劉遵春,曹娓,薛曉靜,郭志平,劉龍康

（河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003）

君遷子(Diospyros lotus L.)別名黑棗、軟棗、牛奶棗、野柿子、丁香棗,為柿樹(shù)科(Ebenaceae)柿樹(shù)屬(Diospyros)落葉大喬木,高度可達(dá)30 m,直徑可達(dá)1.3 m,產(chǎn)于中國(guó)河南、河北、遼寧、山東等地.君遷子根據(jù)果實(shí)形狀可分為球形、卵形和長(zhǎng)圓形三類(lèi)[1-2],君遷子中含有大量的果膠,具有良好的清熱潤(rùn)肺、祛痰止咳作用,對(duì)于治療便秘、保持腸道正常菌群生長(zhǎng)等具有很好的作用;未成熟果實(shí)可用來(lái)提制柿漆,供醫(yī)藥和涂料用.由于其根系深、抗逆性強(qiáng),君遷子在生產(chǎn)上最廣泛的用途是做柿樹(shù)砧木[3].

近年來(lái),國(guó)內(nèi)在君遷子種子萌發(fā)特性[4]、組織培養(yǎng)[5-6]、種質(zhì)低溫保存[7-8]、抗鹽抗旱脅迫生理[9]、DNA 提取及ISSR 反應(yīng)體系構(gòu)建[10]和葉片Vc 含量[11]等方面已做了大量研究,為君遷子的進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和利用打下了基礎(chǔ).但是對(duì)君遷子野生居群遺傳變異的研究報(bào)道不多.為此,本研究以河南省的5 個(gè)君遷子野生居群為研究對(duì)象,系統(tǒng)測(cè)定其葉片厚度、葉面積、花冠長(zhǎng)、花冠寬等24 個(gè)表型性狀,采用遺傳變異分析、相關(guān)性分析、主成分分析、聚類(lèi)分析等方法,對(duì)其表型性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析,以期為君遷子種質(zhì)資源的保護(hù)利用和品種選育提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以河南省新鄉(xiāng)縣古固寨鎮(zhèn)(北緯35°18′,東經(jīng)113°55′)、延津縣黃河故道森林公園(北緯35°14′,東經(jīng)114°20′)、河南科技學(xué)院教學(xué)基地(北緯35°18′,東經(jīng)113°52′)、洛陽(yáng)洛寧(北緯34°41′,東經(jīng)112°27′)和林州太行山區(qū)(北緯35°71′,東經(jīng)114°12′)等5 個(gè)野生君遷子居群為研究對(duì)象,每個(gè)居群選取20 株生長(zhǎng)好、無(wú)疾病的成年植株,共100 株,新鄉(xiāng)縣古固寨鎮(zhèn)(GGZ),編號(hào)為J1-J20;延津縣黃河故道森林公園(SLGY),編號(hào)J21-J40;河南科技學(xué)院教學(xué)基地(KJXYJD),編號(hào)為J41-J60;洛陽(yáng)洛寧縣(LYLN),編號(hào)為J61-J80;林州太行山區(qū)(LZTHSQ),編號(hào)J81-J100.

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)是對(duì)所選取的100 株君遷子進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)的調(diào)查研究.

1.2.1 葉子形態(tài)指標(biāo)的測(cè)量 分別測(cè)量葉柄長(zhǎng)、葉片長(zhǎng)、葉片寬、葉片厚度、葉面積并做好記錄.

1.2.2 花朵形態(tài)指標(biāo)的測(cè)量 測(cè)量花朵的冠長(zhǎng)、花冠寬、花萼長(zhǎng)、花萼寬、花瓣數(shù),花朵要在自然舒展的狀態(tài)下測(cè)量.

1.2.3 枝條形態(tài)指標(biāo)的測(cè)量 測(cè)量節(jié)間數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、枝條粗度、枝條長(zhǎng)度和皮孔個(gè)數(shù).

