幾個不同種源大紅袍花椒表型多樣性研究

楊建雷，任 苗，2，曹永紅，王 勃，張曉軍

（1.隴南市經濟林研究院花椒研究所，甘肅 武都 746000；2.甘肅農業大學，甘肅 蘭州 730070）

花椒Zanthoxylum bungeanum Maxim.屬蕓香科Rutaceae花椒屬Zanthoxylum L.灌木或小喬木，原產我國，資源豐富，栽培面積和產量居世界首位，是我國主要的調味品和傳統的中草藥，還可用于提取香料，具有重要的經濟價值[1-4]。

由于歷史和地理因素以及人為因素的綜合作用，花椒在由野生向栽培馴化的過程中，形成了諸多的品種（品系），其分類依據多樣，品種雜亂、名稱混淆的問題極為突出，同一品種，名稱不同，名稱一致，卻不一定是同一品種。由此造成文獻研究的混亂，也給生產和銷售帶來不便[5]。

甘肅省隴南市從2011年開始進行國內外花椒品種引種收集工作，先后從四川、陜西、河南、山東、河北、重慶、云南及甘肅省、隴南市引進收集了花椒品種40余個，建立了品種資源收集圃。本試驗選取引進較早、進入正常結果樹齡、具有地域代表性且都叫大紅袍的品種，進行了在相同立地條件下就其主要表型性狀的對比試驗[6-8]，研究內容主要包括葉片表型性狀[9-10]、果實表型性狀[10-13]、皮刺表型性狀[14-15]，以期為全國花椒品種（品系）的區分、規范和進一步研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省隴南市武都區馬街鎮官堆村花椒研究所無刺花椒引種試驗示范園。土壤為山地褐土，土層深厚，pH值7.7；園地海拔1 350 m；年平均降水量500 mm，干燥度1.50左右；年平均氣溫10 ℃以上，≥10 ℃積溫3 200～4 100 ℃；年日照時數1 700～2 000 h，無霜期230～260 d；土壤含有機質17.2 g/kg、堿解氮68 mg/kg、有效磷31.2 mg/kg、速效鉀112 mg/kg、緩效鉀903 mg/kg，肥力中等。

1.2 試驗材料

試驗選擇甘肅（秦安大紅袍）、陜西（韓城獅子頭[16]）、河南（林州大紅袍王[17]）、山東（萊蕪大紅袍）、四川（茂縣茂汶大紅袍）5個不同省份的大紅袍，與當地大紅袍共同進行研究。秦安大紅袍、韓城獅子頭、林州大紅袍王、茂汶大紅袍為2011年春季定植，當地大紅袍于2012年春季定植，萊蕪大紅袍于2012年秋季定植。

1.3 方 法

1.3.1 試驗設計

試驗排除邊緣效應，各選擇3株大小均衡、生長健壯的植株作為樣樹，以單株作為重復進行取樣測定。

1.3.2 葉片表型性狀觀測

每樣樹在結果枝和營養枝中部隨機取5枚復葉，分別統計各復葉的小葉數，測量總葉柄長，并對小葉的長與寬、頂葉的長與寬、復葉的鮮質量進行測定，然后計算出小葉及頂葉的平均長、寬及葉形指數（小葉長∕小葉寬）。

1.3.3 果實表型性狀及經濟性狀觀測

依據樹形實際選取標準枝，從標準枝中部任意地方開始計數，逢5抽取果穗作為樣穗，每樣樹共抽取10穗，測定穗粒數、鮮質量，計算鮮果千粒質量；在抽取樣穗中從下向上計數，取第20粒分果瓣測量縱橫徑，計算果形指數（縱徑/橫徑）；然后將每樣樹全部樣穗混合后自然陰干，稱量干果皮和種子質量，計算干制率（干果皮質量/鮮果質量）和出皮率[干果皮質量/干物質質量（果實干燥后總質量）]。

1.3.4 皮刺表型性狀觀測

每樹在東南西北4個方向選擇1個營養枝，調查枝條總長度、皮刺數量，任選其中1個枝條，從枝條基部1/4處開始，沿同一側順序摘取10個皮刺，按高、寬、厚分別測量皮刺大小，并計算枝條單位長度（cm）皮刺數（整枝皮刺數/整枝長度）。

1.4 統計分析

試驗數據采用Excel2010、SPSS17.0軟件進行處理分析。測定結果以平均值±標準偏差表示。樣品間的差異顯著性采用單因素方差分析（One Way ANOVA）鄧肯氏檢驗法測驗。

2 結果與分析

2.1 葉片表型性狀對比

葉片表型性狀對比試驗結果見表1。由表1可知，幾個大紅袍花椒小葉數基本一致，差異性不顯著，其余觀測指標均差異顯著（p＜0.05）。

總葉柄長和鮮葉質量反映的是花椒復葉的總體性狀，基本能夠表達復葉的大小和薄厚。總葉柄長排序為：隴南＞河南＞四川＞甘肅＞陜西＞山東，其中隴南、河南、四川、甘肅大紅袍間差異不顯著，山東大紅袍最小，只有隴南大紅袍的63.7%，其次是陜西大紅袍，是隴南大紅袍的78.2%。鮮葉質量隴南與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅與四川大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東，較輕的山東和陜西大紅袍，分別只有隴南大紅袍的26.1%、44.8%。

