孟江油茶初选种质的变异分析与优株的选择

王黎明，杨善勋，王荣刚，李 悦

(1.北京林业大学 a.林木育种国家工程实验室；b.树木花卉遗传育种教育部重点实验室；c.国家林业局树木花卉育种与生物工程重点开放实验室，北京 100083；2.广西壮族自治区三江县林业局营林技术推广站，广西 三江 545500；3.广西壮族自治区三江县林业局同乐乡林业站，广西 三江 545500)

孟江油茶是优良的中果油茶乡土树种，主要分布在广西壮族自治区三江县的孟江河流域[1]。孟江油茶油脂品质优良，色清芳香，没有涩味，具有较高的经济价值和良好的开发利用前景。关于孟江油茶树体生长及果实性状综合选择的研究至今尚未见诸报道。为了满足孟江油茶优良种质资源保存和良种选择及生产应用的需要，有必要建立孟江油茶种质资源优良单株选择指标体系。为此目的，20世纪70年代，广西壮族自治区三江县曾经组成了该县油茶科研协作组，对三江县孟江油茶的类型分布、果实大小、花器官、经济性状及抗性作了初步的调查研究。当时的调查结果就表明，孟江油茶是一个非常优良的油茶树种，具有一定的经济栽培价值[2]。但是，随着时间的推移和生态环境的变化，孟江油茶的良种化和品种化并没有实现。因此，优良孟江油茶种质资源的选择育种工作对于孟江油茶的规模化生产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 选优区域概况

选优区域为广西壮族自治区三江县，地处广西北部，东连龙胜县，西接贵州从江县，北靠湖南通道县，位于东经 108°53′～109°52′、北纬25°22′～26°2′。该县面积为2 454 km2，属于亚热带南岭湿润气候区、山地谷地气候区，雨量充沛，雨热同季，平均气温为18.3℃，1月和7月分别为最低温和最高温月份，其最低温和最高温分别为7.3和27.3℃，极端高温为39.5℃，极端低温为-5.2℃。森林土壤多为微酸性或中性的黄壤或红黄壤，土层较深厚。年平均日照总时数为1 334.3h。年均降水量为1 528.1mm，空气相对湿度为81％以上。三江全县油茶林面积4.1万hm2，年产茶油5万多t，被林业部命名为“中国油茶之乡”。

1.2 优树选择方法

通过实地走访调查，经当地农户及林业管理人员报优与推荐，选出优良林分，在所选优良林分中再选出优良植株，这些优良植株必须在树体生长和果实性状上均明显优于相同微环境下的其他植株。通过实地选择，最终选出58株初选优树，并对这些植株进行标号(MY1、MY2、MY3……MY58)保护和全面调查。对这58株初选优树的树体生长性状和果实性状指标测定值进行统计分析，再从这58株初选优树中选择出表现最优良的优树作为终选优树。

1.3 初选优树树体生长性状的调查指标与调查方法

实地调查中发现，不同初选优株的年龄各异，故采用冠高树高比与冠幅冠高比来衡量树体生长状况，其中冠幅的测定值为东西及南北方向冠幅的平均值；分枝性状指标主要有主干数、分枝角、二回枝角、枝长、单位长度主梢分枝数、单位长度主梢果数、单位长度枝条叶片数量；叶片的观测指标主要有叶数、叶的疏密度、叶片长度、叶片宽度、叶片长宽比、叶片厚、叶色。各调查指标中的单位长度均为50cm。

对冠型、主干数、分枝角、二回枝角、叶的疏密度、叶色及始花期的评价是依照不同度量区间的具体评判标准(见表1 )进行的。

表1 孟江油茶树体性状度量区间对照表Table 1 Measurement ranges of tree characteristics in C.oleifera of Mengjiang

1.4 初选优树果实性状的调查指标与调查方法

采用随机抽样调查法，每株初选优树随机采集10个果实进行测定。测定的果实性状指标有果高(mm)、果径(mm)、高径比(即果型指数)、鲜果质量(g)、果皮厚(mm)；种子性状指标有单果籽数、鲜籽质量(g)、干籽质量(g)、干仁质量(g)；经济性状指标有干出籽率、出仁率、种仁含油率、种子含油率、果实含油率、种子含水率。

