于增金,鄭風(fēng)英,任 可,吳佳木,榮俊冬,陳禮光,鄭郁善,2

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院；2.福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建 福州 350002)

種源試驗(yàn)被廣泛應(yīng)用于林木遺傳育種研究中，常用來(lái)探究地理氣候因子與林木種群遺傳變異之間的聯(lián)系，以闡明種群的遺傳變異模式[1].倪妍妍等[2]、Bezzalla et al[3]、Saenger et al[4]、李肇鋒等[5]分別對(duì)栓皮櫟(Quercusvariabilis)、摩洛哥堅(jiān)果(Arganiaspinosa)、紅樹(shù)林(Avicenniamarina(Forssk.) Vierh.)、風(fēng)藤(Piperkadsura(Choisy) Ohwi)等林木展開(kāi)了種源試驗(yàn)研究，并已取得一定成果.由于林木遺傳育種試驗(yàn)研究周期較長(zhǎng)，因此，苗期試驗(yàn)成為林木優(yōu)良種源初選的重要方法，并已在文冠果(Xanthocerassorbifolium)[6]、短枝木麻黃(Casuarinaequisetifolia)[7]、千年桐(Aleuritesmontana)[8]等林木的研究中予以應(yīng)用.

凹葉厚樸(Magnoliaofficinalissubsp.biloba)是我國(guó)重要的二級(jí)野生中藥材珍惜樹(shù)種之一，喜濕潤(rùn)涼爽的山地氣候，其全身是寶，干燥的樹(shù)皮和根皮具有較高的藥用價(jià)值，常用于治療祛濕消痰、便秘腹瀉等癥狀，主要分布于浙江西南部、安徽南部、福建西部、江西廬山、貴州東部及湖南南部等地[9-13].有關(guān)凹葉厚樸的藥用成分[14-15]、生長(zhǎng)規(guī)律[16-17]、生理特性[13,18]、栽培技術(shù)[19-20]等方面的研究較多；而凹葉厚樸種源試驗(yàn)的研究較少，覆蓋范圍較窄[21]，在遺傳特性等方面的研究鮮有報(bào)道.本文以凹葉厚樸主產(chǎn)區(qū)9個(gè)省市的21個(gè)種源為研究對(duì)象，并在福建省三明市明溪縣進(jìn)行種源苗木試驗(yàn)，對(duì)不同種源間凹葉厚樸1年生幼苗的12個(gè)生長(zhǎng)性狀進(jìn)行了測(cè)定與分析，以期了解凹葉厚樸苗木生長(zhǎng)性狀與地理氣候因子間的關(guān)系，并篩選出一批速生優(yōu)質(zhì)的凹葉厚樸品種，旨在為本地區(qū)優(yōu)質(zhì)中藥材種植品種的選取提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

凹葉厚樸種源育苗試驗(yàn)地位于福建省三明市明溪縣大焦村苗圃內(nèi)( 26′18″N，116′57″E).該試驗(yàn)地屬中亞熱帶季風(fēng)性氣候，年均降雨量1 800 mm左右，年均溫18 ℃左右，極端最低氣溫出現(xiàn)在1月(-8.8 ℃)，極端最高氣溫出現(xiàn)在7月(39.6 ℃)，年均光照可達(dá)1 760 h，年均無(wú)霜期286 d.地形以丘陵為主，其海拔約340 m，地理環(huán)境優(yōu)越.試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為壤土，pH值6.2，全氮含量0.98 g·kg-1，全磷含量0.07 g·kg-1，全鉀含量1.5 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量27.63 g·kg-1，水解氮含量67.5 mg·kg-1，速效磷含量5.25 mg·kg-1，速效鉀含量8.2 mg·kg-1.

1.2 供試材料

2012年在凹葉厚樸主要分布區(qū)(安徽、江蘇、河南、陜西、浙江、福建、湖北、江西、四川等9個(gè)省市)選擇21個(gè)種源地，挑選生長(zhǎng)強(qiáng)健、無(wú)病蟲(chóng)害侵害的采種母樹(shù)，采種樹(shù)株距10 m.每株取樹(shù)冠中部發(fā)育正常、無(wú)畸形的成熟果實(shí)，去除果皮后將種子自然晾干，挑選成熟飽滿、形狀完好的種子作為試驗(yàn)材料.不同種源地凹葉厚樸的地理位置及其氣象因子見(jiàn)表1.

