擰筋槭觀賞型優樹選擇研究

倪沙　姚旭東　劉庚　賈慶彬

摘要：? 以胸徑、冠幅、枝下高、分枝角、通直度、葉片花色素苷含量6個性狀為主要指標，在吉林省臨江、汪清、灣溝、紅石4個地點的天然群體中選擇擰筋槭觀賞型優樹。在野外調查獲得40株初選優樹的基礎上，采用主成分分析法對初選優樹進行綜合評價與篩選，最終確定觀賞型優樹19株。采用Pearson相關分析法對性狀間相關性進行分析，結果顯示：擰筋槭觀賞性狀間相關表現較弱，相關性未達到顯著水平。

關鍵詞：? 擰筋槭；? 觀賞性狀；? 主成分分析；? 優樹選擇

中圖分類號：? ?S 722. 5? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：１００1 － 9499（２０23）06 － 0011 － 05

Study on the Selection of Plus tree of Ornamental

Type Maple （Acer triflorum）

NI Sha YAO Xudong LIU Geng JIA Qingbin

（1.? Lishu County State Forest Farm，? Jilin Siping 136500；? 2.? Jilin Provincial Academy of Forestry Science，? Jilin Changchun 130033）

Abstract Taking the 6 traits of diameter at breast height （DBH）， crown width （CW）， height under branches （HUB）， branch angle （BA）， straightness and leaf anthocyanin content （LAC） as the main indexes， the ornamental plus trees of maple （Acer triflorum） were selected from natural forests in Linjiang， Wangqing， Wangou and Hongshi in Jilin Province. On the basis of 40 primary select trees obtained from field investigation， the primary select trees were comprehensively evaluated and screened by principal component analysis， and 19 ornamental plus trees were finally determined. Pearson correlation analysis was used to analyze the correlation between characters. The results showed that the correlation between ornamental characters was weak， and didn't reach a significant level.

Key words Acer triflorum； ornamental traits； principal component analysis； plus tree selection

擰筋槭（Acer triflorum）又名三花槭，屬落葉喬木，其秋季葉色紅艷、觀賞性強，是我國東北地區優良的園林綠化樹種之一[ 1 - 3 ]。作為北方具有特色的彩葉樹種，觀賞性狀的遺傳改良一直是擰筋槭良種選育研究領域的重要內容[ 4 - 5 ]。目前，林木的性狀改良主要通過人工選擇的方法來實現，選擇方式包括表型選擇與遺傳型選擇[ 6 - 8 ]，其中優樹選擇即是表型選擇的具體應用。經過多年的研究與實踐，現階段優樹選擇的常用方法主要有優勢木比對法、分級評價法、綜合指數法等[ 9 - 11 ]。鄭丹菁等[ 12 ]在對宮粉紫荊進行優樹選擇時，根據觀賞特性確立了花密度、花冠長、冠幅、分枝角等10個選優性狀，通過主成分分析確定性狀權重并進行綜合評分，達到了良好的選優效果。田力等[ 13 ]在青錢柳藥用優良單株選擇與評價的研究中以葉面積、分枝角、冠型等表型性狀作為選擇依據進行第1輪優株選擇，再以葉片總黃酮、多糖含量等為依據對優株進行2次篩選，最終在36株優良個體中確定優樹3株，所選優樹具有較好的綜合表現與穩定性。

本文以擰筋槭觀賞型優樹選擇為主要研究內容，將冠幅、分枝角、葉片花色素苷含量等6個觀賞性狀作為選優指標，在野外初選的基礎上采用主成分分析法進行二次篩選，減少人工選擇誤差，確保入選優樹具有較好的綜合表現，對今后擰筋槭優樹選擇方法的研究具有一定的參考價值。在進行優樹選擇的同時，本研究對所選優樹的種質資源進行保存與繁育，對優樹無性系間差異性進行比較與分析，以期為擰筋槭觀賞性狀的遺傳改良及優良品種選育提供基礎材料。

