李永祥 邵文豪 姜景民 黃世清 張永志

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，杭州，311400)(安吉縣龍山林場(chǎng))

無(wú)患子(SapindusmukorossiGaertn.)是無(wú)患子科(Sapindaceae)無(wú)患子屬落葉喬木樹(shù)種，在我國(guó)東部、南部至西南部亞熱帶和熱帶地區(qū)呈散生或居群分布[1]。無(wú)患子喜光稍耐蔭，根系深、抗性強(qiáng)，在低山丘陵和石灰?guī)r山地均可栽植[2]，在山地造林、坡地綠化和生態(tài)修復(fù)等方面具有重要作用[3]。無(wú)患子葉片具有吸收SO2、粉塵等空氣污染物的功能，秋季葉色金黃，碩果累累，是我國(guó)南方地區(qū)重要的園林觀賞鄉(xiāng)土樹(shù)種。

無(wú)患子果皮富含皂苷，種仁油脂豐富[4]，是重要的化工原料和生物質(zhì)能源樹(shù)種[5]，在有關(guān)其皂苷化學(xué)活性及提取工藝、油脂加工、藥理作用與臨床應(yīng)用等[6-9]方面已開(kāi)展了大量的研究。果實(shí)和種子表型作為無(wú)患子的主要經(jīng)濟(jì)性狀已有相關(guān)研究報(bào)道[10]，而關(guān)于其種實(shí)性狀與子代生長(zhǎng)性狀之間相關(guān)性缺少研究。當(dāng)前，無(wú)患子多采用種源或家系混苗造林，苗木規(guī)格差異大，生長(zhǎng)表現(xiàn)差，成林效果不佳，影響了其在國(guó)土綠化和生態(tài)廊道建設(shè)中的利用。本文通過(guò)研究無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)表型及子代苗期生長(zhǎng)性狀變異，探討兩者性狀之間的相關(guān)性，篩選子代生長(zhǎng)表現(xiàn)優(yōu)良的優(yōu)樹(shù)無(wú)性系，以期為無(wú)患子優(yōu)良種質(zhì)資源在生產(chǎn)造林中推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究地位于浙江省安吉縣龍山林場(chǎng)，該地屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，光照充足，氣候溫和，雨量充沛[11]，常年平均溫度17 ℃，年降水量1 400 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

本研究選用的39個(gè)無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系是從浙江省天臺(tái)縣無(wú)患子實(shí)生栽培群體中選優(yōu)無(wú)性擴(kuò)繁而來(lái)，各無(wú)性系植株已進(jìn)入正常開(kāi)花結(jié)實(shí)期。2018年11月份果實(shí)成熟期采摘種子，于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處儲(chǔ)藏。2019年3月份圃地育苗。播種前7 d，用水浸種，每?jī)商鞊Q水一次。圃地苗床寬1.2 m，按照行距30 cm、株距15 cm的密度進(jìn)行點(diǎn)播，每個(gè)優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種子播種30行以上。2019年12月份對(duì)各優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代苗生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查。

1.3 測(cè)定方法

研究采用游標(biāo)卡尺測(cè)量每顆果實(shí)的縱徑、橫徑和側(cè)徑(精度為0.01 mm)；使用高精度電子臺(tái)秤稱量每顆果實(shí)的質(zhì)量(精度為0.01 g)。果實(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量完畢，剝除果皮部分，測(cè)量種子縱徑、橫徑和側(cè)徑(精度為0.01 mm)，并稱量種子質(zhì)量(精度為0.01 g)。

分別從每個(gè)優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代幼苗中隨機(jī)選取30行，每行中隨機(jī)選擇一個(gè)單株，共選擇30個(gè)子代，利用鋼卷尺測(cè)量其苗高(精度為0.01 cm)，使用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量其地徑(精度為0.01 mm)。

家系遺傳力：h2=((MSv-MSe)/MSv)×100%，式中MSv為處理間均方、MSe為處理內(nèi)均方[12]。

遺傳增益：△G=h2Si/X，式中h2為性狀的遺傳力、Si為家系選擇差、X為群體平均數(shù)[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 無(wú)患子不同優(yōu)樹(shù)無(wú)性系果實(shí)性狀的變異

