平榛种质资源坚果主要数量性状评价与分级研究

李京璟　梁丽松　王贵禧　张日清　马庆华*

(1 中国林业科学研究院林业研究所/国家林业局林木培育实验室

(2 中南林业科技大学经济林培育与保护教育部重点实验室， 湖南 长沙 410004)



平榛种质资源坚果主要数量性状评价与分级研究

李京璟1 ,2梁丽松1王贵禧1张日清2马庆华1*

(1 中国林业科学研究院林业研究所/国家林业局林木培育实验室

/林木遗传育种国家重点实验室， 北京 100091)

(2 中南林业科技大学经济林培育与保护教育部重点实验室， 湖南 长沙 410004)

平榛是我国重要的野生榛属植物资源，为了更好地对平榛种质资源进行评价及描述，本研究以选自全国5省区14个种源地的99份平榛资源为基础材料，进行了16个坚果数量性状的调查和统计分析。结果表明，平榛坚果数量性状的变异较为丰富，变异幅度在5. 77～59. 00%。经K-S检验表明，供试性状除果腔系数和壳仁间隙的双侧显著性值小于0.05外，其余均遵从正态分布。对服从正态分布的数量性状统一用概率分级的方法进行分级，据此分级原理，初步建立了平榛种质资源数量性状分级指标体系，为平榛种质资源坚果性状的评价、描述和质量等级的建立提供了参考。

平榛； 坚果； 果仁； 数量性状； 概率分级

榛子为榛科(Corylaceae)榛属(Corylus)植物，我国作为榛子重要的产地，原产8个种和2个变种。据不完全统计，我国现有榛林167万hm2，其中95%是平榛(Corylus heterophylla Fisch.)，平榛主要分布在我国的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北等地[1]。平榛坚果营养丰富、风味极香，是国内外广受欢迎的干果食品。平榛具有抗寒、抗旱、抗枯萎病、适应性强等优势，缺点是坚果个小，果壳厚，出仁率低，我国目前主栽的平欧杂种榛系列品种(系)就是利用平榛适应性强和欧洲榛的大果、丰产特性，通过种间杂交获得的，因此，平榛是培育高抗寒性、高适应性大果榛子新品种的优质亲本材料，对我国榛子的种质创新有非常重要的作用。由于平榛的分布范围广、面积大，存在地域性差异，致使其在植物学数量性状上差异较大，人工垦复利用的平榛园也存在苗木良莠不齐，坚果质量整齐度低的现象，因此，对平榛坚果数量性状的调查、描述、评价和分级研究，在榛子生产和育种工作中，均具有重要意义。

对榛属植物种质资源性状描述及评价系统的研究工作，国外研究较早，1978年Thompson等人[2]首次提出了欧洲榛的评价系统，提出了坚果形状、坚果茸毛、果仁均匀度、果仁风味等部分性状的等级标准。 国内对平榛野生资源的调查始于20世纪60年代，根据平榛坚果的形状将平榛分为圆形榛组、扁圆榛组、长圆榛组、圆锥榛组、扁形榛组、尖榛组和平顶榛组7种类型[1]；1999年，王启明等人[3]参照欧洲榛的评价系统，建立了适合我国东北地区特点的榛属种质资源性状描述与评价系统，采用1、3、5、7、9级的级差分级方法，确立了部分坚果数量性状的分级标准；2005年，彭立新[1]在张宇和等主编的《中国果树志·板栗榛子卷》中记载了中国原产榛品种及引进国外的欧洲榛品种，对其20个项目进行了描述与评价。随后，解明[4]等通过访问调查的方式，以坚果单果重、出仁率、缺陷果率、缺陷果仁率、空粒率作为评价平榛坚果质量的指标，分为特等、一等、二等、等外四个级次，并列出了各项指标的等级标准；2009年，解明与郑金利[5]对平欧杂种榛采用3、5、9级的归类方法，对其主要性状的调查方法、取样方法及记载标准给予了明确的定义和限定。上述描述与评价对榛属植物种质资源的评价系统研究提供了重要的依据，但尚未开展对平榛坚果数量性状的较全面的分级评价方面的研究。本研究在前人工作的基础上，以从平榛主要分布区收集的代表性样品为试材，针对坚果数量性状进行描述和测定，分析各性状的变异和分布情况，并采用概率分级的方法，初步建立平榛数量性状的分级指标体系，以期为今后平榛种质资源的评价、保护和选优工作提供参考。

1　材料与方法

1.1材料

各份资源收集于平榛分布区的5个省区14个种源地共计99份资源(表1)，分别于2006年和2008年定植于北京市延庆县榛子试验基地，株行距为2×3 m，在田间采取一致的管理方式，自然授粉结实。2014年8月下旬，平榛坚果自然成熟后，采集带果苞的坚果，用于坚果数量性状的测定。

