貴州不同種源普通油茶家系的遺傳多樣性

關(guān)鍵詞：油茶；貴州；果實表型；葉片表型；遺傳變異

中圖分類號：S601；794.4 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981（2024）03—0236—09

油茶Camellia oleifera 為山茶科Theaceae 山茶屬Camellia 植物[1]，是我國南方重要的木本油料樹種。具有栽培歷史悠久、分布區(qū)域廣、栽培面積大、用途多等特點。積極發(fā)展油茶生產(chǎn)，對我國經(jīng)濟建設(shè)和人民生活都有十分重要的意義[2]。油茶根系發(fā)達，適應(yīng)能力強，不與糧食爭地，具有一次栽種長期受益的特點，因此被稱為“鐵桿莊稼”[3]。其與油橄欖Olea europaea、油棕Elaeis guineensis、椰子Cocos nucifera 并稱為世界四大木本油料植物，與烏桕Triadica sebifera、油桐Vernicia fordii 和核桃Juglans regia 并稱為我國四大木本油料植物[4]。茶油富含以油酸和亞油酸為主的不飽和脂肪酸，其營養(yǎng)價值可以與橄欖油媲美，是一種優(yōu)質(zhì)健康的食用植物油[5]。長期食用茶油有降血脂、降血壓、降低膽固醇等功效，能有效預(yù)防動脈粥樣硬化和心腦血管疾病，且具有預(yù)防肥胖及護肝的作用[6]。我國油茶種質(zhì)資源豐富，現(xiàn)已通過國家審定的油茶良種有375個。主栽油茶物種有普通油茶C. oleifera、小果油茶C. meiocarpa、越南油茶C. vietnamensis、攸縣油茶C. grijsii、浙江紅花油茶C. chekiangoleosa、廣寧紅花油茶C. semiserrata、騰沖紅花油茶C.reticulate 等13 個[7]。其中普通油茶是我國分布面積最廣、栽培歷史最久、油茶產(chǎn)量最多的寬生態(tài)幅油茶品種[8]。

貴州省是我國油茶主要產(chǎn)區(qū)之一，栽培的油茶主要為普通油茶。幾百年乃至上千年來，貴州省產(chǎn)區(qū)群眾均以實生種子直播造林，導致現(xiàn)有油茶林子代分離嚴重，個體差異顯著，品種良莠不齊[9]。同時，由于油茶自交不親和[10]，長期異交導致油茶具有較高的遺傳變異，選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的良種是油茶產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵[11]。因此，積極開展油茶優(yōu)良家系和種源的選擇工作，對貴州省油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。目前，已有關(guān)于胡楊Populus euphratica[12]、榿木Alnuscremastogyne[13]、杜仲Eucommia ulmoides[14]、云南松Pinus yunnanensis[15]、杉木Cunninghamialanceolata[16] 等樹種表型變異的研究報道，通過探究其表型變異與經(jīng)濟性狀的相關(guān)性，可利用表型特征初步篩選優(yōu)異的品種或品系。黃勇等[17] 對小果油茶多個表型性狀進行了研究，發(fā)現(xiàn)小果油茶的居群內(nèi)及居群間均存在豐富的表型變異，隨環(huán)境的變化表現(xiàn)出較強的表型可塑性。孫穎等[18] 研究了江西省農(nóng)家油茶品種的表型性狀，發(fā)現(xiàn)不同農(nóng)家品種間果實、花和葉片的表型性狀均存在較大差異，表現(xiàn)出較高的遺傳多樣性。利用果實的經(jīng)濟性狀和葉片表型性狀等探究油茶的遺傳多樣性和表型變異[19-20]，可為油茶種質(zhì)的收集、保存及開發(fā)利用提供參考。目前關(guān)于貴州不同種源普通油茶家系的調(diào)查研究鮮見報道，本研究中以來自7 個種源的92 個家系作為研究對象，測定其果實、葉片表型性狀指標，對其果實、葉片表型性狀進行差異性比較，估算性狀的遺傳參數(shù)和變異情況，旨在為貴州省普通油茶優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源開發(fā)和優(yōu)良種源的選育提供材料和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

參試92份材料為貴州省各林業(yè)單位和科研院所初步選育的家系資源，均于2011 年種植在油茶種質(zhì)資源收集圃中，株行距2 m×3 m。參試家系均為霜降籽，均處于盛果期，具體的種源地信息見表1。2021 年10月24日左右，在各種質(zhì)資源有5% 的果實開裂時，開始收集果實；2022年6—7月份，采集成熟葉。

