基于堅果表型性狀的新疆老齡核桃種質資源多樣性分析*

李 根，鄧鳳彬，金 強，趙振坤，武鵬雨，付嘉智，劉春花，張 銳

（新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，塔里木大學植物科學學院，南疆特色果樹高效優質栽培與 深加工技術國家地方聯合工程實驗室，阿拉爾843300）

核桃別名胡桃，為胡桃科胡桃屬，喬木，屬溫帶樹種[1]，分布廣泛，具有較高的經濟和藥用等價值[2]。中國是核桃屬植物的起源和分布中心之一，栽培核桃已有2 000 多年歷史，是世界上核桃栽培面積和產量最大的國家[3]，其種質資源豐富[4]。新疆作為核桃主產區之一，其野生、實生核桃資源十分豐富[5]。新疆核桃資源經過自然選擇和繁衍生息，以及長期實生繁殖和人工馴化引種，形成了適應本地區干旱少雨、晝夜溫差大、多風沙的優質特色核桃種質資源[6]。并不斷呈現勃勃生機，以和田、喀什、阿克蘇3 個地區栽培較多，良種也較多，逐漸形成了新疆核桃資源重要的寶庫[7]。又因其異花授粉，通過種子進行繁殖，新疆老齡核桃形態變異類型十分豐富[5]，所以其表型性狀發生變異的可能性就越高[8]，且具有極強的地域特點[9]。

自20 世紀以來，大量的學者對核桃進行了研究，多數圍繞生態起源[10-12]、胚胎學[13-17]、解剖學[18-21]、孢粉學[22-24]等方面進行研究。其中形態學[25-27]研究，是利用物種表型特征作為研究生物多樣性的方法之一，它具有簡單易操作、直接觀測、經濟方便的特點。生物形態結構是適應環境的產物，且植物群體遺傳結構也包括地理變異成分，所以可以通過植物種群的表型特征和地理分布來鑒定物種[28-30]。了解老齡核桃，一方面可以幫助我們了解種質資源多樣性狀況，遺傳結構及地域間的親緣關系；另一方面，還可以幫助我們對種質資源進行區劃，進而制定合理開發利用的方案和育種策略[31-32]。本研究以新疆喀什、和田、阿克蘇、巴音郭楞蒙古自治州4個地區的老齡核桃種質資源為研究對象，通過對主要表型性狀指標的變異分析和聚類分析，初步探討新疆老齡核桃的表型多樣性，并對新疆老齡核桃資源的來源進行區域判別，以期為核桃的實生選育和種質資源保護利用策略的制定提供一定的理論參考和依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

采樣地為新疆喀什、和田、阿克蘇、巴音郭楞蒙古自治州4 個地區的17 個縣，其覆蓋南疆環塔里木盆地綠洲所有存在老齡核桃的縣市。樹體選取生長于農家庭院、村落周圍及農田里，胸徑大于80 cm 的本地實生農家類型核桃種質資源。

1.2 試驗方法

2019 年9—10 月，在樹冠外圍隨機選取成熟核桃果實，去掉核桃青皮，用網袋裝好平鋪在通風良好處晾曬。每個采樣地選取經過自然晾曬的10 個成熟核桃堅果，參照堅果等級標準[33-37]對16 個核桃堅果質量性狀（表1）進行描述觀察，并賦值（香濃-維納指數）；用電子天平（精度0.001 g）稱量核桃堅果單果重和單仁重，用數顯游標卡尺（精度0.01 mm）測量堅果縱徑、橫徑、側徑、去縫合線長（核桃縱徑減去核桃尖到底部的長度）、去縫合線寬（核桃橫徑減去兩邊凸起縫合線的寬度）、殼胴（沿核桃縫合線垂直方向核桃腹部兩側靠近底部1/3 處的寬度）、核桃殼厚度等指標，并計算三徑平均值、出仁率、果形指數。

表1 新疆核桃種質資源表型性狀及分級標準

1.3 數據處理

利用Excel 2019 軟件進行數據統計和處理，用SPSS 20.0 軟件進行數據分析，用Origin 2019 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 新疆老齡核桃種質資源不同采樣地堅果表型多樣性分析

2.1.1 不同采樣地質量性狀多樣性分析

如表2 所示，17 個采樣地老齡核桃種質資源質量性狀的平均香濃-維納指數為1.003，其中和田縣最高，為1.250；其次為墨玉縣、葉城縣，分別為1.203、1.183；且末縣最低，為0.645。16 個質量性狀的平均香濃-維納指數中以堅果形狀最高，為2.142；堅果出仁情況次之，為1.708；種仁氣味最低，為0.047。

