木荷无性系苗期生长性状变异研究

蓝燕群，陈杰连，张 谦，连辉明，汪迎利，陈一群，周平川，蔡燕灵

（广东省林业科学研究院，广东 广州 510520）

木荷（Schima superbaGardn .et Champ）为山茶科木荷属常绿乔木，喜温暖湿润的气候，主要分布在浙江、台湾、福建、湖南、广西、江西、广东等地。该树种干形通直，生长迅速，对土壤适应性较强，耐干旱瘠薄，少病虫害，其木材坚韧，结构均匀，易加工［1］，是珍贵优良阔叶用材树种。木荷能耐-10℃的短暂低温，也能抗39℃炎热，萌发力强，枝叶繁茂，叶片较厚，含水量大，耐火，是我国南方防火林带的主要树种［2］。

随着林业生产技术的进步，近年来木荷在南方各省用材林和防火林带中应用广泛，前期对该树种的研究主要集中于育苗、造林技术和生态性能评估等方面，近年来，广东、江西、福建等省逐步开展了木荷的种源试验和子代测定。曾志光等［3］研究发现，来自6省（区）37个木荷种源种子和苗期性状在种源间有极显著差异，苗高、地径生长与纬度呈极显著负相关。林磊等［1］开展优树自由授粉家系苗期测定，发现家系间的苗木生长遗传差异达到极显著水平。辛娜娜等［4］研究表明不同产地木荷优树无性系间生长与开花性状的变异较大，可依据产地的纬度及海拔初步判定木荷无性系花期。黄宇等［5］分析了木荷1代种子园无性系生长及结实性状的变异情况。杨汉波等［6］利用SSR标记分析显示木荷优树无性系存在丰富的遗传多样性，群体间的遗传多样性水平差别较大，建议在杂交育种亲本选配时同时考虑地理远缘和亲本间的亲缘关系。陈丽君等［7］研究表明，林木不同种源的苗期生长普遍存在一定程度的变异。广东省林业科学研究院自2001年启动了木荷良种选育研究，收集了广东全分布区的木荷优树，并分析了优树生长与叶果性状的表型变异情况［8］。本研究利用这批优树培育了嫁接无性系，通过苗期测定，进一步分析木荷优树无性系的生长差异及其与地理、气候因子等相关性。

在野外采集木荷优树穗条时发现，相同生长期或相近生境下部分优树叶色存在明显差异。叶绿素是绿色植物进行光合作用的物质基础，也是叶片中质体色素的重要组成部分；叶绿素含量不仅决定植物光能利用率高低，还直接反映植物的营养和生长情况。SPAD叶绿素仪测试快速且不破坏叶片，近年来在农业、林业上得到了广泛应用［9-10］，包括水稻［11］、马铃薯［12］、草莓［13］、黑麦草［14］和棉花［15］，以及杨树［16］、油茶［8］和3种小檗科植物［17］、10种园林树木［18］等。研究发现SPAD值与叶绿素含量有显著相关关系，但不同品种的相关性不同。本研究在测定嫁接无性系苗期生长量的同时，采用SPAD叶绿素仪对各无性系叶片的相对叶绿素含量进行测定。通过对木荷无性系叶片SPAD值的比较，及其与苗木生长量的相关性分析，为无性系的评选提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验苗圃位于广东省林业科学研究院中心（23°22′N、113°20′E），属南亚热带季风气候，年均相对湿度77%，年均降雨量约1 700 mm，年均日照时数 1 820～1 960 h。

1.2 试验材料

木荷穗条采自广东省肇庆市高要区白土镇优树收集圃，砧木采用1年生木荷实生苗，每个优树无性系嫁接30～50株，每株砧木接1个穗条，嫁接后培育1年。共培育了来自粤北、粤东、粤中、珠江三角洲、粤东沿海和粤西沿海等6个种源区的优树无性系211个，各种源区编号和详细的产地信息见表1。其中5、6号种源区参试无性系数量较少，不参与种源比较分析。

表1 木荷局部种源区无性系

1.3 试验方法

木荷生长量与叶片SPAD值的测量采用抽样调查，每个无性系随机抽取形态表现相对正常的植株，调查苗高、地径（嫁接口上方接穗基部的直径）、冠幅等指标。从每株植株的中部挑选形态表现相对正常的成熟叶片3片，用SPAD叶绿素测定仪在每片叶子中脉两侧的平行位置各测3个数据，求平均值。