1.2 試驗方法

果實、葉片表型性狀指標的測定參照趙君茹[21]的方法。每家系隨機選擇3 株作為樣株，在東、南、西、北4 個方向各選擇1 根標準枝，隨機采集5 片以上的葉片，用自封袋裝好，帶回實驗室。隨機選擇20 片葉，用EPSON 掃描儀測定其葉面積、葉長、葉寬、葉周長，用游標卡尺測葉片厚度，計算葉形指數(shù)（葉長和葉寬的比值）。在樣株每個方向隨機采5 粒以上的果實，用網(wǎng)袋裝好，帶回實驗室。隨機選取20 粒果實，用游標卡尺測量其果徑、果高和果皮厚度，用電子天平測定鮮果質(zhì)量、單果種子質(zhì)量，并統(tǒng)計單果種子數(shù)量，計算果形指數(shù)（果高與果徑的比值）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2019軟件對原始測定數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計，使用SPSS 21.0軟件對整理好的數(shù)據(jù)進行方差分析等，使用Minitab 19.0軟件計算方差分量，使用SPSS 21.0 和NTSYSPC 2.10e 軟件進行聚類分析。變異系數(shù)為標準差占平均值的百分比，參照梁德洋等[22] 的方法計算家系遺傳力（H）。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州普通油茶不同種源群體間的表型性狀變異特征

2.1.1表型性狀的差異

由表2可知，在所有種源中，CH 種源的果徑、果高、鮮果質(zhì)量、單果種子數(shù)量、單果種子質(zhì)量和果皮厚度的平均值均為最高，分別為33.98 mm、33.31 mm、21.21 g、4.16、8.93 g 和4.03 mm。YP種源的果形指數(shù)平均值最高，為1.15。YP 種源的果徑、果高、鮮果質(zhì)量和單果種子質(zhì)量的平均值均為最低，分別為23.37 mm、26.60 mm、7.99 g和3.31 g。JP 種源的單果種子數(shù)量和果皮厚度的平均值均為最低，分別為2.42 和2.27 mm。TZ 種源的果形指數(shù)平均值最低，為1.03。CH 種源具有果大、單果種子數(shù)量多的特點，因此選育大果良種時可重點關(guān)注CH 種源；JP 種源具有果皮較薄的特點，在選擇果皮較薄的良種時可以優(yōu)先關(guān)注JP 種源。CH 種源和JP 種源在性狀上有較大的互補性，可以被作為近源雜交的互補材料。

由表3 可知，JP 種源的葉面積、葉長、葉寬和葉周長的平均值均為最高，分別為1 416.82 mm²、64.43 mm、31.50 mm 和166.25 mm。LP 種源的葉形指數(shù)平均值最高，為2.08。CH 種源的葉厚平均值最高，為0.48 mm。CH 種源的葉面積、葉長、葉寬和葉周長的平均值均為最低，分別為1 161.35 mm²、56.38 mm、29.01 mm 和148.57 mm。WM 種源的葉形指數(shù)的平均值最低，為1.93。JP、TZ、LP 種源的葉片厚度平均值最低，均為0.42 mm。

不同種源油茶家系群體表型性狀的方差分析結(jié)果（表4）顯示，貴州普通油茶的7 個果實表型性狀和6 個葉片表型性狀在不同群體間的差異均達到了極顯著（P ＜ 0.01）水平，表明貴州普通油茶不同群體間果實、葉片表型性狀的變異極為豐富。

2.1.2 表型性狀的變異系數(shù)

由表5可知，貴州普通油茶7 個種源群體的表型性狀變異系數(shù)為9.75% ～ 63.82%，平均變異系數(shù)為23.29%。不同群體間同一表型性狀的變異范圍不同。各表型性狀按照變異系數(shù)由高到低排序，依次為單果種子數(shù)量、單果種子質(zhì)量、鮮果質(zhì)量、果皮厚度、葉面積、葉寬、果高、果徑、葉厚、葉長、葉周長、葉形指數(shù)、果形指數(shù)。其中，單果種子數(shù)量的平均變異系數(shù)最高（53.03%），其次是單果種子質(zhì)量（46.70%），果形指數(shù)的平均變異系數(shù)最?。?1.28%）。13 種表型性狀的變異情況不同，但總體上果實表型的變異程度高于葉片表型，果實性狀的平均變異系數(shù)為29.52%，葉片性狀的平均變異系數(shù)為16.03%。對于不同的種源群體來說，平均變異系數(shù)最大的是YP 種源（24.68%），其次為JP 種源（23.96%），CH 種源的平均變異系數(shù)最小（22.08%），這表明YP、JP 種源的表型變異相對豐富。