在果实采集后的24h内，利用数显游标卡尺测量其果高、果径，用电子天平测量鲜果质量。果皮厚的测量方法为：将以单株称量后的鲜果剥皮后，用数显游标卡尺测量果皮中间部位的厚度。将剥皮后的种子分单株计数，先称取鲜籽质量，再将剥皮后的种子烘干，用电子天平称取干籽质量和干仁质量。采用索式提取法[3]测定其种仁含油率。有关指标值的计算公式分别如下：

高径比(即果型指数)＝果高/果径；

干出籽率＝干籽质量/鲜果质量×100％；

出仁率＝干仁质量/干籽质量×100％；

种仁含油率＝含油量/干仁质量×100％；

种子含油率＝干仁质量/干籽质量×种仁含油率×100％；

果实含油率＝干籽质量/鲜果质量×种子含油率×100％；

种子含水率＝(鲜籽质量-干籽质量)/鲜籽质量×100％。

1.5 数据处理

采用Excel 2007、SPSS 19.0和R 3.0.2统计软件，对测定的初选种质的生长性状和种实性状指标值进行了变异分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 孟江油茶初选优树树体生长性状的变异分析

对测定的孟江油茶初选优树树体各生长性状指标值进行了变异分析，结果见表2。由表2可知，除冠高树高比的变异系数较小之外，其他树体生长性状的变异系数都在25％以上，其中叶宽的变异系数(33％)最大。变异系数高，说明这几个性状指标可以作为选优的性状标准。各生长性状指标的变异系数从大到小依次为：叶宽＞分枝长度＞叶长叶宽比＞冠幅冠高比＞花径＞叶长＞冠高树高比。冠幅冠高比的变异幅度为0.33～2.51，相对极差值为0.87，大的冠幅冠高比，说明树体的开张程度大，能够较好地获得充足的光照，有利于结实。冠高树高比虽然变异非常小，但其均值为0.96，极小值为0.72，说明从总体上来看冠高与树高相差不大，即所选优树第一分枝均离地面较近，亦即树体的无效高生长较小。

表2 孟江油茶初选优树树体生长性状的变异分析结果Table 2 Variation analysis of growth characteristics of preliminarily selected superior trees in C.oleifera of Mengjiang

如前所述，对冠型、主干数、分枝角、二回枝角、叶的疏密度、叶色及始花期的评价是依照不同度量区间的具体评判标准进行的。计算得出的孟江油茶各生长性状指标值在58个初选优树中所占的百分比见表3。由表3可知，分枝角为40°～80°的优株占总样本数的95％，故没有选取0°～40°分枝角的单株。二回分枝角同样是40°～80°的植株占多数，其占样本总数的76％。冠型上则是开张的占84％，中等的植株占16％，故没有选择紧密型的植株。孟江油茶的始花期为早花或中花期。叶的疏密度，76％为中等密度，21％为较密的密度，仅有3％为稀疏度。叶色没有选择黄绿色的，因为90％为绿色，10％为浓绿色。另外，根据对主干数的观察可知，主干个数为1、2、3的植株占大部分(81％)，其中只有1个主干的植株占38％。

2.2 孟江油茶初选优良单株果实性状的变异分析

对测定的孟江油茶初选优良单株果实性状指标值进行了变异分析，结果见表4。测定的果实性状指标主要有皮厚、单果籽数、果高、果径、果型指数、鲜果质量、鲜籽质量、干籽质量及干仁质量这9个。从表4中可以看出，除了果型指数外，其他性状的变异系数均大于13％，其中单果籽数的变异系数最高，为38％。由相对极差值可以看出，各个性状均有较大的变异幅度，鲜果质量和单果籽数的变异系数甚至达到80％以上。因此，对于果实性状的选择，能够得到非常好的选择效果。