表1 凹葉厚樸21個(gè)種源的地理位置及氣候因子狀況Table 1 Geographic and climatic conditions of 21 provenances of M.officinalis

1.3 苗期性狀調(diào)查

凹葉厚樸種子經(jīng)統(tǒng)一的沙藏層積催芽后，于2013年4月11日進(jìn)行田間點(diǎn)播育苗，行距10 cm，粒距8 cm.采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次.期間苗期均采用統(tǒng)一的撫育管理措施，按時(shí)噴水使苗床保持濕潤(rùn)，定期為苗木除雜、松土、施肥及病蟲(chóng)害防治.

11月對(duì)凹葉厚樸幼苗的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行調(diào)查，各種源隨機(jī)選取5組，每組30株，用標(biāo)尺(精度為0.01 cm)測(cè)量苗高，用游標(biāo)卡尺(精度為0.01 cm)測(cè)量地徑.各組挑選5株標(biāo)準(zhǔn)苗木，收獲整個(gè)植株.將苗木根系置于流水中沖洗干凈后自然晾干；利用Epson V700掃描儀(分辨率為400 bpi)進(jìn)行根系掃描，使用根系分析系統(tǒng)LA2400 WinRHIZO Pro分析根長(zhǎng)、平均根徑，將其葉、枝、根精細(xì)分離，置于烘箱105 ℃殺青20 min，80 ℃烘至恒重，稱重后計(jì)算葉、枝、根生物量.總酚含量的測(cè)定參照文獻(xiàn)[22].

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 19.0和Excel 2010等軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(LSD)、多重比較(Duncan)和相關(guān)分析.不同種源凹葉厚樸苗期性狀的遺傳變異系數(shù)(GCV)、廣義遺傳力(H2)計(jì)算公式為：

GCV=(遺傳標(biāo)準(zhǔn)差/性狀平均值)×100%，H2=1-1/F

式中，F(xiàn)為方差分析種源間與種源內(nèi)的均方比[23].

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源凹葉厚樸苗期的性狀差異

凹葉厚樸苗高、地徑和生物量的大小等指標(biāo)是評(píng)價(jià)苗期生長(zhǎng)優(yōu)劣的重要依據(jù).對(duì)不同種源凹葉厚樸苗期性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果(表2)顯示，21個(gè)種源間凹葉厚樸苗期性狀的變異系數(shù)為12.67%～48.76%，葉總酚含量、莖總酚含量和枝生物量種源變異系數(shù)較高，分別為 48.76%、45.01%和32.9%，說(shuō)明凹葉厚樸苗期性狀間存在較豐富的遺傳變異.不同種源凹葉厚樸苗期性狀除平均根徑差異不顯著外(P>0.05)，其余苗期性狀差異均極顯著(P<0.01).

遺傳力是衡量林木生長(zhǎng)性狀的重要遺傳參數(shù)，在對(duì)林木進(jìn)行遺傳改良時(shí)，應(yīng)依據(jù)林木的遺傳性狀來(lái)制定相應(yīng)的育種策略.從21個(gè)種源凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀的遺傳參數(shù)結(jié)果(表2)可知：苗期性狀遺傳力為0.09～1.00.其中平均根徑、地徑、總根長(zhǎng)遺傳力較小，分別為0.09、0.67、0.71，說(shuō)明這3個(gè)生長(zhǎng)性狀在種源間的差異穩(wěn)定性較低；其余9個(gè)生長(zhǎng)性狀遺傳力均在0.90以上，說(shuō)明凹葉厚樸這9個(gè)生長(zhǎng)性狀在種源間的差異穩(wěn)定性較高，受較強(qiáng)的水平遺傳力控制，具有較大的遺傳改良空間，可作為遺傳變異研究的主要性狀.

