀中有17個性狀存在不同程度的變異，僅花瓣顏色和子房絨毛不存在變異，其余各性狀在其描述級別上均有分布，但不均勻，芽鱗絨毛有2種表型，大部分無芽鱗絨毛；芽鱗顏色有7種表型，以綠色所占比率最高，其余6種顏色頻率分布均勻；葉片顏色有5種表型，以綠色為主；葉片有3種表型，以平滑型居多；葉緣有3種表型，以平滑型所占比例較高，其次是隆起，微隆起所占比例最少，其中P1、P2居群的葉緣為隆起或微隆起，而P3、P4、P5居群的葉緣均為平滑型；葉形有4種表型，以橢圓形為主；葉片質(zhì)地以革質(zhì)為主，有小部分為厚革質(zhì)；葉尖形狀有2種表型，大部分為漸尖；葉基形狀有2種表型，以楔形為主；萼片顏色有3種表型，以綠色所占比例最高，其次為紅色，有小部分褐色；萼片絨毛有2種表型，大部分萼片無絨毛；花柱裂位有2種表型，以淺裂為主；雌雄蕊相對高度有2種表型，以雄蕊高于雌蕊所占比例較大，少部分等高；果實(shí)形狀有5種表型，以球形所占比例最大；果實(shí)顏色有6種表型，以青黃色所占比例較高，其余顏色的頻率分布分散；種子形狀有6種表型，以半圓形所占比例較高，其次為圓形、不規(guī)則形；種子顏色以黑色為主。

表2 小果油茶描述性性狀的賦值Table 2 Assignment of descriptive traits of C.meiocarpa

表3 小果油茶19個描述型性狀的頻率分布及多樣性指數(shù)Table 3 Diversity index and frequency distribution of 19 descriptive traits of C.meiocarpa

可見，小果油茶19個描述型性狀的遺傳多樣性水平不同，花瓣顏色和子房絨毛為穩(wěn)定遺傳性狀，其多樣性指數(shù)均為0，其余17個性狀的遺傳多樣性指數(shù)在0.139 1～1.615 9之間，平均為0.657 2，其中種子形狀的遺傳多樣性指數(shù)最大，葉基形狀的最小，果實(shí)顏色、芽鱗顏色的遺傳多樣性指數(shù)較大，分別為1.499 3、1.354 8，花柱裂位較小，為0.165 4。

2.2 數(shù)值型性狀的變異特征

從表4中5個小果油茶居群的11個數(shù)值型性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及多重比較結(jié)果可以看出，P2的果實(shí)最大，果高、果徑均與其他4個群體存在顯著差異（P＜0.05）；P3、P4具有相同的果形指數(shù)，并與其他3個群體之間存在顯著差異（P＜0.05）；P1的平均果皮厚度最大，P4最小，兩者之間差異顯著（P＜0.05），且與其余3個群體差異顯著（P＜0.05）；P2平均單果質(zhì)量最大，P5最??；P2單果籽粒數(shù)最多、籽粒質(zhì)量最大、花冠直徑最大，與其余居群之間存在顯著差異（P＜0.05）；P3和P5的萼片數(shù)最多，二者間差異不顯著，但與其他三個群體之間差異顯著（P＜0.05）。由表5可知，果高、果皮厚度等11個性狀的變異幅度為8.90%～42.25%，平均變異系數(shù)為22.66%。其變異程度為單果籽粒數(shù)＞果皮厚度＞單果質(zhì)量＞鮮籽質(zhì)量＞花瓣數(shù)＞花冠直徑＞萼片數(shù)＞果徑＞果高＞果形指數(shù)＞柱頭開裂數(shù)。其中，單果籽粒數(shù)、果皮厚度、單果質(zhì)量、鮮籽質(zhì)量4個性狀的平均變異系數(shù)超過35%，穩(wěn)定性較低；果高、果徑、果形指數(shù)柱頭開裂數(shù)的變異較小，平均變異系數(shù)不到10%，其中P4居群的柱頭開裂數(shù)均為3裂，變異系數(shù)為0。5個居群所有性狀的平均變異系數(shù)從大到小分別為P2（26.16%）＞P1（23.65%）＞P5（23.24）＞P4（20.81）＞P3（19.43%），均有較高的變異系數(shù)，說明這5個群體的表型變異豐富。相同性狀在不同群體間的變異幅度也具有一定差異，其中以P2各性狀的平均變異系數(shù)最大，P3的平均變異系數(shù)最小。P2居群的果皮厚度變異最大，變異系數(shù)為55.69%，P3居群的較小，為22.98%。