由表1可知，經(jīng)F值檢驗(yàn)，無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系果實(shí)質(zhì)量、縱徑、橫徑以及側(cè)徑性狀在無(wú)性系間均差異極顯著(P<0.01)。果實(shí)質(zhì)量變異系數(shù)為8.34%～24.87%，均值為14.32%，SM9的變異系數(shù)最大(24.87%)；果實(shí)質(zhì)量均值為5.30 g，SM99的果實(shí)質(zhì)量最大(7.98 g)，SM57果實(shí)質(zhì)量的最小(3.21 g)，SM99和SM57的果實(shí)質(zhì)量與其它無(wú)性系差異顯著(P<0.05)。

圖1 無(wú)患子種實(shí)表型性狀示意圖

果實(shí)縱徑、橫徑、側(cè)徑變異系數(shù)范圍分別為2.87%～7.44%、3.16%～11.60%、3.45%～11.37%，均值依次為4.80%、5.38%、5.75%，均明顯小于果實(shí)質(zhì)量變異系數(shù)均值。SM338果實(shí)縱徑均值最大(24.06 mm)，與其它無(wú)性系差異顯著(P<0.05)；SM410果實(shí)橫徑均值最大(28.36 mm)，除SM333外，其它無(wú)性系間差異顯著(P<0.05)；SM99果實(shí)側(cè)徑均值最大(23.77 mm)，除SM333、SM81外，與其它無(wú)性系間差異顯著(P<0.05)；SM67果實(shí)縱徑和側(cè)徑均值最小，分別為17.69、16.62 mm，SM57果實(shí)橫徑均值最小，(19.18 mm)，SM67和SM57與其它無(wú)性系間差異極顯著(P<0.01)，表明SM67、SM57無(wú)性系果實(shí)形態(tài)較小，與其它無(wú)性系相比有一定程度的分化。

表1 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系果實(shí)性狀

續(xù)(表1)

2.2 無(wú)患子不同優(yōu)樹(shù)種子性狀的變異

由表2可知，經(jīng)F值檢驗(yàn)，無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種子質(zhì)量、縱徑、橫徑以及側(cè)徑性狀在無(wú)性系間均差異極顯著(P<0.01)。種子質(zhì)量變異系數(shù)8.19%～20.38%，均值為11.91%，SM412的變異系數(shù)最大(20.38%)。種子質(zhì)量均值為1.82 g，SM99的種子質(zhì)量最大(2.53 g)，除SM333外，與其它無(wú)性系間差異顯著(P<0.05)；SM304的種子質(zhì)量最小(1.32 g)，與其它無(wú)性系間差異顯著(P<0.05)。種子縱徑、橫徑及側(cè)徑的變異系數(shù)范圍分別為2.36%～8.71%、2.69%～18.04%、2.81%～14.46%，均值依次為4.50%、4.87%、4.85%，均明顯小于種子質(zhì)量變異系數(shù)均值。SM333種子縱徑及側(cè)徑均值最大，分別為16.72、15.38 mm，種子縱徑均值與其它無(wú)性系間差異顯著(P<0.05)，SM81種子橫徑均值最大(17.88 mm)，與其它無(wú)性系均差異顯著(P<0.05)，SM67種子縱徑、橫徑及側(cè)徑均值最小，與其它無(wú)性系間均差異極顯著(P<0.01)，表明SM67種子形態(tài)明顯較小，與其它無(wú)性系間分化明顯。

表2 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種子性狀

續(xù)(表2)

2.3 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)性狀變異的相關(guān)性

由表3可知，通過(guò)Pearson相關(guān)研究無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)表型性狀變異的相關(guān)性，果實(shí)質(zhì)量與果實(shí)縱徑、側(cè)徑性狀變異相關(guān)系數(shù)分別為0.40、0.35，具有顯著相關(guān)性(P<0.05)；果實(shí)質(zhì)量與種子質(zhì)量性狀變異相關(guān)系數(shù)為0.48，具有極顯著相關(guān)性(P<0.01)；種子縱徑與果實(shí)縱徑性狀變異相關(guān)系數(shù)為0.50，具有極顯著相關(guān)性(P<0.01)，與種子橫徑性狀變異相關(guān)系數(shù)為0.52，具有P<0.001水平的極顯著性。表明無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系果實(shí)質(zhì)量性狀與果實(shí)縱徑、側(cè)徑性狀存在顯著正相關(guān)，與種子質(zhì)量性狀存在極顯著正相關(guān)；種子縱徑與種子橫徑、果實(shí)縱徑性狀存在極顯著正相關(guān)。

