海南油茶种实数量性状多样性评价

杨立荣，张治礼，陈加利，陈 宣，吉清妹，郑道君

（海南省农业科学院 a.热带园艺研究所；b.海南省热带特种经济植物种质资源创新利用重点实验室；c.农业环境与土壤研究所，海南 海口 571100）

油茶是山茶科Theaceae山茶属Camellia植物中种子油脂含量较高且具有经济栽培价值的植物总称，约有50 个物种，其中栽培面积最大的为普通油茶，其与油橄榄、油棕、椰子并称为世界四大木本油料植物，是我国主要的木本食用油料树种[1]。海南种植和利用油茶的历史悠久，当地称油茶为“山柚”[2-5]。《中国植物志》[6]、《海南植物志》[7]、《海南岛作物（植物）种质资源考察文集》[8]和《海南及广东沿海岛屿植物名录》[9]中均记载，海南分布有油茶野生种；笔者在野外调查中也发现，油茶在海南广泛分布，且多地发现有地径达0.5 m以上的老油茶树[10]，其最高地径可达1.5 m[11]。海南为中国油茶资源分布的最南缘，海南气候独特，海峡隔离，油茶又是异花授粉植物，在环境和遗传控制的双重作用下，海南油茶资源表型变异极为丰富且独特[10]。海南所产茶籽油品质差异显著，所产茶油品质优良，具有独特的香味，在当地称为“山柚油”，其价格较为昂贵，与内地茶油相差5倍左右[11-12]。

《海南省油茶产业发展规划（2017—2025）》中提出，到2025年海南省计划推广新种油茶2万hm2。然而，有关海南油茶资源开发利用的研究近几年才开始，优良新品种选育工作滞后，关于海南油茶的分类问题也存在争议。这对海南特色油茶产业的发展极为不利。丰富的种质资源是植物育种学研究的重要基础，充分的资源评价是其创新利用的基础[13]，油茶育种的主要目标是获得优良的果实经济性状。因此，对油茶表型尤其是果实性状的系统评价对于海南油茶育种和资源分类极为重要。关于海南油茶资源评价的研究报道较少，仅有袁军等人对海南油茶的果实性状进行了分析[10]，但该研究仅在10个海南油茶林分中取样，且统计分析的果实性状指标仅有7个，也没有对其多样性指数进行分析，其目的是探讨海南油茶资源的分类问题，其结果难以反映和评价海南油茶果实表型变异情况；此外，杨枝林等人采用均方差综合分析方法，采用果实生产性状指标（最大单株挂果质量、出仁率和种仁含油率）和种子油脂质量性状指标（棕榈酸等7个指标）对油茶成林样地的林分产量与油质进行了评价[14]。为给海南油茶新品种的选育及创新利用奠定基础，并为海南油茶资源分类提供科学依据，以分布在海南省9个县（市）20个乡镇的21个老油茶林分为研究对象，对其油茶资源的种实数量性状进行了系统评价，现将评价结果分析报道如下。

1 材料与方法

1.1 供试材料

分别于2013与2014年的10—12月，在海南省的海口、澄迈、文昌、琼海、琼中、定安、屯昌、五指山和临高9个县（市）20个乡镇，选取植株数量在40株以上的油茶林分（以下称为“居群”）21处，这些分布点基本涵盖了海南老油茶林（造林时间在30 a以上）分布区，其基本信息如表1。对这21个油茶居群进行GPS定位，通过踏访了解各居群的造林时间。从每个调查居群中各挑选5 株样树（样株间隔20 m左右）进行摘果调查，所选生长正常、无严重缺陷及病虫害的样株能代表居群的平均状态。分别在每株植株的东、西、南、北4个方向上共取成熟健康果实2.5 kg，用于测量种实性状。

1.2 种实性状指标的测定

从野外采集的果实中，每株样株随机取15个果实。用电显式游标卡尺分别测定果高、果径、果皮厚度。测量指标分别为果形指数、平均单果质量、鲜果出籽率等种实经济性状指标，果高、果径的测量精度为0.01 mm，平均单果质量的测定精度为0.01 g，其计算公式分别如下：

