湘西地区杜仲翅果性状多样性的研究

周 强，陈功锡，熊利芝，黄 萌，刘 纯，蔡泽鑫

（吉首大学 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室，湖南 吉首 416000）

湘西地区杜仲翅果性状多样性的研究

周 强，陈功锡，熊利芝，黄 萌，刘 纯，蔡泽鑫

（吉首大学 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室，湖南 吉首 416000）

杜仲是重要的胶源树种，其翅果富含杜仲胶和油脂。湘西地区属杜仲的自然分布区和中心产区，为了科学评价湘西地区的杜仲种质资源，筛选富含杜仲胶和杜仲油脂的植株，基于湘西地区24个杜仲翅果样品检测分析，对翅果形态特征、杜仲胶含量和油脂含量进行评价。结果表明：湘西地区杜仲翅果的形态多样，杜仲胶含量和油脂含量的变异较大。通过聚类分析可分为3个类群，其中第Ⅱ类群包括B1等8个样品，其翅果面积大、百粒重高，单果含胶量和单果含油量高，为优质杜仲资源。同时发现果宽、果形指数、百粒重与杜仲胶含量和含油脂量呈显著正相关，可作为种质资源筛选的参考指标。

杜仲； 翅果；形态特征； 胶含量；油脂含量； 湘西地区

杜仲(Euocmmia ulmoidesOliv.)为杜仲科杜仲属落叶乔木，为第四纪冰川孓遗植物，是中国特有的单科单属单种植物。杜仲为名贵的中药材和重要的经济树种，属于国家二级珍稀濒危保护植物，其对温度、海拔、土壤的适应性较强，在25°～35°N、104°～119°E的范围分布广泛。主要分布区在湖南、贵州、湖北、陕西、四川等23个省份[1-2]。杜仲果皮、树皮和叶中均含有杜仲胶，其中果皮含胶率最高，为12%～17%，树皮含胶5%～10%；叶片含胶1%～3%。杜仲胶为优质硬性天然橡胶，经硫化改性后具备了橡胶——塑料双重特性，能开发为热塑性材料、热弹性材料与橡胶弹性材料，广泛应用于交通、医疗、国防、民生等方面。与仅分布于热带的巴西橡胶相比，杜仲适应性更强，分布范围更广，是适应范围最广的重要胶源树种[3-4]。由于目前杜仲胶的产量低、价格高，制约了杜仲产业的发展，因此在通过品种培育、选择和改良栽培环境、化学调控等措施提高杜仲胶含量的同时，也需考虑对杜仲的综合利用开发[2-3]。杜仲翅果不仅胶含量高，且富含油脂。杜仲籽油中，不饱和脂肪酸总含量90%以上,其中α-亚麻酸含量高达60%以上[5]，可作为优质食用油或保健品开发，市场广阔，是杜仲综合利用的发展方向之一，也是杜仲新品种的选育方向[3]。因此，对杜仲胶含量和油脂含量高的种质资源进行调查意义重大。

目前有关杜仲种质资源的研究报道较少。杜红岩等[6-7]对我国16个杜仲主要产地的杜仲叶和杜仲果的含胶率及叶片、果实特征进行了比较研究，并对杜仲果实含胶的变异规律作了研究[8]，但未见同时考察杜仲翅果含胶量与油脂含量这两个经济性状的报道。湖南湘西地区属于杜仲的自然分布区和中心产区，杜仲种质资源丰富，在杜仲品种“秦仲”、“华仲”系列的选育中，也将湘西地区作为优良的种源区[9-10]。但目前对湘西地区杜仲多样性的研究还很少见，尤其对翅果性状多样性的研究则几为空白。本文拟对杜仲果实特征、杜仲胶和油脂含量的差异进行分析，以期为湘西地区杜仲种质资源科学评价奠定基础，为杜仲优质资源的筛选和培育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

样品采自湘西地区的花垣（H1-5）、龙山（L1-2）、保 靖（B1-2）、 永顺 (Y1-2)、 泸溪(Lu1-2)、凤凰(F1-2)、吉首(J1-4)、古丈（G1-2）等县市。于2011年11-12月采集杜仲果实，用GPS仪记录有关数据（数据未列出），于实验室内60 ℃ 烘干保存，进行后续试验。

