羅友進(jìn)，陳 霞，吳純清，張義剛，程玥晴，謝永紅

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329）

花椒為蕓香科（Rutaceae）花椒屬（ZanthoxylumL.）植物，在我國有悠久的栽培歷史，是香料、醫(yī)藥、油料兼用的經(jīng)濟(jì)樹種[1]。目前，果實(shí)為綠色的花椒統(tǒng)稱為“青花椒”，因其具有麻味濃烈、氣味清香的特點(diǎn)，且果皮顏色獨(dú)特，深受消費(fèi)者喜愛。

受歷史、地理及人為因素的影響，花椒在由野生向栽培馴化的過程中逐漸形成了很多的品種，常見的栽培品種如大紅袍、小紅袍、枸椒等。但由于分類依據(jù)各不相同，導(dǎo)致存在品種名稱混淆、雜亂等問題（即同名異物、同物異名現(xiàn)象）。人工選育出的品種雖然較多，但在品種類型和特征上無突破性的進(jìn)展[2-3]。表型性狀鑒定評價(jià)是植物種質(zhì)資源研究的常用方法[4-10]，如李紅莉等通過對黑龍江省野生獼猴桃果實(shí)表型性狀變異研究指出其遺傳多樣性豐富，育種選擇潛力大[7]；王博等以寧夏野生酸棗群體的分布、表型性狀等研究為基礎(chǔ)，提出了酸棗資源的保護(hù)和開發(fā)利用方向[8]。訖今為止，對花椒的研究主要集中在栽培管理、生理、生化、生態(tài)及藥用價(jià)值方面[1,11-13]，對其表型性狀多樣性方面的研究還鮮見報(bào)道[14]，嚴(yán)重制約了其種質(zhì)資源的開發(fā)利用。本文以來自于西南地區(qū)（重慶、四川、云南、貴州）的共16 份青花椒種質(zhì)資源為研究對象，對其8 項(xiàng)表型性狀進(jìn)行分析和綜合評價(jià)，旨在揭示不同來源地青花椒種質(zhì)資源的遺傳多樣性與親緣關(guān)系，為青花椒種質(zhì)資源的開發(fā)利用及新品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為西南地區(qū)的16 份青花椒種質(zhì)，保存在重慶市花椒種質(zhì)資源圃內(nèi)，來源地信息見表1。該資源圃位于重慶市江津區(qū)慈云鎮(zhèn)刁家社區(qū)（E：106°13′5.84″～106°13′26.06″，N：29°6′54.38″～29°7′14.95″），處川東平行嶺谷末端，為北高南低淺丘地貌，海拔范圍為295.5～335.7 m；屬北半球中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣候溫和、四季分明、夏熱冬暖、光熱同季、無霜期長、雨量充沛、濕潤多陰等特點(diǎn)。常年平均氣溫18.4 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)1 141.0 h，年平均降雨量1 001.2 mm；年平均風(fēng)速0.8 m·s-1，最多風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)；年平均蒸發(fā)量為805.5 mm；年雷暴日數(shù)37 d。土壤為沙溪廟組紫色砂壤土和壤土，土層較為深厚；坡耕地面積占68%，平緩谷地面積占32%；土壤排水系統(tǒng)良好。資源圃種質(zhì)資源按照當(dāng)?shù)卦耘喙芾砹?xí)慣進(jìn)行日常管理，其間根據(jù)病蟲害發(fā)生情況及時(shí)噴藥防治。

表1 青花椒種質(zhì)資源的基本信息

1.2 方法

每份青花椒種質(zhì)資源分別選取5 株健康植株采集葉片、花序及果實(shí)樣品進(jìn)行觀測分析，其中，葉片樣品從當(dāng)年生枝條上采集，選取老熟葉片30片·株-1，并確保無機(jī)械損傷和病蟲害；花序樣品于青花椒盛花期在植株中上部采集，10個(gè)·株-1；果實(shí)樣品于各種質(zhì)資源青花椒成熟期隨機(jī)收集，采集混合鮮青花椒果穗樣品1 kg。觀測分析指標(biāo)主要包括狹翼寬、基部小葉面積、葉形指數(shù)、雌蕊長、子房形狀指數(shù)、小葉數(shù)、千粒重、頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 單一性狀雜種指數(shù)Ix