果形指数＝果高/果径；

鲜果出籽率＝15个鲜果的出籽质量/15个果实的质量；

平均单果质量＝15个果实的质量之和/15；

平均单果籽粒数＝15个果实的出籽总数/15；

干出籽率＝烘干籽粒质量/鲜果质量。

1.3 统计分析

利用JMP 6.0软件计算果实形态的变异系数CV（CV＝S/M×100%，“S”为标准差，“M”为平均值），并进行单因素方差分析。利用SPSS 20.0软件和DPS软件对各性状指标的分布频率进行分析，并进行Shannon-Wiener多样性指数分析和性状间的Pearson 相关性分析，其他数据均用Excel计算。

2 结果与分析

2.1 海南油茶资源种实数量性状

调查观测可知，海南油茶平均单果质量为42.46 g，最大果质量为156.87 g，最小果质量为6.37 g；平均单果籽粒质量为14.45 g，其变化范围在3.19～42.04之间；平均单果籽粒数为4.51粒，单果籽粒数最少为1粒，单果籽粒数最多为10粒；单粒籽鲜质量为3.25 g，单粒籽鲜质量最重可达6.58 g；平均鲜出籽率为32.87%，最高可达52.00%；平均干出籽率为21.87%，最高达33.75%；平均果实横径为43.95 mm，其变化范围在29.77～65.72 mm之间；平均果实纵径为38.31 mm，其变化范围在25.34～52.90 mm之间；平均果皮厚度为4.98 mm，最薄的仅有1.69 mm，最大厚度达到12.20 mm；果形指数均值为0.88，其变化范围在0.67～1.05之间。

表1 所调查的21个油茶居群的基本信息Table 1 The 21 oiltea populations

2.2 海南油茶资源居群内及居群间种实数量性状形态变异特征

ANOVA分析结果见表2。表2表明，除单果鲜籽质量和鲜出籽率外，海南油茶果实大多数性状在居群间表现出显著或极显著的差异，这表明海南油茶居群间果实性状变异丰富。有9个居群的平均单果鲜质量大于其平均值，其中平均单果鲜质量最大值存在于居群6中，达到68.14 g。但是，居群6的鲜出籽率为0.341 2，并不是最高的鲜出籽率。最高鲜出籽率出现在居群3，为0.381 7。相比鲜出籽率而言，干出籽率则表现出不一样的情况，最高干出籽率的居群是7，为0.277 8，最低的仅为0.177 9。同时，居群7也具有最薄的果皮，为3.87 mm，居群19的果皮最厚，为6.42 mm。居群12的果形指数最大，为0.98；而居群7的果形指数最小，为0.81。

表2 海南油茶居群种实数量性状的ANOVA分析结果Table 2 ANOVA for fruit quantitative traits of oiltea in Hainan

2.3 海南油茶不同居群种实数量性状的变异程度

变异系数（CV）反映单位均值上的离散度，表示性状值的离散性特征，变异系数越大，则性状值的离散度越大[15]，可以用来比较量纲不同的性状间的变异程度。海南油茶10个种实数量经济性状变异系数的统计结果见表3。从表3中可以看出，不同种实经济性状指标的变异系数相差较大，其变化范围在7.87%～52.93%之间，其大小顺序为：单果鲜籽质量（52.93%）＞单果鲜质量（48.86%）＞单果籽粒数（43.36%）＞单粒鲜质量（36.34%）＞果皮厚度（28.14%）＞干出籽率（22.25%）＞鲜出籽率（21.75%）＞果实横径（16.57%）＞果实纵径（15.55%）＞果形指数（7.87%）。只有果实横径、果实纵径和果形指数均较稳定，其变异系数均小于20%，其中，果形指数的变异较小，仅为7.87%，单果鲜籽质量、单果鲜质量和单果籽粒数的变异系数均较大，均达到50%左右。

