姜存良 吳 勇 鄧 浪 蔡光輝 包昌艷 李凱峰 王連春 劉惠民
(西南林業(yè)大學(xué)云南省高校林木遺傳育種改良與繁育重點實驗室,西南山地森林資源保育與利用省部共建教育部重點實驗室,云南 昆明,650233)
獼猴桃屬(Actinidia)是獼猴桃科(Actinidiaceae)植物,其分布較廣,為落葉、半落葉至常綠藤本[1]。獼猴桃具有極高的經(jīng)濟價值和營養(yǎng)價值,屬內(nèi)各種的果實都可食用,且部分用于釀酒、制果脯;獼猴桃維C含量極高,被譽為“水果之王”、“維C之王”[2]。我國獼猴桃產(chǎn)業(yè)由1978年的零起步在之后的30年內(nèi)迅速擴大[3],獼猴桃是當(dāng)今社會競相發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)[4],而云南的獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢[5]。在近幾年內(nèi),云南省內(nèi)多地有公司規(guī)?;竺娣e栽培獼猴桃,栽培品種以引進的中華獼猴桃系列品種為主[6]。本土野生獼猴桃資源栽培利用很低,僅用于嫁接砧木,且對砧木遺傳信息不明確。
云南是一個典型的高原山區(qū)省份,高海拔低緯度的地理環(huán)境造就了當(dāng)?shù)刎S富的光熱資源,對于發(fā)展果樹產(chǎn)業(yè)具有得天獨厚的優(yōu)勢[7]。獼猴桃野生資源分布在云南省內(nèi)各地,崔致學(xué)等[8]、胡忠榮等[9]人于20世紀(jì)八九十年代對云南省野生獼猴桃做過調(diào)查,結(jié)果顯示云南野生獼猴桃屬共有56個野生種,其中有31個種、23個變種及2個變型,種類居全國之首[10-11]。除滇西北海拔較高地區(qū)分布較少外,其他地區(qū)種類和數(shù)量都較為豐富,尤其是滇東北的昭通地區(qū)記載有分布23個種[12],也是獼猴桃分布最為集中的區(qū)域之一。獼猴桃垂直分布高度在350~3 485 m之間,且多集中在700~2 700 m間的地區(qū)[13]。云南省復(fù)雜的氣候類型和地形特征形成了16個獼猴桃屬植物的特有種及變種[14]。本次調(diào)查旨在前人研究的基礎(chǔ)上對云南省幾個記載有獼猴桃集中分布的地區(qū)進行調(diào)查,了解現(xiàn)今野生獼猴桃的自然分布狀況,采集植株枝條作資源保存,收集其優(yōu)良的生物學(xué)特征并初步利用,為后期野生獼猴桃雜交選育及品種改良作基礎(chǔ)。
此次調(diào)查野生獼猴桃資源區(qū)域主要集中分布于滇東北的烏蒙山脈一代,包括鎮(zhèn)雄縣、威信縣、大關(guān)縣等;滇西的高黎貢山及碧羅雪山地區(qū)的瀘水市、云龍縣、蘭坪縣;滇南地區(qū)主要有大圍山保護區(qū)主要為屏邊縣、河口縣;文山州的馬關(guān)縣、文山市、麻栗坡縣。其他野生獼猴桃分布的區(qū)域也都為林場管轄區(qū)域,調(diào)查區(qū)域如圖1所示。說明人類生產(chǎn)活動對該屬植物的棲居環(huán)境也造成了一定的破壞,使得該屬植物在分布上有一定減少。此次調(diào)查獼猴桃分布較為豐富的地區(qū)均為雨量充沛且土壤肥沃的溝谷之中,這說明獼猴桃喜光喜濕的生長習(xí)性。
圖 1 獼猴桃野生資源收集主要區(qū)域Fig.1 Main areas of wild kiwifruit resources collection
于2018年7月至2018年9月根據(jù)袁媛等[9]研究以及中國植物志分布記載區(qū)域?qū)υ颇鲜讉€野生獼猴桃主要分布地區(qū)進行野外資源調(diào)查采集(圖1)。
調(diào)查方式:1)事先咨詢當(dāng)?shù)亓謽I(yè)工作者確定野生獼猴桃資源的分布地點后,請當(dāng)?shù)亓謽I(yè)站人員或雇用熟悉當(dāng)?shù)氐匦蔚拇迕駧ьI(lǐng)采集野生獼猴桃資源。2)采樣時采用樣線調(diào)查法,收集同一小區(qū)域內(nèi)所有發(fā)現(xiàn)的種,同一野生種每間隔2 km收集1份。