1.4 气象因子的选取

木荷优树原生地的气象因子数据信息来源于中国气象局气象数据中心，采用1981—2010年共30年的气象数据，选取的气象因子包括年平均气温、最冷月平均气温、最热月平均气温和年均降水量。

1.5 数据分析

采用Excel 2010和SAS 9.4软件分别对无性系的生长量、SPAD值进行方差分析，并分析各指标与木荷优树原生地的经纬度和气候因子的相关性［19］。根据各生长性状的生长量、叶片SPAD值大小对木荷无性系进行分级比较，共划分为5个等级。

2 结果与分析

2.1 木荷无性系生长性状与叶片SPAD值的统计特征值

变异系数大小可以反映个体间表型性状的差异。由表2可知，木荷苗高的变异系数最大、为42.40%；冠幅次之、为31.61%；地径和高径比的变异系数均较小，分别为22.67%、29.01%；SPAD值的变异系数为14.96%，为各性状间最小的。表明木荷无性系间的生长性状有着丰富的变异，优良遗传资源的选择潜力大。

表2 木荷无性系生长性状与叶片SPAD值的统计特征值

2.2 木荷生长性状方差分析

表3 木荷种源、无性系间生长性状方差分析

表4 木荷不同种源生长量及其多重比较结果

木荷种源间和无性系间生长性状的方差分析结果表明，苗高、地径、高径比、冠幅生长量在种源间的差异均不显著，在无性系间的差异均显著（表3）。不同木荷种源生长量多重比较结果（表4）表明，在4个种源中，3号苗高生长量平均值及其变异系数最大，其次是2号，4号较小，1号最小。而各木荷种源的地径、高径比、冠幅等3个性状的生长量及变异系数均差异不大。

2.3 木荷叶片SPAD值的方差分析

从表5可以看出，木荷不同种源间和不同无性系间叶片SPAD值的差异均极显著；同一片叶片不同部位的SPAD值差异也极显著，说明叶片不同部位的叶绿素相对含量有明显差异。从表6可以看出，1号SPAD值平均值及变异系数最大，2～4号相对较小；不同叶片不同部位，叶基SPAD值平均值最大，其次是叶中，叶尖最小。

表5 木荷叶片SPAD值方差分析

表6 木荷不同种源与不同叶片部位SPAD值多重比较

从图1可以看出，苗高、地径、高径比、冠幅等生长量达到二级以上的木荷无性系占11.8%～13.7%，生长量达到三、四级的无性系占比均在29.9%以上，二、三、四级共占89.1%～91.9%。SPAD值达到二级以上的无性系占11.8%，三、四级分别占40.3%、38.4%，二、三、四级共占90.5%。在生长较快的无性系中，DG111、FSGM110和HYLC114等10个无性系的苗高、地径和冠幅同时达到二级以上，该10个无性系的苗高、地径、冠幅等指标的平均值分别比群体均值提高58.4%、28.5%和42.4%（表7）。

图1 各生长性状等级的百分比

表7 木荷优良无性系生长量平均值及增幅

2.4 木荷生长性状与SPAD值的相关性分析

从表8可以看出，木荷无性系的苗高与高径比的相关系数最大，为0.8450，相关性极强；地径与苗高、冠幅相关系数次之，分别为0.7667、0.6310，相关性较强；而苗高与冠幅的相关系数为0.5685，相关性中等；高径比与冠幅、地径、SPAD值以及苗高与SPAD值的相关系数分别为 0.3808、0.3539、0.2280和 0.2354，呈弱相关；SPAD值与地径、冠幅的相关系数最小，为0.1578、0.1276，相关性极弱；上述各项指标两两之间的相关系数显著性检验结果均为极显著。