1.2.4 果實(shí)形態(tài)指標(biāo)的測(cè)量 測(cè)量每個(gè)果實(shí)的果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑、單果質(zhì)量、計(jì)算果形指數(shù).

1.2.5 種子形態(tài)指標(biāo)的測(cè)量 在君遷子果實(shí)成熟時(shí)人工取出果實(shí)中的種子,測(cè)量種子的種子橫徑、種子縱徑、計(jì)算種子縱橫徑比、測(cè)量千粒質(zhì)量.

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 13.0 和DPS 3.01 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同君遷子居群表型性狀的遺傳變異特征

不同野生君遷子24 個(gè)表型性狀的遺傳變異見(jiàn)表1.

表1 不同野生君遷子24 個(gè)表型性狀的遺傳變異Tab.1 The genetic variation of 24 phenotypic traits in different Diospyros lotus

由表1 可知,不同君遷子野生居群24 個(gè)表型性狀均發(fā)生了一定程度的變異,變異系數(shù)在8.02%～49.44%之間,其中葉柄長(zhǎng)、葉片長(zhǎng)、葉片寬、葉面積、枝條長(zhǎng)度、枝條粗度、節(jié)間數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、皮孔個(gè)數(shù)、皮孔密度、單果質(zhì)量、千粒質(zhì)量等12 性狀變異系數(shù)均達(dá)到20%以上,節(jié)間長(zhǎng)度的變異系數(shù)最大為49.44%,其次為皮孔個(gè)數(shù)和皮孔密度,均為41.4%,僅種子縱橫徑比變異系數(shù)為8.02%.這說(shuō)明不同君遷子野生居群存在著較為豐富的遺傳變異.

2.2 君遷子表型性狀的主成分分析

君遷子表型性狀間的主成分分析見(jiàn)表2.

表2 君遷子表型性狀間的主成分分析Tab.2 The leading principal component of phenotypic traits in Diospyros lotus

由表2 可知,君遷子5 個(gè)野生居群100 個(gè)單株的24 個(gè)表型性狀可歸為8 個(gè)主成分,累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)83.31%,可以反映各性狀的絕大部分信息.第1 主成分的貢獻(xiàn)率為17.645 5%,其中特征向量值較大的性狀有葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉片面積、葉片厚度和枝條粗度,特征向量值分別為0.298 0、0.308 1、0.299 5、0.266 2 和0.279 0,其特征向量所揭示的生物學(xué)信息主要是4 個(gè)葉片性狀之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,可稱(chēng)之為葉片特征因子;第2 主成分的貢獻(xiàn)率是13.016 8%,其中特征向量值較大的性狀有果形指數(shù)、種子橫徑和種子縱徑,它們的特征向量值分別為0.357 4、0.325 1 和0.275 1,而種子橫徑和種子縱徑之間呈顯著正相關(guān),種子的大小與飽滿程度直接影響繁殖能力,可稱(chēng)之為繁殖因子;第3 主成分的貢獻(xiàn)率是11.673 1%,特征向量較大性狀反映果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑和單果質(zhì)量,它們的特征向量值分別為0.325 5、0.320 7 和0.360 7,而單果質(zhì)量與果實(shí)橫徑、縱徑之間呈現(xiàn)極顯著相關(guān),說(shuō)明果實(shí)橫徑、縱徑越大,果實(shí)單果質(zhì)量越大,單株產(chǎn)量越高,可稱(chēng)之為產(chǎn)量因子;第4 主成分的貢獻(xiàn)率是9.016 7%,特征向量較大性狀有花冠長(zhǎng)、花冠寬、花萼長(zhǎng)和花瓣數(shù),它們的特征向量值分別為0.214 4、0.229、0.232 5 和0.284 1,其特征向量所揭示的生物學(xué)信息主要是4 個(gè)花朵性狀的信息,可稱(chēng)之為觀賞因子;第5 主成分的貢獻(xiàn)率是8.601 1%,特征向量較大性狀為枝條長(zhǎng)度、皮孔個(gè)數(shù)和皮孔密度,它們的特征向量值分別為0.273 8、0.216 6 和0.228 3,其特征向量所揭示的生物學(xué)信息主要是3 個(gè)枝條性狀的信息,可稱(chēng)之為發(fā)育因子;第6 主成分的貢獻(xiàn)率是7.332 9%,特征向量較大的性狀有枝條粗度、枝條長(zhǎng)度和節(jié)間長(zhǎng)度,它們的特征向量值分別為0.389 8、0.261 4 和0.429 8,而枝長(zhǎng)與節(jié)間數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān),說(shuō)明節(jié)間數(shù)越多,節(jié)間長(zhǎng)度越長(zhǎng),則枝條越長(zhǎng),可稱(chēng)之為枝條特征因子;第7、8 主成分的貢獻(xiàn)率是6.039 0%和5.348 7%,特征向量較大性狀反映節(jié)間數(shù)、縱徑和葉片厚度,它們的特征向量值分別是-0.604 5、0.316 4 和0.424 1.結(jié)果表明100 個(gè)君遷子野生單株在葉片特征、繁殖能力、產(chǎn)量、觀賞、發(fā)育和枝條特征等方面變異突出.

