云南省核桃坚果表型变异及与环境因子的关系

邓桂香，赵航文，段丽晶，洪艺娜，杨利清

(1.云南省林木种苗工作总站，云南 昆明 650215； 2.云南省临沧市林业局，云南 凤庆 675900)

云南省核桃坚果表型变异及与环境因子的关系

邓桂香1，赵航文1，段丽晶1，洪艺娜1，杨利清2

(1.云南省林木种苗工作总站，云南 昆明 650215； 2.云南省临沧市林业局，云南 凤庆 675900)

以云南省分布的7个核桃群体的6个坚果性状为研究对象，采用单因素方差分析、变异系数、相关分析、非加权配对算数平均法(UPGMA)以及典范对应分析(CCA)等多种分析方法，探讨云南核桃的表型变异及其与环境因子的关系。结果显示：单果重的变异系数最大(22.22%)，保山群体的单果重和出仁率的表型变异系数最大(50.53%和10.43%)，而蛋白质含量最低(13.4%)，表型变异系数也最大(13.45%)，遗传资源最为丰富，保山群体的三径均值最大(3.8 cm)，壳厚最小(0.75 mm)；鲁甸群体的粗脂肪含量最高(平均为70.79%)。单果重与三径均值及壳厚存在显著正相关(0.836)，而与粗脂肪含量呈显著负相关(-0.395)，壳厚与出仁率呈极显著负相关(-0.514)，出仁率与蛋白质含量呈显著负相关(-0.271)，丽江群体和昭阳群体表型性状最为相似，红河群体与其它群体表型相差较大，经度分布对核桃坚果表型相关性最大，其次气候因子是影响核桃坚果表型多样性的主要因子，尤其是7月平均气温。

核桃；坚果性状；相关分析；变异系数；环境因子

核桃(JuglanssigillataL.)为胡桃科(Juglandaceae)胡桃属(Juglans)植物，名列世界四大干果之首，也是著名的油料干果树种，是我国主要的经济树种之一[1]，富含多种人体必需的蛋白质和氨基酸，营养丰富，且其中的脑磷脂对脑神经有很好的保健作用，此外还可以提供制造高级家具的木材[2]。云南省的核桃主要分布在滇中、滇西北和滇东北等地区，栽培面积和产量约占全国的1/3，核桃产业对云南当地经济的发展有着重要作用，同时在全国的核桃生产中占有重要地位[3]。充分利用当地的核桃种质资源，选育优良核桃品种对核桃产业的发展尤为重要，而良种化率较低是我国核桃产量和品质提高的重要制约因素[4]。

表型多样性是遗传多样性和环境多样性的综合体现，为不同群体在其分布区适应各种环境条件下的表型变异[5]，林木种群表型变异有助于了解生物适应和进化的方式、机制及其影响因素，是人工驯化和遗传育种研究的基础[6]。对核桃坚果表型性状的研究，可以揭示坚果性状之间的相关关系和遗传规律，为资源保护、育种的亲本选择和优良性状的早期鉴定提供参考[7]，目前对四川、西藏、青海以及云南滇西北的核桃坚果表型性状进行研究[2，7-12]。云南省核桃种质资源丰富，存在大量可利用的优良种质资源，本研究以云南省7个区域分布的核桃群体为研究对象，通过对坚果的单果重、三径均值、壳厚、出仁率、蛋白质含量及粗脂肪含量进行统计分析，解释核桃坚果表型性状的变异规律，为筛选核桃优良种质资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料来源

参试的材料是在2006—2010年的“云南省耐晚霜核桃优良单株选择”、2010—2013年的“昭通、曲靖、红河耐晚霜核桃优良单株选择”以及2004—2014年全省的核桃品种审(认)定工作中选择出的部分优良单株。优株地点分别为云南省保山市隆阳区、丽江市、红河州、昭通市鲁甸县、巧家县、昭阳区和镇雄县等7个区域，为在当地气候环境下形成的自然个体，每个区域选择样株4～18株不等。每株优树定位经纬度，记录海拔、树龄、树高等数据。各种群的地理位置、立地气候条件见表1。

表1 核桃坚果7个群体的地理位置及气温与降水量

1.2 表型性状的测定方法

选取核桃的单坚果重、三径均值、壳厚、出仁率、蛋白质含量和粗脂肪含量等6个表型特征。果实取样方法：果实成熟期，在优树的东、南、西、北4个方向，从上到下、从内到外采集100个果实样品，褪去青果皮，烘干，待用。进行单坚果重、三径均值、壳厚、出仁率测量时，从样果中随机抽取30个干果，用于测量。其中，壳厚用游标卡尺测量，精确到小数点后3位；三径均值用钢直尺测量纵径、横径、棱径后计算平均值得到，精确到小数点后2位；用天平称量坚果质量，称重精度0.01 g，每株测量30个果；出仁率=种仁质量÷坚果质量×100%。在进行粗脂肪和蛋白质含量测定时，从处理好的果实中称取0.5 kg送到有资质的检测机构测量粗脂肪含量和蛋白质含量，粗脂肪含量测定采用传统索氏抽提法或核磁共振法[13]，蛋白质含量测定采用燃烧法[14]。

