山東省豆梨資源表型性狀多樣性分析

魏海霞，王振猛，李永濤，楊慶山，趙慶柱，邱玉賓，張海良，劉德璽

（1.山東省林業科學研究院/國家林業局濱海鹽堿地生態修復工程技術研究中心，山東 濟南 250014；2.濰坊市農業科學院，山東 濰坊 261071）

豆梨（Pyrus calleryanaDecne.）為薔薇科梨屬落葉喬木，是起源于云南的梨屬植物的一個原始種［1，2］。豆梨適于溫暖濕潤氣候，喜光，稍耐陰，耐寒，耐干旱瘠薄；對土壤要求不嚴，在鹽堿土壤中也能生長。黃河以南區域多有野生豆梨分布，山東、河南、江蘇、浙江、江西、安徽、湖北、湖南、福建、廣東、廣西、云南、貴州等省（自治區）皆有豆梨分布的記載［3］。豆梨作為我國原生梨屬植物，其生長適應性、抗病性較強，常作為栽培梨樹的嫁接砧木。此外，豆梨利用價值較高，具有材用、藥用、食用和園林綠化價值。豆梨材質優良，木材堅硬，紋理致密，可供制作高檔家具或手工藝品［4］；豆梨根、莖、葉、花、果實均可入藥。伍國明等［5］研究表明，以豆梨果釀制發酵果酒，其營養豐富，有益健康。

種質資源的遺傳多樣性對品種改良和選育有著直接關系［6］，其中表型性狀多樣性是種質整體多樣性的重要組成部分［7，8］。前人對梨屬植物表型性狀進行了大量研究，而關于豆梨表型遺傳多樣性方面的研究主要包括葉片、果實、枝條、果柄等性狀。安萌萌等［9］對野生秋子梨果實性狀遺傳多樣性的研究表明，各表型性狀間存在廣泛的遺傳變異，表現出豐富的遺傳多樣性。劉超等［10］對我國南方部分地區的78份豆梨種質資源進行了表型多樣性分析，發現，不同居群間存在豐富變異。劉晶［11］調查浙江省豆梨野生居群發現，不同豆梨分布點之間及同一豆梨分布點內部單株間表型多樣性豐富。孫昊琪等［12］對不同類型的11個豆梨品種進行了果柄和果實形態、解剖和生理生化測定，進而研究了果柄對果實品質的影響。目前對豆梨資源的發掘主要集中在南方諸省，山東省作為我國野生豆梨資源分布的最北面省份，未見有相關報道。本研究對山東省豆梨資源表型性狀的多樣性進行分析并初步分類，以期為后續優良抗寒、抗逆及觀賞資源開發奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試40個豆梨種質保存于山東省林業科學研究院東營分院豆梨資源圃內，2019年間采集于山東省九仙山、橫山、昆崳山、蒙山及日照市嵐山區，采集地及母樹信息詳見表1。各種質通過嫁接方式保存，其中編號1～3為進口彩葉豆梨栽培種，編號4～40為野生豆梨品種。

表1 40個豆梨種質的母樹信息

1.2 試驗方法

分別于2020年8—12月對這40個豆梨無性系的主要性狀進行觀察并測量記錄，每個無性系隨機選取3株，定點測量株高和地徑，取調查數據平均值作為最終數據。

數量性狀測量：①株高：嫁接處與植株自然高度頂端之間的距離；②地徑：距離地面以上20 cm處直徑；③葉長：葉尖到葉基的長度；④葉寬：與葉長垂直，葉最寬處的距離；⑤葉柄長：葉基部到生長小葉部位的長度。

質量性狀調查：觀察葉片被毛、葉緣鋸齒、當年枝條顏色、枝刺及新梢被毛情況，對不同性狀給予賦值，采用Shannon-Weaver遺傳多樣性指數（H′）進行評價。

H′=-ΣPilnPi，其中Pi為某一性狀第i個級別出現的概率［13］。

葉綠素和含氮量采用TYS-4N型植物營養測定儀進行測量。

1.3 數據處理

應用Microsoft Excel 2013、SPSS 24.0軟件進行數據統計和分析處理。聚類方法為類平均法，以歐氏距離繪制聚類圖。

2 結果與分析

2.1 山東省豆梨種質的數量性狀參數及變異分析

由表2可見，M21的株高最高，為202.33 cm；M19的株高最低，為64.00 cm；J8的地徑最粗，為1.60 cm；J3的地徑最細，為0.6 cm。葉長、葉寬、葉柄長、葉長/葉寬和葉長/葉柄長最大的種質分別為SD（10.67 cm）、M14（7.33 cm）、J5（5.95 cm）、J10（1.92）和K1（7.84），最小的分別為J3（6.31 cm）、J6（4.48 cm）、K1（1.16 cm）、M14（1.24）和J5（1.26）。種質間存在明顯差異。葉綠素含量（SPAD值）和含氮量最高的種質均為M14，分別為54.03和16.77 mg/g；最小的均為M6，分別為33.10和10.47 mg/g。

表2 （續）

表2 山東省不同豆梨種質各數量性狀參數

如表3所示，葉長/葉柄長和葉柄長兩個性狀具有較高的變異系數，分別為34.8%和31.2%，離散程度較高；其次是株高（28.3%）和地徑（23.7%）；葉長、葉寬、葉長/葉寬、葉綠素和含氮量5個性狀的變異系數均較小，為9.7%～12.9%，離散程度低。