頂葉和其余小葉的長、寬反映了各品種小葉的大小性狀。從各項觀測結果看，均以隴南大紅袍最大，山東大紅袍最小，山東大紅袍分別只有隴南大紅袍的60.0%（頂葉長）、48.0%（頂葉寬）、59.0%（小葉長）和54.2%（小葉寬）。頂葉長隴南與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅、四川、河南大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東；頂葉寬隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東；小葉長四川與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅與河南大紅袍間差異不顯著，陜西與山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞四川＞甘肅＞河南＞陜西＞山東；小葉寬隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞四川＞河南＞陜西＞山東。

葉形指數是表達葉片形狀的基本指標，葉形指數越大，說明葉片越狹長。在供試大紅袍中，山東大紅袍頂葉和小葉的葉形指數均最大，頂葉葉形指數隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，隴南與陜西大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，大小順序是：山東＞河南＞陜西＞隴南＞甘肅、四川，最小的甘肅和四川大紅袍，均只有山東大紅袍的73.8%；小葉葉形指數陜西與甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅與四川大紅袍間差異不顯著，四川與隴南大紅袍間差異不顯著，隴南與河南大紅袍間差異不顯著，河南與山東大紅袍間差異不顯著，大小順序是：山東＞河南＞隴南＞四川＞甘肅＞陜西，最小的是陜西大紅袍，其次是甘肅大紅袍，分別只有山東大紅袍的81.6%、85.6%。頂葉葉形指數和其余小葉葉形指數之間差值最大的是山東和陜西大紅袍，最小的是甘肅大紅袍，大小順序是：山東、陜西（0.28）＞河南（0.11）＞四川（0.10）＞隴南（0.04）＞甘肅（0.03）。

綜上分析，就葉片表型性狀而言，隴南、甘肅、四川大紅袍之間差異較小，河南、陜西大紅袍較為接近，山東大紅袍與其余品種間具有較大差異。

2.2 果實表型性狀及經濟性狀對比

果實表型性狀及經濟性狀對比試驗結果見表2。由表2可知，所有供試指標均間差異顯著（p＜0.05）。穗粒數和鮮果千粒質量是比對花椒豐產性能的2個主要表型性狀，穗粒數的多少從數量上證明，鮮果千粒質量的大小從重量上表達，而單穗鮮質量是穗粒數和鮮果千粒質量的綜合體現，均與品種的產量、采摘效率密切相關。穗粒數隴南大紅袍最大，山東大紅袍最小，后者只有前者的68.1%，甘肅、四川、河南大紅袍間差異不顯著，四川、陜西、山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞河南＞甘肅＞四川＞陜西＞山東。鮮果千粒質量陜西大紅袍最大，四川大紅袍最小，后者只有前者的66.9%，山東與河南大紅袍間差異不顯著，甘肅與隴南大紅袍間差異不顯著，大小排序為：陜西＞河南＞山東＞甘肅＞隴南＞四川。單穗鮮質量隴南大紅袍最高，四川大紅袍最低，后者只有前者的70.1%，隴南、河南、陜西、甘肅大紅袍間差異不顯著，甘肅、山東、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞河南＞陜西＞甘肅＞山東＞四川。

果形指數反映了花椒果實的外部形態，是花椒品種之間相互區別的參照因素之一。果形指數河南大紅袍最大，四川大紅袍最小，后者只有前者的83.1%，隴南、山東、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：河南＞陜西＞隴南、山東＞甘肅＞四川。

表2 果實表型性狀及經濟性狀的對比試驗結果Table 2 Comparison of fruit phenotypic and economic characteristics

干制率和出皮率是衡量花椒經濟性狀的主要指標，比率越高，說明經濟性狀越優。種子千粒質量亦可從側面反映花椒的經濟性狀。種子千粒質量陜西大紅袍最大，四川大紅袍最小，后者只有前者的54.4%，陜西、河南、山東大紅袍間差異不顯著，甘肅、隴南、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：陜西＞河南＞山東＞甘肅＞隴南＞四川。干制率隴南大紅袍最高，山東大紅袍最低，后者只有前者的84.0%，隴南、陜西、河南、甘肅大紅袍間差異不顯著，河南、甘肅、陜西、四川大紅袍間差異不顯著，河南、甘肅、四川、山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞陜西＞河南＞甘肅＞四川＞山東。出皮率也是隴南大紅袍最高，山東大紅袍最低，后者只有前者的77.6%，隴南、甘肅、陜西、四川大紅袍間差異不顯著，甘肅、陜西、河南、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞甘肅＞陜西＞四川＞河南＞山東。

綜上分析，就果實表型性狀和經濟性狀而言，隴南與甘肅大紅袍在穗粒數、單穗鮮質量、干制率和出皮率等重要指標之間差異較小，河南、陜西大紅袍較為接近，四川、山東大紅袍與其余品種間具有較大差異。