表3 孟江油茶各生长性状指标值在58个初选优树中所占的百分比Table 3 Percentage of each growth characteristic index value in 58 preliminarily selected superior trees in C.oleifera of Mengjiang

表4 孟江油茶初选单株果实性状的变异分析结果Table 4 Variation analysis of fruit characteristics of preliminarily selected trees in C.oleifera of Mengjiang

果实的经济性状指标主要有种仁含油率、种子含油率、果实含油率、种子含水率、干出籽率及出仁率。由表4可知，种仁含油率的平均值为47％，高于国家标准中规定的优树种仁含油率(42％)的要求，种仁含油率极大值达到了61％，相对极差值为0.66，说明变异幅度非常大，可以用作选优指标。种子平均含油率为31％，变异系数为23％，相对极差值达到74％。果实平均含油率为9％，变异系数为29％，相对极差值为80％。种子含油率和果实含油率都存在很大幅度的变异。种子平均含水率较高，为38％。正是由于含水率较高的缘故，果实含油率也就相对变低了。干出籽率均值为29％，平均出籽率达到了65％。

2.3 孟江油茶初选优良单株的主成分分析结果

对孟江油茶28个性状指标进行了主成分分析，得到了7个主成分，总共能够解释变量的68.35％，其中第1个主成分(PC1)和第2个主成分(PC2)分别为18.76％和13.62％(如图1所示)。各性状对于PC1和PC2的相对贡献情况亦如图1所示。图1表明，各性状与坐标原点的连线叫做环境矢量(environmrnt victor)。根据rjj′= cosαjj′可以知道，各性状之间的相关性与这两个性状之间环境矢量的夹角的余弦相等[4-5]。由图1可知，种子含油率与种仁含油率、干籽质量、干仁质量、冠幅冠高比、二回枝角、单位主梢分枝数、果实含油率、出仁率均有较大的正相关关系，而与果高、果径、果皮厚、冠型、叶长叶宽比的相关性很小，与主干数、高径比、叶的疏密度有较大的负相关关系。种子含油率、种仁含油率需要通过复杂的索式提取法来测定，既费时又费钱，可以用干仁质量、干籽质量的测定值作为含油量的替代指标，因为从图1中可以看出，干仁质量和干籽质量与含油量有非常密切的关系。干出籽率与鲜果质量、果高、果径、皮厚呈较大的负相关性。由于分枝长度、叶宽、冠型、叶宽、单位主梢叶数和分枝角度的环境矢量都非常短，说明这些性状在优良的单株间很难提供有效的选择信息[4]，因此，在选择孟江油茶优良单株时可以忽略这些性状指标。

图1 58个孟江油茶初选优良单株的28个性状的主成分分析双标图Fig.1 Principal component analysis of 28 characters of preliminarily selected superior trees in 58 C.oleifera of Mengjiang

2.4 58个初选植株的综合评价模型和优株的选取

根据图1所示的相关情况，提出了各个性状指标在选择中的权重。其中，表现种实产油效率的3个性状指标(种子含油率、种仁含油率、果实含油率)的权重各为20％，与产油效率呈密切正相关的数量性状指标(干籽质量、干仁质量)的权重各为10％，与产油效率呈一般正相关的性状指标(冠幅冠高比、出仁率)的权重各为5％，而与产油效率呈显著负相关的数量性状指标(高径比)的权重为10％。为了去除量纲的差异，对干籽质量和干仁质量进行标准化处理(除以平均值)。由此得到了如下的综合评价模型：

式 中，Zzzhyl、Zzrhyl、Zgshyl、0.1Zgzz、Zgrz、Zgfggb、Zcrl和Zgjb分别表示种子含油率、种仁含油率、果实含油率、干籽质量、干仁质量、冠幅冠高比、出仁率和果实高径比的测量值标准化后的值。

按上式计算，58株初选优株及从中终选出的最优良的5株的F值见表5。由表5可知，MY10、MY42、MY14、MY21和 MY17这 5个 单 株的综合F值均明显高于58株初选优株的平均值(0.35)，即这5个优株的F值均高出平均值30％以上。因此，选择效果非常好，这5个优株可以用作后期嫁接实验的测定材料。