2.2 凹葉厚樸各表型性狀間相關(guān)性

對(duì)不同種源凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明(表3)，苗高與葉總酚含量、莖總酚含量、全株總酚含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與莖生物量、總生物量、平均根徑分別呈極顯著正相關(guān)和顯著正相關(guān)，說(shuō)明凹葉厚樸苗木越高，其莖生物量、總生物量和平均根徑越大，而葉總酚含量、莖總酚含量和全株總酚含量越低.凹葉厚樸苗木地徑與葉生物量、根生物量、總生物量呈極顯著正相關(guān)，與生物量、總根長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明苗木地徑越大，苗木總根長(zhǎng)和生物量越大.苗木葉生物量、莖生物量、根生物量、總生物量之間呈極顯著正相關(guān).苗木葉總酚含量與莖總酚含量之間呈顯著正相關(guān)，全株總酚含量與莖總酚含量、根總酚含量呈極顯著正相關(guān).

2.3 不同種源凹葉厚樸苗期性狀與地理氣候因子的相關(guān)性

通過(guò)對(duì)不同種源凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀與氣象因子間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果(表4)表明，年降水量對(duì)苗期生長(zhǎng)性狀的影響較大，其中年降水量與苗木的地徑、總根長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)，與平均根徑呈極顯著負(fù)相關(guān).說(shuō)明隨降水量的增大，凹葉厚樸苗木地徑、總根長(zhǎng)增加，而平均根徑則下降；總根長(zhǎng)與緯度、年均無(wú)霜期分別呈顯著負(fù)相關(guān)、顯著正相關(guān)，說(shuō)明緯度越低、無(wú)霜期越長(zhǎng)，越有利于苗木總根長(zhǎng)的生長(zhǎng).苗木的平均根徑與緯度、經(jīng)度分別呈顯著正相關(guān)、顯著負(fù)相關(guān)，根總酚含量與年均溫呈顯著負(fù)相關(guān)，而年日照時(shí)數(shù)與苗期生長(zhǎng)性狀間的相關(guān)性均不顯著.

表2 不同種源凹葉厚樸苗期性狀1)Table 2 Seedling traits of M.officinalis from 21 provenances

1)同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著，**表示0.01水平上(雙側(cè))差異極顯著.

表3 不同種源凹葉厚樸苗期性狀間相關(guān)性分析1)Table 3 Correlation analysis between seedling traits of of M.officinalis from different provenances

1)*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01).

表4 不同種源凹葉厚樸苗期性狀與氣象因子的相關(guān)性分析1)Table 4 Correlation analysis between seedling traits and meteorological factors of M.officinalis from different provenances

1)*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01).

2.4 凹葉厚樸種源的綜合評(píng)定

通過(guò)綜合性狀評(píng)定法對(duì)不同種源凹葉厚樸苗期的生長(zhǎng)性狀進(jìn)行評(píng)價(jià).將苗木苗高、地徑、總生物量和全株總酚含量4個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行加權(quán)平均，并根據(jù)其綜合得分進(jìn)行排名，綜合評(píng)定優(yōu)良種源(表5).綜合得分越高，其綜合表現(xiàn)越好，篩選出江西九江廬山、浙江杭州淳安、浙江麗水景寧、湖北黃岡蘄春和湖北恩施5個(gè)適宜福建省三明市明溪縣的育苗的優(yōu)良種源.

表5 凹葉厚樸種源的綜合得分與排名Table 5 Comprehensive scores and rankings of M.officinalis from different provenances

3 討論與小結(jié)

