5種源地葛蘿槭表型性狀變異研究

王東洪

（太原市林業科學研究所，山西太原030003）

葛蘿槭(Acer grosseri Pax)，落葉喬木，喜蔭，多分布于800—1800 m 疏林中[1]，翅果，在秋季變黃色或紅色，在景觀綠化應用中有廣闊的應用空間，是理想的行道樹和城市綠化庭院樹種[2-3]。果實及種子的表型性狀是植物遺傳學研究的重要部分，不同地區的同一樹種為了適應不同的環境會產生不同的變異，并將穩定的性狀表現在果實及種子的各種品質中。不同地點果實及種子的長、寬、厚等性狀之間也都存在一定程度的變異[4]。變異系數反映出種質差異的范圍和程度，決定著資源選擇余地的大小[5]。表型多樣性常常作為遺傳變異的表征。開展不同種源地葛蘿槭表型多樣性研究，對了解葛蘿槭的分布規律及遺傳變異具有重要的意義，目前國內對葛蘿槭的研究多集中在園林應用方面[6]。本研究通過研究不同種源地葛蘿槭果實和種子表型變異程度，揭示葛蘿槭遺傳變異規律，為葛蘿槭種質資源的保護、開發和利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 種子來源及種源地概況

母樹選擇：在種源地選擇有代表性單株，胸徑8 cm 以上，無明顯病蟲害，單株間距不少于10 m。

采種：2020年10月采集黃褐色翅果，進行陰干處理。

本研究收集葛蘿槭5 個群體69 個單株的果實和種子，2020年11月進行表型指標測定（見表1）。

表1 葛蘿槭采集地點及株數Table 1 Collection location and number of Acer grosseri

1.2 表型性狀測定

隨機選取每個種源地果實飽滿、無破損果實100 粒，測定果重、果實長度、寬度和厚度； 去除果翅后為種子，果長是指果實底部至頂部的距離，果寬是指果實左右最寬處的距離，果厚是果實上下最厚處的距離； 種長是指種子底部至頂部的距離，種寬是指種子左右最寬處的距離，種厚是指種子上下最厚處的距離。用精確度0.01 mm 游標卡尺測量長度，寬度和厚度，用精確度1/10000 的電子天平稱量重量，用GPS 進行定位。

種子千粒重用1/1000 0 電子天平測定，每次隨機選取100 粒種子，8 次重復。

1.3 數據分析

用Excel 和SPSS 25.0 對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型變異及多重比較分析

由表2可知，種源地河北省靈壽縣果長、果長/果寬、種長、種寬和種子千粒重均值最大； 種源地河南省濟源市果厚和種厚均值最大，果長/果寬和種長/種寬均值最小； 種源地甘肅省平涼市果寬和種長/種寬均值最大，果厚、種長、種寬、種厚和千粒重均值最小； 種源地山西省平陸縣果長和果寬均值最小。

由表2多重比較可知，果長，種源地河北靈壽縣與甘肅省平涼市差異性不顯著，種源地山西省平陸縣和河南省濟源市差異性不顯著，而都與種源地陜西省銅川市有顯著差異； 果寬和千粒重5 個種源地都具有顯著性差異；果厚，種源地山西省平陸縣和河南省濟源市差異性不顯著，與其他之間都具有顯著性差異； 果長/果寬，種源地山西省平陸縣，河南省濟源市和甘肅省平涼市差異性不顯著，與其他之間都具有顯著性差異； 種長，種源地山西省平陸縣和甘肅省平涼市差異性不顯著，種源地河南省濟源市和陜西省銅川市差異性不顯著，都與種源地河北省靈壽縣存在顯著性差異； 種寬，種源地山西省平陸縣和陜西省銅川市差異性不顯著，與其他之間存在顯著性差異； 種厚，種源地山西省平陸縣，河南省濟源市和河北省靈壽縣差異性不顯著，陜西省銅川市和甘肅省平涼市差異性不顯著，與其他之間存在顯著性差異； 種長/種寬，種源地山西省平陸縣、河北省靈壽縣和陜西省銅川市沒有顯著性差異，與其他之間存在顯著性差異。

表2 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀差異及多重比較Table 2 Fruits and seeds phenotypic traits differences and multiple comparisons of Acer grosseri from 5 provenances

2.2 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀差異性分析

由表3可知，5 種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀在不同群體間的差異都顯著。表明同一表型性狀在不同群體間相差很大，不同種源地葛蘿槭果實和種子間存在豐富的變異。

