楊 旭，徐 陽，龔榜初＊，謝其均

（1.中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭州 311400；2.河南省國有商城黃柏山林場，河南 商城 465350）

植物表型性狀具有觀察直觀、調查簡便、直接有效等優(yōu)點，通過對表型變異程度和變化規(guī)律的研究，可以揭示植物對不同環(huán)境的適應能力，因此，在遺傳變異、遺傳多樣性、良種選育等研究中被廣泛應用[1]。在所有的表型性狀中，葉片等營養(yǎng)器官受外界環(huán)境影響較大，表型變異的穩(wěn)定性相對較低；而作為生殖器官的果實和種子的表型變異則具有較高的穩(wěn)定性,是植物種群長期遺傳和環(huán)境自然選擇的綜合體現[2]。對柿屬（Diospyros Linn.）柿（D.kaki Thunb.）[3]、浙江柿（D.glaucifolia Metc.）[4]、金棗柿（D.sp.）[5]、羅田甜柿（D.kaki Thunb.）[6]等植物果實和種子表型性狀已有眾多研究。植物的表型分化來源于生存環(huán)境的時空異質性、物種長期適應進化所累積的遺傳物質及群體內個體、器官對生境的響應差異[7]。由于植物自身對所處生境的耐受性存在差異，使得一些植物分布范圍廣泛，另一部分只能分布在特定的區(qū)域內[8]。局域種和廣布種在生物學和生態(tài)學特征方面存在著差異[9]，而目前對同域分布的柿屬不同植物表型性狀的變異規(guī)律仍然缺乏了解。

羅田甜柿為我國特有的原產甜柿資源，僅分布于大別山區(qū)[10]，是由單寧含量少、酒精脫氫酶較多的野生柿演變后，經過自然淘汰形成，至今已有900余年的栽培歷史[11]。羅田甜柿是與日本甜柿獨立起源、相對獨立分化的2個群體，具有完全不同的自然脫澀特點和遺傳背景，作為育種親本可明顯縮短育種進程，提高完全甜柿的育種效率[10]。許多學者關注這種特有的甜柿資源，分別以羅田甜柿為父、母本，創(chuàng)制出具有中國甜柿自然脫澀特點的完全甜柿新種質[12-13]；還通過胚乳培養(yǎng)、秋水仙堿處理等方法獲得十二倍體植株[14-15]。野柿（D.kaki Thunb.var.silvestris Makino）為柿的變種，廣布于我國中部和云南、廣東、廣西北部及江西、福建等省區(qū)，生于山地自然林或次生林中，或山坡灌叢中，垂直分布約達1 600 m[16]。野柿實生苗可作栽培柿樹的砧木，用野柿為砧木嫁接‘太秋’甜柿的果實平均單果質量和果實內在品質顯著高于其它砧木上的果實[17]。野柿是大別山區(qū)分布最廣、數量最豐富的柿屬植物資源。野柿與羅田甜柿在大別山區(qū)的分布區(qū)存在一定的重疊。本文旨在對大別山區(qū)羅田甜柿和野柿資源較全面收集的基礎上，對其果實和種子的表型性狀進行測定分析，揭示2種柿資源變異的豐富程度及變異規(guī)律，為該地區(qū)羅田甜柿和野柿資源的保存利用及構建核心種質提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2020年10月調查大別山區(qū)的羅田甜柿和野柿資源。采集地點包括安徽省霍山縣但家廟鎮(zhèn)、大別山國家地質公園白馬尖園區(qū)，安徽省金寨縣燕子河鎮(zhèn)、天堂寨鎮(zhèn)，河南省商城縣黃柏山森林公園，湖北省羅田縣惠蘭山、駱駝坳鎮(zhèn)、云架山、平湖鄉(xiāng)、河鋪鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)及麻城縣鹽田河鎮(zhèn)等地區(qū)。采集地的地理位置為 115°15′～116°26′ E，30°2′～31°28′ N，海拔43～806 m，采集點基本囊括羅田甜柿的主要分布區(qū)。