樹(shù)木地理范圍分布越廣，越容易產(chǎn)生與其生境相適應(yīng)的遺傳變異，并將這種變異通過(guò)相對(duì)較穩(wěn)定的性狀傳遞給下一代，這有益于其生存和進(jìn)化[24-25].凹葉厚樸分布范圍比較廣且各分布區(qū)生態(tài)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，加之長(zhǎng)期的地理隔離以及自然選擇，不同種源的凹葉厚樸在某些性狀上必然會(huì)存在一定的變異.本試驗(yàn)共采集21個(gè)凹葉厚樸種源的種子，并在福建省明溪縣展開(kāi)種源苗期試驗(yàn)，對(duì)凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀進(jìn)行了測(cè)定與分析，結(jié)果表明，21個(gè)凹葉厚樸種源間各性狀除平均根徑差異不顯著外，其余各性狀差異均極顯著.表明凹葉厚樸不同種源苗期的生長(zhǎng)性狀間存在較大遺傳變異，這可能是由于凹葉厚樸對(duì)不同生境所采取的適應(yīng)性策略不同，該結(jié)果與石蒜(LycorisradiateHerb)[26]、文冠果(XanthocerassorbifoliumBunge)[27]、日本落葉松(Larixkaempferi)[28]等樹(shù)種的變異情況比較相似.凹葉厚樸總酚是由厚樸酚與和厚樸酚組成，總酚含量的高低會(huì)直接影響藥材的質(zhì)量[29].由凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀的變異系數(shù)可知，苗期各生長(zhǎng)性狀在種源間變異系數(shù)較大的有葉總酚含量、莖總酚含量、枝生物量、根生物量、根總酚含量、全株總酚含量、總生物量，這說(shuō)明凹葉厚樸苗期的總生物量及全株總酚含量易受生態(tài)環(huán)境因子的影響而發(fā)生相應(yīng)的地理遺傳變異，這與楊志玲等[30]對(duì)厚樸(MagnoliaofficinalisRend et Wils)種源間遺傳變異的研究結(jié)果一致.苗期除平均根徑、地徑、總根長(zhǎng)的遺傳力較小，其余性狀遺傳力均大于0.90，說(shuō)明凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀差異主要受其自身遺傳因子的調(diào)控，可作為凹葉厚樸性狀遺傳多樣性評(píng)價(jià)及地理遺傳變異研究的主要參考依據(jù)，這與趙陽(yáng)等[27]、句嬌等[31]等對(duì)文冠果的研究結(jié)果相一致.

凹葉厚樸性狀的變異不僅與其自身的遺傳因素有關(guān)，還與其所處的生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)[21].本研究對(duì)凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀與其種源地的地理氣候因子間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，不同種源凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀的地理變異受經(jīng)度、緯度、年均溫、年無(wú)霜期和年降水量5個(gè)氣候因子影響，主要受年降水量、緯度氣候因子的影響.總體上表現(xiàn)為年降水量越多，緯度越低，越有利于凹葉厚樸苗期的生長(zhǎng)，該現(xiàn)象在其他樹(shù)種的地理變異中也曾出現(xiàn)過(guò).例如，吳培培等[32]研究發(fā)現(xiàn)，海拔和緯度越低，年均降水量越大，越有利于嶺南槭(AcertutcheriDuthie)苗木的苗高、地徑的生長(zhǎng)；屈紅軍等[33]研究發(fā)現(xiàn)，蒙古櫟(Quercusmongolica)樹(shù)高與緯度和經(jīng)度呈正相關(guān)，且年均氣溫越高、降雨量越大的種源，其生長(zhǎng)量越大，而地徑與氣候因子無(wú)密切相關(guān)性，存在隨機(jī)變異.何霞等[34]研究發(fā)現(xiàn)，氣溫較高、濕度較大、年降水量較大的苦楝(Meliaazedarach)種源分布區(qū)，其苗木的冠幅更茂盛，主干更通直，生長(zhǎng)潛力更大.

本研究結(jié)果表明，不同種源凹葉厚樸苗期的生長(zhǎng)性狀隨地理氣候因子的變化而變化，在種源間形成了較顯著的遺傳變異，且這種變異能穩(wěn)定遺傳給后代；凹葉厚樸苗期生長(zhǎng)性狀的變異主要受年降水量和緯度2個(gè)環(huán)境因子的影響，其中，總生物量和全株總酚含量的性狀變異最易受環(huán)境因子的影響；通過(guò)種源的綜合評(píng)定，初步篩選江西九江廬山、浙江杭州淳安、浙江麗水景寧、湖北黃岡蘄春、湖北恩施5個(gè)種源為適合福建省三明市明溪縣地區(qū)育苗的優(yōu)良種源.