基于表型性状的油梨种质资源遗传多样性分析

周兆禧，陈 莹，2，明建鸿，高宏茂，马蔚红，林兴娥*

（1.中国热带农业科学院海口实验站，海南海口570102；2.海南大学热带农林学院，海南儋州571737）

油梨（Persea AmericanaMill.）为樟科（Lauraceae）鳄梨属（Persea）植物，又名鳄梨、牛油果等，原产于美洲的墨西哥、哥伦比亚和西印度群岛，是著名的热带亚热带果树，也是木本油料树种之一[1]。油梨根据自然分布及其生物学特性分为墨西哥系、危地马拉系和西印度系三大种群[2]。油梨于1918 年被引入我国，现在在台湾、海南、广东、广西、福建、云南、四川、浙江、贵州、湖南等地均有栽培，种植面积已超过1.5万hm2[3-6]。油梨果肉为黄绿色，富含多种活性成分、食用植物纤维、不饱和脂肪酸和矿质元素等[7]，种子富含脂肪酸、多酚等多种营养及活性成分[8]，为重要的食用油及工矿业用油，被誉为果、粮、油多用的作物，随着油梨的营养价值和保健价值被人们熟知，国内外市场油梨消费量也逐渐增加。

油梨种质资源的收集、鉴定和评价是新品种选育的重要基础。目前种质资源遗传多样性的研究方法主要有形态学方法、细胞学方法、生化标记方法和分子标记方法等。已有研究表明，利用油梨某些特征性成分差异可以很好地分辨出油梨种质资源的来源及品种间的亲缘关系，如油梨脂肪酸、可溶性蛋白、可溶性糖和类胡萝卜素等[9-11]。此外，分子标记技术如SSR 标记等也已用于检测油梨种质资源多样性和鉴定种质亲缘关系[12-14]。种质资源表型性状的评价相对于其他评价方法具有简单直观、更经济等优势，尤其是在时间短或供试材料多等情况下需要了解群体变异性时，形态学方法是一种快速、经济高效的鉴别方法。目前关于油梨资源表型性状分析的报道较少，仅有1998 年蔡胜忠等[15]对海南西部地区引种栽培的10 个油梨种质的性状进行分析，并初步提出6个适于海南西部地区种植的优良品种；2018 年邓成菊等[16]对优良油梨品系‘云油一号’的主要性状进行分析和评价，发现该品系具有早熟、丰产、稳产的特性。由于观察年限较久远，而且所观察的油梨品种和数量仍然较少，很难全面反映现阶段油梨栽培品种表型性状遗传变异的情况。鉴此，该次研究以海南南丰镇油梨种质基地中的170 份油梨种质资源为试材，对其质量性状和数量性状进行观测与分析，采用相关系数、主成分分析和聚类分析等多元统计方法，研究了已收集油梨种质资源的遗传多样性，以期发掘出具有重要经济价值的种质资源，同时也为加强对油梨种质资源的高效利用及基因的挖掘提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选取种植于海南省儋州市南丰镇的170 份油梨种质为试验材料，其中来源于贵州的50 份，海南70份，广西50 份，设置3 次重复，田间常规管理。所有材料均为2016 年引种。

1.2 性状调查

表型性状的调查参照《热带、南亚热带果树种质资源描述规范（正文）》[17]进行，每个品系选择3 株进行测定，共调查15 个表型性状，包括9 个质量性状和6 个数量性状，质量性状包括树姿、树形、表皮光滑度、分枝模式、嫩枝颜色、老熟枝条颜色、叶形、叶片颜色、叶缘。数量性状包括树高、枝条粗度、叶长、叶宽、干周等（表1）。对于数量性状采用游标卡尺和卷尺进行测量。

表1 油梨种质主要形态性状、鉴定标准及测量方法

1.3 数据处理与分析

首先按照表1 的分级和赋值标准将质量性状的调查结果进行赋值后进行数据分析。用Excel 软件计算出最大值、最小值、平均值、变异系数、标准差、多样性指数（H’）等，根据平均值和标准差对数量性状进行分类，共分为10 级，1 级＜X-2S，10 级≥X+2S，每级相差0.5S（X为群体性状平均值，S为标准差）[18-19]。采用Shannon-Weiner index 分析油梨种质资源的遗传多样性水平；采用SPSS 软件对表型数据进行主成分分析和聚类分析，其中，聚类过程中，种质间距为欧氏距离（Euclidean distance），聚类方法采用组间连接法（Between-groups linkage）。

2 结果与分析

2.1 质量性状遗传多样性

170 份油梨9 个质量性状的分布频率和多样性指数如表2 所示，9 个质量性状的多样性指数为0.036～1.747，平均为0.759，其中只有树形和分枝模式的多样性指数大于1.0，其他质量性状多样性指数均小于1.0。根据各性状频率分布来看，170 份油梨种质的树姿以直立（84.12%）为主，其次是半直立（15.29%），极少部分为开张（0.59%）；树形主要为圆形（34.71%）、塔形（21.76%）和半圆形（15.88%）；表皮光滑度以粗糙（74.12%）为主，少数为极粗糙（7.65%）；分枝模式以直立（48.24%）为主，对生（28.82%）、轮生（22.35%）次之，极少数为互生（0.59%）；嫩枝的颜色以绿色（64.12%）为主，其次为黄绿色（35.89%）；老枝的颜色以黄绿色（56.47%）为主，其次是红褐色（30.59%）；叶形大多数为尖椭圆形（99.41%），极少部分为近圆形（0.59%）；成熟叶面颜色以绿色（78.82%）为主，其次是深绿色（21.18%）；叶缘大多数为波浪（65.88%），其余为全缘（34.12%）。