綜合比較果實表型與葉片表型在群體內(nèi)和群體間的平均變異系數(shù)，可以看出群體內(nèi)的平均變異系數(shù)均小于群體間的平均變異系數(shù)。果實性狀在群體內(nèi)的平均變異系數(shù)（29.52%）大于葉片性狀的平均變異系數(shù)（16.03%），果實性狀在群體間的平均變異系數(shù)（36.12%）也大于葉片表型的平均變異系數(shù)（16.27%）。表明貴州普通油茶的果實性狀較葉片性狀的變異程度更大，果實與葉片性狀在群體間的變異均大于群體內(nèi)。從各種源的變異系數(shù)來看：YP 種源的果實和葉片表型性狀的變異最大，其平均變異系數(shù)為24.68%；CH 種源的變異最小，其平均變異系數(shù)為22.08%，7 個種源的變異系數(shù)相差不大。

2.2 貴州普通油茶不同種源群體的聚類

以平方歐氏距離為遺傳距離，對7 個普通油茶種源群體的13個表型性狀進行聚類分析，結(jié)果如圖1 所示。在歐式距離為7.0時，7個群體可被分為3類。其中類群1 包含WM、TZ、LP和YP 種源，類群2 包含ST 和JP 種源，類群3 包含CH 種源。

如表6所示：類群1 的總體特征為果實性狀居中，葉片大小居中；類群2 的總體特征為果實性狀最差，葉片最大；類群3 的總體特征為果實性狀最好，葉片相對較小。

2.3 貴州普通油茶不同家系間表型性狀的遺傳力

由表7 可知，貴州普通油茶果徑、鮮果質(zhì)量、單果種子質(zhì)量、葉長和葉寬等13 種表型性狀，在不同家系間的差異均達到了極顯著（P ＜ 0.01）水平，表明92 個家系具有豐富的表型變異。各指標的遺傳力為0.64 ～ 0.85，各性狀指標均有較高的遺傳力，遺傳力均超過0.60。其中果實表型的平均遺傳力為0.79，葉片表型的平均遺傳力為0.68。

2.4 貴州普通油茶不同家系的聚類

從圖2 來看，92 個普通油茶家系也可被聚為3 類：類群Ⅰ包含2 個家系，分別來自TZ 和ST種源；類群Ⅱ包含19 個家系，分別來自LP、WM和CH 種源；類群Ⅲ包含71 個家系，分別來自WM、YP、ST、JP、LP 和TZ 種源。CH 種源僅出現(xiàn)在類群Ⅱ，并且集中在Ⅱ a，YP、JP 種源僅出現(xiàn)在類群Ⅲ，說明冊亨縣地區(qū)的種源集中，玉屏縣和錦屏縣地區(qū)的種源相對集中，而其他地區(qū)的種源不集中。從種源地劃分看，類群Ⅰ的2 個家系來自黔東南和銅仁；類群Ⅱ的19 個家系來自黔東南和黔西南；類群Ⅲ的71 個家系來自黔東南、黔西南和銅仁。

3 結(jié)論與討論

貴州普通油茶在不同種源群體和不同家系間果實與葉片表型性狀均存在極顯著差異，其表型多樣性非常豐富。貴州普通油茶7 個種源群體的13個表型性狀的家系遺傳力為0.64 ～ 0.85，屬于高遺傳力，表明環(huán)境對其果實與葉片各性狀的影響較小。13 個表型性狀的變異系數(shù)為9.75% ～ 63.82%，其中單果種子數(shù)量的平均變異系數(shù)最高（53.03%），其次是單果種子質(zhì)量（46.70%），表明單果種子數(shù)量和單果種子質(zhì)量的改良空間較大。對于不同的種源群體來說，平均變異系數(shù)最大的是YP 種源（24.68%）， 其次為JP 種源（23.96%）， 最小的是CH 種源（22.08%），7 個種源的變異系數(shù)相差不大，這表明7 個種源果實和葉片的表型變異均較為豐富。而且果實表型性狀的平均變異系數(shù)為29.52%，葉片表型性狀的平均變異系數(shù)為16.03%，可知果實表型的平均變異程度高于葉片表型。說明在進行貴州普通油茶種質(zhì)鑒定時，果實性狀可能起到關(guān)鍵作用。這些表型性狀的差異可以為貴州普通油茶種質(zhì)資源的分類及優(yōu)質(zhì)資源選育提供一定的參考。