3 讨 论

3.1 孟江油茶与小果油茶果实性状的比较分析

由于目前有关孟江油茶的研究报道还非常少，而对于小果油茶的选育已开展了较为全面的研究[6]，并且建立了综合的选择指标体系，我们在三江同样选择出了172株优良的小果油茶植株，作为58个初选孟江油茶种质的对比研究材料。将58个初选种质与小果油茶初选种质的各性状平均值进行比较分析，结果如表6所示。

表5 孟江油茶5个优株与58个初选单株的F值Table 5 F values of 5 superior trees and 58 preliminarily selected trees in C.oleifera of Mengjiang

表6 孟江油茶与小果油茶各种实性状指标均值Table 6 Mean value of fruit characteristic indexes of C.oleifera of Mengjiang and C.meiocarpa

由表6可知，孟江油茶的种仁含油率比小果油茶高了近10个百分点，种子含油率同样是孟江油茶高于小果油茶，而果实含油量两个物种相差不大，原因在于孟江油茶的皮厚，单果籽数比小果油茶的大，而干出籽率和出仁率均比小果油茶的小，因此从出油效率来讲，孟江油茶不一定高于小果油茶，但是单从种仁含油量来看，孟江油茶要优于小果油茶。在进一步的选择中，我们可以选择出果皮厚度小、单果籽数少的植株作为优良植株。孟江油茶的鲜果质量是小果油茶的3倍左右，由此可知，单个孟江油茶鲜果的产油量会是单个小果油茶的3倍左右。两个物种的果型指数相差不大。由此可以初步确定，初选优良孟江油茶单株的性状总体上比在相同生境下选出的优良小果油茶单株要优良，这些植株可以作为优良单株进行育种繁殖。

3.2 孟江油茶综合选择指标的确定和预期效果的分析

通过分析可以看出，孟江油茶种子含油率和种仁含油率是衡量油茶产油效率的两个重要指标，从图1中可以看出，在果实性状指标中，孟江油茶的产油效率指标与干仁质量和干籽质量呈正相关，而与种子含水率、果高、皮厚和高径比均呈负相关，因此，在进行优树选择时应该选择籽重、籽皮薄、果高小、果径较大且果皮薄的优树。在树体生长性状指标中，孟江油茶的产油效率与二回枝角、单位主梢分枝数均呈明显的正比关系，而与主干数和叶的疏密度呈负相关关系。因此，在选择优良单株时可以选择二回分枝角大和单位主梢分枝数多的植株。

最终选出的5株优良单株的F值显著高于58株初选优树的平均值，说明这5株终选优树的综合表现明显优于58株初选优树的平均表现。但是，由于仅有一年的调查数据作为支撑，其可信性尚需在后续的无性扩繁中予以进一步的调查研究。

文中对孟江油茶各性状进行了综合选择，克服了以果实产量为唯一选择指标的弊端[6-7]，综合选择的结果可为今后孟江油茶的选择提供更加科学可靠的依据。

3.3 孟江油茶改良建议

孟江油茶基本上为实生繁殖的，林分间有着明显的变异，而林分中个体间的变异就更大了，这便为孟江油茶的良种选育提供了良好的材料基础[8]。而本文中的研究结果也表明，孟江油茶是具有良好开发潜力的优良油茶种质，在优株选择基础上，开展种质的无性系化和多种适宜立地和栽培条件下的对比试验，选育优良品种，建立高效无性繁殖体系和多种质高产栽培技术，促进孟江油茶的推广，这对于丰富油茶优良品种资源和促进油茶产业的发展将具有积极的作用。

致谢：本研究得到了柳州市应用技术研究与开发计划课题“三江县油茶种质资源与良种选育研究”的资助和广西籽油和茶叶产品质量监督检验中心有关人员的帮助，在此一并表示谢意。

[1] 李瑞高.孟江油茶的形态特征及其优良性状[J].林业实用技术,1979,(11):8-11.

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