1 材料與方法

1. 1 擰筋槭優樹選擇方法

在臨江林業局鬧枝林場、汪清林業局塔子溝林場、灣溝林業局大安林場、紅石林業局紅石國家森林公園4個地點，對天然林內擰筋槭野生群體進行調查，以枝下高（≥2 m且≤4 m）、胸徑（≥20 cm）、冠幅（≥2 m且≤4 m）、分枝角（≥45°）、通直度（≥0.7）、花色素苷含量（以瑞典NCS colour AB色卡對葉片進行比色，選擇紅艷度超過色卡NCS S 0580-? Y90R以上的植株，在相同冠層采集葉片100 g，置于冰袋中帶回，在實驗室內進行花色素苷含量測定）6個性狀作為擰筋槭觀賞型優樹的選擇指標，每個地點選擇10株，4個地點共計40株。

1. 2 花色素苷含量測定

稱取100 mg樣品放入具塞三角瓶中，加10 mL鹽酸乙醇溶液，在60 ℃水浴中加10 mL提取液浸提30 min，把上清液倒入容量瓶中，分別加5 mL提取液重復提取2次。合并上清液定溶到25 mL。以0.1 mol/L鹽酸乙醇溶液作參比液，用分光光度計測定提取液在530，620，650 nm波長下的光密度A。

花色素苷的光密度：

A=（A-A）-0.1（A-A）

花色素苷含量：

ω（花色素苷）=A/ε×V/m×1 000

式中，A為花色素苷的光密度（mg/g）；ε為花色素苷摩爾消光系數4.62×10；V為提取液總體積（mL）；m為樣本干重（g）；1 000表示將計算結果換算成mg的倍數。

1. 3 數據分析方法

變異系數采用以下公式計算：

C=σ/μ×100%

式中，C為變異系數，σ為性狀均值的標準差，μ為性狀均值。

文中涉及的方差分析、多重比較、主成分分析、相關分析等均采用SPSS 18軟件進行數據計算。

2 結果與分析

2. 1 擰筋槭觀賞型優樹選擇

對4個地點野外初選優樹各指標進行統計，結果（表1）顯示：初選優樹各性狀平均值在1倍標準差區間內窄幅變動，枝下高2.756 （汪清）～2.964 m（灣溝）；胸徑20.258（灣溝）～23.442 cm（汪清）；冠幅3.330（紅石）～3.640 m（臨江）；分枝角48.660°（紅石）～57.652°（臨江）；通直度0.784（灣溝）～0.840（紅石）；花色素苷含量3.159（灣溝）～3.430 mg/g（紅石）。初選優樹各性狀平均變異系數分別為25.26%（枝下高）、19.41%（胸徑）、24.62%（冠幅）、21.23%（分枝角）、11.51%（通直度）、12.81%（花色素苷含量），性狀整體變異幅度較小，反映出初選優樹群體性狀同一性較好，野外人工選擇較為理想，按優樹評價標準進行的初選誤差相對較小。

在野外初選的基礎上，采用降維分析的方法，對初選優樹6個觀賞性狀進行主成分分析，綜合性狀總體表現進行多性狀聯合比較與選擇。主成分分析結果（表2）顯示：通過正交轉換后，各變量產生3個特征值>1的主成分，其特征值分別為1.453、1.317、1.018，其余變量特征值均<1，表示該主成分對數據變異的解釋程度比單個變量小，在此予以剔除。

3個主成分的方差貢獻率分別為第一主成分為24.21%，第二主成分為21.95%，第三主成分為16.97%，三者累計方差貢獻率為63.14%，可以解釋原始數據信息量的60%以上，對于野生環境下選擇的初選優樹，轉換后的變量信息保存量亦可接受。3個主成分變量中，第一主成分主要由枝下高、通直度、花色素苷含量決定，第二主成分主要由冠幅、分枝角、花色素苷含量決定，第三主成分主要由胸徑、冠幅、通直度決定。