表3 海南21个油茶居群不同种群间种实数量性状的变异系数Table 3 Coefficient variation of fruit quantitative traits for 21 oiltea populations of Hainan %

在居群水平上，单果鲜质量和单果鲜籽粒质量仅有2个居群在20%以下，大部分居群在30%左右，19号居群单果鲜质量的变异系数达到63.31%，2号居群单果鲜籽粒质量的变异系数为66.86%；1号居群单果籽粒数的变异系数为72.86%；不同居群鲜出籽率和干出籽率的变异系数也都较大，10个居群鲜出籽率的变异系数大于其平均值，8个居群干出籽率的变异系数也均大于其平均值。

2.4 海南油茶种实数量性状的频率分布与多样性指数

海南油茶种实数量性状的频率分布情况见表4。由表4可知，海南油茶单果质量主要在17.34～39.07 g（3个等级）之间，占67.69%，单果质量在28.21～39.07 g等级内的分布较为集中，单果质量在49.94～60.08 g之间的也有一定比例，占13.85%，而质量大于60.08 g的单果却较少。单果鲜籽质量主要分布在5.13～20.67 g（5个等级）之间，占89.23%；籽粒数大于6.85粒的单果较少，籽粒数在3.25～4.15之间的最多，占23.08%；海南油茶的鲜出籽率大部分在25.45%～39.61%（5个等级）之间，其中鲜出籽率在28.99%～32.53%之间的占比最高（23.08%），鲜出籽率小于21.91%或大于39.61%的分布较少；干出籽率分布没有一定的连续性，且分布也较均匀，分布于18.26%～19.30%之间的相对较多，分别分布于20.31%～21.32%、21.32%～22.33%、22.33%～23.34%此3个等级的占比均为14%。果实横径在35.16～45.95 mm（3个等级）之间的占比为66.92%，其中果实横径在38.76～42.35 mm的占比最高（23.85%）；果形指数在0.81～0.92（4个等级）之间的占比为74.62%，其中果形指数在0.81～0.85和0.85～0.88等级的分别占22.31%和23.08%。果皮厚度以3.17～4.13和4.13～5.08 mm这2个等级的分布频率为最高，分别为30.00%和29.23%，果皮厚度大于6.98 mm的分布较少。

多样性指数是丰富度和均匀度的综合评价指标，其中最常见的应用指标是Shannon-Wiener多样性指数。在油茶性状多样性分析中，黄勇等人就采用该指数评定小果油茶的种实变异频率，以此反映其遗传多样性程度[16]。本文中分析的10个种实经济性状（结果见表5）的平均Shannon-Wiener多样性指数为2.749 9，表明海南油茶种实数量性状变异类型较为丰富且均匀度较高。其中，单果籽粒数、单粒籽鲜质量、鲜出籽率和果实纵径的多样性均较高，均达到3.0以上，变异最小的是干出籽率，Shannon-Wiener多样性指数仅为1.770。

表4 海南油茶种实数量性状的分布频率†Table 4 The frequency distribution of quantitative traits for oiltea in Hainan

2.5 海南油茶种实数量性状间的相关性分析

相关性分析结果（见表6）表明，单果鲜质量与鲜出籽率和干出籽率不相关，而与果形指数呈显著负相关（R＝-0.240，F＝0.006 0），与单果鲜籽粒质量（R＝0.857，F＜0.000 1）、单果籽粒数（R＝0.638，F＜0.000 1）、单粒籽鲜质量（R＝0.356，F＜0.000 1）、果实横径（R＝0.959，F＜0.000 1）、果实纵径（R＝0.888，F＜0.000 1）、果皮厚度（R＝0.710，F＜0.000 1）等指标间均呈显著正相关。鲜出籽率与果皮厚度（R＝-0.489，F＜0.000 1）呈显著负相关，与果形指数（R＝-0.126，F＝0.153 0）也呈负相关，但其相关性不显著；鲜出籽率与单果鲜籽粒质量（R＝0.390，F＜0.000 1）、单果籽粒数（R＝0.329，F＜0.000 1）、干出籽率（R＝0.801，F＜0.000 1）均呈显著正相关，而与其他性状指标均不相关。干出籽率与鲜出籽率（R＝0.801，F＜0.000 1）呈显著正相关；与果皮厚度（R＝-0.569，F＜0.000 1）呈显著负相关，与其他性状指标均不相关。果皮厚度与鲜出籽率（R＝-0.489，F＜0.000 1）、干出籽率（R＝-0.569，F＜0.000 1）、果形指数（R＝-0.192，F＜0.000 1）呈显著负相关，与其他性状均呈显著正相关。