表2 不同采樣地老齡核桃種質資源質量性狀的香濃-維納指數

16 個質量性狀的平均香濃-維納指數中，堅果形狀為2.142，其中和田縣最高，為2.678，拜城縣最低，為1.418；堅果光潔度為0.925，其中天山神木園最高，為1.382，且末縣最低，為0.000；堅果顏色為1.691，其中和田縣最高，為2.289，英吉沙縣最低，為1.224；果頂果肩形狀為1.656，其中阿克蘇市最高，為2.333，烏什縣最低，為0.414；果底形狀為1.343，其中溫宿縣最高，為1.572，洛浦縣最低，為0.918；縫合線特征為0.344，其中葉城縣最高，為1.000，且末縣、英吉沙縣、莎車縣、天山神木園、于田縣、阿克蘇市、拜城縣最低，均為0.000；縫合線緊密度為0.460，其中天山神木園最高，為1.459，疏勒縣、洛浦縣、烏什縣、且末縣、英吉沙縣、拜城縣最低，均為0.000；核殼溝紋為0.711，其中天山神木園最高，為1.000，疏勒縣最低，為0.000；露仁情況為0.078，其中輪臺縣最高，為0.999，庫車縣次之，為0.323，其余均為0.000；內褶壁為1.080，其中葉城縣最高，為1.565，洛浦縣最低，為0.000；隔膜為0.812，其中庫車縣最高，為1.166，于田縣最低，為0.353；取仁難易度為0.760，其中烏什縣最高，為1.252，且末縣最低，為0.000；種仁飽滿度為0.710，其中洛浦縣最高，為1.585，烏什縣、拜城縣、且末縣最低，均為0.000；種仁皮色為1.587，其中庫車縣最高，為2.257，疏勒縣最低，為0.544；堅果出仁情況為1.708，其中天山神木園最高，為2.261，且末縣最低，為0.863；種仁氣味為0.047，其中和田縣最高，為0.342，庫車縣、墨玉縣次之，其余采樣地均為0.000（表2）。

2.1.2 不同采樣地數量性狀的變異與遺傳穩定性

由表3 可以看出，17 個采樣地老齡核桃種質資源的數量性狀變異系數差異較大，各采樣地數量性狀變異幅度分別為：和田縣5.73%～27.88%，墨玉縣6.04%～36.06%，洛浦縣3.68%～37.23%，于田縣5.91%～20.44%，疏勒縣4.19%～41.64%，英吉沙縣4.35%～20.14%，莎車縣4.18%～32.47%，葉城縣5.86%～31.57%，且末縣7.56%～28.76%，輪臺縣6.24%～35.10%，新和縣5.51%～43.44%，阿克蘇市6.94%～27.98%，烏什縣3.83%～12.80%，拜城縣6.40%～17.12%，庫車縣8.38%～44.75%，溫宿縣 6.64%～21.21%，天山神木園 7.02%～21.23%。總體來看，17 個采樣地不同數量性狀的變異系數為 3.68%～44.75%，平均變異系數為11.94%，各采樣地的變異幅度相對較大，說明不同采樣地間老齡核桃種質資源數量性狀的變異程度較為明顯。

表3 不同采樣地老齡核桃種質資源數量性狀的變異情況

從表3 可以看出，17 個采樣地老齡核桃種質資源的數量性狀香濃-維納指數為2.275～5.855，平均為3.950，其中墨玉縣的堅果橫徑、三徑平均值最高，均為5.855，且末縣的單仁重最低，為2.275；12 個數量性狀的平均香濃-維納指數中以堅果橫徑、三徑平均值、側徑最高，為3.961，單仁重最低，為3.900；17 個采樣地的平均香濃-維納指數以墨玉縣最高，為5.838，且末縣最低，為2.309，說明新疆老齡核桃種質資源不同采樣地間遺傳多樣性豐富。

2.2 不同采樣地間的遺傳關系

對17 個采樣地的28 個表型性狀采用組間聯結-平方歐式距離法進行聚類分析（圖1），當平方歐式距離為25 時，可將新疆老齡核桃的17 個采樣地分為兩大類，第I 類為烏什縣、拜城縣、溫宿縣、英吉沙縣、新和縣、于田縣、葉城縣、疏勒縣、輪臺縣、阿克蘇市、洛浦縣、和田縣、墨玉縣、且末縣，第II 類為庫車縣、天山神木園、莎車縣。