1.2 果实特征的测量

因杜仲翅果为扁平状，所以采用Yaxin-1241叶面积仪测量杜仲果实的长度、宽度、面积（单面），果长与果宽的比值计为果形指数；采用电子天平测量果实的百粒重，将果皮和种仁剥离，再称取果皮和种仁的质量,并计算果皮占果实质量的百分数。

1.3 杜仲胶的提取与测定

杜仲胶提取采用综合法[11]，具体为：烘干→打碎→碱煮(10% NaOH 90～100 ℃浸提3 h)→筛洗→加碱、小量甲苯（5%）70℃水浴15 min→水洗→干燥→溶剂抽提（石油醚浸提，提取3次，每次2 h）→热过滤→冷冻→过滤(加丙酮洗)→精胶→挥发去溶剂、干燥(70～75℃烘干)后称重。

1.4 油脂的提取

参照孙兰萍等[12]的方法，称取10 g原料，置于带塞的试剂瓶中，分别加入70 mL的石油醚，浸提12 h后，将试剂瓶置于50 ℃、250 W的超声波清洗槽中提取油脂，处理40 min。将试剂瓶中的混合抽提液及原料渣转入离心管中，3000 r / min离心4 min，取上清夜转移到旋转蒸发器中，蒸馏回收有机溶剂。所得油脂产品于50 ℃干燥3 h以除去残留溶剂，

1.5 数据统计与分析

杜仲翅果果实特征的测量设置5次重复，其余试验设置3次重复。数据的方差分析、显著性分析、相关性分析、聚类分析等均采用SPSS 16.0软件进行。

2 结果与分析

2.1 翅果形态特征分析

湘西各县市的杜仲翅果在果实大小和果形上表现出较高的多样性(表1)，其中翅果长度达29.2mm～39.6 mm、宽度为8.8 mm ～ 12.5 mm、果形指数在2.6～3.8之间。大多数样品间的差距较小，仅部分样品间的差异达到显著水平，其中G1、J3、J1的长度显著高于Y2、H2、H1、L3、Lu1，最大值G1是最小值Y2的1.36倍；B1、Y1、J3的宽度显著高于Y2、H1、L1、H3，最大值B1是最小值Y2的1.42倍；G1、L1、H3的果形指数显著高于B1、Y1、J2，G1的果形指数最高，而B1的果形指数最低。各样品的翅果面积的差异普遍较大。其中J3、J1、Y1、B1、F1、J2的翅果面积均超过250 mm2，显著高于H1、H2、L1。面积最大的J3为272.9 mm2，是面积最小的Y2（167.4 mm2）的1.63倍。

2.2 翅果质量特征分析

湘西各地区的杜仲翅果、果皮、种仁的质量差异较大，但果皮率差异较小（表1）。翅果的百粒重在5.58 g～10.85 g之间，其中B1、G2、J2、Y1、J3的翅果百粒重均超过10 g,最大值为B1比最小值L1高出94.4%；果皮的百粒壳重在3.22 g～7.09 g之间，其中 B1、Y1、J3的百粒壳重均超过6.5 g；最大值B1比最小值Y2高出120.2%；百粒仁重在2.07 g～4.55 g 之间，其中G2、J2、J4的百粒仁重超过4.0 g，最大值G2比最小值L1高出119.8%；而果皮率的分布范围为54.2%～66.6%，其中J1、L5、J3、Y1、B1、G1的果皮率均大于65.0%，最高值J1仅比最低值Y2高22.9%。

表1 湘西不同产地杜仲果翅果实特点†Table 1 Morphological characters of Euocmmia ulmoides samara from different production areas in west Hunan

2.3 翅果胶含量和油脂含量分析

如图1所示，杜仲翅果果皮的含胶率在9.46%～ 17.83%， 其 中 B1、Lu1、L1、J2、B2、Y2的含胶率超过了16.0%，明显高于其他样品，但仅显著高于L2、H3的样品。而单果含胶量则差异明显，其中，B1、J2、J3、G2的单果含胶率超过9.0 mg，含量较高。最大值为B1样品，达12.02 mg，是最小值L3样品（3.64 mg）的3.3倍。