根據(jù)青花椒種質(zhì)資源葉、花、果的主要性狀變異特征，選取狹翼寬、基部小葉面積、葉形指數(shù)、雌蕊長、子房形狀指數(shù)、小葉數(shù)、千粒重及頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)等單一性狀量化指標(biāo)，參考Anderson 設(shè)計(jì)的“雜種指數(shù)”法[14]進(jìn)行青花椒性狀變異的定量評價(jià)。青花椒種質(zhì)資源單一性狀雜種指數(shù)Ix計(jì)算公式如下：

（1）式中，Ix為比較的青花椒種質(zhì)資源各性狀雜種指數(shù)值。I1為評價(jià)資源的各性狀的設(shè)定指數(shù)值，設(shè)定變異最大的竹葉椒，狹翼寬、基部小葉面積、葉形指數(shù)、雌蕊長度、子房形狀指數(shù)、小葉數(shù)、千粒重及頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)單一性狀指數(shù)分別為4、2、3、3、4、3、4、2；設(shè)定花椒各性狀不變，各單一性狀指數(shù)值均為0。A、B分別為花椒屬竹葉花椒、花椒各性狀的最值。X為比較花椒資源各性狀的測定值。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析

表型性狀數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)性描述分析、相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析等均采用IBM SPSS 19.0 軟件進(jìn)行，主成分分析采用因子過程的主成分分析法，提取特征值大于1.0 的因子作為主成分；聚類分析采用離差平方和法，遺傳距離為歐氏距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型性狀描述性分析

16份青花椒種質(zhì)資源的表型性狀統(tǒng)計(jì)分析見表2。由表2 可知，16 份青花椒種質(zhì)資源8 項(xiàng)表型性狀指標(biāo)的變異系數(shù)在6.8%～44.7%，整體變異系數(shù)平均為22.48%，變異范圍較大，種質(zhì)資源多樣性豐富。其中，狹翼寬的變異系數(shù)最大（44.7%），子房形狀指數(shù)的變異系數(shù)最?。?.8%）；葉形指數(shù)、千粒重、基部小葉面積和雌蕊長等的變異系數(shù)均在20%以上，頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)、小葉數(shù)的變異系數(shù)相對較小，分別為13.7%、11.4%。

表2 青花椒種質(zhì)資源表型性狀統(tǒng)計(jì)分析

以花椒屬竹葉花椒、花椒的性狀指標(biāo)為參考標(biāo)準(zhǔn)，按照Anderson 設(shè)計(jì)的“雜種指數(shù)”法對選取的花椒性狀指標(biāo)變異進(jìn)行定量評價(jià)，結(jié)果見表3。由表3 可知，16 份青花椒種質(zhì)資源8 項(xiàng)表型性狀指標(biāo)雜種指數(shù)的變異系數(shù)在14.8%～76.8%，整體變異系數(shù)平均為42.1%，變異范圍較大，其中子房形狀指數(shù)雜種指數(shù)的變異系數(shù)最大（76.8%），小葉數(shù)雜種指數(shù)的變異系數(shù)最?。?4.8%），其余雜種指數(shù)的變異系數(shù)均在20%以上。

表3 青花椒種質(zhì)資源表型性狀雜種指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

（續(xù)表3）

2.2 表型性狀相關(guān)性分析

16 份青花椒種質(zhì)資源表型性狀間的相關(guān)性分析見表4。由表4可知，狹翼寬與基部小葉面積呈極顯著正相關(guān)，與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)；葉形指數(shù)與千粒重呈極顯著正相關(guān)，與雌蕊長呈顯著正相關(guān)；雌蕊長與子房形狀指數(shù)和千粒重均呈顯著正相關(guān)；其他各指標(biāo)之間不存在顯著性相關(guān)。結(jié)果表明，16份花椒種質(zhì)資源多個(gè)數(shù)量性狀間存在著互相促進(jìn)、互相制約的復(fù)雜關(guān)系。

表4 青花椒種質(zhì)資源表型性狀相關(guān)性分析

2.3 主成分分析

青花椒種質(zhì)資源8 個(gè)表型性狀指標(biāo)的主成分分析見表5。以特征值大于1為標(biāo)準(zhǔn)提取主成分，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為75.313%，即表明3 個(gè)主成分能表達(dá)青花椒種質(zhì)資源表型性狀的大部分信息。