2.3 不同君遷子野生居群表型性狀的相關(guān)性分析

不同君遷子野生居群表型性狀之間的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3.

表3 不同君遷子野生居群表型性狀之間的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficients of phenotypic traits in different Diospyros lotus

由表3 可知,不同君遷子野生居群24 個(gè)表型性狀之間存在著相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)在-0.452 9～0.751 6 之間,其中葉片長(zhǎng)、葉片寬與葉柄長(zhǎng)之間;葉片寬、葉面積、種子縱徑、千粒質(zhì)量與葉片長(zhǎng)之間;葉面積、枝條長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度、千粒質(zhì)量與葉片寬度之間;枝條長(zhǎng)度、千粒質(zhì)量與葉片厚度之間;葉面積與千粒質(zhì)量之間;花冠長(zhǎng)、枝條長(zhǎng)度與花冠長(zhǎng)之間;花萼長(zhǎng)、花萼寬與花冠寬之間;花萼寬、種子縱徑與花萼長(zhǎng)之間;種子縱徑、果實(shí)縱徑與花瓣數(shù)之間;節(jié)間數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、千粒質(zhì)量與枝條長(zhǎng)度之間;節(jié)間數(shù)、千粒質(zhì)量與枝條粗度之間;果實(shí)縱徑與節(jié)間數(shù)之間;千粒質(zhì)量與節(jié)間長(zhǎng)之間;種子橫徑與皮孔數(shù)之間;種子縱徑與皮孔密度之間;果實(shí)縱徑、單果質(zhì)量與果實(shí)橫徑之間;單果質(zhì)量、果形指數(shù)與果實(shí)縱徑之間;種子橫徑、種子縱徑與果形指數(shù)之間;種子橫徑與種子縱徑之間;千粒質(zhì)量、種子縱橫經(jīng)比與種子縱徑之間均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān).葉面積、花萼長(zhǎng)與葉柄長(zhǎng)之間;枝條長(zhǎng)、枝條粗、節(jié)間長(zhǎng)與葉片長(zhǎng)之間;枝條粗、種子縱徑與葉片寬之間;枝條粗、節(jié)間長(zhǎng)、種子橫徑與葉片厚度之間,花瓣數(shù)、果形指數(shù)與花萼長(zhǎng)之間;種子縱橫徑比與花瓣數(shù)之間,枝條粗與枝條長(zhǎng)之間;節(jié)間數(shù)、種子橫徑與枝條粗之間;千粒質(zhì)量與種子橫徑之間均呈顯著正相關(guān).

2.4 表型性狀的聚類(lèi)分析

基于表型性狀的100 個(gè)君遷子單株系統(tǒng)聚類(lèi)如圖1 所示.