為盡量減少頻繁種質交流帶來的影響，采集的羅田甜柿植株均為樹齡100 a以上的大樹。為保證試材具有足夠的代表性，各采集點選取植株盡量在30株以上，植株間隔30 m以上，不足30株的則全部采集。每個植株采集成熟度基本一致的果實30個以上，于采集當天空運回實驗室進行樣品處理及各項指標的測定。

1.2 測定方法

采集的羅田甜柿和野柿果實主要形態(tài)見圖1。以《柿種質資源描述規(guī)范和數據標準》[18]為參考依據，對采集的柿果實進行形態(tài)學測定。用游標卡尺測量果實橫徑、果實縱徑、柿蒂大小、萼片大小、種子長和種子寬，用電子天平測量單果質量和種子質量，數出每個果實內種子數，并計算果形指數和種形指數；選取成熟度基本一致的果實，用手持糖量計測量每個果實的可溶性固形物含量，用手持式硬度計測量果實的硬度[18]。

圖1 羅田甜柿 （左）和野柿（右）果實形態(tài)Fig.1 Fruit phonotype of D.kaki （left）and D.kaki var.silvestris（right）

1.3 數據處理

以不同群體中柿種質資源的13個種實表型性狀作為特征量，采用SPSS19.0軟件中的Oneway Anova程序進行分析，分別計算不同性狀的平均值、平方和、均方、標準差、標準誤差、F值和顯著水平，并統計頻數及分組頻率，進行正態(tài)分布型擬合。正態(tài)分布擬合分析中的偏度和峰度（削度）估計，由該軟件提供的程序計算得到[19]。

對不同群體羅田甜柿和野柿的表型數據進行巢式方差分析，線性模型為：

式中：Yijk為第 i個群體第 j個家系第 k個觀測值，μ 為總平均值，Si為群體效應（固定），T（i）j為群體內家系效應（隨機），?（ij）k為試驗誤差[20]。

計算群體間和群體內的方差分量，進而計算出群體間的表型分化系數（VST）：

采用shannon′s多樣性指數（H′）評價羅田甜柿和野柿各表型性狀的遺傳多樣性[21]。依據不同性狀的平均值和標準差，將表型劃分為10個等級。shannon′s多樣性指數計算公式為：

式中：Pi為各表型性狀第i級別內的表型占總數的比例。

2 結果與分析

2.1 羅田甜柿和野柿種實表型性狀分布規(guī)律

正態(tài)分布的分布型擬合分析獲得的峰度和偏度值絕對值越接近于0，說明擬合分布型越接近標準分布。對羅田甜柿和野柿不同群體果實和種子表型性狀頻數的正態(tài)分布型擬合結果（表1）可知：除羅田甜柿的果實硬度外，羅田甜柿和野柿其余性狀頻數分布與正態(tài)擬合非常貼近。從2種柿資源不同性狀統計的峰度和偏度值看，2種種質群體的平均偏度和平均峰度絕對值都較小，說明群體的取樣及表型性狀觀測值的測定符合隨機交配大群體法則，具有較好的代表性。

表1 柿種質種實性狀測定值正態(tài)分布型擬合的偏度和峰度統計Table 1 Frequency distribution of quantitative characters index of persimmon

2.2 羅田甜柿和野柿種實表型性狀群體間和群體內變異特征

對羅田甜柿和野柿不同群體種實表型性狀進行方差分析，結果（表2）表明：F值的大小在一定程度上表明表型性狀在群體間和群體內差異程度的高低。羅田甜柿13個種實表型性狀中除萼片大小、種子數、種形指數、可溶性固形物含量在群體間達到極顯著水平，種形指數在群體內達到極顯著水平，萼片大小在群體內達到顯著水平外，其余性狀在群體間和群體內均未達到顯著水平。野柿群體表型性狀中，果形指數、柿蒂大小、萼片大小、種子質量、果實硬度等指標在群體間達到極顯著水平，果實縱徑在群體間達到顯著水平，另有果實硬度在群體內也達到極顯著水平。