遺傳多樣性是遺傳信息在內(nèi)、外因素共同作用下產(chǎn)生的遺傳變異，是群體生物遺傳信息的重要表征，也是長期適應(yīng)與進化的產(chǎn)物[23]。表型性狀是基因型與生態(tài)環(huán)境相互作用的結(jié)果，表型變異必然蘊涵著遺傳變異。表型多樣性研究是植物遺傳多樣性研究中最基礎(chǔ)、最直觀的方法，采用該方法能簡便、快捷地對遺傳資源進行評價，被廣泛應(yīng)用在較多植物的種質(zhì)資源評價研究中[24]。本研究中，貴州不同種源的普通油茶果實表型性狀和葉片表型性狀在不同群體間和不同家系間的差異均達到了極顯著水平，這與夏騰飛等[3] 的研究結(jié)果相似，表明貴州普通油茶不同群體間和不同家系間變異豐富，可為油茶育種提供優(yōu)良的種質(zhì)資源。

變異系數(shù)可反映群體的變異程度，是衡量性狀遺傳變異潛力的有效指標[25]。在本研究中，貴州普通油茶7 個種源群體的表型性狀變異系數(shù)為9.75% ～ 63.82%，平均變異系數(shù)為23.29%，這與黃勇[26] 和徐嘉娟等[24] 的研究結(jié)果相似，表明不同油茶種源群體的表型性狀變異范圍較大。其中果實表型性狀的平均變異系數(shù)為29.52%，葉片表型性狀的平均變異系數(shù)為16.03%，可知果實表型的平均變異程度高于葉片表型，與劉寶富[27] 的研究結(jié)果相似。程離等[28] 的研究結(jié)果表明，新縣典型野生油茶生長區(qū)的7 個群體間表型存在豐富的變異，其果的表型平均變異系數(shù)（27.63%）高于葉的表型平均變異系數(shù)（11.71%），與本研究結(jié)果相符。各種源的變異系數(shù)為22.08% ～ 24.68%，差距并不大，這可能是這7 個種源地區(qū)年均溫和年降水量等環(huán)境因子比較相近所致。表型性狀不穩(wěn)性，且易受環(huán)境因子影響[29]，因此應(yīng)進一步結(jié)合分子標記等技術(shù)，增強種質(zhì)評價的準確性。

遺傳力體現(xiàn)性狀遺傳的穩(wěn)定程度，高遺傳力說明受環(huán)境影響小，評價選擇的效果更好。根據(jù)遺傳力，遺傳控制程度大致可劃分為高遺傳力（大于0.5）、中等遺傳力（0.2 ～ 0.5）、低遺傳力（小于0.2）[30]。本研究中，7 個普通油茶種源果實和葉片表型性狀的家系遺傳力為0.64 ～ 0.85，均超過0.5，各表型性狀均屬于高遺傳力，表明油茶基因型對葉片、果實表型性狀的影響較大，外界環(huán)境對其性狀的影響較小[31]。其中果實表型性狀的平均遺傳力大于葉片表型性狀，表明果實表型性狀受到強烈的遺傳控制[32]。CH 種源普通油茶呈現(xiàn)的是大果型，果實性狀相對于其他地區(qū)表現(xiàn)優(yōu)良，但是葉面積最小，葉片表型性狀比其他地區(qū)略差?？赡苁且驗槿~片中多余的營養(yǎng)物質(zhì)被轉(zhuǎn)移到果實中去，在不影響葉片正常代謝的情況下促進了果實的生長，具體原因有待進一步研究。

本研究中通過對貴州省7 個種源地區(qū)的普通油茶進行多樣性研究，掌握了7 個普通油茶種源的果實和葉片性狀的變異特征。但部分區(qū)域的種質(zhì)資源較少，在后續(xù)研究中可增加種質(zhì)資源數(shù)量，并跟蹤研究多年的產(chǎn)量、品質(zhì)性狀，對種質(zhì)資源進行綜合分析，發(fā)掘優(yōu)良普通油茶家系，并結(jié)合分子生物學技術(shù)進一步分析貴州普通油茶的遺傳多樣性。