1.3 气候因子

研究所选气候因子为年均气温、1月平均气温、7月平均气温、年降水量、>5 ℃年积温。气候数据从Climate China v 4.40中提取[5]。气温和降水量的数据来源于气候资料[15]。

1.4 统计分析

选取单坚果重、三径均值、壳厚、出仁率、蛋白质含量和粗脂肪含量等6个定量化的表型特征分析其平均值和标准差，计算表型性状的变异系数(CV)，反映表型的变异特征，并进行表型性状间的差异性检验和LSD多重比较分析。分别计算各性状间和各性状与生态因子之间的相关系数，分析性状间的相关关系和表型性状与生态因子间的相关关系；采用欧式距离，并依据表型数据对种群的表型进行非加权配对算数平均法(un-weighted pair-group method using arithmetic averages.UPGMA)系统进行聚类分析，种群与生态因子的关系用典范对应分析(CCA)二维排序。常用描述统计量和欧式距离的计算在SPSS 17.0中完成，UPGMA系统聚类分析采用NTSYS PC 2.11e分析软件(Applied Biostatistics Inc.，Setauket，USA)，CCA排序在CANOCO for Window 4.5中完成。

2 结果与分析

2.1 不同群体核桃坚果表型性状

7个核桃群体6个性状平均值以及多重比较结果见表2。由表2可知，群体中6个性状间存在着显著差异，单果重最大的是丽江群体(14.48 g)，其次是保山群体，最小的则是昭通鲁甸群体(8.98 g)；保山群体的三径均值(3.8 cm)要显著高于其它群体，鲁甸群体则最小(3.11 cm)；壳厚最大的是昭通市昭阳群体(1.02 mm)，其次是鲁甸群体，最小的是保山群体(0.75 mm)；出仁率最高的是丽江群体(72.25%)，其次是保山群体，而红河、鲁甸、巧家、昭阳和镇雄群体之间则无显著差异；蛋白质含量最高的是昭阳群体(20.12%)，最低的则是保山群体(13.4%)；粗脂肪含量最高的是鲁甸群体(70.79%)，其次是保山群体(69.68%)，其它群体间无显著差异(66.19%～67.80%)。

表2 不同核桃群体形态指标

*：同列不同小写字母为差异显著。

2.2 不同群体核桃坚果表型的性状变异特征

变异系数可以用来表示性状值的离散型特征，具体表现为变异系数越大，性状值的离散程度越大，表型多样性越丰富，反之则说明该种群的性状变异幅度低[5]。7个核桃群体6个性状的变异系数见表3，7个核桃群体各性状的平均变异系数为11.31%，变异幅度在3.2%～22.22%之间，单果重、三径均值、壳厚、出仁率、蛋白质含量和粗脂肪含量等6个性状的平均变异系数有一定差异，其平均变异系数分别为：22.22%、9.59%、14.62%、8.09%、10.13%和3.2%，其中单果重的变异系数最大(22.22%)，其次是壳厚(14.62%)，粗脂肪含量的变异系数则最低(3.2%)，表明单果重的性状的稳定性最低，粗脂肪含量的稳定性最高。7个群体的平均变异系数在6.85%～20.78%，保山群体的变异系数最大(20.78%)，昭阳群体的变异系数最低(6.85%)。

2.3 核桃坚果性状指标间的相关性

不同核桃群体各表型性状的相关系数矩阵见表4。其中，树高与树龄、单果重与三径均值间存在极显著正相关，单果重与壳厚间存在显著正相关；树龄与蛋白质含量、单果重与粗脂肪含量、三径均值与粗脂肪含量、壳厚与出仁率间存在极显著负相关，出仁率与蛋白质含量、粗脂肪含量与蛋白质含量间存在显著负相关。可以看出，树龄与树高存在极显著正相关。树高与5个性状(性状中的三径均值除外)都呈负相关，表明生殖生长跟营养生长间存在竞争。

性状之中变异系数最小的粗脂肪含量与树龄、树高都呈负相关趋势，但不显著；与单果重、三径均值和蛋白质含量间存在极显著和显著的负相关，表明粗脂肪跟这些指标性状存在极显著和显著竞争关系。