植物不同表型性狀的極值往往反映該性狀在不同環(huán)境條件下的進化及適應性潛力。羅田甜柿13個表型性狀的極大值為極小值的 1.42（柿蒂大?。?.07（單果質量）倍。依據極大值與極小值的差異倍數，各表型性狀的進化及適應性潛力從高到低分別為：單果質量 >種子質量 > 種子數 > 種子寬 > 果實硬度 > 種子長 > 萼片大小 > 果實縱徑 > 可溶性固形物含量 > 果實橫徑 > 種形指數 >果形指數> 柿蒂大小。野柿13個表型性狀的極大值為極小值的1.48（果形指數）～5.54（種子質量）倍。各表型性狀的進化及適應性潛力從高到低分別為：種子質量 > 種子數 > 單果質量 > 果實硬度 > 果實縱徑 > 可溶性固形物含量 > 萼片大小 >果實橫徑 > 種子寬 > 種子長 > 柿蒂大小 > 種形指數>果形指數 。

變異系數的大小反應了表型性狀的離散程度，變異系數越小，離散程度越小，性狀越穩(wěn)定。羅田甜柿不同群體間果實和種子的數量性狀變異系數為6.41%～25.85%，平均變異系數為13.78%，其中，變異系數較大的是種子數、果實硬度及單果質量，變異系數較小的是柿蒂大小、果形指數、果實橫徑、種形指數及果實縱徑。不同群體野柿果實和種子表型性狀的變異系數為10.92%～38.36%，平均變異系數為22.14%，顯著高于羅田甜柿，其變異系數大小為：果實硬度 >單果質量 > 種子數 >種子質量> 種子寬 > 萼片大小 >可溶性固形物含量 >種子長 > 果實縱徑 > 果實橫徑 > 種形指數 >柿蒂大小 > 果形指數。

采用shannon′s多樣性指數（H′）評價羅田甜柿和野柿各表型性狀在所選群體間的表型多樣性，結果（表2）表明：羅田甜柿13個表型性狀的shannon′s多樣性指數變化范圍為1.38～2.09，平均shannon′s多樣性指數為1.80，其中，果實橫徑、種子寬、萼片大小等性狀多樣性指數較高，表明這些性狀在每一級中分布較均勻，果實縱徑、果形指數、種子質量等性狀多樣性指數較低，表明這些性狀的表現型少，且在每個表現型上分布不均勻。野柿各表型性狀在所選群體體間的shannon′s多樣性指數（H′）變化范圍為1.51～2.28，平均shannon′s多樣性指數為2.04，其中，單果質量、果實橫徑、柿蒂大小、萼片大小、種子數、種子寬、種形指數、種子質量、可溶性固形物含量等多個性狀多樣性指數較高，表明這些性狀蘊藏著豐富的變異，果形指數、種子長等性狀多樣性指數較低，說明這些性狀在群體間較穩(wěn)定。

表2 大別山區(qū)兩種甜柿表型性狀變異Table 2 Genetic variation of D.kaki and D.kaki var.silvestris

2.3 羅田甜柿和野柿不同群體種實表型性狀差異

不同群體羅田甜柿種實性狀多重比較結果（表3）顯示：湖北羅田云架山（P3）群體果實的單果質量、果實縱徑等指標高于其它群體，湖北麻城鹽田河（P6）群體果實橫徑高于其余群體，但各群體間差異均未達到顯著水平；各群體果形指數為0.80～0.85，果實偏扁圓形；各群體柿蒂大小差異不大，但萼片大小、種子數量及種子大小的差異較顯著；萼片最大的湖北麻城鹽田河（P6）群體（20.32 mm）是最小的河南商城黃柏山（P7）群體（14.67 mm）的1.39倍，種子數量最多的湖北羅田平湖鄉(xiāng)（P4）群體（5.03個）是最少的河南商城黃柏山（P7）群體（3.30個）的1.52倍；各群體種子均為狹長形，種形指數為1.49～1.74，其中，河南商城黃柏山（P7）群體種子最長最寬，安徽金寨燕子河（P9）群體種子最短最窄，各群體種子質量的差異未達到顯著水平；各群體中湖北羅田丁家山（P5）群體果實硬度（7.86 kg·cm?2）高于其余群體，而安徽金寨燕子河（P9）群體的果實可溶性固形物含量（17.68%）高于其余群體。

