油橄欖雜交子代生長與生理性狀變異研究

李金花 張曉艷 李 娜 趙海云 張建國

( 1. 中國林業科學研究院林業研究所林木遺傳育種國家重點實驗室，國家林業和草原局林木培育重點實驗室，北京 100091；

2. 國家林業和草原局隴南市國家油橄欖良種基地，隴南市武都區林業局油橄欖研究開發中心，甘肅 隴南 746000)

油橄欖（Olea europaea）原產于地中海地區，是世界著名優質木本油料兼果用樹種，利用其鮮果經冷榨而成的橄欖油具有營養保健功能。目前油橄欖已在40多個國家引種種植，在長期的引種馴化和栽培歷史中形成了1 200多個品種[1]。我國自20世紀60年代初期開始大規模地引種油橄欖，經過數十年努力，已在9個省市區引種推廣，尤以甘肅、四川、云南發展規模最大，引進品種超過150個，但在大多數地區沒有形成生產力，主要原因是我國土壤和氣候條件與原產地不同，相近氣候和土壤因子的差異，影響了油橄欖生長發育[2-4]。因此，單從品種選擇和栽培技術上改善和提高產量是困難的，必須加強油橄欖育種工作，以引進的油橄欖遺傳資源為基礎，創造和選育適應我國氣候和土壤特點的油橄欖新品種[5-8]。油橄欖以異花授粉為主，大多數品種為自交不親和，即使存在部分自交親和性，但自孕率最多只有0～3%[4,9-10]。油橄欖品種通常來源于自然授粉種子的實生苗，有相當數量都是品種間自然雜種，在遺傳性上具有極大的雜合性，存在豐富的遺傳變異，奠定了選擇育種的基礎[11]。實生選優是油橄欖育種的主要途徑之一，對表型變異豐富的實生個體的選擇目標主要為適應性（不良條件的抗性）、豐產性（結果早晚和多少）和果實品質（含油率和大小），其中果實品質須在開花結實后才能進行評價[12-13]。然而，在自然條件下油橄欖實生樹的童期長達15～20 a，成為了影響育種工作效率的瓶頸[10,14-16]。為了加速育種進程，如何縮短童期、提早開花結果，選育短童期油橄欖新品種，一直是國內外油橄欖育種者關注的問題。

國外油橄欖育種起步較早，從童期葉片形態和組織結構[16-20]、生理生化特征[21-22]、分子生理機制[23-25]和生長參數[26-29]等方面進行了大量研究，并發現親本基因型[30-33]和實生樹早期生長勢[27,31,34]影響實生樹的童期長短。油橄欖不同品種的童期長短不同，不同品種子代實生樹的童期長短與其親本的童期長短相關[30,33]，特別是與其母本的童期長短有關[35]。實生樹的開花結實，必須具備足夠生長量即營養積累，因此通過提供適宜環境條件來提高生長勢，可以縮短童期，而樹高和地徑被認為評價生長勢的主要參數[26,33-34]。光合作用作為能量主要來源的途徑，從根本上影響著植株的生長勢，光合作用和效率亦可作為油橄欖育種的選擇目標[7,36]。

本研究以‘城固32’、‘鄂植8’、‘萊星’和‘皮削利’4個油橄欖品種雜交F1代2年生實生苗為實驗材料，對苗高、地徑、Ⅰ級分枝數、Ⅰ級分枝總長、主干節間長等生長性狀和凈光合速率（Pn）、最大光化學效率（Fv/Fm）、光合性能指數（PI）等生理性狀進行遺傳變異分析、相關分析及主成分分析分析，研究了不同雜交組合內性狀變異系數，對其變異來源進行估算，旨在綜合評價和選擇生長勢強的實生苗，為短童期實生苗的早期選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

在甘肅省隴南市武都區大灣溝油橄欖示范園（104°55′E，33°24′N）內選擇‘城固 32’、‘鄂植8’、‘萊星’、‘皮削利’4個品種為親本，每個品種選取樹齡一致、生長勢和產量俱佳的結果樹3株。在春季開花期利用人工雜交袋法[4]進行完全雙列雜交試驗，3次重復，秋季9月中旬收集果實，并采集了4個品種自由授粉的果實，經果肉脫離、清洗處理后獲得種子。

在中國林業科學研究院（北京）（116°14′E，40°00′N）溫室將種子破殼后獲得種仁，播種在10 cm×13 cm穴盤中，共獲得62株播種苗（表1），待生長8個月后，移栽到24 cm×30 cm營養缽中繼續培養，培養基質為V（腐殖質土）∶V（珍珠巖）=8∶1的混合物。

表 1 不同油橄欖品種的雜交子代實生苗數量及編號Table 1 The number of seedlings from crossing between O. europaea varieties