图1 湘西地区杜仲果皮含胶率和单果含胶量Fig.1 Comparison of gutta-percha contents in percarp and in single samara of E. ulmoides from different production areas in west Hunan

湘西各县市的果仁含油率和单果含油量的差异较大，果仁油脂含量为19.7%～36.23%，其中G2、Y1、H4、B1、J4的含油率超过33.0%，明显高于其他样品。最低的单果含油率为L1，仅3.7 mg,最高的单果含油率为G2，单果含油17.0 mg，是前者的4.6倍（图2）

图2 湘西地区杜仲种仁含油率和单果含油量Fig.2 Comparisons of grease content in kernel and in single samara of E. ulmoides from different production areas in west Hunan

2.4 湘西地区杜仲翅果主要性状的相关性分析

通过对杜仲主要性状的相关性分析发现，杜仲翅果的多个性状之间存在着相关性（表2）。就形态而言，果形指数与翅果长呈正相关，而与翅果宽呈负相关，与翅果面积无显著相关性。就质量而言，果实百粒重、百粒仁重、百粒壳重三者均呈现极显著正相关性，并与翅果宽、翅果面积呈正相关，其中百粒仁重、果实百粒重还与果形指数呈负相关；而果皮率仅与百粒壳重呈正相关。就杜仲胶和油脂含量而言，单果含胶量、种仁含油率、单果含油量与翅果面积、翅果宽、果实百粒重、百粒仁重、百粒壳重呈正相关，与果形指数呈负相关；果皮含胶率则与翅果形态、质量特征无显著相关性。

表2 湘西地区杜仲主要性状的相关性分析†Table 2 Correlation analyses between samara characters of Euocmmia Ulmoides in west Hunan

2.5 湘西地区杜仲翅果聚类分析

图3 湘西地区杜仲翅果聚类分析Fig. 3 Cluster analysis of samara characteristics of Euocmmia ulmoides in west Hunan

对杜仲主要的12个性状进行聚类分析发现，所有样品可划分为3大类群（图3）。第Ⅰ类群包括F1，H5， L2，J1，J3，G1, L5等7个样品，占全部样品的29.17%，其显著的特点是翅果长要显著高于其他2个类群，除百粒仁重、单果含油量、种仁含油率、果皮含胶率较低外，其他参数均比较高。第Ⅱ类群有F2, Y1, B1，G2，J4，J2，H4，Lu1等8个样品，占全部样品的33.3%，其果形指数要显著低于其余2个类群，而其余参数值均较高，其中百粒仁重、单果含胶量、种仁含油率显著高于其它类群。第Ⅲ类群包括B2，H3, L3, H1,H2, Lu2, L4, L1, Y2等9个样品，占全部样品的37.50%，其外部特征为小而轻。除果形指数、果皮含胶率外，其余参数值均较小（图3和表3）。

3 讨 论

根据张维涛的研究，杜仲栽培区可划为中心栽培区、主要栽培区、边缘区和引种区。中心栽培 区 为 27°25′～ 32°30′N，105°47′～ 111°33′E，地处湖南、贵州、四川、湖北交界的武陵山区，并认为该区残存有山野原生杜仲[13]。本研究的杜仲翅果样品来源于 28°～ 30°N，109°～ 110°E，属于杜仲的中心栽培区的湘西北武陵山中低山丘陵亚区[13]。

表3 各类群杜仲翅果的主要性状Table 3 Samara characteristics of 3 groups of Euocmmia ulmoides

3.1 湘西地区杜仲翅果特征差异

杜仲为雌雄异株、异花授粉，长期的种子繁殖等因素，在树皮、枝条、叶片、果实等特征上容易形成变异[3]，从而蕴含着丰富的种质多样性。通过对无性系杜仲叶片[14-15]和不同变异类型的树皮[16]、4种变异果实[17]的含胶量进行分析，发现不同变异类型杜仲的杜仲胶含量差异明显。