表8 木荷不同无性系间SPAD值与性状生长量相关性

2.5 木荷生长性状及叶片SPAD值与气候、地理因子的关系

由表9可知，生长性状与平均气温、最冷月平均气温、最热月平均气温、年均降雨量、经度、纬度等因子均没有显著相关性；SPAD值与平均气温、最冷月平均气温以及地理因子均没有显著相关，与最热月平均气温呈弱负相关，与年均降雨量为弱正相关。相关系数显著性检验结果表明，SPAD值与最热月平均气温和年均降雨量的相关略显著，其他均不显著。说明生长性状及SPAD值均没有受优良母树原始地的气候及地理因子影响。

表9 木荷无性系生长量及叶片SPAD值与气候、地理因子相关性

2.6 木荷叶片不同部位的SPAD值相关性

由表10可知，结果显示叶片SPAD均值与叶基、叶中、叶尖各部位SPAD值的相关性极强，偏相关系数均达到0.95以上，相关系数大小顺序为叶中＞叶尖＞叶基；叶基与叶中、叶尖的相关系数为0.9778和0.9645。各项指标之间的相关系数显著性检验结果均为极显著。

表10 木荷叶片不同部位SPAD值的相关性

3 结论与讨论

木荷是我国南方省区广泛应用的造林树种，近年研究表明，木荷种质资源存在丰富的遗传多样性［6，20］，在种源间和家系间苗期生长存在遗传变异［1，3］。本研究分析了来自广东省20多个县市的木荷优树嫁接无性系苗期生长量及其与气候、地理因子之间的相关关系，结果表明，种源间的苗高有差异，其中粤东丘陵山地和粤中丘陵山地的种源生长较快，粤北山地和珠江三角洲的种源生长较慢。无性系间各生长性状差异均显著，生长量达到二至四级合占89.1%以上，并选出了10个优良无性系，其增益为58.4%、42.4%和28.5%。下一步需对这批种质资源进行造林测定和分子鉴评，为今后优良无性系的评选和开发利用提供依据。

性状间的相关性反映了一个性状的变化随另一个性状的改良而产生的变化，可为早期选择做准备，也可实现各性状间接选择的目的。从木荷无性系各研究性状相关性分析结果来看，苗高与高径比相关性极强，地径与苗高、冠幅相关性强，苗高与冠幅相关性中等，说明地径随着苗高的升高而变大，冠幅也随着地径、苗高的升高而增大。在今后苗期调查工作中，可直接以苗高为代表量取数据估算其他性状的生长情况，可大大减少调查工作量。木荷生长性状与气候、地理因子相关性分析结果表明，生长性状与气候、地理因子均不相关，相关系数显著性检验结果均不显著。林磊等［1］研究表明木荷苗木生长和叶片形态的家系效应中还存在明显的产地效应，而本试验中木荷无性系生长性状没有受优树原产地的气候及地理因子的明显影响，这可能是嫁接无性系苗期的生长与砧木密切相关，产地间的差异还未充分表现出来。

本研究结果表明，木荷种源间叶片的SPAD值差异极显著，以粤北山地种源叶片SPAD值较高，而粤东、粤中、珠江三角洲等3个种源地SPAD值较小。无性系间叶片的SPAD值差异也达到极显著水平，说明不同无性系的叶片叶绿素相对含量也有差异。SPAD值在二至四级合占90.5%。从SPAD值与各生长性状的相关性分析结果来看，SPAD值与苗高、地径、高径比、冠幅等性状不相关，说明SPAD值没有受各生长性状的明显影响。SPAD值与平均气温、最冷月平均气温以及地理因子均没有显著相关，与最热月平均气温、年均降雨量呈弱正负相关。相关系数显著性检验结果表明，SPAD值与最热月平均气温和年均降雨量显著相关，其他均不显著。说明木荷叶片叶绿素相对含量值不受生长性状、气候地理因子的影响，而优树在其原生地，相同生长期或相近生境下部分单株叶色出现明显差异可能是基因型与环境互作引起的，可在下一步的区域栽培试验中加以验证。

木荷同一叶片不同部位的SPAD值依次为叶基＞叶中＞叶尖，差异极显著。叶片部位间相关系数达到0.96以上，叶片部位与叶片叶绿素相对含量的相关系数均高达0.98以上，其中叶片叶中部位的SPAD值达到0.99。因此，在研究木荷叶片叶绿素相对含量时，可以叶中部位的数据进行分析，实现叶绿素的有效与快速测定。