表3 不同核桃群体表型性状的变异系数 %

表4 核桃群体8个性状表型性状间的相关分析

*：**为0.01水平上显著相关；*为0.05水平上显著相关。下同。

2.4 核桃坚果性状与环境因子的相关性

将核桃的6个坚果性状与每株采样点的生态因子进行相关分析与检验，结果见表5。比较生态因子对表型性状的综合相关性，经度(2.131)>7月平均气温(1.259)>1月平均气温(1.213)>年降水量(1.031)>5 ℃年积温(0.944)>年平均气温(0.941)>纬度(0.754)>海拔(0.433)。经度与单果重、三径均值和出仁率间存在着显著或极显著的负相关，而与壳厚和粗脂肪含量间存在显著或极显著的正相关；纬度与蛋白质含量间存在显著正相关；年平均气温与蛋白质含量间存在显著负相关；7月平均气温越高，单果重和三径均值则越小；1月平均气温、年降水量和>5 ℃年积温与蛋白质含量存在显著或极显著的负相关。

表5 核桃表型性状与环境因子的相关系数

图1 核桃7个群体表型性状的非加权配 对算术平均法聚类结果

图2 核桃7个群体的CCA二维排序

2.5 核桃坚果性状的聚类与排序分析

种群间的亲缘关系以欧式距离衡量，使用UPGMA对7个核桃群体进行聚类分析，结果见图1。反映了种群间的亲疏关系，各种群间的欧式平均距离为6.16～19.19，7个群体聚类比较分散，大体可以为2类，一类包括红河群体；另一类包括保山、丽江、鲁甸、昭阳、巧家、镇雄等6个群体，其中丽江和昭阳群体的亲缘关系最近，镇雄群体与其它5个群体亲缘关系更远。聚类结果表明核桃的性状之间的亲缘关系与不同群体的地理位置无明显关系。

采用CCA排序方法研究核桃聚类分析所划分的种下种群与生态因子的关系，CCA前2个排序轴的特征值分别为0.756、0.372，贡献率分别是77.2%、15.4%，前2轴的累计贡献率为92.6%，说明排序良好。CCA排序图第1轴反映了影响核桃不同群体的生态因子主要为经度，其次是7月平均气温；第2轴主要的生态因子是7月平均气温，其次是年平均气温(图2)。

3 结论与讨论

1)在比较的7个地区6个表型性状指标中，平均单果重最大的是丽江群体，为14.48 g，最小的是镇雄群体，为10.07 g；平均三径均值最大的是丽江群体，为3.61 cm，最小的是鲁甸群体，为3.11 cm；平均壳厚最大的是昭阳群体，为1.02 mm，最小的是保山群体，为0.75 mm；平均出仁率最高的是丽江群体，为72.25%，最小的是昭阳群体，为53.52%；平均蛋白质含量最大的是昭阳群体，为20.12%，最小的是保山群体，为13.14%；平均粗脂肪含量最大的是鲁甸群体，为70.79%，最小的是昭阳群体，为66.19%。

2)在测定的单果重、三径均值、壳厚、出仁率、蛋白质含量和粗脂肪含量的比较中，单果重的变异系数最大，平均为22.22%；其次是壳厚，平均为14.62%；再次是蛋白质含量，平均为10.13%；再次是三径均值，平均为9.59%；再次是出仁率，平均为8.09%；粗脂肪含量最小，平均为3.2%。表明单果重可选择的范围最大，粗脂肪含量的可选择性最小。

3)在树龄、树高、单果重、三径均值、壳厚、出仁率、蛋白质含量、粗脂肪含量的相关分析中，树龄与树高呈极显著正相关，与蛋白质含量呈极显著负相关；树高与其它各指标(三径均值除外)呈负相关；单果重与三径均值呈极显著正相关，与壳厚呈显著正相关，与粗脂肪含量呈极显著负相关；三径均值与粗脂肪含量呈极显著负相关；壳厚与出仁率呈极显著负相关；出仁率与蛋白质含量呈显著负相关；蛋白质含量与粗脂肪含量呈显著负相关。