1.2 性狀測定

于2014年生長季節8月，測定2年生雜交子代實生苗木苗高、地徑、Ⅰ級分枝數及總長和主干節間長。于8月24—26日上午9：00—11：00，采用Li-6400光合儀（ LI-COR，美國）測定Pn。葉片溫度為25～30 ℃，光強為900～1 100 μmol/（m2·s），流速為 3×105μmol/s。同時利用 Handy PEA型植物效率儀（Hansatech，英國）測定葉綠素熒光特性，測定前采用葉子夾進行20 min遮光處理，以保證葉子完全進入暗適應狀態，記錄Fv/Fm、PI。

1.3 統計分析

利用Excel對數據進行錄入和校對。利用SPSS 18.0和對數據進行性狀變異分析、相關性分析和主成份分析。按公式（1）計算變異系數（C）。利用WinNC 1.0[37]，按方差分析線性模型（公式（2））進行方差分析。

式中：S為標準差，X為某一總體指標的平均值。

式中：Yijk為第i個母本下第j個父本的第k個觀測值。μ為群體平均值；Fi為母本效應；Mij為母本下的父本效應；eijk為機誤。

2 結果與分析

2.1 子代實生苗的性狀變異

油橄欖子代實生苗生長與生理參數的變異分析結果見表2。

表 2 油橄欖子代實生苗生長與生理參數的變異分析Table 2 Variation analysis of growth and physiological parameters of O. europaea seedlings

由表2可知，62株實生苗生長性狀和生理性狀均存在變異，苗高均值為85.23 cm，最大的是鄂植8×萊星子代28b（149.6 cm），是最小的萊星自由授粉子代35e（16.4 cm）的9倍。地徑均值為0.612 cm，最大的是鄂植8自交子代12a（0.891 cm），是最小的城固32×萊星子代9b（0.341 cm）的2.6倍。1級分枝總長均值為97.48 cm，最大的是萊星自交子代34b（248.3 cm），是最小的萊星×鄂植8子代46g（4.6 cm）的54倍；分枝數均值為18.64，最多的是萊星自交子代34b（38個），5b、34c、34d無側枝；主干節間長均值為1.83 cm，最大的是28a（2.75 cm），是最小的46g（0.35 cm）的7.8倍；Pn最大的是42a（13.03），是最小的6e（1.71）的13倍；Fv/Fm最大的是28e（0.853），是最小的46g（0.725）的1.5倍；PI最大的是46d（5.419），最小的是35f（0.33）。除Fv/Fm的變異系數較小之外，各生長性狀均存在較大的變異系數，Ⅰ級分枝總長變異最大為0.617。由此可知，油橄欖雜交子代實生苗的生長性狀存在較大的變異，而子代實生苗的Fv/Fm變異不大，無選擇的意義。

2.2 子代實生苗性狀的方差分析

由表3可知，苗高、地徑、主干節間長、Pn、Fv/Fm和PI的母本間和母本內父本間差異均不顯著，Ⅰ級分枝總長和分枝數的母本間差異不顯著，但母本內父本間差異顯著（P＜0.05）。由此可知，母本基因型不是性狀差異的主要來源，母本內父本基因型是Ⅰ級分枝總長及和分枝數變異的主要來源，對Ⅰ級分枝總長和分枝數變異的影響主要源于父本基因型或者是父本與母本基因型之間交互效應。

表 3 油橄欖子代實生苗生長與生理性狀的方差分析Table 3 One-way ANOVA of growth and physiological parameter of O. europaea seedlings

2.3 子代實生苗生長與生理性狀的相關關系

由表4可知，子代實生苗各生長性狀間相關關系顯著（P＜0.05），且為正相關，苗高和主干節間長相關性最高（r=0.839），生長性狀與Fv/Fm、PI間相關關系不顯著。由此表明，生長勢不僅僅表現在苗高和地徑上，Ⅰ級分枝數及分枝總長、主干節間長均可作為評價實生苗生長勢的參數。光合作用作為植物獲得能量的主要渠道，Pn除了與Ⅰ級分枝總長間相關性不顯著外，與其他性狀間相關性均呈極顯著（P＜0.05）。由此可知，在油橄欖子代實生苗早期選擇時，不僅僅以苗高和地徑為生長勢的早期選擇指標，Ⅰ級分枝數及分枝總長、主干節間長和Pn均可以作為早期選擇性狀指標。

表 4 油橄欖子代實生苗生長與生理性狀相關性分析Table 4 Correlation analysis between growth and physiological traits of O. europaea seedlings

2.4 油橄欖不同雜交子代生長與生理性狀的主成分分析

由圖1可知，以特征值＞1為標準剖分出2個主成分（主成分方程見表5），第1主成分在各性狀上的載荷分別為0.916、0.737、0.576、0.579、0.849和0.863，除Ⅰ級分枝數和分枝總長外均大于0.7。由此表明，第1主成分是苗高、地徑、主干節間長和Pn的綜合反應指標；第2主成分則主要為Ⅰ級分枝總長和分枝數的反應指標，載荷值分別為0.754和0.744。第1、2主成分累積貢獻率達81.88%，在一定程度上能夠說明油橄欖子代實生苗的生長勢。

圖 1 油橄欖子代實生苗生長和生理性狀主成分分析碎石Fig. 1 Crushed stone diagram of growth and physiological traits of O. europaea seedlings