2.3 皮刺表型性狀對比

皮刺表型性狀對比試驗結果見表3。由表3可知，所有供試指標間均差異顯著（p＜0.05）。單位長度皮刺數反映的是花椒營養枝皮刺疏密程度，是生產實踐中區分花椒品種的重要方面。山東大紅袍最高，隴南大紅袍最低，后者只有前者的36.1%，隴南、甘肅、四川大紅袍間差異不顯著，陜西、河南大紅袍間差異不顯著，大小排序為：山東＞河南＞陜西＞四川、甘肅＞隴南。

表3 皮刺表型性狀的對比試驗結果Table 3 Comparison of prickle phenotypic characteristics

皮刺的高、寬、厚是從三維層面反映花椒皮刺的大小，是生產中選擇栽培品種時較為重要的參考因素。山東大紅袍皮刺高最高，甘肅大紅袍最低，后者只有前者的79.0%，山東與河南大紅袍間差異不顯著，河南與陜西大紅袍間差異不顯著，甘肅、四川、隴南、陜西大紅袍間差異不顯著，大小排序為：山東＞河南＞陜西＞隴南＞四川＞甘肅。河南大紅袍皮刺寬最寬，四川大紅袍最窄，后者只有前者的80.1%，河南與隴南大紅袍間差異不顯著，隴南、甘肅、陜西、山東、四川大紅袍間差異不顯著，大小排序為：河南＞隴南＞甘肅＞陜西＞山東＞四川。隴南大紅袍皮刺厚最厚，山東大紅袍最薄，后者只有前者的77.9%，隴南、陜西、甘肅大紅袍間差異不顯著，河南與四川大紅袍間差異不顯著，四川與山東大紅袍間差異不顯著，大小排序為：隴南＞陜西＞甘肅＞河南＞四川＞山東。

綜上分析，就皮刺表型性狀而言，隴南、甘肅、四川大紅袍之間差異較小，河南、陜西大紅袍較為接近，山東大紅袍與其余品種間具有較大差異。

2.4 表型性狀聚類分析

對供試品種所選葉、果實、皮刺表型性狀做聚類分析表明（如圖1所示），以歐式距離10為閥值時，6個不同種源地大紅袍花椒可分為3組，隴南、甘肅和四川大紅袍聚為一類，其中甘肅大紅袍和四川大紅袍親緣關系最為接近，陜西和河南大紅袍聚為一類，山東大紅袍單獨聚為一類。聚類結果具有明顯的地域性特征，由東到西逐漸變化：第一類位于秦嶺周邊，第二類位于太行山周邊，第三類單獨聚類。

圖1 表型性狀聚類樹狀圖Fig. 1 Clustering analysis diagram of phenotypic characteristics

3 結論與討論

3.1 結 論

6個不同種源大紅袍花椒除小葉數之外，其余供試品種表型性狀具有豐富的多樣性。通過供試性狀聚類分析，以歐式距離10為閥值時，6個不同種源地大紅袍花椒可分為3組，說明不同種源地的大紅袍花椒，在葉片、果實、皮刺等生物學性狀上差異較大，具有明顯的由西到東逐漸變化的地域性特征。

3.2 討 論

認識植物的表型特征和性狀是生物學研究的一個重要命題。最新觀點認為：表型特指一個基因型與環境互作的全部或部分表現，即表型是一個基因型與環境互作產生的全部或部分可辨識特征和性狀。植物表型是指能夠反映植物結構和組成的，或能反映植物生長發育過程和結果的，由一個基因型與一類環境互作產生的部分或全部可辨識的植物物理、生理和生化特征及性狀。利用這些特征和性狀，應該能夠將不同植物基因型和環境的決定作用或影響區分開來[18]。利用表型性狀揭示植物群體的遺傳變異及其適應性在花椒[9，19]、柿子[12]、油茶[13]、核桃[20]、茶[21]、枸杞[22]、櫻桃[23]和紫斑牡丹[24]等經濟林果研究中被廣泛應用。

由于花椒目前沒有全國統一的品種分類命名[5]，相關研究中品種名大多采用當地椒農的習慣名稱[25-29]，隨意性很大，給試驗結論的比對和應用帶來了很多困難。同時，許多研究僅針對當地資源，研究方法也不盡相同[27，29]，就更加放大了困難。本試驗選擇地理跨度大、生產中名稱基本一致的6個地方花椒品種進行表型性狀對比研究，盡管采用了傳統的表型研究方法，但選取的試材均來自本所試驗園，自然條件、管理措施一致，就克服了環境因素干擾帶來的誤差。試驗結論盡管有不盡相同的地方，但可以相互印證，互為補充。

限于人力、物力，本所試驗園引種是分批次逐年進行的，引進品種的樹齡不同，無法進行同一立地條件下經濟產量的對比分析。同時，由于建園初期引進品種較少，僅對6個不同種源的大紅袍花椒開展了研究，地理覆蓋度不足，樣本量較小。這些問題將在后續研究中不斷改進和完善。