圖1 基于表型性狀的100 個(gè)君遷子單株系統(tǒng)聚類(lèi)Fig.1 Cluster analysis of 100 Diospyros lotus based on phenotypic traits

從圖1 中可以看出,對(duì)100 個(gè)野生君遷子單株基于24 個(gè)表型性狀進(jìn)行UPGMA 聚類(lèi)分析,在歐式距離27.90 水平上可將100 個(gè)君遷子單株劃分為3 個(gè)類(lèi)群,來(lái)自GGZ 居群的15 個(gè)(J1-J9、J11、J12、J14、J15、J18、J19)單株聚為一類(lèi),再與來(lái)自SLGY 居群的17 個(gè)(J21-J24、J26-32、J34-39)單株聚為一類(lèi);來(lái)自KJXYJD 居群有15 個(gè)(J42、J43、J45-J54、J56-J60) 單株聚為一類(lèi);來(lái)自LYLN 居群的15 個(gè)(J62-J67、J69-J73、J75、J76、J79、J80)君遷子單株和來(lái)自LZTHSQ 居群的20 個(gè)(J81-J100)君遷子單株聚為一類(lèi).說(shuō)明河南地區(qū)君遷子的性狀在各居群間的分化現(xiàn)象明顯.

3 結(jié)論與討論

為了解河南野生君遷子的變異情況,本試驗(yàn)對(duì)5 個(gè)野生居群100 個(gè)君遷子個(gè)體進(jìn)行了枝條、葉片、花朵、果實(shí)和種子的24 個(gè)生物學(xué)性狀進(jìn)行比較,結(jié)果表明:不同群體君遷子的葉片、枝條、種子和果實(shí)的表型性狀均存在變異.葉片表型變異主要表現(xiàn)在葉面積,變異系數(shù)是35.82%;枝條在長(zhǎng)度和節(jié)間數(shù)上均表現(xiàn)出差異;花萼和果實(shí)表型的變異幅度小于葉片和枝條的變異.這說(shuō)明君遷子花萼和果實(shí)形態(tài)的遺傳特征比葉片和枝條的穩(wěn)定.君遷子葉片表型的變異特點(diǎn)與田勝平等[12]在山蒼子葉片表型研究、李文英等[13]在蒙古櫟葉片形態(tài)研究的遺傳特性結(jié)論一致,說(shuō)明葉片的生長(zhǎng)發(fā)育受環(huán)境影響最大.本次試驗(yàn)君遷子的果實(shí)表型的變異特點(diǎn)與上述樹(shù)種的研究結(jié)果不一致.這可能是與君遷子的果實(shí)為漿果,而山蒼子、蒙古櫟的果實(shí)為干果有關(guān).君遷子果實(shí)成熟后果實(shí)軟化,其獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間與果實(shí)的成熟度有很大關(guān)系.因此,在評(píng)價(jià)君遷子的表型變異時(shí),應(yīng)該避免用葉片、果實(shí)等易受環(huán)境條件影響的表型指標(biāo)評(píng)價(jià)群體間和群體內(nèi)的變異,應(yīng)更多地從種子的表型指標(biāo)開(kāi)展研究.

對(duì)5 個(gè)君遷子居群100 個(gè)單株的24 個(gè)表型性狀進(jìn)行主成分分析,將其歸納為8 個(gè)相互無(wú)關(guān)的主成分,前5 個(gè)主成分因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)60.65%,在通過(guò)各個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率來(lái)確定其權(quán)重,每個(gè)主成分都比較客觀的反映了所控制性狀之間的相互關(guān)系,千粒質(zhì)量、果實(shí)橫徑、皮孔個(gè)數(shù)和單果質(zhì)量等是評(píng)價(jià)君遷子表型多樣性的重要指標(biāo).經(jīng)過(guò)對(duì)100 個(gè)君遷子的聚類(lèi)分析得出,在同一居群的樣本相似性系數(shù)更高,來(lái)自同一居群的樣品能夠聚為一類(lèi),說(shuō)明君遷子性狀在居群內(nèi)分化不明顯,遺傳變異主要來(lái)自居群間.