表3 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀方差分析Table3 Fruits and seeds phenotypic traits variance analysis of Acer grosseri from 5 provenances

2.3 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型變異系數

由表4可知，變異系數最大的是種厚為10.94%，其次是果厚為9.65%，變異系數最小的是千粒重為1.76%。變異系數極差值最大的是種長為4.15%，其次為果長為3.67%，極差值最小的是千粒重為0.97%。種源地甘肅省平涼市的果寬、果厚、果長/果寬、種厚和種長/種寬的變異系數在5 個種源地中最大； 種源地山西省平陸縣的果長、種長和種寬的變異系數在5 個種源地中最大，而果厚和果長/果寬的變異系數在5 個種源地中最小； 種源地河南省濟源市的千粒重的變異系數最大； 種源地河北省靈壽縣的果長、果寬、種長、種寬、種厚、種長/種寬和千粒重的變異系數最小。

表4 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型變異系數/%Table 4 Fruits and seeds phenotypic coefficient of variation of Acer grosseri from 5 provenances/%

2.4 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀相關性

由表5可知，在0.05 水平上，種長/種寬與果厚（r=-0.921），種厚（r=-0.886）存在負相關，千粒重與種長（r=0.925）存在正相關。在0.01 水平上，種厚與果厚（r=0.975）存在正相關，千粒重與種寬（r=0.986）存在正相關，其他表型性狀間無顯著性相關。

表5 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀的相關性分析Table 5 Fruits and seeds phenotypic traits correlation analysis of Acer grosseri from 5 provenances

2.5 5 種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀聚類分析

采用系統聚類，利用歐式距離，對5 個種源地葛蘿槭果長、果寬、果厚、果長/果寬、種長、種寬、種厚、種長/種寬及千粒重進行聚類。以歐式平均距離5 為閾值分為3 組，種源地山西省平陸縣和河南省濟源市聚為一組，種源地陜西省銅川市和甘肅省平涼市一組，種源地河北省靈壽縣為一組。這說明葛蘿槭具有明顯的地理變異規律（見圖1）。

圖1 5 種源葛蘿槭果實和種子表型性狀系統聚類分析圖Figure 1 Dendrogram using centroid method based on fruts and seeds phenotypic traits of Acer grosseri from 5 provenances

3 結論與討論

3.1 葛蘿槭表型性狀存在豐富的變異

表型性狀變異是遺傳信息在內、外因素共同作用下產生的，是群體生物遺傳信息的重要表征[7]，具有適應和進化方面的意義[8]。綜合方差分析和多重比較結果可以看出： 種源地河北省靈壽縣5 個表型性狀均值都是最大，而種源地甘肅省平涼市5 個表型性狀均值都是最小，且與其他群體間存在顯著性差異。說明葛蘿槭表型性狀存在豐富的變異。

變異系數表示表型性狀值離散性程度，變異系數越大，性狀值離散程度越大，表型性狀值在居群中的整體性越差[9]。5 個種源地葛蘿槭果實和種子表型性狀變異系數最大的是種厚，變異系數為10.94%，其次為果厚，千粒重最小，平均變異系數最大的是甘肅省平涼市，最小的是河北省靈壽縣。這說明種源地河北省靈壽縣葛蘿槭表型離散程度較小，甘肅省平涼市葛蘿槭表型離散程度較大。葛蘿槭表型性狀的變異越大，適應能力越強，種群內基因對應的表型范圍越廣[10]。而河北省靈壽縣的氣候條件為葛蘿槭果實和種子的生長發育提供了較好的條件。

3.2 葛蘿槭群體間具有明顯的地理變異規律

一個樹種分布在廣大地域，由于突變、隔離及自然選擇等原因，分化并產生了種內有差別的地理生態種群，不同的地理變異模式也不盡相同[11]。通過相關分析和聚類分析可以看出，不同種源地之間葛蘿槭果實和種子表型性狀相關性較小，而緯度相近的地區聚為一類，這說明葛蘿槭分化成了不同的地理生態種群，不同的地理生態種群和緯度變化相關性較為密切，具有明顯的地理變異規律。

3.3 葛蘿槭種質資源具有廣闊的利用和改良前景

植物性狀遺傳多樣性是遺傳育種研究的重要內容[12]，不同性狀的多樣性能較好地揭示其遺傳本質[13]。葛蘿槭的表型變異豐富，表型變異蘊藏遺傳變異，說明葛蘿槭的環境適應性強，這為優良種質資源的選擇提供了基礎，對葛蘿槭群體的遺傳多樣性和種質資源的保護、評價和利用都奠定了基礎。