表5 海南油茶种实数量性状Shannon-Wiener多样性指数Table 5 Shannon-Wiener index (H)of fruit quantitative traits for oiltea in Hainan

表6 海南油茶种实各数量性状间的相关系数†Table 6 Correlation coefficients among fruit quantitative traits of oiltea in Hainan

3 结论与讨论

3.1 海南油茶资源多样性丰富

表型多样性是遗传多样性与环境多样性相互作用的结果[17]。果实性状的变异主要是在遗传上受到多基因控制的，不同的环境因素对果实类型进化所起的选择作用也有所不同[18-19]。油茶为多年生经济树种，树龄高达百年，同时油茶又是异花授粉植物，在环境和遗传控制的双重作用下，油茶果实形态变异极为丰富。在数量性状方面，小果油茶Camellia meiocarpa各种实性状的变异系数在13.4%～49.3%之间[16]；浙江省的浙江红花油茶Camellia chekiangoleosa果实性状总体变异幅度最大的是果实质量（CV为42.07%），而果高（CV为15.79%）、果径（CV为14.77%）和高径比（CV为10.14%）的变异幅度均小[20]；福建省不同地理区域的浙江红花油茶的变异系数在11.237～45.317 之间，最大的是鲜籽质量（CV为45.317%），果高、果径和果形指数的变异程度最小[21]；滇西腾冲红花油茶Camellia reticulata不同性状的变异系数为13.75%～42.99%[22]；广东省的广宁红花油茶Camellia semiserrata干籽质量的变异程度最大，其变异系数为32.24%，其他性状的变异系数在8.51%～30.14%之间[23]；广东省的高州油茶Camellia vietnamensis果实性状的变异系数在8.87%～49.74%之间[24]。张应中等人[24]把高州油茶的19 个果实性状变异类型划分为3 个，即高变异型（CV≥20%）、中变异型（10%≤CV＜20%）、低变异型（CV＜10%）。本文的研究结果表明，海南油茶种实不同数量性状的变异系数（CV）的变化范围在7.87%～52.93%之间，与上述研究结果相比，很多种实性状的变异程度均较高，且除了果实横径（CV为16.57%）和果实纵径（CV为15.55%）均属中变异型、果形指数（CV为7.87%）为低变异型外，其他数量性状均属高变异型。Shannon-Wiener多样性指数分析结果也表明了这一点。除干出籽率外，其形态多样性指数接近或大于小果油茶（主要分布于7个省份）的指数[25]。此外，海南油茶果实大多数性状在居群间表现出显著或极显著的差异。

资源开发与种质创新必须基于对种质资源表型多样性特征的了解与掌握[26]。上述研究结果表明，海南油茶资源种实性状变异丰富，这有利于海南本地油茶优良品种的培育。通过上述对比分析发现，包括海南油茶资源在内的多数油茶种实性状在单果质量、鲜籽粒质量或单果籽粒数等性状的变异程度都是较大的，可能与这些性状受到多基因控制有关；而其果高、果径和果形指数的变异程度最小，其变异系数均不会超过20%[16,20-25]。