表2 擰筋槭初選優樹各性狀主成分分析

利用各性狀占主成分貢獻值計算相應的特征向量，根據特征向量矩陣分別計算，得到主成分得分計算公式：

Y= 0.753x-0.703x-0.081x-0.213x+0.353x+0.463x

Y=-0.049x+0.006x+0.538x+0.837x-0.001x+0.569x

Y=0.037x+0.418x+0.238x-0.090x+0.877x-0.093x

對初選優樹各性狀測量值進行標準化轉化，得到性狀值標準化向量矩陣，將擰筋槭初選優樹各性狀轉化后的標準化向量帶入主成分得分計算公式，分別得到各主成分的得分矩陣，以該得分矩陣為基礎，再將各主成分的方差貢獻率作為權重，進行綜合得分計算，計算公式為：

Y=0.242 1Y+0.219 5Y+0.169 7Y

各初選優樹綜合得分結果詳見表3。

經過對擰筋槭初選優樹6個觀賞性狀進行聯合比較與分析，按綜合得分進行排序，選擇保留得分為正值的初選優樹，最終確定WG-2015-30、LJ-2015-06等19株個體作為擰筋槭觀賞型優樹（表4）。所選優樹可為擰筋槭優良品種選育等研究提供基礎繁育材料，對今后擰筋槭觀賞性狀的遺傳改良具有積極意義。

2. 2 ? 性狀間相關性分析

采用Pearson相關分析法對擰筋槭觀賞性狀進行相關性分析，結果（表5）顯示：各性狀間相關性均未達到顯著水平，相關關系表現較弱。其中，花色素苷含量與胸徑和冠幅呈現微弱負相關，相關系數分別為-0.173和-0.029，與其他性狀均表現為微弱正相關關系。通直度與分枝角表現為微弱負相關，相關系數為-0.084，與其他性狀均表現為正相關關系。其他性狀中，枝下高與胸徑、分枝角呈微弱負相關，相關系數分別為-0.295和-0.114。胸徑與分枝角、通直度為正相關關系，與其他性狀均表現為微弱負相關。

3 結論與討論

優樹作為林木遺傳育種研究的基礎材料，對性狀改良進程與效果具有重要影響。針對特定的育種目標，科學有效的選優方法可以為優樹選擇的準確性提供重要保障[ 17 - 18 ]。以往研究結果顯示，在對單一性狀進行選優時，一般僅通過野外調查進行測量與比較，即可在天然群體中確定符合選擇標準的優良單株，此方法簡便易行，可有效提高工作效率。當同時考慮多個性狀作為選擇指標時，在野外調查的基礎上，需采用降維分析的方法對備選個體進行多性狀聯合選擇，通過性狀綜合得分進行評價與篩選，可有效提高選優精度及入選優樹的整體表現[ 19 - 21 ]。以往肖澤鑫等[ 22 ]在臺灣相思優樹選擇標準和方法的研究、黃鈺等[ 23 ]在云南油茶優樹多指標綜合選擇的研究、陳國德等[ 24 ]在枝花木奶果優樹選擇的研究中均采用了此類方法，獲得了較好的選優效果。本研究在對擰筋槭6個主要觀賞性狀進行選優時，首先在天然群體中對目標性狀進行野外初選，在獲得一定數量備選單株的基礎上，采用主成分分析法對多個性狀進行綜合評價，通過二次篩選減少了人為選擇誤差，提高了優樹選擇的準確性，最終在40株初選個體中確定觀賞型優樹19株，對今后擰筋槭觀賞型良種選育的研究具有積極意義。

性狀間相關分析結果顯示，擰筋槭觀賞性狀間相關表現較弱。樹體形質指標中，枝下高、分枝角、通直度與葉片花色素苷含量間表現為正相關關系；胸徑、冠幅與葉片花色素苷含量為負相關關系，但相關性均未達到顯著水平。該結果反映出觀賞性狀中葉片花色素苷含量與生長性狀間很可能相互獨立遺傳，性狀受到不同遺傳因素控制，不適宜進行間接選擇，今后在對擰筋槭觀賞性狀進行人工改良時，可以通過子代遺傳測定試驗計算遺傳參數，針對特定目標對單一性狀進行重點改良，采用直接選擇的方式獲得優良群體。

參考文獻

［1］ 任景聃.? ?槭樹在北方城市園林中的應用［J］.? 林業勘查設計，2021，50（3）：80 - 82 + 96.

［2］ 蘭士波.? 槭屬植物研究概論及發展前景［J］.? 中國林副特產，2019（5）： 84 - 89.