4)在环境因子与6个性状的比较中，经度与单果重、三径均值、出仁率呈极显著负相关，与蛋白质含量呈显著正相关，其对6个性状影响最大，且表现多为负影响；7月平均气温与单果重和三径均值呈极显著负相关，其对6个性状的影响比经度对6个性状的影响小；1月平均气温与蛋白质含量呈显著负相关，其对6个性状的影响比7月平均气温对6个性状的影响小；年降水量与蛋白质含量呈显著负相关，其对6个性状的影响比1月平均气温对6个性状的影响小；>5 ℃年积温与蛋白质含量呈显著负相关，其对6个性状的影响比年降水量对6个性状的影响小；年平均气温与蛋白质含量呈显著负相关，其对6个性状的影响比>5 ℃年积温对6个性状的影响小；纬度与蛋白质含量呈显著相关，其对6个性状的影响比年平均气温对6个性状的影响小；海拔与出仁率呈负相关，海拔与蛋白质含量呈负相关，与其它性状呈正相关，对6个性状的影响最小。在6个测定的性状中，蛋白质含量与环境因子的关系最为显著。

5)在核桃坚果性状的聚类分析中，7个群体大体可分为2类，一类包括红河群体；另一类包括保山、丽江、鲁甸、昭阳、巧家、镇雄等6个群体，其中丽江和昭阳群体的亲缘关系最近，镇雄群体与其它5个群体亲缘关系更远，同时，聚类结果表明核桃性状之间的亲缘关系与不同群体的地理位置无明显关系。

6)在CCA排序中，CCA前2个排序轴的特征值分别为0.756、0.372，贡献率分别是77.2%、15.4%，前2轴的累计贡献率为92.6%，说明排序良好。CCA排序图第1轴反映了影响核桃不同群体的生态因子主要为经度，其次是7月平均气温；第2轴主要的生态因子是7月平均气温，其次是年平均气温。

7)本研究中的核桃品种属于核桃属的南方类型，原产云贵川地区，耐湿热、不耐干旱，抗寒力弱，其品种类型繁多，坚果大小和形状表现多种多样，品质优良，可以满足多种育种目标的需要[12]。云南省的核桃产业在全国林业生产中占有重要地位，栽培面积和产量约占全国的1/3。云南省山区面积占国土面积的94%，立体气候显著，形成的小地形气候多样，因云南省的山区核桃种植历史悠久，在长期的自然选育中选择出了丰富多样的品种。一直以来，本着适地适树的原则，云南省都在进行核桃优良单株的选择，为云南省核桃产业的发展提供种质资源，本文的相关研究可为不同的选育目的及为不同地区的核桃苗木的调运提供参考。

*：感谢中国林科院资源昆虫研究所的李帅锋老师给本文章做的分析。

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Relations Between the Phenotypic Variations ofJuglanssigillataL.in Yunnan and Environment Factors

DENG Guixiang1，ZHAO Hangwen1，DUAN Lijin1，HONG Yina1，YANG Liqing2

(1.GeneralStationofForestSeedsandSeedingofYunnanProvince，Kunming650215，Yunnan,China； 2.FengqingForestryBureau，Fengqing675900，Yunnan，China)

We investigated 6 phenotupic traits in 7 natural populations ofJuglanssigillataL.in Yunnan Province，and used one-way anova，variation coefficient correlation analysis un-weighted pair-group method using arithmetic averages(UPGMA) cluster analysis，and canonical correspondence analysis(CCA) toanalyze results.Results showed there were significant differencesin phenotypic variation.The single fruit weight was highest(22.22%).The single fruit weight and kernel rate of population in Baoshan were highest(50.53% and 10.43%)，but protein content was lowest(13.4%)，the phenotypic variation coefficiant was biggest(13.45%)，the genetic resources were the most abundant，the three diametre mean was biggest(3.8 cm)，the shell thickness was smallest(0.75 mm).The crude fat content of population in Ludian was highest(70.79%).There were significiantly postive correlation among single fruit weight and three diametre mean(0.836).There was significiantly negative correlation betwen single fruit weight and crude fat content(-0.395).There was significiantly negative correlation betwen shell thickness and kernel rate(-0.514).There was significiantly negative correlation betwen kernel rate and protein content(-0.271).The phenotypic traits of population in Lijiang and Zhaoyang were very similar.The phenotypic traits of population was very larger between in Honghe and others.Significiant correlations were observed between the phenotypic traits ofJuglanssigillataL.and longitude distribution.Climatic factors was the main factor affecting the phenotypic diversity ofJuglanssigillataL.，especially the July mean temperature.

JuglanssigillataL.；nut traits；correlation analysis；variation coefficient；environment factors

10.13428/j.cnki.fjlk.2017.01.011

2016-08-15；

2016-11-04

邓桂香(1975—)，女，广西桂林人，云南省林木种苗工作总站高级工程师，从事林木种苗生产等工作。E-mail：21239083@qq.com。

赵航文(1968—)，男，云南昆明人，云南省林木种苗工作总站工程师，从事林木种苗生产管理等工作。E-mail：zhaohw@sina.cn。

S664.1

A

1002-7351(2017)01-0049-06