本研究发现：湘西地区各县市的杜仲翅果表现出不同的特点，在杜仲胶和油脂含量、面积等形态特征及百粒重等质量特征方面表现出明显的差异，其主要性状存在不同程度的变异情况（表1，表4）。果长、果宽、果形指数、果皮率变异系数较低，小于10%；果实面积、果皮含胶率、种仁含油率的变异系数达12.8%～16.8%，变异较明显；百粒仁重、百粒壳重、单果含胶量、单果含油量的变异系数达20.0%～35.5%，变异明显，其中，单果含油量的变异系数最高，为35.5%。湘西杜仲样品的果长、果宽、果皮率与杜红岩等[7]的所报道的数值差异不大，但果皮含胶率和单果胶含量的数值范围比杜红岩等[7]报道的16个杜仲产区的相关数值范围大，湘西杜仲果皮含胶率和单果胶含量的最高值，与杜红岩等[8]报道的高产胶杜仲株系的最高值接近。同时，我们试验发现果皮含胶率和单果胶含量的最低值，要远低于以上2篇报道，说明在湘西地区，这2个参数变异较大。试验还发现，种仁的油脂含量在19.7%～36.23%之间，其最高值要高于有关杜仲油脂含量的报道（31.84%）[18]。以上实验结果表明，湘西地区的杜仲多样性高，种质资源丰富，这为培育优质杜仲品种提供了较为丰富的遗传基础。

3.2 湘西地区杜仲翅果的优质类群

通过聚类分析发现（图3），第Ⅱ类群有8个样品，其经济性状优良，百粒仁重、种仁含油率、单果含油量要显著高于其它类群，单果含胶量也较高。其特点为果形指数小、单果含油量和含胶量高、翅果面积大、百粒重高。其果形指数平均为3.0，百粒仁重3.97 g, 种仁含油率33.4%，翅果面积达245.1 mm2, 百粒重10.09 g，单果含胶量9.54 mg、单果含油量13.31 mg，是优质的杜仲资源。而第Ⅰ类群与第Ⅱ类群相比，百粒仁重、种仁含油率、单果含油量这3个重要的性状较低。第Ⅲ类群所有的质量性状和翅果面积、单果含胶量、单果含油量等重要的经济性状均明显低于第Ⅰ、Ⅱ类群（表3）。

3.3 杜仲胶和油脂含量、翅果形态、质量性状的相关性

通过对主要性状的相关性分析发现，杜仲翅果的重要经济性状单果含胶量和单果含油量呈极显著正相关，都与果宽、翅果面积、百粒重、百粒壳重、百粒仁重呈显著或极显著正相关，与果形指数呈极显著或显著负相关（表2）。这表明，杜仲翅果中杜仲胶的积累与油脂的积累不构成竞争关系，为选育含胶量和油脂含量均高的杜仲品种提供了理论依据。此外，我们发现果宽与翅果面积、百粒重、百粒壳重、百粒仁重等形态指标，与单果含胶量、种仁含油率、单果含油量等经济性状均呈现出极显著相关性。杜红岩等[8]同样也发现，果宽与单果含胶量、果实重量呈极显著正相关。这表明，果宽可作为筛选优质杜仲品种的重要参考指标。此外，第Ⅱ类群的果形指数、百粒仁重这2个性状指标与其他类群显著不同（表3），其也可作为种质筛选的重要参考性状。

表4 湘西地区杜仲主要性状的变异情况Table 4 Variance analysis of samara characteristics ofEuocmmia Ulmoides in west Hunan

综上所述，湘西地区杜仲多样性丰富，翅果含胶量和油脂含量的变异较大，且翅果含胶量和油脂含量呈极显著正相关。第Ⅱ类群的翅果面积大、百粒重高，单果含胶量和单果含油量高，为优质杜仲资源。此外还发现，果宽、果形指数、百粒仁重与众多优良性状呈显著相关性，可作为种质资源筛选的参考指标。

[1] 何 方,张康健,王承南,等. 杜仲产区的划分[J]. 经济林研究,2010, 28(2):86-87.

[2] 杨 凌,张 碧,付卓锐,等. 中国杜仲资源的综合利用[J].广州化工,2011, 39(24):9-10.

[3] 杜红岩. 杜仲优质高产栽培[M].北京:中国林业出版社,1996.

[4] 冉懋雄. 杜仲[M]. 上海:科学技术文献出版社, 2002.