3.2 海南油茶果实性状特征

海南油茶单果质量在28.21～39.07 g这一等级中的分布较为集中，远大于小果油茶（74.73%的集中分布在2.00～4.91 g这一等级内）[25]，与高州油茶的（55.80±24.74）g[24]接近，但小于腾冲红花油茶的（77.10±11.30）g[27]和广宁红花油茶的（394.25±118.84）g[23]。海南油茶的鲜出籽率大部分分布在25.45%～39.61%之间，其中以28.99%～32.53%的分布最多，占23.08%，但鲜出籽率大于40%的植株占24.62%，比广西的陆川油茶（18.08%～32.36%）[28]、广东的高州油茶（27.62%±7.24%）[24]和腾冲红花油茶（13.5%±3.15%）都要高[27]。果皮厚度在3.17～4.13和4.13～5.08 mm等级内的分布频率最高，远小于广宁红花油茶的（21.06±3.35）mm[23]和腾冲红花油茶的10.64 mm（平均值）[29]，而高于小果油茶（75.79%的分布在0.94～1.60 mm之间）[25]，接近高州油茶的（6.47±2.26）mm[24]。海南油茶单果籽粒数63.08%分布在3.25～5.95粒之间，最多为10粒，而腾冲红花油茶的平均籽粒数为（7.88±0.94）粒[27]，广宁红花油茶的为（14.98±3.25）粒[23]，小果油茶的最少，59.72%分布在1.48～2.08粒之间[25]。

从以上的比较分析结果来看，海南油茶资源在果实性状方面明显区别于小果油茶、腾冲红花油茶、广宁红花油茶，而与高州油茶（陆川油茶或越南油茶）较为接近。袁军等人研究发现，海南油茶很多特性介于高州油茶和普通油茶之间，他们认为，海南油茶可能是高州油茶的变种或者是和其他山茶物种杂交的后代[10]。由于环境因子与资源的斑块状分布，同种植物的不同地理种群在局域不同环境条件的选择下，可能在个体形态与结构、遗传背景方面都呈现出显著的不同，形成不同的“生态型”[23]。琼州海峡将海南与内地长期隔断，长期的地理隔离和独特的气候孕育出独具特色的油茶资源。因此，海南油茶也可能是高州油茶或普通油茶在海南长期生长后的“生态型”。研究中发现，因缺少普通油茶居群的相关数据予以对比分析，无法对海南油茶资源的分类问题进行探讨。但是，本文的研究结果可为海南油茶资源分类提供参考数据。由于油茶大部分果实性状在植株或居群间的变异较大，单独从果实性状方面难以准确分析海南油茶资源的分类问题，还应在系统地撑握花形态、果实性状和叶片、嫩枝性状等表型数据的基础上，结合DNA水平信息（如核DNA水平的遗传多样性、叶绿体DNA片段的进化关系等），才能较为准确地解决海南油茶资源的分类问题。

3.3 海南油茶果实性状间的相关性分析

相关性分析结果表明，部分海南油茶种实性状间存在显著相关性。李小川在分析越南油茶果实若干性状时认为，同一个性状类群内各性状间的相关关系显著，可作为间接选择的依据，在它们之间选择，可获得明显的相关效应[30]。果实质量、果皮厚度、出籽率、出仁率均为油茶选优的重要种实性状。但是，韩宁林等人的研究结果表明，果实质量、出籽率、出仁率等性状易受环境条件的影响，其遗传力较低[31]，本文的研究结果（这些性状的较高变异性）也充分说明了这一点。因此，对它们进行表型选择，其效果较差，倘若能找出与这些经济性状密切相关的性状，进行间接选择，可望提高选择效果[31]。本研究结果表明，在与单果质量和果皮厚度显著相关的性状中，果形指数、果实横径和果实纵径的变异程度均低，这几个指标可作为单果质量和果皮厚度间接选择的性状指标。为了进一步明确与海南油茶关键经济性状的相关性状，提高海南油茶资源优良品种的选育效率，本课题组将增加采样的数量，并开展灰色关联分析等方面的研究。