内蒙古翁牛特旗文冠果优良单株的选择

张 毅，敖 妍

（北京林业大学 林学院，北京 100083）

文冠果Xanthoceras sorbifolium又名文灯果、文官果，为无患子科文冠果属植物[1]。文冠果结实早、含油量高，具有广泛的生态适应性，是造林绿化、防风固沙、退耕还林的首选树种，也是国家林业局推进“林油一体化”中重点发展的生物质能源树种之一[2-3]。文冠果在中国天然分布于北纬32°～46°、东经100°～127°地区，在内蒙古、河南、河北等16个省市区均栽植有大面积人工林[4-6]，但其大部分林分产量低下且缺乏稳定性[7]，因此，选育具有高产量、高含油率的文冠果优良单株，用于高产高油品系（种）选育，对于发展文冠果生态能源林具有重要意义。

内蒙古赤峰市翁牛特旗是我国文冠果资源的集中分布区[8]，其栽培历史悠久，全国很多文冠果资源均引种此地区。但由于管理粗放，树体老化，目前该地区文冠果资源生长状况并不理想，植株间生长和产量性状差异较大，亟需选择出优良种质资源，用于无性系化推广和低产林分改造。基于此，本研究围绕文冠果高产量、高含油率选优目标，对内蒙古翁牛特旗经济林场的文冠果进行观测，依据12个种实性状进行了优良单株选择，以期为今后该地区文冠果良种选育提供理论参考。

1 试验地概况

试验地位于内蒙古赤峰市翁牛特旗经济林场（WD），处于东经119°00′、北纬42°57′，海拔623 m。土壤类型为沙质栗钙土，土层厚60～100 cm，母岩类型为石灰岩。该地区属于温带大陆性气候，年温差较大并且干旱少雨，年均气温5.8 ℃，绝对最高气温39.8 ℃，绝对最低气温-33.8 ℃，≥10 ℃年积温2 640 ℃，年日照时数2 923 h，年降水量320 mm，年蒸发量2 235 mm，无霜期为130 d。主要林下植被有草麻黄Ephedra sinica、甘草Glycyrrhiza uralensis、蒺藜Tribulus terrester等。

2 材料与方法

2.1 试验材料

供试文冠果为实生播种苗，林龄50 a，林分郁闭度0.5～0.7，株行距4 m×4 m，健康状况良好，平均树高3.47 m，平均地径9.25 cm，平均冠幅8.29 m2。在林地踏查的基础上，选择树势强健、结果枝粗壮、无病虫害、无机械损伤的单株，共390株候选株（记为WD-001至WD-390）。

2.2 种实性状的观测

于2014年至2016年连续3 a对390株候选树进行性状观测，主要观测单位投影面积种子产量（X1）、每果种子数（X2）、结果数（X3）、果质量（X4）、果长（X5）、果宽（X6）、果皮厚（X7）、果形指数（X8）、种长（X9）、种宽（X10）、种形指数（X11）、种子含油率（X12）等性状，并将以上观测指标分为产量性状（X1～X4）、种实形态性状（X5～X11）以及产油性状（X12）三大类。

果实完全成熟后，按照单株收集所有观测植株的果实、种子，测量各样株果实和种子鲜质量，同时记录单株结果数。每株树采用四分法选取20个果实，记录每果种子数，用游标卡尺测量果长、果宽、果皮厚；在选取的20个果实中，采用四分法选取50粒种子，测定种长、种宽。种子含油率的测定方法参照GB/T15690—1995[9]，采用HCY-10核磁共振（NMR）含油量测量仪（武汉航空仪表有限公司）测定。计算单位投影面积种子产量、果形指数和种形指数，计算公式如下。

单位投影面积种子产量=单株种子鲜质量/冠幅；

果形指数=果长／果宽；

种形指数=种长／种宽[8]。

2.3 数据统计方法

利用SPSS 20.0软件，将连续3 a观测的数据取平均值，经过标准化处理后再进行统计分析。采用单因素方差分析法研究文冠果种实性状变异情况；计算种实性状间的Pearson相关系数[9]；采用主成分分析法选择高产型（即单位投影面积种子产量高）、高油型（即种子含油率高）、高产高油型优良单株，采用主成分分析、模糊隶属函数法以及多维空间坐标综合评定值累加法选择复合型（综合性状表现优良）优良单株[10-11]。

3 结果与分析

3.1 文冠果种实性状变异分析

文冠果种实性状变异情况见表1。由表1可见，文冠果各种实性状在不同单株间的变异程度不同，表明文冠果不同种实性状的离散程度存在差异。单位投影面积种子产量、结果数、果质量等产量性状的变异系数较大，其中变异系数最大为单位投影面积种子产量，高达62.27%；其次为果质量，变异系数达60.81%；种长、种宽、果长、果宽等种实形态性状变异系数较小；其中变异系数最小为果形指数，仅9.47%，说明文冠果种源内种实形态性状相对稳定。

3.2 文冠果种实性状相关性分析

计算种实性状间的Pearson相关系数（表2）。产量性状方面，单位投影面积种子产量与果质量、结果数和每果种子数均呈极显著正相关，其中与果质量关系最密切。形态性状方面，果长与果宽、果厚、果形指数呈极显著正相关，果宽、果皮厚与果形指数呈极显著负相关；种长与种宽、种形指数呈极显著正相关，种宽与种形指数呈极显著负相关；产油性状方面，种子含油率与果形指数、种形指数、每果种子数呈极显著正相关。

表2 文冠果种实性状相关分析†Table 2 Correlation analysis among fruit and seed characters of X.sorbifolium