［3］ 史曄，? 劉文華.? 彩葉樹種三花槭的苗木培育與應用［J］.? 特種經濟動植物，2017， 20（4）： 31 - 32.

［4］ 孫崇起.? 彩葉樹種在北方園林綠化中的應用與選擇分析［J］. 現代園藝， 2021， 44（16）： 119 - 120.

［5］ 魏百瑩.? 楓屬三小葉楓組的系統發育研究［D］.? 長春：? 東北師范大學，2019.

［6］ 郭琪，? 孫宇涵，? 張元帥，? 等.? 山東大青山刺槐無性系葉性狀的表型變異分析與飼用優良無性系選擇［J］. 北京林業大學學報，2021，43（11）： 62 - 70.

［7］ 康向陽.? 林木遺傳育種研究進展［J］.? 南京林業大學學報（自然科學版）， 2020， 44（3）：1 - 10.

［8］ 朱嵊，? 黃敏仁.? 基因組選擇在林木遺傳育種研究中的進展與展望［J］. 林業科學，2020，56（11）：176 - 186.

［9］ 李萬和，? 劉子榮，? 肖平江，? 等.? 武功山林場火炬松優樹選擇技術研究［J］. 南方林業科學，2016，44（3）：28 - 31.

［10］ 梁棟.? 能源樹種毛梾種質資源調查與優樹選擇研究［D］. 山東農業大學，2013，泰安.

［11］ 黃鋮，? 馬玉華，? 楊少博，? 等.? 葉用青錢柳優樹的選擇及其無性系區域化測定試驗［J］. 安徽農業大學學報，2020，47（6）：938 - 942.

［12］ 鄭丹菁，? 羅樹凱，? 陳婉穎，? 等.? 宮粉紫荊優樹選擇研究［J］.熱帶農業科學，2019，39（10）：48 - 53.

［13］ 田力，? 徐騁煒，? 尚旭嵐，? 等.? 青錢柳藥用優良單株評價與選擇［J］. 南京林業大學學報（自然科學版），2021，45（1）：21 - 28.

［14］ 沈星誠，? 周婷，? 范俊俊，? 等.? 日本紅楓春季葉片色彩評價［J］.南京林業大學學報（自然科學版），2020，44（6）：213 - 220.

［15］ 齊睿.? 彩葉植物葉片轉色期葉色表達與色素含量關系研究［D］.鄭州：? 河南農業大學，2019.

［16］ 李力.? 北美紅楓呈色生理機制及葉色調控［D］.? 重慶： 西南大學，2016.

［17］ 王明庥.? 林木遺傳育種學［M］.? 北京：中國林業出版社，2001：162 - 163.

［18］ 朱小敏.? 山西省幾種主要鄉土闊葉樹種的優樹選擇及無性繁育研究［D］. 晉中： 山西農業大學，2015.

［19］ 郭學斌. 山西省中國沙棘天然種群優樹表型變異研究［J］. 林業科學研究，2021，34（4）：111 - 119.

［20］ 徐肇友，? 王云鵬，? 肖紀軍，? 等.? 不同產地木荷優樹無性系表型多樣性［J］. 東北林業大學學報，2021，49（2）：5 - 10 + 17.

［21］ 王啟璋，? 王海濱，? 田潔.? 基于主成分分析評價園林小菊資源在西寧地區的適應性［J］. 中國農業科技導報，2021，23（11）：62 - 72.

［22］ 肖澤鑫，? 彭劍華，? 詹潮安，? 等.? 主成分分析在臺灣相思優樹選擇標準和方法中的應用研究［J］. 中南林業科技大學學報，2012，32（5）：54 - 58.

［23］ 黃鈺，? 郎南軍，? 徐德兵，? 等.? 云南油茶優樹多指標綜合選擇研究［J］. 西部林業科學，2011，40（3）：43 - 47.

［24］ 陳國德，? 杜尚嘉，? 吳海霞，? 等.? 主成分分析法在枝花木奶果優樹選擇中的應用［J］. 福建林業科技，2019，46（2）：39 - 42 + 54.