表4 5個居群間表型性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及多重比較Table 4 The mean value standard deviation and multiple comparison on phenotypic traits of 5 populations

表5 5個居群表型性狀的變異系數(shù)Table 5 Coefficient variation of phenotypic traits of 5 populations

2.3 群體間性狀的表型分化

表型分化系數(shù)表示種群間方差分量占遺傳總變異（種群間和種群內(nèi)方差分量之和）的百分比，反映了種群間表型分化的大小，其值越大，表明種群間的遺傳分化和遺傳變異也越大。為明確小果油茶11個數(shù)值型性狀的變異來源，采用巢氏方差分析將其變異分為種群間、種群內(nèi)、隨機(jī)誤差三部分，以每一部分的方差分量百分比來反映小果油茶的變異來源。5個小果油茶居群表型分化系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見表6。

由表6可知，各性狀在群體間和全體內(nèi)存在較大的遺傳差異，5個居群間的方差百分比在31.25%～79.32%之間，平均為57.88%；居群內(nèi)的方差百分比在20.35%～68.09%之間，平均為40.55%。其中，果形指數(shù)、花冠直徑、萼片數(shù)和鮮籽質(zhì)量4個性狀在居群間的變異大于居群內(nèi)的變異，分化較大。果皮厚度、花瓣數(shù)、柱頭開裂數(shù)3個性狀的表型分化系數(shù)較小，說明這些性狀以種群內(nèi)的變異為主，在居群間的變異較小，相對穩(wěn)定。5個居群小果油茶的11個表型性狀的平均表型分化系數(shù)為58.79%，即小果油茶表型變異在居群間的貢獻(xiàn)率為58.79%，居群內(nèi)的貢獻(xiàn)率為41.21%。說明5個小果油茶居群在居群間和居群內(nèi)都有一定程度的變異，多樣性較大。進(jìn)一步說明基因型和環(huán)境因子對小果油茶的生長存在著較為復(fù)雜的影響。

2.4 小果油茶表型性狀的綜合評價

2.4.1 表型性狀間的相關(guān)性分析 由表7相關(guān)性分析表明，11個表型性狀間存在不同程度的相關(guān)性。其中，果縱徑與果橫徑、果形指數(shù)、果皮厚度、單果質(zhì)量、單果籽粒數(shù)、鮮籽質(zhì)量、花冠直徑呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與花瓣數(shù)、萼片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；果橫徑與果形指數(shù)、花瓣數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與果皮厚度、單果質(zhì)量、單果籽粒數(shù)、鮮籽質(zhì)量、花冠直徑程極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；果形指數(shù)與果皮厚度間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與單果籽粒數(shù)、花冠直徑、萼片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；果皮厚度與單果質(zhì)量、單果籽粒數(shù)、鮮籽質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與花冠直徑呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；單果質(zhì)量與單果籽粒數(shù)、鮮籽質(zhì)量、花冠直徑呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與花瓣數(shù)、萼片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；單果籽粒數(shù)與鮮籽質(zhì)量、花冠直徑呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；鮮籽質(zhì)量與花冠直徑呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與花瓣數(shù)、萼片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；花冠直徑與萼片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。上述分析表明，種實(shí)性狀與花朵性狀間相關(guān)性顯著。

表7 表型性狀間相關(guān)性分析Table 7 Correlation analysis of phenotypic traits of C.meiocarpa

2.4.2 小果油茶表型性狀的主成分分析 主成分分析可以在不損失或很少損失原有信息的前提下，將原來個數(shù)較多而且彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的個數(shù)較少且彼此獨(dú)立的綜合指標(biāo)[20-23]。本研究對32個小果油茶單株的11個數(shù)值型性狀進(jìn)行主成分分析（表8），分析結(jié)果顯示，前6個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到88.54%，表明前6個主成分代表了小果油茶表型性狀的大部分信息。