[5] 梁淑芳,马柏林,张康键,等.杜仲果实化学成分的研究[J].西北林学院学报,1997,12(1):43-47.

[6] 杜红岩,孙向阳,杜兰英,等. 不同产地杜仲叶含胶特性的变异规律[J]. 北京林业大学学报,2005,27(5):103-106.

[7] 杜红岩,李芳东,杜兰英,等. 不同产地杜仲果实形态特征及含胶量的差异性研究[J].林业科学,2006,42(3):35-39.

[8] 杜红岩,杜兰英,李芳东,等. 杜仲果实含胶特性的个体变异规律[J].林业科学研究,2004,17(6):706-710.

[9] 张博勇, 张康健, 张 檀, 等. 秦仲1-4号优良品种选育研究[J]. 西北林学院学报,2004,19(3):18-20

[10] 杜红岩,张再元,刘本端,等. 华仲1号等5个杜仲优良无性系的选育[J].西北林学院学报,1994,9(4):27-31.

[11] 陆志科, 谢碧霞,杜红岩.杜仲胶提取方法的研究[J].福建林学院学报,2004,24(4): 353-356.

[12] 孙兰萍,马 龙,管清美,等.超声波辅助提取杜仲籽油的工艺优化[J]. 资源开发与市场,2009,25(2):97-99.

[13] 张维涛,刘湘民,沈绍华,等. 中国杜仲栽培区划初探[J].西北林学院学报,1994,9(4):36-40.

[14] 杜红岩,杜兰英,陆志科,等. 杜仲无性系叶片含胶特性的差异及其相关性分析[J]. 中南林学院学报,2004,24(4):17-23.

[15] 岳 杰, 苏印泉, 李雪红,等. 杜仲不同无性系叶中杜仲胶含量及相对分子质量研究[J]. 西北农林科技大学学报:自然科学版,2006,34(4):51-54.

[16] 杜红岩,谢碧霞,孙志强,等. 不同变异类型杜仲皮含胶性状的变异规律[J]. 中南林学院学报,2004,24(2):10-12.

[17] 谢碧霞, 杜红岩, 杜兰英,等. 不同变异类型杜仲果实含胶量变异研究[J].林业科学,2005,41(6):144-146.

[18] 麻成金,张永康,马美湖,等. 微波和超临界C02萃取杜仲籽油工艺研究[J].食品科学,2006,27(6):133-135.

Diversity of samara characters ofEuocmmia ulmoidesin western of Hunan

ZHOU Qiang, CHEN Gong-xi, XIONG Li-zhi, HUANG Meng, LIU Chun, CAI Ze-xin
(Key Lab. of Plant Resources Conservation and Utilization, Jishou University, Jishou 416000, Hunan, China)

Eucommia ulmoidesOliv. is an important rubber-producing tree and its samara is rich in gutta-percha and grease. In order to evaluate the germplasm resources ofEuocmmia ulmoidesin western Hunan, which is a natural and central distribution area ofEuocmmia ulmoides, and to screen excellent plants with high gutta-percha and grease content, the morphological characters, the content of guttapercha and grease of samara from different production areas in west Hunan were evaluated. The results show that the samara in the area had morphological diversity, the contents of gutta-percha and grease changes greatly; according to the cluster analysis for the samara characteristics, theEuocmmia ulmoidesin west Hunan could be divided into 3 groups; the group Ⅱ included 8 samples and they were excellent resources with big samara area and 100-samara weight, and high gutta-percha and grease content in single samara. Moreover,the samara width, fruit shape index, 100-kernel weight exhibited significantly positive correlation with the gutta-percha and grease content. The results could be used as the indexes to screen out excellent germplasm resources.

Euocmmia ulmoides; samara; morphological character; gutta-percha content; west region of Hunan province

S727.3

A

1673-923X(2014)04-0014-06

2013-10-08

国家自然科学基金（31300337）；湖南省教育厅项目（12C0300；10CY010）；湖南省重点学科建设项目（JSU0713Z21）；吉首大学人才引进项目（jsdxrcyjkyxm201105）

周 强（1981-），男，讲师，博士，主要研究方向为植物生理生态、植物资源开发利用；E-mail：zhouqiang1981@tom.com

[本文编校：吴 彬]