表2 170 份油梨种质质量性状频率分布及多样性

2.2 数量性状遗传多样性

170 份油梨种质资源的6 个数量性状的变异系数变化范围为16.85%～69.95%，平均为33.95%，表现出较高的变异水平（表3）。其中变异系数较大的为枝条粗度、干周、树高，表明遗传稳定性较差；而变异系数较小的为叶长、叶宽和叶形指数，表明这3 个性状变异幅度小，较为稳定。多样性指数变化范围为1.903～2.067，平均为1.997，叶长、叶宽和干周的多样性指数较大，均大于2.0，油梨数量性状的多样性指数明显高于质量性状的多样性指数，说明数量性状的变异更为丰富。

表3 油梨种质数量性状多样性分析

2.3 表型性状的相关性分析

试验对油梨15 个表型性状进行了相关性分析（表4），结果显示，树高和干周、枝条粗度、叶长和叶宽成极显著正相关，与表皮光滑度成极显著负相关；树形与树高、叶长和叶形指数成极显著负相关；表皮光滑度与枝条粗度、老熟枝条颜色和成熟叶面颜色成极显著负相关；分枝模式与枝条粗度和老熟枝条颜色成极显著负相关，与嫩枝颜色成极显著正相关。

2.4 油梨不同表型性状的主成分分析

由于影响油梨表型性状的因素较多，使用主成分分析可以排除信息重叠的现象，可以清楚显示各因素在表型多样性构成中的作用，特征值和贡献值是选择主成分的依据[20]。以特征值大于1 为标准提取6 个主成分，累积贡献率达到71.732%，表明这6个主成分可基本反映15 个表型性状的特征，其中，第1 和第2 成分的贡献率较大（表5）。

第1 主成分的贡献率最大，为22.216%，特征值为3.332，主要由枝条粗度决定；第2 主成分的贡献率为14.213%，特征值为2.132，主要由干周决定；第3 主成分贡献率为11.003%，特征值为1.650，主要由叶宽决定；第4 主成分贡献率为10.091%，特征值为1.514，主要由叶缘决定。第5 主成分贡献率为7.447%，特征值为1.117，主要由树姿决定；第6 主成分贡献率为6.762%，特征值为1.014，主要由叶缘决定。根据贡献率的大小，从15 个性状中提取出枝条粗度、干周、叶宽、叶缘和树姿5 个性状，它们是导致油梨种质表型性状差异的主要因素，可视为油梨种质评价的主要形态指标。

表4 油梨主要性状间的相关系数

表5 油梨表型性状的主成分分析

图1 170 份油梨资源聚类分析

2.5 依据表型性状的油梨资源聚类分析

利用SPSS19.0 软件，根据油梨15 个表型性状结果进行了聚类分析，结果表明，在距离系数为5 处可将170 份油梨分为4 个组群（图1）。类群Ⅰ是最大的类群，包含110 份种质。该类群的树形主要为圆形，平均株高199.46 cm，干周为17.13 cm，枝条粗度为0.87cm，叶长12.81 cm，叶宽6.57 cm，平均叶形指数为1.743。类群Ⅱ包含55 份油梨种质，树形主要为不规则形，平均树高为243.18 cm，干周为20.62 cm，枝条粗度为1.59 cm，叶长13.45 cm，叶宽6.70 cm，平均叶形指数为2.03。类群Ⅲ仅包含4 份种质，其树形主要为塔形，平均株高为130.5 cm，平均干周为12.95 cm，枝条粗度为1.52 cm，叶长9.37 cm，叶宽5.23 cm，平均叶形指数为1.81。类群Ⅳ包含1 份油梨种质。4 个类群的特征主要为树姿直立，表皮光滑度为粗糙，叶形为尖椭圆形，叶缘为波浪形。除类群Ⅲ外，其他3 个类群的分枝模式主要都为直立，嫩枝的颜色为绿色，老熟枝条颜色为黄绿色，成熟叶面颜色为绿色；类群Ⅱ的分枝模式有直立、轮生、对生，嫩枝的颜色为黄绿色，老熟枝条颜色为红褐色，成熟叶面颜色为深绿色。

3 结论与讨论

对170 份油梨种质进行表型性状的统计与分析，根据多样性指数和变异系数，可以明确当前已收集油梨表型性状变异动向，了解其遗传多样性，为下一步的育种工作提供理论依据。油梨质量性状的多样性 指 数 为0.036 ～1.747，平 均 为0.759，数量性状的多样性指数变化范围为1.903～2.067，平均为1.997，说明油梨的数量性状变异更为丰富。油梨6 个数量性状的变异系数变化范围为16.85%～69.95%，平均为33.95%，各数量性状的变异幅度有较大差异。对170 份油梨进行主成分分析，提取出5 个主成分，分别为枝条粗度、干周、叶宽、叶缘和树姿，可视为油梨种质评价的主要形态指标，但是5 个主成分的累积贡献率仅为71.732%，只能大体反映该次试验所测定的15 个表型性状。

在平方欧式距离为5 时进行分类，可将油梨种质分为四大类，这四大类群的区别主要在于树形、树高、干周，以及叶形指数。叶形指数在众多表型性状中受环境的影响较小，相对稳定，因此，在对油梨进行种质区分时，可依据叶形指数初步将油梨划分到四大类群中，再依据其他性状进行区分。

经过长期的进化、演变后，同一个油梨品种形成了相对固定的表型性状，为确定它们的表型形态指标，需要大量的测定数据才能确定。该次试验的供试材料为170 份油梨，数据测定数量虽不够庞大，但能为表型形态指标的确定提供一定参考。