不同群體野柿種實性狀多重比較結果（表3）顯示：各群體野柿果實以近圓形為主，少部分偏扁圓形，果形指數為0.80～1.03，果實大的似兵乓球大小，小的如桂圓大小，果實單果質量最大的湖北云架山（P3）群體（28.20 g）為最小的安徽霍山但家廟（P10）群體（13.27 g）的2.13倍，果實橫徑最大的湖北云架山（P3）群體（36.51 mm）為最小的安徽霍山但家廟（P10）群體（27.55 mm）的1.33倍，果實縱徑最大的湖北麻城鹽田河（P6）群體（37.78 mm）為最小的安徽霍山白馬尖（P11）群體（27.57 mm）的1.37倍；各群體中柿蒂最大的是湖北云架山（P3）群體（18.37 mm），最小的為河南商城黃柏山（P7）群體（13.89 mm），萼片最大的是湖北云架山（P3）群體（16.16 mm），最小的是安徽霍山白馬尖（P11）群體（9.56 mm）；各群體種子數量存在差異，種子數量最多的為安徽霍山白馬尖（P11）群體（6.20個），為最少的湖北羅田蕙蘭山（P1）群體（2.18個）的2.84倍；各群體種子均為狹長形，種形指數為1.70～2.06，各群體間種子長、種子寬、種形指數及種子質量均差異不顯著，種子質量最大的湖北羅田蕙蘭山（P1）群體（0.54 g）為最小的安徽金寨燕子河（P9）群體（0.34 g）的1.59倍；各群體中，河南商城黃柏山（P7）群體的果實硬度（9.94 kg·cm-2）顯著高于其余各群體，安徽霍山但家廟（P10）群體的果實可溶性固形物含量最高（26.59%），為最低的羅田蕙蘭山（P1）群體（18.85%）的1.41倍。

表3 羅田甜柿和野柿不同群體果實、種子性狀變異Table 3 Phenotype characters of fruits and seeds in D.kaki and D.kaki var.silvestris populations

2.4 羅田甜柿和野柿種實表型性狀分化差異

不同群體羅田甜柿和野柿的表型數據巢式方差分析結果（表4）顯示：羅田甜柿群體間方差分量占總變異的17.07%，群體內方差分量占總變異的34.30%，說明群體間和群體內都發(fā)生一定的變異，群體內變異是變異的主要來源；表型性狀的平均表型分化系數為33.23%，表明群體間和群體內的變異貢獻率分別為33.23%和66.77%，群體內的變異高于群體間的變異，其中果實縱徑、果形指數、柿蒂大小、種子寬的表型分化系數較低，果實橫徑、萼片大小、種子數、種子長、可溶性固形物含量的表型分化系數較高。野柿群體間的方差分量占總變異的48.75%，群體內方差分量占總變異的6.69%，表明野柿群體的變異主要來源于群體間；13個表型性狀的表型分化系數為42.50%～平均表型分化系數為73.13%，表明野柿群體間和群體內的變異貢獻率分別為73.13%和26.87%，群體間的表型有較大的分化，其中表型分化系數最大的為種子寬（96.22%）和果實硬度（90.73%），表型分化系數最小的為種子質量（42.50%）。

表4 羅田甜柿和野柿果實表型性狀方差分量及群體間表型分化系數Table 4 Variance portions and differentation coefficients of fruit phenotype and quality traits among and within populations of D.kaki and D.kaki var.silvestris