表3 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)性狀變異的相關(guān)性

2.4 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)性狀變異

由表4可知，經(jīng)F值檢驗(yàn)，無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代苗高地徑性狀在無(wú)性系間均差異極顯著(P<0.01)。子代苗高性狀變異系數(shù)為18.66%～51.87%，均值為32.72%，SM327的變異系數(shù)最大(51.87%)，SM336的變異系數(shù)也相對(duì)較大(為50.92%)；子代苗高均值為70.34 cm，SM322苗高均值最大(105.17 cm)，除SM36、SM331、SM99外，與其它無(wú)性系間差異顯著(P<0.05)，SM336和SM81苗高均值分別為18.13、24.13 cm，明顯小于子代苗高均值，除SM336和SM81外，與其它無(wú)性系間均差異極顯著(P<0.01)。

表4 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)性狀變異

子代地徑變異系數(shù)為18.51%～50.67%，均值為30.31%，SM336的最大(50.67%)，SM67的最小(18.51%)；地徑均值為11.15 mm，SM331子代地徑均值最大(14.60 mm)；SM336子代地徑均值最小(4.40 mm)，與SM304無(wú)性系差異顯著(P<0.05)，除SM304外，與其它無(wú)性系間均差異極顯著(P<0.01)。表明SM336子代苗期生長(zhǎng)較差，與其它無(wú)性系間差異顯著，出現(xiàn)一定程度的分化。

第二，要想在高等院校“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)過(guò)程中獲得良好教學(xué)效果，應(yīng)以業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)和外來(lái)人才招聘的方式，建構(gòu)形成一支專(zhuān)業(yè)能力良好且綜合素質(zhì)優(yōu)秀的“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程任課教師隊(duì)伍，為高等院校各專(zhuān)業(yè)學(xué)生，提供“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程理論知識(shí)要素的專(zhuān)業(yè)化、深入化的講解分析，提升實(shí)際教學(xué)的整體效能。

2.5 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)與種實(shí)性狀的相關(guān)性

由表5可知，經(jīng)Pearson相關(guān)分析，無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代苗高與地徑性狀間存在極顯著正相關(guān)(P<0.001)，兩者性狀相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.91，表明種苗較高的子代其地徑也相對(duì)較大。本文所測(cè)種實(shí)表型性狀，除種子質(zhì)量與果實(shí)縱徑兩者性狀間存在P<0.01水平極顯著正相關(guān)，其它種實(shí)性狀(果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、果實(shí)側(cè)徑、果實(shí)質(zhì)量、種子縱徑、種子橫徑、種子側(cè)徑、種子質(zhì)量)間均存在P<0.001水平極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)范圍0.48～0.91，果實(shí)橫徑與果實(shí)側(cè)徑兩者性狀相關(guān)系數(shù)最高為0.91。表明對(duì)其中一種實(shí)性狀(如果實(shí)質(zhì)量)進(jìn)行高產(chǎn)優(yōu)株選擇時(shí)，可以通過(guò)其它種實(shí)性狀作為預(yù)選的參考和指標(biāo)。然而，無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系各種實(shí)表型性狀與子代生長(zhǎng)性狀間均無(wú)顯著相關(guān)性。

2.6 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)性狀遺傳力與遺傳增益

由表6可知，子代苗高與地徑性狀遺傳力分別為96.09%和93.23%。兩者性狀遺傳力均大于90%，表明無(wú)患子優(yōu)樹(shù)子代生長(zhǎng)性狀遺傳力水平較高，而地徑性狀遺傳力相對(duì)低于苗高性狀。

表5 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)性狀及子代生長(zhǎng)相關(guān)性

由表7可知，子代苗高與地徑性狀可以良好的反應(yīng)子代幼苗生長(zhǎng)情況，分別以苗高和地徑性狀最大均值的前10%、20%和30%為入選率估算遺傳增益。子代苗高性狀以10%入選率選擇時(shí)，入選無(wú)性系分別為SM322、SM36、SM331、SM99，其遺傳增益最大為39.97%；入選率為20%時(shí)，入選無(wú)性系新增SM312、SM412、SM67、SM333，遺傳增益為35.10%；入選率為30%時(shí)，入選無(wú)性系新增SM333、SM307、SM303、SM6，遺傳增益為28.90%。子代地徑性狀以入選率10%選擇時(shí)，入選無(wú)性系為SM331、SM322、SM312、SM323，其遺傳增益也最大為27.51%；入選率為20%時(shí)，入選無(wú)性系新增SM412、SM99、SM36、SM67，遺傳增益為25.59%；入選率為30%時(shí)，入選無(wú)性系新增SM13、SM6、SM16、SM303，遺傳增益為23.66%。在入選率為10%、20%和30%的情況下，子代苗高、地徑性狀均可獲得較大的遺傳增益(大于20%)，但遺傳增益隨入選率的不斷增大而減小，兩者性狀遺傳增益平均每增加10%入選率分別降低5%和2%遺傳增益，入選數(shù)增加10%左右。