圖1 17 個采樣地間平方歐氏距離的組間聯結聚類圖

新疆老齡核桃種質資源17 個采樣地28 個表型性狀的平方歐式距離為10.319～167.648，平均平方歐氏距離為48.000，說明17 個采樣地的28 個表型性狀親緣關系相對較近，其中且末縣和庫車縣之間的平方歐氏距離最大，為167.648，烏什縣和拜城縣之間的平方歐式距離最小，為10.319。所以可以說明，且末縣和庫車縣的老齡核桃種質資源親緣關系最遠，遺傳變異程度大；烏什縣和拜城縣的親緣關系最近，遺傳變異程度小。

3 討 論

表型多樣性是指遺傳多樣性與環境多樣性的集中綜合表現，主要研究種群在其分布區內各種環境中的表型變異[38-39]。其中數量性狀是多基因控制的，易受環境因素影響，種群的遺傳結構和變異大小可通過分析相關遺傳參數來判定。本研究結果表明，17 個采樣地的新疆老齡核桃種質資源數量性狀變異系數為3.68%～44.75%，遠比雒宏佳等[40]對甘肅省內22 個核桃群體表型性狀研究的變異系數（18.18%～35.95%）大，其原因可能與新疆地域遼闊，各采樣地之間距離較遠，且所處環境差異較大有關。同時17 個采樣地的單果重、單仁重、核殼厚度及出仁率4 個數量性狀的平均變異系數均高于10%，說明17 個采樣地的單果重、單仁重、核殼厚度及出仁率存在較大遺傳變異，這與魏海斌等[41]認為青海省6 個地區的核桃種質資源在其單果重、核殼厚、露仁情況等的變異系數相對較高的研究結果基本符合。

香濃-維納多樣性指數是用于調查植物群體物種或個體間的遺傳多樣性，被廣泛應用于杏[42]、板栗[43]、櫻桃[44]等表型性狀的評價。劉胤等[44]認為果實形狀、果皮顏色等具有較高的遺傳多樣性。本研究表明，新疆老齡核桃種質資源17 個采樣地的質量性狀平均香濃-維納指數由高到低依次為：和田縣＞墨玉縣＞葉城縣＞輪臺縣＞莎車縣＞新河縣＞天山神木園＞溫宿縣＞阿克蘇市＞庫車縣＞洛浦縣＞烏什縣＞于田縣＞疏勒縣＞英吉沙縣＞拜城縣＞且末縣。質量性狀的平均香濃-維納指數中以堅果形狀最高，堅果出仁情況次之，種仁氣味最低。數量性狀的平均香濃-維納指數中以堅果橫徑、三徑平均值、側徑最高，單仁重最低；采樣地的平均香濃-維納指數以墨玉縣最高，且末縣最低，進一步說明新疆老齡核桃種質資源不同采樣地間遺傳多樣性豐富。

本研究表明，17 個采樣地28 個表型性狀按平方歐式法可分為兩大類，且各采樣地平均距離為48.000，說明17 個采樣地的28 個表型性狀親緣關系相對較近，其中且末縣和庫車縣之間的平方歐氏距離最大，為167.648，烏什縣和拜城縣之間的平方歐式距離最小，為10.319。可見，且末縣和庫車縣的老齡核桃種質資源親緣關系最遠，遺傳變異程度大；烏什縣和拜城縣的親緣關系最近，遺傳變異程度小。新疆老齡核桃在長期的實生繁殖和多樣的環境中，形成了豐富多樣的堅果表型性狀的遺傳和變異，金強等[45]認為新疆不同地區核桃種質遺傳多樣性豐富，聚類關系與地理分布有一定關系，不同種質間存在交流，同居群多數種質可聚為一類。

4 結 論

不同采樣地表型多樣性以和田縣最豐富，以且末縣最差；不同采樣點綜合評價：和田縣＞英吉沙縣＞且末縣＞墨玉縣＞新和縣＞洛浦縣＞烏什縣＞于田縣＞疏勒縣＞庫車縣＞輪臺縣＞葉城縣＞溫宿縣＞阿克蘇市＞拜城縣＞莎車縣＞天山神木園，以和田縣最優，天山神木園最差。親緣關系以且末縣和庫車縣最遠，遺傳變異程度大；烏什縣和拜城縣最近，遺傳變異程度小。新疆老齡核桃是我國重要的核桃資源，保存著豐富的基因資源，研究結果對新疆老齡核桃種質的實生選育和資源保護利用策略的制定有著重要的參考價值和意義。