采集方法:1)采集部位主要選擇1年生粗壯枝條,摘除葉片后用枝剪剪成均勻長度,兩端進行封蠟處理后置于10#密封袋內(nèi),以減少水分散失保證其活性,掛好標(biāo)簽后快速帶回學(xué)校進行扦插處理并作資源保存;2)記錄植株生物學(xué)性狀,主要包括葉片、莖段及果實特征并用相機拍照;3)記錄生境及土壤條件;4)用GPS或影像軟件記錄其海拔高度和經(jīng)緯度。
1.3.1 野生種鑒定
根據(jù)參考文獻及記載的原有分布地、借閱西南林業(yè)大學(xué)標(biāo)本館(KUN)、結(jié)合《中國植物志》(EFLORA)、中國植物圖像庫(PPBC)、中國數(shù)字植物標(biāo)本館(CVH)等,對采集到的標(biāo)本進行莖、葉、髓、果實外觀、大小、被毛等特征描述并分類,用于初步評價野生種的特異性及優(yōu)勢性狀等。
1.3.2 野生獼猴桃遺傳性狀描述
參照《獼猴桃種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[15]選擇15個主要生物學(xué)性狀對收集到的枝、葉、果實進行賦值與分級(表1),性狀表現(xiàn)如下:1年生枝表皮粗糙程度、陽面顏色、髓的類型、新梢絨毛密度、絨毛類型、葉片形狀、基部形狀、邊緣鋸齒狀態(tài)、正面茸毛密度、背面茸毛密度、正面綠色程度、背面顏色、果實大小、形狀、喙端形狀。
表 1 獼猴桃15個描述性狀及賦值Table 1 Fifteen description characters and assignments of wild kiwifruit
運用Excel將各類性狀賦值進行數(shù)據(jù)整理,根據(jù)平均值(xˉ)、標(biāo)準(zhǔn)差(δ)、變異系數(shù)(CV)[16]等值。根據(jù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差將各性狀測量數(shù)據(jù)分為10級,從第1級{Xi<(xˉ?2σ)}到 第10級{Xi≥(xˉ+2σ)},Xi為性狀i級的取值,每0.5σ為1級,統(tǒng)計各性狀在10個級別中的分布頻率。每級的相對頻率(Pi)用于計算多樣性指數(shù)[17]。性狀多樣性采用Shannon?Weaver(H')指數(shù)[18]公式計算,即H'= ?∑PilnPi。其中Pi為某性狀第i級內(nèi)材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比[19]。
運用SPSS 19.0對15個表型性狀采用系統(tǒng)聚類的組間聚類方法對采集到的24個種進行聚類分析,繪制樹狀聚類圖并根據(jù)平方歐氏距離分析[20]。
此次共收集104份野生獼猴桃資源,經(jīng)過種類鑒定共有24個種及原變種,見表2。根據(jù)梁疇芬[21]分類方法將獼猴桃屬劃分為4個組,此次調(diào)查中凈果組有3個種,占有調(diào)查比例12.5%;斑果組有13個種,占調(diào)查比例54.2%;星毛組有6個種,占調(diào)查比例25.0%;糙毛組有2個種,占調(diào)查比例8.3%。從分布區(qū)域來看,昭通地區(qū)共收集到野生獼猴桃種13個占54.17%;曲靖地區(qū)2個種占8.33%;昆明市1個種占4.17%;文山州12個占種50.00%;紅河州7個種占29.17%;大理市1個種占4.17%;怒江州4個種占16.70%。
表 2 野生獼猴桃資源采集情況Table 2 Record of wild kiwifruit resource collection
此次調(diào)查野生獼猴桃海拔范圍1 230~2 960 m,不同野生種之間的分布范圍差異較大,但多數(shù)種集中分布于海拔1 400~1 700 m的區(qū)域,海拔分布較低的只有2個種:簇花獼猴桃(1 300~1 360 m)、闊葉獼猴桃(1 230~1 600 m),也都分布于保護區(qū)內(nèi)海拔落差較大的山谷之中,海拔分布達2 000 m以上的種共8個種:凈果組有狗棗獼猴桃(1 590~2 330 m)1個種;斑果組有紫果獼猴桃(2 300~2 400 m)、毛葉硬齒獼猴桃(1 400~2 100 m)、京梨獼猴桃(1 395~2 030 m)、顯脈獼猴桃(1 700~2 960 m)、硬齒獼猴桃(1 450~2 180 m)、楔 葉 獼 猴 桃(1 700~2 150 m)6個種;糙毛組有貢山獼猴桃(2 450~2 650 m)1個種。斑果組的種在地域分布區(qū)域范圍較大,而該組的植物海拔分布上也較廣。海拔落差最大的種為顯脈獼猴桃,該種在昭通三江口林場(1 700~1 850 m)、曲靖會澤地區(qū)(2 350 m)、文山老君山地區(qū)(2 750~2 960 m)、云嶺保護區(qū)(2 700~2 960 m)均有分布,且都為各地收集到的最高海拔分布種,表明了該種具有一定耐寒特性。