表1　平榛资源来源地

1.2方法

1.2.1测量方法

各品系样品选取具有代表性的坚果各15粒，调查坚果的纵、横、侧径和单果重，去壳后测量果壳腰部厚度和种仁的纵、横、侧径及果仁质量，计算出仁率[6]。坚果的纵、横、侧径和壳腰厚度用游标卡尺测量，坚果重和果仁重使用分析天平测量。纵径指顶部至基部的距离，横径指缝合线之间的距离，侧径指与横径垂直的距离[7]；坚果和果仁的三径均值为纵、横、侧径的平均值[7]；根据Mehlenbache[7]的计算方法，坚果和果仁的形状指数、壳仁间隙、果腔系数、出仁率4个指标的计算方法如下：

壳仁间隙=坚果三径均值-2×壳腰厚度-果仁三径均值

1.2.2数据处理及统计分析

实验数据使用Excel和SPSS 19.0软件统计各个样品数量性状的平均值(X)、最大值(Max)、最小值(Min)、标准差(S)、变异系数(CV)，并用K-S检验法检验各数量性状是否符合正态分布。对于遵从正态分布的性状，参照刘孟军[8]的概率分级方法，用(X-1.2818S)、(X-0.5246S)、(X+0.5246S)、(X+1.2818S)4个点分成5级，使1-5级出现的概率依次为10%、20%、40%、20%、10%。

2　结果与分析

2.1平榛坚果数量性状的总体分布

表2列出了平榛种质资源16个坚果数量性状的变异情况，结果显示，平榛平均坚果直径为14. 57 mm，平均坚果重1. 41 g，果壳平均厚度1. 69 mm，出仁率28. 32%；与我国其他野生榛属植物资源相比，平榛从坚果大小上优于毛榛(坚果直径13. 70 mm，坚果重0. 90 g)、滇榛(坚果直径13. 50 mm，坚果重1. 14 g)、刺榛(坚果直径0. 93～1. 11 mm，坚果重0. 34-0. 65 g)，果壳厚度略厚于毛榛(0. 90 mm)，与滇榛接近(1. 58 mm)，出仁率高于华榛(11. 86%)，与滇榛较为接近(25. 20%)[1]。变异系数越大，说明该性状在品种间的差异越大，利用该性状鉴别品种的可能性就越大[9,10]。16个数量性状的变异系数在5. 77-59. 00%之间，其中与产量相关的壳仁间隙、出仁率、坚果重、果仁重性状变异较大，这说明获得高产量的变异类型的机率较大，其坚果数量性状具有丰富的遗传信息和选择潜力。

表2　平榛坚果数量性状的变异情况

续上表

性状最大值最小值标准差平均值变异系数/%果仁重(g)0.680.110.120.4030.87壳腰厚度(mm)2.701.140.331.6919.70坚果形状指数1.370.920.101.128.83果仁形状指数1.590.940.131.2510.06果腔系数1.030.660.070.897.33壳仁间隙3.660.150.761.2959.00出仁率(%)41.4313.177.2628.3225.60

2.2平榛坚果数量性状的正态性检验和概率分级

平榛坚果数量性状的正态性检验见表3，除了果腔系数和壳仁间隙外，16个坚果数量性状中的14个性状的双侧显著性(Sig.)均大于0. 05。由于果腔系数和壳仁间隙分布的拖尾部分出现概率在5%以下，根据刘平[11]等人的相关研究，为了实际应用的便利，可将偏正态分布的数量性状近似的按正态分布来处理。对于遵从正态分布的性状，用(X-1.2818S)、(X-0.5246S)、(X+0.5246S)、(X+1.2818S)4个点分成5级，使1-5级出现的概率依次为10%、20%、40%、20%、10%。平榛坚果16个数量性状的概率分级如图1所示。

表3　平榛坚果数量性状的K-S正态性检验

图1　平榛数量性状概率分级的频率分布图

由图1可知，供试材料中坚果三径均值最多集中在14. 10～15. 00 mm之间的品系占39. 39%，为中间级(第3级)；果仁三径均值主要集中在第3级(9. 50 ～10. 30 mm)和第四级(10. 30～11.00 mm)；坚果和果仁形状指数分别在1. 07～1. 18和1. 18～1. 31，各占36. 36%和39. 80%；坚果重和仁重主要分布在第3级，分别在1. 25～1. 56 g和0. 34～0. 47 g之间 ；出仁率在第1级(<19. 00%)的品系占13. 27%，在第2级(19. 00～24. 50%)的品系占18.37%，在第3级(24. 50～32. 10%)的品系占37. 76%，在第4级(32. 10～37. 60%)的品系占19. 39%，在第5级(>37. 60%)的品系占12. 24%；壳腰厚度主要分布在1. 50～1. 85 mm之间。