表 5 油橄欖子代實生苗生長性狀和生理性狀主成分方程Table 5 Principal component equation for growth traits andphysiological traits of O. europaea seedlings

利用第1、2主成分繪制散點圖（圖2），生長勢和發枝表現較優良的實生苗為5a、7a、9a、12a、15a、24a、24b、28d、34a、34b、35d、42a、43c、43e、44a、45a、46a、46c、46g等19個，生長勢不顯優勢但發枝表現較優良的為4a、35c、46d、42b等4個。生長勢較差，但發枝表現優良的為35h、15e、43g、39a、35e和46f等6個。生長勢表現較優，但發枝表現不顯優勢的為 35a、37a、38a、43d、43h、40a。23a、15c、46b、44b、28a等11個。生長勢較優但發枝表現較差的是15d、27a、28b、28c、35b、15b、43f等7個。生長勢和發枝表現均不顯優勢的為43a、9b、43b、46e、41a、35f、28e等7個。生長勢和發枝表現均較差的是5b、34d、34c、27b、14a、28f、24c、35g等8個。綜上所述，實生苗優良單株為 5a、7a、9a、12a、15a、24a、24b、28d、34a、34b、35d、42a、43c、43e、44a、45a、46a、46c、46g、43a、9b、43b、46e、41a、35f、28e、15d、27a、28b、28c、35b、15b、43f、35a、37a、38a、43d、43h、40a、23a、15c、46b、44b、28a等44個。

圖 2 油橄欖實生苗生長與生理參數主成分載荷圖Fig. 2 Main component load diagram of growth and physiological parameters of O. europaea seedlings

3 結論與討論

油橄欖是地中海的油用和果用樹種，我國的自然條件與油橄欖原產地具有較大差異，雖然引入的品種在我國已經引種成功，但對我國的氣候和土壤適應性表現出差異，因此適于我國生態環境的品種是油橄欖育種的重點。在油橄欖育種中對實生苗進行單株選優，我國選育出‘中山24’、‘城固32’、‘鄂植8’等優良實生品種，美國由墨西哥引種油橄欖選育出實生品種‘Mission’[5]。目前，油橄欖育種目標是選擇童期短、矮化、抗病的品種。本研究目的是選擇理論上童期短的子代實生苗，選擇出的優良單株有44株，短童期的選擇率為70.9%，明顯提高了供試群體的均值。此外選擇了一些生長勢不顯優勢但發枝能力表現較優的單株，如4a、35c、46d、42b，矮化單株的選擇率為6.5%。這些單株的苗高、地莖處于中等水平，但是側枝發枝明顯且生長旺盛，可以考慮作為矮化品種。對于生長勢特別弱的侏儒苗木，一般不能成型，沒有入選價值[4]，則可以淘汰掉，淘汰率達33.9%。

本研究實試材料來自溫室，與大田條件具有一定差異，實際的選擇效果還未可知，必須經大田試驗的篩選和檢驗。以苗高和地徑作為實生苗生長勢指標只適用于溫室，不適于田間試驗篩選[31]，而利用田間試驗對油橄欖生長勢相關的參數進行分析，發現評價油橄欖生長勢的最適參數主要包括頂莖、第2側枝數、最長側枝節間長、主干的冠幅、第2側枝角[34]。因此，通過田間試驗進行進一步的選擇時，應選用這5個參數作為評價生長勢的指標，但是否可以作為評價童期長短的直接依據，有待進一步鑒定[38]。最新研究表明[33]，相對于子代生長勢，母本基因型對油橄欖童期的影響更為顯著，對于不同基因型母本，子代實生苗苗高的選擇指標不應相同。由此可知，進行子代早期選擇時，應先考慮到母本基因型的影響，然后在母本基因型前提下選擇生長勢表現優良的實生苗單株。然而，對于母本基因型前提下子代的生長勢選擇，不同基因型母本應采用苗高的哪些具體指標尚未有研究。

本研究發現實生苗在母本間生長性狀差異不顯著，而母本內父本間Ⅰ級分枝總長和分枝數差異性顯著，這些差異性是由于父本還是母本與父本的交互作用影響尚未可知。因此，在開展油橄欖雜交育種時，是否應考慮注重雜交組合的選擇。對油橄欖子代實生苗單株間Fv/Fm差異性不大，無選擇的意義，而Pn與苗高、地徑、分枝數和節間長之間表現出顯著正相關，說明Pn可作為生長勢的一個評價指標，而在生產實踐中，不便于測定子代單株的光合作用，適宜于將Ⅰ級分枝數等形態指標作為選擇指標[39]。因此，在培育油橄欖短童期新品種的過程中，可先考慮將短童期品種作為母本，再從其子代中選擇生長勢優良單株，結合適宜的栽培和修剪方法，最大化地縮短童期，提高油橄欖栽培效益[28,39]。

致謝：本項研究工作中得到了隴南田園油橄欖科技開發有限公司的大力支持和幫助，碩士研究生秦倩參與了部分測定工作，特此致謝。