表6 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)性狀方差分析

表7 不同選擇強(qiáng)度的遺傳增益

3 討論

3.1 無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)性狀變異

無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)質(zhì)量性狀變異較大，而種實(shí)縱徑、橫徑及側(cè)徑性狀變異相對(duì)較小，表明無(wú)患子種實(shí)質(zhì)量性狀存在較大遺傳差異，種實(shí)形態(tài)(縱徑、橫徑及側(cè)徑)性狀分化較為穩(wěn)定，與劉濟(jì)銘等[14]研究的無(wú)患子屬種質(zhì)資源種實(shí)性狀變異結(jié)論相似，與張毅等[15]對(duì)文冠果種實(shí)性狀變異規(guī)律研究結(jié)論也相似。主要原因是種實(shí)形態(tài)性狀發(fā)育較快，在一定時(shí)間內(nèi)均可達(dá)到成熟時(shí)形態(tài)；而由于種實(shí)在母樹(shù)的生長(zhǎng)位置不同、養(yǎng)分供給分配不均、環(huán)境影響差異，導(dǎo)致種實(shí)內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、水分等內(nèi)含物質(zhì)量和比例差異較大，使得種實(shí)質(zhì)量性狀變異大于其形態(tài)性狀變異。果實(shí)質(zhì)量與果實(shí)縱徑、橫徑性狀存在顯著正相關(guān)，與種子質(zhì)量性狀亦存在顯著正相關(guān)；種子縱徑與種子橫徑及果實(shí)縱徑性狀存在極顯著正相關(guān)。

3.2 子代生長(zhǎng)變異及遺傳力、遺傳增益估算

無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)性狀變異大，且苗高性狀變異略大于地徑性狀，兩者變異系數(shù)均值分別為30.31%和32.72%。表明不同無(wú)性系間子代生長(zhǎng)分化差異明顯，具有顯著遺傳多樣性，目標(biāo)優(yōu)良品種的選育潛力大。

遺傳力是樹(shù)木生長(zhǎng)性狀的主要遺傳參數(shù)[16]，而遺傳力和遺傳增益作為林木性狀變異特點(diǎn)及子代性狀受遺傳控制程度的指標(biāo)，可以此為依據(jù)確定良種選育方法和制定培育方案[17]。無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代苗高與地徑性狀遺傳力均高于90%，表明子代苗期生長(zhǎng)狀況主要受遺傳基因控制，受環(huán)境和其它因素影響較小，與趙陽(yáng)等[18]對(duì)文冠果種子及苗期生長(zhǎng)性狀地理種源變異研究結(jié)論相似。苗高性狀大于其地徑性狀，在進(jìn)行優(yōu)良子代選育時(shí)，可以優(yōu)先考慮子代苗高性狀，以地徑性狀作為參照。

遺傳增益的大小受遺傳力和選擇強(qiáng)度的影響，以苗高和地徑性狀最大均值的10%、20%和30%為入選率估算遺傳增益，結(jié)果表明3種不同入選率均可獲得較大的遺傳增益(大于20%)，這與姚淑均[19]對(duì)滇楸優(yōu)樹(shù)及其子代苗期性狀遺傳變異研究結(jié)果相似。依據(jù)不同的育種目標(biāo)確定相應(yīng)入選率[20]，能夠獲得較大的遺傳增益。由于子代苗高性狀遺傳力大于地徑性狀，當(dāng)入選率為10%和20%時(shí)，苗高性狀遺傳增益均大于30%，因此，在進(jìn)行無(wú)患子優(yōu)良子代選育時(shí)，可以選擇該兩種入選率估算遺傳增益作為選育指標(biāo)。