表5 青花椒種質(zhì)資源表型性狀主成分提取與成分貢獻(xiàn)率

從各主成分中每個(gè)性狀的特征向量值（見表6）來看，第1 主成分的貢獻(xiàn)率最高，為38.918%，其中雌蕊長（0.867）、狹翼寬（0.747）、千粒重（-0.739）的特征向量絕對值較大；第2 主成分的貢獻(xiàn)率其次，為19.003%，其小葉數(shù)（0.796）、子房形狀指數(shù)（-0.615）、狹翼寬（-0.434）的特征向量絕對值較大；第3 主成分的貢獻(xiàn)率也較高，為17.392%，其頂端小葉單邊側(cè)脈數(shù)（0.627）、基部小葉面積（0.624）、葉形指數(shù)（-0.568）的特征向量絕對值較大。

表6 青花椒種質(zhì)資源表型性狀特征向量值

2.4 聚類分析

基于8 項(xiàng)表型性狀的雜種指數(shù)對16 份青花椒種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析，可將其劃分為3 類，結(jié)果見圖1。其中，第Ⅰ類有九葉青花椒、關(guān)嶺藤椒、云南大麻椒、云南藤椒、榮昌無刺花椒、蓬溪青花椒、金陽青花椒，第Ⅱ類有云南野生花椒-3、金佛山野生花椒-6、奉節(jié)野生花椒-2、巫溪野生花椒-2、涪陵野生花椒-1、樂山野生花椒-1、潼南野生花椒-1、江津野生花椒-1，第Ⅲ類有神龍峽早花竹葉椒。結(jié)果表明，花椒栽培品種與野生品種間存在著較大差異；來源于貴州、云南和重慶的花椒栽培品種具有較近的親緣關(guān)系，它們與來源于四川的花椒栽培品種的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。同時(shí)，因第Ⅲ類只有神龍峽早花竹葉椒，故本文只對第Ⅰ類與第Ⅱ類進(jìn)行獨(dú)立樣品t 檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這兩類群間在狹翼寬、葉形指數(shù)、雌蕊長和千粒重等指標(biāo)的雜種指數(shù)間存在顯著性差異。

圖1 西南地區(qū)16份青花椒種質(zhì)資源聚類分析

3 討論與結(jié)論

表型性狀是基因型和環(huán)境共同作用的表現(xiàn)，表型性狀變異是植物遺傳多樣性在形態(tài)水平上的表現(xiàn)，是其自身遺傳因素與外部環(huán)境相互作用的結(jié)果[15]。植物表型多樣性研究是植物遺傳多樣性研究最直接、最基礎(chǔ)的方法，既能從整體上分析表型遺傳多樣性的豐富程度，又能為分子生物學(xué)研究提供可靠的表型數(shù)據(jù)[16-17]。本文以從西南地區(qū)收集的16 份青花椒種質(zhì)資源為研究對象，從對其8 個(gè)表型性狀指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)性描述、變異程度等分析與評價(jià)可以看出：西南地區(qū)青花椒資源豐富。16 份青花椒種質(zhì)資源8 項(xiàng)表型性狀指標(biāo)的變異系數(shù)在6.8%～44.7%，整體變異系數(shù)平均為22.48%，其狹翼寬的變異系數(shù)最大，說明各種質(zhì)間差異大，有著豐富的遺傳多樣性，而子房形狀指數(shù)的變異系數(shù)最小，即表明其在各種質(zhì)間相對穩(wěn)定。各表型性狀間的相關(guān)性分析表明，青花椒千粒重與雌蕊長、葉形指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與狹翼寬呈顯著負(fù)相關(guān)；主成分分析表明，雌蕊長、子房性狀指數(shù)、基部小葉面積和狹翼寬是最主要表型性狀因子；聚類分析也表明，青花椒栽培品種與野生品種間表型性狀存在著較大的差異，這就為以后青花椒品種的優(yōu)選提供了依據(jù)。

本研究對16份青花椒種質(zhì)資源表型性狀進(jìn)行分析和評價(jià)，在一定程度上反映了西南地區(qū)青花椒種質(zhì)資源的多樣性，為今后深入研究其遺傳多樣性奠定了基礎(chǔ)。但表型性狀的表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境因子共同作用的結(jié)果，且受環(huán)境因素影響較大。因此，還應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行植株性狀及分子水平的相關(guān)研究，采用表型性狀分析與分子標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合的方法深入評價(jià)青花椒資源。