表8 11個表型性狀主成分分析Table 8 Principal component analysis on phenotype traits of C.meiocarpa

第Ⅰ主成分的特征值為4.12，解釋了11個表型性狀37.44%的變化，特征向量值較大的為單果質(zhì)量、籽粒質(zhì)量、果縱徑、果橫徑，說明第Ⅰ主成分主要是與果實(shí)大小相關(guān)的性狀；第Ⅱ主成分的特征值為1.73，貢獻(xiàn)率為15.71%，特征向量絕對值最大的為果形指數(shù)（0.89），表明在第Ⅱ主成分中果形指數(shù)為主要的性狀決定因子，說明第Ⅱ主成分主要與果實(shí)形狀有關(guān)；第Ⅲ主成分的特征值為1.09，貢獻(xiàn)率為10.21%，果皮厚度的特征向量值最高；第Ⅳ主成分的貢獻(xiàn)率為9.91%，花瓣數(shù)的特征向量值最高（0.71），其次是花冠直徑（0.62），主要解釋花部特征；第Ⅴ主成分的貢獻(xiàn)率為8.34%，柱頭開裂數(shù)特征向量值最大；第Ⅵ主成分的貢獻(xiàn)率為6.94%，花冠直徑和萼片數(shù)的特征向量值較大。總的來說，前三個主成分主要反映的是油茶產(chǎn)量有關(guān)性狀情況，第Ⅳ、第Ⅴ、第Ⅵ三個主成分主要解釋花部特征性狀情況。

為了更直觀地展現(xiàn)小果油茶表型性狀的分布情況，以第Ⅰ主成分為橫坐標(biāo)，第Ⅱ主成分為縱坐標(biāo)得出主成分分析散點(diǎn)圖，如圖1。由圖1可看出，將32個小果油茶單株分為3個類群，類群Ⅰ包括了2個單株，分別為來自P3居群的14號單株和來自P5居群的29號單株；類群Ⅱ包括了29個單株，來自不同居群，遺傳特性較豐富；類群Ⅲ僅有來自P2居群的12號單株。

圖1 32個小果油茶單株的主成分分析圖Figure 1 Principal component analysis of 32 single C.meiocarpa

2.4.3 32個單株表型性狀的綜合評價 根據(jù)特征向量矩陣及標(biāo)準(zhǔn)化的11個表型性狀值，代入上述6個主成分中，由此可以獲得6個因子的得分公式，如下：

根據(jù)計算所得F1、F2、F3、F4、F5、F6的數(shù)值，以及各主成分的貢獻(xiàn)率權(quán)重（0.42、0.18、0.12、0.11、0.09、0.08）得出每個品種的綜合得分（F值）公式：

由上述公式計算得出F值[20]，對32個小果油茶單株的表型性狀進(jìn)行綜合評價，綜合評價根據(jù)F值大小進(jìn)行排序（表9），F(xiàn)值越高表型綜合性狀越好[21]。由表9可知，按照綜合得分，排在前5位的依次是12號、1號、7號、10號、17號單株。其中，來自黎平洪州的12號單株F值最高（3.86），說明12號單株的綜合性狀最好；來自榕江忠誠的29號單株F值最低（－1.29），表明29號單株的綜合表現(xiàn)最差。

表9 小果油茶表型性狀的綜合評價Table 9 Comprehensive assessment onphenotypic traits of C.meiocarpa

3 結(jié)論與討論

表型性狀是基因型與生態(tài)環(huán)境相互作用的結(jié)果，表型變異必然蘊(yùn)涵著遺傳變異[24-25]，表型多樣性研究是植物遺傳多樣性研究中最基礎(chǔ)、最直觀的方法[20]，能簡便、快捷地對遺傳資源做出評價，已廣泛應(yīng)用在很多植物的種質(zhì)資源評價研究[20-23,25]。本研究選用30個表型性狀對5個居群32個小果油茶的單株遺傳多樣性分析表明，小果油茶形態(tài)特征變異豐富。在19個描述型性狀中，小果油茶的花瓣顏色均為白色，子房均有絨毛，不存在變異，其余17個性狀表現(xiàn)出不同程度的遺傳分化，Shannon-Weaver多樣性指數(shù)在0.139 1～1.615 9之間，其中有4個性狀（芽鱗顏色、果實(shí)形狀、果實(shí)顏色、種子形狀）的多樣性指數(shù)大于1，有7個性狀（葉片顏色、葉緣、種子顏色等）的多樣性指數(shù)大于0.5，而葉基形狀多樣性指數(shù)最?。?.139 1），這與蔣會兵等[24]對云南不同地區(qū)的830份茶樹種質(zhì)資源的表型多樣性分析一致。