表3 山東省豆梨種質各數量性狀統計結果

2.2 山東省豆梨種質數量性狀相關性分析

對9個數量性狀進行相關性分析（表4）發現，株高和地徑呈極顯著正相關，相關系數為0.9663；葉長與葉寬呈極顯著正相關，相關系數為0.6609；葉長與葉長/葉寬呈極顯著正相關，相關系數為0.5321；葉綠素與株高、地徑和含氮量均呈極顯著正相關（0.6845、0.5958和0.7339），與葉寬呈顯著正相關（0.3522），而與葉長/葉寬極顯著負相關（-0.4102）；含氮量與葉寬呈極顯著正相關，相關系數為0.4589。

表4 豆梨數量性狀間相關性

2.3 山東省豆梨種質質量性狀描述及其多樣性指數

種質形態多樣性豐富與否可直接反映其遺傳多樣性程度。由表5可見，當年生枝條顏色中，灰綠色占比最低，為17.5%，綠棕色最高，為32.5%，綠色和紅棕色居中，分別占比20.0%和30.0%，其多樣性指數最高（1.35）。葉片被毛與否的多樣性指數最低（0.30），僅10.0%的葉片被毛，大多數葉片光滑。觀測葉緣鋸齒性狀時發現，75.0%的葉緣有鈍齒，5.0%的葉緣有銳齒，還有部分葉片葉尖與葉基的葉緣不一致，有葉基鈍齒而葉尖銳齒的（鈍齒+銳齒，15.0%），也有葉基銳齒而葉尖短芒刺的（銳齒+短芒刺，5.0%），因此，該性狀的多樣性指數也較高，為0.97。40個豆梨種質中，有枝刺的占40.0%，光滑的為60.0%，新梢被毛的占25.0%，光滑的占75.0%；推測部分種質為杜梨與豆梨的天然雜交種，具有杜梨和豆梨的一些中間性狀。

表5 質量性狀轉換為標準化數據及多樣性指數

2.4 山東省豆梨種質表型性狀聚類分析

基于歐氏距離，采用離差平方和法對40個豆梨種質的枝葉性狀進行聚類分析，結果如圖1所示。在歐氏距離9.00處可將參試材料分為兩大類群：第Ⅰ類包含26個種質材料，占供試材料的65%，其中九仙山種質4個，其余均為蒙山種質；第Ⅱ類包含14個種質材料，占供試材料的35%，其中蒙山種質4個，昆崳山種質1個，進口彩葉豆梨種質3個，橫山種質1個，九仙山種質5個。在歐氏距離8.10處可將參試材料分為四大類群：第Ⅰ類包含20個種質材料，占供試材料的50%，其中九仙山種質2個，蒙山種質18個；第Ⅱ類包含6個種質材料，占供試材料的15%，其中九仙山種質2個，蒙山種質4個；第Ⅲ類包含4個種質材料，占供試材料的10%，其中九仙山種質3個，橫山種質1個；第Ⅳ類包含10個種質材料，占供試材料的25%，其中蒙山種質4個，昆崳山種質1個，進口彩葉豆梨種質3個，九仙山種質2個。從聚類結果可知，85%的蒙山種質和45%的九仙山種質聚為一類，昆崳山、橫山、進口豆梨、15%蒙山種質和55%的九仙山種質聚為另一類。

圖1 山東省豆梨種質表型性狀聚類分析結果

3 討論與結論

表型性狀主要包括質量性狀和數量性狀兩種類型，它對規范資源的收集、整理、保存、鑒定、評價和利用具有重要作用。對種質的表型性狀值進行科學分析，有助于了解其遺傳穩定性和育種潛力，對發掘、利用和創新種質具有重要指導意義［14］。本研究對40個豆梨種質的表型性狀進行了分析，但由于調查的為嫁接1年的豆梨苗木，花果信息還不夠全面，因此僅對豆梨枝葉等表型性狀進行調查統計。結果表明，豆梨5個質量性狀中多樣性指數較高的為當年生枝條顏色（1.35）和葉緣鋸齒（0.97）；9個數量性狀中，葉長/葉柄長和葉柄長具有較高的變異系數，分別為34.8%和31.2%，株高（28.3%）和地徑（23.7%）也比較高。說明山東省豆梨資源變異豐富，遺傳多樣性較高。該結果與劉超等［10］研究的我國南方豆梨的遺傳多樣性結果類似。

葉綠素相對含量（SPAD值）可反映葉片綠色程度及葉片含氮量，本試驗結果也表明，葉片葉綠素含量與含氮量間具有正相關關系，因此，可以通過增施氮肥，提高植株含氮量和葉綠素含量，促進植株生長，這與生產實踐結果相符。另外，含氮量高的植株葉寬指數偏高，葉長指數也偏高，說明相對較大葉片含氮量更高。

從本研究聚類結果可以看出，山東省豆梨資源的表型性狀在一定程度上受地理環境影響，地域接近的種質在降水、小氣候和子代繁育等方面更趨向一致，大都聚為一類；但同一山區的部分種質并沒聚到一起，原因可能是少數野生豆梨可與杜梨、褐梨等進行天然雜交，其后代表型更多受到基因型的影響。而且這些天然雜交種的遺傳多樣性會更加豐富，后續可重點觀測研究。

本研究僅針對山東省境內野生豆梨主要分布區進行資源收集，具有一定局限性，后續將在全國范圍內進行豆梨資源的搜集和評價。