遺傳表型性多樣性分析結(jié)果見表3~4。此次調(diào)查將15個性狀描述共檢測出73個變異類型,平均每個性狀有變異類型5.2個。其中1年生枝條陽面顏色、果實形狀、果實喙端形狀這3個性狀變異類型較多,均為8個;其次為葉的形狀,各性狀間的變異頻率分布也有所差異:1年生枝表皮光滑程度(66.67%)、1年生枝片狀髓(83.33%)、新梢絨毛無或?。?2.50%)、新梢短絨毛類型(66.67%)、葉片邊緣鋸齒類型(83.33%)、葉片正面無毛或?。?7.50%)、葉片背面無毛或極?。?5.00%)、葉片正面深綠(66.67%)、葉片背面顏色中綠(50.00%)、小果類型(70.83%)、果實圓柱形(41.67%)這11個變異類型的頻率分布均較大,占表型性狀的主要特征,其他62個變異類型在15個性狀頻率較少,也形成了多種不同的形態(tài)類型,符合獼猴桃物種在野生環(huán)境下形成的豐富形態(tài)特征。
表 3 野生獼猴桃主要性狀和頻率分布Table 3 Main traits and frequency distribution of wild kiwifruit
表 4 15個表型性狀的遺傳多樣性指數(shù)分析Table 4 Analysis of genetic diversity index of 15 phenotypic traits
15個表型性狀的變異系數(shù)平均值為46.0%,其中新梢絨毛類型的變異系數(shù)最大,為74.2%,最小的是邊緣鋸齒狀態(tài)的變異系數(shù),為13.4%。新梢絨毛密度、葉片背面茸毛密度、果實形狀、葉片正面茸毛密度、1年生枝表皮粗糙程度這6個表型性狀的變異系數(shù)均大于50%,表明這6個性狀變異類型豐富。而1年生枝髓的類型、葉片邊緣鋸齒狀態(tài)、葉片正面綠色程度這3個性狀的變異系數(shù)小于25%,說明性狀變異離散程度不高,性狀遺傳特性相對穩(wěn)定。
15個表型性狀的多樣性指數(shù)平均值為1.006,果實喙端性狀最大為1.758,其次為1年生枝陽面顏色、果實形狀、葉片形狀、葉片基部形狀,新梢絨毛密度、新梢絨毛類型、葉片背面顏色,這8個性狀多樣性指數(shù)較大,表明24個種在15個表型性狀中分的10級內(nèi)的分布較為均勻。而1年生枝髓的類型、邊緣鋸齒狀態(tài)、葉片正面茸毛密度這3個表型性狀的多樣性指數(shù)較小,表明這3個性狀的表現(xiàn)型相對較少,且在每個表現(xiàn)型上的分布都不均勻。
由此可見,15個性狀的73個變異類型的頻率分布各不相同,各性狀的遺傳多樣性指數(shù)差異也較大,其范圍在0.451~1.758之間,表明了此次調(diào)查24個獼猴桃種性狀變異類型豐富。
葉片形態(tài)描述:獼猴桃在生長過程中往往呈二型或多型,因此只根據(jù)葉片進行鑒定存在較大難度。此次調(diào)查中闊卵形葉片種收集到最多,為9種,占37.5%,該類型葉片多為凈果組和斑果組野生種所有,均為4個,占葉片類型的16.7%;其次為卵圓形葉片,有7種,占29.17,多為斑果組野生種所有,為6個,占葉片類型的25%;披針形葉片次之,有5種,占20.83%,其中斑果組占有3種,占葉片類型的12.5%,可見獼猴桃屬植物各組間葉片類型相互交叉。中華獼猴桃及其變種葉片多為近扇形,是該種最顯著的特征之一。不同種間其葉尖形態(tài),邊緣鋸齒狀態(tài)、葉背面顏色及有無絨毛程度上也有較大差異,這與其生長環(huán)境及海拔分布具有一定的聯(lián)系。