本研究中小果油茶5個居群的11個數(shù)值性狀的平均變異系數(shù)為22.66%，變異系數(shù)在8.9%～42.25%之間，變化幅度大，表明小果油茶表型性狀的離散程度較高，具有豐富的變異。其中，單果籽粒數(shù)、果皮厚度、單果質(zhì)量和鮮籽質(zhì)量的變異系數(shù)較大，果縱徑、果橫徑、果形指數(shù)的變異系數(shù)較小，這3個性狀是果實(shí)形態(tài)的一個直觀表現(xiàn)，是小果油茶表型性狀中較為穩(wěn)定的遺傳特征，與其他研究中認(rèn)為果實(shí)形態(tài)在許多物種的表型性狀中是較穩(wěn)定的遺傳性狀的結(jié)論一致[26-28]。同一居群的不同表型性狀變異程度不同，表明小果油茶的相同性狀對不同環(huán)境條件的適應(yīng)性不同，不同表型性狀對相同環(huán)境條件的響應(yīng)也不同。小果油茶表型變異在居群間的貢獻(xiàn)率為58.79%，居群內(nèi)的貢獻(xiàn)率為41.21%，說明5個小果油茶居群在居群間和居群內(nèi)都有一定程度的變異，多樣性較高。果形指數(shù)、花冠直徑、萼片數(shù)和鮮籽質(zhì)量4個性狀在居群間的變異大于居群內(nèi)的變異，分化較大；果皮厚度、花瓣數(shù)、柱頭開裂數(shù)3個性狀的表型分化系數(shù)較小，以種群內(nèi)的變異為主，在居群間的變異較小，相對穩(wěn)定。小果油茶豐富的變異可以為育種提供良好的材料。

本研究基于5個居群小果油茶的表型性狀，利用隸屬函數(shù)法與主成分分析相結(jié)合的方法對小果油茶種質(zhì)資源進(jìn)行評價，此方法已在陸地棉Gossypium hirsutum[29]、落花生Arachis hypogaea[20]、柑橘Citrus reticulata[21]等物種表型性狀的綜合評價中得到應(yīng)用。對小果油茶的11個表型性狀進(jìn)行主成分分析結(jié)果表明，前6個主成分因子的累計貢獻(xiàn)率達(dá)88.54%，認(rèn)為單果質(zhì)量、籽粒質(zhì)量、果縱徑、橫徑、果形指數(shù)、果皮厚度、花瓣數(shù)、花冠直徑等是小果油茶表型多樣性的重要指標(biāo)，反映了油茶產(chǎn)量有關(guān)性狀和花部特征性狀情況。李春僑等[30]對天山櫻桃Cerasus tianschanica表型性狀的主成分認(rèn)為果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、雌蕊長度、花瓣長和1年生枝長度可以代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息。刁松鋒等[31]對無患子Sapindus mukorossi種實(shí)表型性狀進(jìn)行主成分分析表明，種子質(zhì)量、種子縱徑、種子橫徑、果實(shí)縱徑和果實(shí)橫徑可以代表原始因素的大部分信息。本文的研究結(jié)果與前人的結(jié)果具有相似之處，但也存在一定的差異，可能與物種和測定指標(biāo)不同有關(guān)。通過表型性狀綜合得分（F值）對32個小果油茶單株進(jìn)行排序，評價其綜合優(yōu)劣程度。結(jié)果表明，來自黎平洪州的12號單株的綜合得分最高，來自榕江忠誠的29號單株的綜合得分最低。通過比較綜合得分值的大小篩選出的優(yōu)異種質(zhì)資源，可以作為雜交育種親本材料或優(yōu)異種質(zhì)在育種和生產(chǎn)中利用[20-21]。