2.3平榛坚果数量性状的评价分级

参照榛树种质资源描述符的评价标准[1]以及上述概率分级结果，对坚果和果仁三径均值、坚果和果仁重、壳腰厚度、出仁率等指标进行了等级划分(表4)。本研究以1. 05、1. 25、1. 56和1. 76为分值点，将平榛的坚果重分为极小、较小、中、大和特大5级，以19. 00、24. 50、32. 10和37. 60为分值点，将平榛的出仁率分为很低、较低、中、较高和很高5级，跟解明[4]等人的坚果质量等级的3级划分相比，平榛坚果数量性状的实际分布值高于现行的坚果质量等级，如在本研究中，全部大、特大和绝大多数中等级别的坚果达到其特等(>1. 30 g)的指标要求，而其二等(>0. 90 g)指标位于本研究的极小等级(<1. 05 g)；本研究划分出仁率的较高和很高等级在32. 10%以上，几乎都达到了解明划分的特等(>33. 00%)指标。马庆华等[6]对平欧杂种榛的相关研究表明果腔系数0. 80以上为饱满，本研究中果腔系数大多大于0. 80，说明平榛果仁的饱满度极高，但其壳腰厚度中级(1. 50～1. 85 mm)比平欧杂种榛中级(1. 36～1. 70 mm)厚，导致了平榛出仁率低于平欧杂种榛。

表4　平榛坚果数量性状的分级标准

3　结论与讨论

种质资源遗传多样性在同一品种甚至不同个体间也有不同程度的差异，其差异性对品种的改良和选育有着直接的影响，种质资源数量性状变异系数越大，遗传多样性程度越高[12,13]。性状变异是物种进化及新物种形成的前提，变异系数则反映了性状在进化保守性和遗传可塑性方面的不同[14,15]。从本研究的结果看，性状的变异系数在5. 77～59. 00%范围内，表明平榛种质资源数量性状的变异存在很大差异，坚果三径均值等性状变异较小，壳仁间隙、单果重和果仁重等性状变异较大。平榛种质资源数量性状具有丰富的遗传多样性，在选育杂交亲本材料时具有很大的选择空间，因此在今后的育种工作中，应参照平榛坚果数量性状的分布情况，选择果大、壳薄、出仁率高的平榛种质资源进行培育或作为杂交育种的亲本，以提高其经济价值。

本研究结果表明，平榛有部分数量性状如果腔系数和壳仁间隙不服从正态分布。据有关学者研究，枣[11]、李[16]等果树的部分数量性状也不符合正态分布，其对不符合正态分布的性状进行了X2检验，发现有些符合X2分布，而其可能就是由于选择的方向造成的。本试验中果腔系数和壳仁间隙拖尾比较严重的部分系数在5%以下，其原因可能是在长期选择的过程中人为的选择果仁较饱满、果壳薄的品种，还没有完全淘汰所有的不符合选育目标的品种，致使出现拖尾现象，不符合正态分布。

在榛子坚果及榛仁的的分级标准方面，国内外都制定了一定的标准。联合国欧洲经济委员会确立了带壳榛子和榛仁的缺陷容许度标准，对于我国的平榛和平欧杂种榛，也制定了林业行业标准《榛子坚果 平榛、平欧杂种榛》(LY/T 1650-2005)，其中将平榛划分为3个等级，与本研究的概率分级相比，在坚果重和出仁率等指标上标准偏低。王明启等人对榛属植物数量性状进行分级，分为7级，但对于果型较小的平榛而言指标划分的过细，不适宜在生产实践中应用。概率分级使性状分级具有客观依据和统一标准，在样本有足够的代表性的前提下，其分级结果更合理，能反映性状变异的中值和离散程度及各级取值在总体变异中的系统位置[17-19]。

本研究首次对平榛坚果的数量性状进行了概率分级，提出了基于数量性状分布特征的平榛种质资源坚果主要数量性状的概率分级指标体系，较好的体现了坚果性状变异的中值和离散程度及各级性状值在总体变异中的位置，为平榛种质资源的评价描述、品种选育及生产中坚果分级提供了参考依据。

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Evaluation and Probability Grading of Main Nut Quantitative Traits of Corylus heterophylla Fisch.

Li Jingjing1,2Liang Lisong1Wang Guixi1Zhang Riqing2Ma Qinghua1*

(1 Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry/Key Laboratory of Forestry Silviculture of State Forestry Administration/State/ Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding, Beijing 100091) (2 Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees, Ministry of Education, Central South University of Forestry and Technology, Changsha, Hunan 410004)

Corylus heterophylla Fisch. is one of the important wild Corylus resources in China. In order to better evaluate Corylus heterophylla Fisch resources, 99 samples of Corylus heterophylla Fisch. germplasm from 14 provenances in 5 provinces were collected, and 16 nut quantitative traits were tested in the study. The results showed that, obvious variations presented in nut quantitative traits (the range from 5.77% to 59.00%). K-S test showed that 14 nut quantitative traits obey normal distribution with the significance value higher than 0.05, while except kernel plumpness and shell kernel clearance. Nut quantitative traits were divided into five degrees by probability grading based on the value of the samples. Grading index system of nut quantitative traits in Corylus heterophylla Fisch. were preliminarily builded in this thesis, which will provide reference for evaluation, description and data standardization of Corylus heterophylla Fisch.

Corylus heterophylla Fisch.; nut; kernal; quantitative traits; probability grading

2015-08-12

国家林业局林业公益性行业科研专项(201304710)。

李京璟(1992-)，硕士研究生，主要从事经济林栽培与育种研究。E-mail：826763104@qq.com

�E-mail：mqhmary@sina.com

1009-0568(2016)03-0096-07

S664.4

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.03.017