3.3 種實(shí)形態(tài)與子代生長(zhǎng)的相關(guān)性

無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系各種實(shí)性狀間均存在極顯著正相關(guān)，表明種實(shí)在發(fā)育過(guò)程中，種子表型性狀隨果實(shí)的變化而變化，且種實(shí)形態(tài)變化較為穩(wěn)定，大致呈橢球形或圓球形；因?yàn)榉N實(shí)屬于生殖器官，主要受自身遺傳因素影響，分化穩(wěn)定[21]。根據(jù)各種實(shí)性狀間均存在極顯著正相關(guān)，對(duì)其單一性狀改良，能夠同時(shí)影響其它相關(guān)性狀變化，在性狀選擇上提供不同的改良方向和選擇標(biāo)準(zhǔn)[22]，這與白鑫磊等[22]研究文冠果表型性狀的相關(guān)性及主成分分析結(jié)論相似。在種實(shí)性狀與其子代生長(zhǎng)性狀相關(guān)方面，除子代苗高與地徑性狀間存在極顯著正相關(guān)，種實(shí)表型性狀與子代生長(zhǎng)性狀間均無(wú)顯著相關(guān)性，這與劉娟等[23]對(duì)圓齒野鴉椿種子性狀變異及子代苗生長(zhǎng)表現(xiàn)研究結(jié)論一致，與曹莉等[24]對(duì)不同家系楓楊種子特性及苗期生長(zhǎng)相關(guān)性研究結(jié)論一致，表明子代幼苗形態(tài)一致，苗型較好，但不能通過(guò)種實(shí)性狀進(jìn)行早期選擇或者預(yù)測(cè)子代生長(zhǎng)；子代苗期生長(zhǎng)優(yōu)劣受遺傳和環(huán)境因素影響較大，而非由種實(shí)性狀差異決定。

3.4 優(yōu)良子代選擇

林木子代苗高和地徑是反應(yīng)子代幼苗生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)[25]，大多數(shù)研究對(duì)不同種源初選是根據(jù)子代苗期生長(zhǎng)表現(xiàn)[26]，也有研究對(duì)優(yōu)樹(shù)家系進(jìn)行選擇時(shí)通過(guò)優(yōu)樹(shù)子代苗期生長(zhǎng)表現(xiàn)進(jìn)行[27]。無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系種實(shí)性狀與子代生長(zhǎng)性狀無(wú)顯著相關(guān)性，難以通過(guò)種實(shí)表型性狀進(jìn)行優(yōu)良子代的選擇。遺傳力和遺傳增益可以作為子代生長(zhǎng)性狀受遺傳控制程度的指標(biāo)，本文無(wú)患子優(yōu)樹(shù)子代生長(zhǎng)性狀遺傳力高，10%和20%入選率時(shí)遺傳增益較大，綜合考慮遺傳參數(shù)與生長(zhǎng)變異，能夠更準(zhǔn)確的選育優(yōu)良子代。

通過(guò)對(duì)無(wú)患子優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)性狀及變異大小分析，獲得無(wú)患子優(yōu)良子代的初步選擇。并綜合遺傳力和遺傳增益大小，SM322、SM36、SM331、SM312優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)表現(xiàn)最好，與群體具有顯著差異，可以作為最優(yōu)子代進(jìn)行優(yōu)良種質(zhì)資源的保存或利用，且苗高與地徑性狀變異相對(duì)較小，能夠穩(wěn)定遺傳優(yōu)良性狀，達(dá)到整齊、美觀的造林效果；SM336、SM81、SM304優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代生長(zhǎng)表現(xiàn)較差，遺傳分化較大，在優(yōu)良子代選擇中可以將其淘汰。

4 結(jié)論

本研究中，無(wú)患子優(yōu)樹(shù)種實(shí)質(zhì)量、種實(shí)形態(tài)、子代苗高地徑等性狀在無(wú)性系間差異極顯著(P<0.01)，存在豐富的遺傳變異，種實(shí)質(zhì)量性狀比形態(tài)性狀變異大，子代生長(zhǎng)性狀比種實(shí)表型性狀大，變異來(lái)源主要在各無(wú)性系間。各種實(shí)表型性狀間均存在極顯著正相關(guān)(P<0.01)，當(dāng)對(duì)其中單一性狀進(jìn)行選擇時(shí)，可以結(jié)合其它性狀作為參照。無(wú)患子各優(yōu)樹(shù)無(wú)性系子代苗高與地徑性狀呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，而子代生長(zhǎng)性狀與種實(shí)性狀間無(wú)顯著相關(guān)性，一般較難通過(guò)種實(shí)性狀來(lái)預(yù)測(cè)或篩選優(yōu)良子代，然而可以通過(guò)子代苗期生長(zhǎng)結(jié)合遺傳參數(shù)估算，最終選擇出子代生長(zhǎng)表現(xiàn)優(yōu)良的優(yōu)樹(shù)無(wú)性系SM322、SM36、SM331、SM312。