果實描述:此次調(diào)查從果實的質(zhì)量特征來進行分析,果實形狀、喙端形狀均有8個變異類型,表明了野生獼猴桃豐富的果實形狀類型。獼猴桃果實多以圓柱形為主,此次調(diào)查共有10個種,占41.7%;其次多為卵圓形,有5個種,占20.8%。野生獼猴桃果實在個體差異上也存在較大差異,果形較大的如中華獼猴桃、硬毛獼猴桃等達70 g以上,縱徑較長的可達7 cm左右,而小果如貢山獼猴桃等僅有2 g左右縱徑僅有1 cm左右。
將24個野生種根據(jù)15個表型性狀采用系統(tǒng)聚類的組間聚類方法分析得出樹狀聚類圖(圖2),并在歐式距離為20.0處將24個野生獼猴桃種分為4個大組。A組包括葛棗獼猴桃、狗棗獼猴桃3個種,該組葉片光滑,果實表面光滑、葉緣呈波浪形且均為凈果組野生種;B組有紅毛獼猴桃、昭通獼猴桃、異色獼猴桃、貢山獼猴桃、簇花獼猴桃、中越獼猴桃、京梨獼猴桃、闊葉獼猴桃、毛葉硬齒獼猴桃、顯脈獼猴桃、粉葉獼猴桃、硬齒獼猴桃、革葉獼猴桃、紅莖獼猴桃、駝齒獼猴桃、楔葉獼猴桃16個種,該組的葉片具有少量絨毛或無毛,邊緣具鋸齒,葉片多為革質(zhì)葉,果實較小,多帶斑點;C組有中華獼猴桃和硬毛獼猴桃2個種,該組主要特征為果形較大,果皮具糙毛,葉片較大且為闊卵形;D組有綿毛獼猴桃、粉葉獼猴桃、蒙自獼猴桃3個種,該組主要特征為葉片正面具有大量絨毛,果實呈長圓柱形且表皮也有少量絨毛。聚類結(jié)果在形態(tài)特征辨別上有一定可靠性,表明表型性狀的選擇基本正確,可為性狀的觀測和取舍提供一定依據(jù)。
圖 2 R型樹狀聚類Fig.2 R-type tree clustering diagram
本次調(diào)查闡述了云南省大部分區(qū)域的野生獼猴桃資源分布現(xiàn)狀,對該屬植物的保護與利用進行相關(guān)描述。對收集到的24個野生獼猴桃種進行表型多樣性分析,通過變異系數(shù)、Shannon?Weaver(H')指數(shù)、及聚類分析等描述了獼猴桃豐富的遺傳性狀,具有較高的經(jīng)濟利用價值。
此次調(diào)查主要集中在8—10月份,是多數(shù)野生獼猴桃掛果的時間,但也未能獲得所有采集到的野生獼猴桃的完整性狀,對種質(zhì)資源的調(diào)查需進行連續(xù)的觀測方能得出更為完整的結(jié)果。此次研究未能進行持續(xù)的調(diào)查,使野生獼猴桃的一些調(diào)查記錄不完整,對最終的分析帶來了一定的影響。
獼猴桃屬植物現(xiàn)今主要分布在昭通、文山、紅河、大理等一些人類活動較少的地區(qū),但由于人類活動如毀林開荒、造林更新等對山區(qū)的開發(fā)嚴(yán)重,破壞了野生獼猴桃的生存環(huán)境。以大圍山[22]為例,區(qū)域內(nèi)分布有18個種及變種,是云南省野生獼猴桃的集中分布地之一,保護區(qū)內(nèi)獼猴桃野生資源得到較好的保護,而在保護區(qū)緩沖區(qū)人們因林下種植草果需要進行毀林開荒,對野生獼猴桃資源造成破壞,而記載分布于這一區(qū)域的河口獼猴桃(海拔700~1 100 m)、黃毛獼猴桃(海拔800~1 000 m),在海拔1 600 m以下的地區(qū)已經(jīng)開荒成為香蕉林或杉木林地,此次調(diào)查也并未發(fā)現(xiàn)這兩個種。昭通永善縣細(xì)沙鄉(xiāng)小巖坊于2013年建立了總面積為33.5 hm2的野生獼猴桃原生境保護點,是云南省唯一一個以野生獼猴桃為重點保護對象的區(qū)域[23]。其他分布區(qū)域多已建立成為自然保護區(qū)或納入林場范圍,對于獼猴桃野生資源的保護起到一定的積極作用,但在很多偏遠地區(qū)當(dāng)?shù)厝巳匀粚υ搶僦参锏慕?jīng)濟價值缺乏認(rèn)識,對該屬植物的保護意識也沒有過多體現(xiàn)。
野生資源具有其高產(chǎn),抗逆性強等優(yōu)點[24]。合理利用野生資源,根據(jù)人們的需求做出適合的品種改良,對于發(fā)展野生資源具有重要意義。云南省具有豐富的野生獼猴桃野生資源,利用野生獼猴桃引種馴化、嫁接等繁育技術(shù),可培育出不同類型的獼猴桃品種,對改善果實外觀、果實品質(zhì)、口味、果樹造型等具有重要意義。利用野生資源發(fā)展優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新,可提高經(jīng)濟價值,對發(fā)展云南省特色獼猴桃經(jīng)濟具有重要意義。