3 討論

羅田甜柿和野柿是大別山區(qū)2種主要的柿屬植物資源，分布區(qū)存在一定的重疊，在形態(tài)上具有較大的差異。由于同域分布物種表型可塑性的式樣和程度可能有很大的差異，它們通過表型分化減少種間競爭，進而使物種共存成為可能[22]。通常而言，局域分布的物種，其表型性狀變異程度要遠低于廣泛分布的近緣種，如狹域種嶗山腺齒越橘（Vaccinium oldhamii Miq.）[23]、新疆野生櫻桃李（Prunus cerasifera Ehrh.）[24]等植物的果實變異程度顯著低于其廣布近緣種烏飯樹（V.bracteatum Thumb.）[25]和野生櫻桃李（P.divaricata LDB.）[26]。羅田甜柿各表型性狀的平均變異系數為13.78%，處于較低變異水平。羅田甜柿是中國特有的甜柿品種，分布范圍狹窄，由于人們對品質、產量等方面的要求，經過千百年來人工馴化改良，并通過嫁接等無性繁殖的方式將部分“優(yōu)質基因”加以固定，導致含有其余性狀基因的丟失和遺傳基礎的變窄，反應在表型性狀上，就是表型多樣性的降低和變異的減少[27]；而野柿的表型性狀具有較高的變異，遺傳基礎較寬。這是由于野柿所處的生境相對復雜和多樣，這就需要其具有更高的表型可塑性來提高對多變環(huán)境的響應能力。表型可塑性對于生物的分布有重要的意義，能使物種具有更寬的生態(tài)幅和更好的耐受性，可以占據更加廣闊的地理范圍和更加多樣化的生境，成為生態(tài)位理論中的廣幅種[28]。

表型性狀中不同指標的可塑性具有極大的差異，與適合度相關性較強的一類性狀（如種子形態(tài)等）可塑性一般較低，因為其受環(huán)境影響較小，相對較穩(wěn)定。在對無患子（Sapindus spp.）[29]、國槐（Sophora japonica Linn.）[30]等植物的研究中，種子形態(tài)指數的平均變異系數分別為5.70%和6.27%，本研究中羅田甜柿和野柿種形指數的平均變異系數分別為8.35%和12.98%，仍處于較低的變異水平；而其它間接影響適合度的性狀，如種子質量等，其大小的變異是通過影響種子萌發(fā)進而影響物種的適合度，因此，具有相對較高的表型可塑性。羅田甜柿和野柿種子質量的平均變異系數分別為21.34%和30.94%，顯著高于種子形態(tài)指標，與新疆野核桃（Juglans cathayensis Dode.）[31]、新疆野扁桃（Amygdalus ledebouriana Schleche.）[32]等植物的研究結果一致。

表型可塑性在植物對異質環(huán)境的適應過程中發(fā)揮了重要作用，它是植物適應異質生境的重要生態(tài)對策[33]。狹域種和廣布種的進化適應性存在著差異。廣布種由于生態(tài)幅寬，具有較高的種內多樣性，表型可塑性強，因而對外界環(huán)境擾動的耐受性較強；而狹域種由于其分布的特異性，生態(tài)幅較窄，形成了適應特定生境的表型，表型可塑性相對較低。大別山區(qū)羅田甜柿和野柿資源由于其進化適應性能力的差異，進而深刻影響著種群的擴散能力和種群動態(tài)，開展2種柿資源表型可塑性的比較研究，將有助于進一步理解廣布種和狹域種的生活史對策。

4 結論

作為大別山區(qū)廣布種的野柿和狹域種的羅田甜柿，具有不同的表型可塑性。對果實和種子的表型性狀進行比較分析表明，野柿的變異程度顯著高于羅田甜柿。表現為野柿的表型性狀的極差、變異系數、shannon′s多樣性指數均顯著高于羅田甜柿。羅田甜柿的變異主要來源于群體內，群體間分化較??；而野柿群體間表型有較大的分化。表明這2種柿屬植物資源具有不同的表型可塑性來適應不同的分布生境。