3.3 文冠果种实性状的主成分分析

对种实性状进行主成分分析，结果显示，12个种实性状构成了4个主成分，F1主要代表单位投影面积产量、结果数等产量性状，称为产量因子；F2主要代表种子含油率，称为含油率因子；F3主要代表果长、果宽等种实形态性状，称为形态因子；F4主要代表种形指数和果形指数。前4个主成分累计方差奉献率达90.331%，表明这4个主成分对文冠果种实性状具有较好的代表性。

表3 文冠果种实性状主成分分析Table 3 Principal component analysis of fruit and seed characters of X.sorbifolium

根据因子得分的系数矩阵和方差奉献率，可得出各主因子以及综合性状的函数表达式，为：

F1=0.372X1+0.014X2+0.359X3+0.315X4-0.041X5-0.052X6-0.011X7-0.003X8-0.011X9+0.007X10+0.004X11-0.013X12；

F2=0.103X1+0.005X2+0.033X3+0.079X4-0.014X5-0.045X6-0.071X7-0.031X8+0.169X9+0.122X10+0.114X11+0.633X12；

F3=-0.005X1-0.071X2-0.065X3-0.002X4+0.141X5+0.235X6+0.218X7-0.057X8+0.280X9+0.227X10+0.071X11-0.007X12；

F4=-0.029X1+0.456X2-0.042X3-0.004X4+0.077X5+0.146X6-0.066X7-0.629X8-0.044X9-0.411X10+0.438X11-0.008X12；

高产高油型得分=F1×35.214%+F2×25.313%；复合型得分=F1×35.214%+F2×25.313%+F3×18.729%+F4×11.075%。

3.4 文冠果优良单株选择

3.4.1 主成分分析法选择不同类型优良单株

利用主成分分析法选择高产型、高油型、高产高油型优良单株，得分前5%的单株入选，排名前10的优良单株见表4。结果显示，9株文冠果3种选优类型排名都在前10，包括WD-385、WD-375、WD-390、WD-380等，说明入选的优良单株具有较高的经济价值。

表4 不同类型优良单株得分值和现实增益（前10名）Table 4 Scores and real gains of different types of superior individuals (Top 10)

3.4.2 3种方法选择复合型优良单株

利用主成分分析、模糊隶属函数法以及多维空间坐标综合评定值累加法3种方法选择复合型优良单株，得分前5%的单株入选，排名前10的优良单株见表5。结果表明，8株文冠果在3种方法中排名都在前10，包括WD-385、WD-375、WD-390等，说明这8株文冠果具有显著优异性，可作为优质材料在良种选育中推广应用。3种评价方法中，个别优良单株在大小排序上存在前后差异，这是由于不同评价法在对各指标打分时的权重不同而造成的，但总体排序上很接近，说明优良性整体评定上趋势相同。

表5 3种方法选择文冠果复合型优良单株（前10名）Table 5 Compound superior individuals selected by three methods (Top 10)

4 结论与讨论

植物表型性状的多样性，是对其优良性状选择的重要基础[12]。对于经济类植物而言，优良单株选择的关键因素是种实性状的优良性[13]。基于此，本研究将文冠果12个种实性状分为产量性状、种实形态性状以及产油性状。方差分析结果表明，文冠果产量性状的变异系数较大，其中变异系数最大的为单位投影面积种子产量，表明文冠果单株在单位投影面积种子产量性状上具有较高的选择空间。种实形态性状相对稳定，这与无患子Sapindus mukorossi、核桃楸Juglans mandshurica的研究结果一致[13-14]；种子含油率变异系数较小，说明其较为稳定，这与山胡椒果实含油率表现特征一致[10]。无论是作为食用油还是生物柴油的原料，均需建立在文冠果单株高产的基础之上。因此，在选优程序上，建议优先考虑单株产量。种子含油率变异系数不大，可以在选出高产单株品系后，在此基础上筛选高含油率品系。

种实性状间的相关性分析结果表明，单位投影面积种子产量与每果种子数、结果数、果实鲜质量呈极显著正相关，高产单株选育应高度关注这3个指标。种子含油率与单位投影面积种子产量无显著相关性，说明二者关系不明显。种子含油率与种子数、果形指数、种形指数呈极显著正相关，其中果形指数对种子含油率直接作用最大。在高油单株选择时建议优先考虑每果种子数多、果形指数或种形指数大的单株。

主成分分析法被广泛用于经济树种的选优工作，如核桃楸、麻疯树Jatropha curcas、红山茶树Camellia saluenensis等[14-16]。本研究中文冠果的12个种实性状构成了4个主因子，且各主因子生物学意义明确。为避免评价结果存在偏差，使评价结果更全面可靠，本研究还采用了模糊隶属函数法以及多维空间坐标向量综合评定值累加法分别对文冠果综合型优良单株进行选择，对比发现，总体上选择结果较接近，说明所选出的单株具有显著优异性，可作为优质材料在文冠果良种选育中推广应用。综合来看，3 种评价结果的总体排名趋势一致，说明用3种方法选择文冠果复合型优良单株具有一定的准确性和有效性。

本研究主要是基于种实性状高产、高油目标进行选优，在今后研究工作中可发掘其综合利用潜力，根据不同利用目标制定相应的选优指标，充分利用丰富的遗传变异，从单株、家系、种源等多个层次，大力开展文冠果优良种质资源选择工作，并进行无性系化推广。另外，本研究仅对内蒙古赤峰市翁牛特旗经济林场的文冠果进行优良单株选择，未能对不同种源文冠果单株进行比较分析，也未涉及单株的树体生长性状，如树高、胸径、冠幅和枝下高等。因此，基于综合性状对不同地区文冠果进行选优将是今后研究的重点，以便从中选出各性状指标均优良的单株，为选育出适应不同地区生长的新品种奠定基础。