凹叶厚朴种源苗期性状比较及地理变异

于增金,郑风英,任 可,吴佳木,荣俊冬,陈礼光,郑郁善,2

(1.福建农林大学林学院；2.福建农林大学园林学院，福建 福州 350002)

种源试验被广泛应用于林木遗传育种研究中，常用来探究地理气候因子与林木种群遗传变异之间的联系，以阐明种群的遗传变异模式[1].倪妍妍等[2]、Bezzalla et al[3]、Saenger et al[4]、李肇锋等[5]分别对栓皮栎(Quercusvariabilis)、摩洛哥坚果(Arganiaspinosa)、红树林(Avicenniamarina(Forssk.) Vierh.)、风藤(Piperkadsura(Choisy) Ohwi)等林木展开了种源试验研究，并已取得一定成果.由于林木遗传育种试验研究周期较长，因此，苗期试验成为林木优良种源初选的重要方法，并已在文冠果(Xanthocerassorbifolium)[6]、短枝木麻黄(Casuarinaequisetifolia)[7]、千年桐(Aleuritesmontana)[8]等林木的研究中予以应用.

凹叶厚朴(Magnoliaofficinalissubsp.biloba)是我国重要的二级野生中药材珍惜树种之一，喜湿润凉爽的山地气候，其全身是宝，干燥的树皮和根皮具有较高的药用价值，常用于治疗祛湿消痰、便秘腹泻等症状，主要分布于浙江西南部、安徽南部、福建西部、江西庐山、贵州东部及湖南南部等地[9-13].有关凹叶厚朴的药用成分[14-15]、生长规律[16-17]、生理特性[13,18]、栽培技术[19-20]等方面的研究较多；而凹叶厚朴种源试验的研究较少，覆盖范围较窄[21]，在遗传特性等方面的研究鲜有报道.本文以凹叶厚朴主产区9个省市的21个种源为研究对象，并在福建省三明市明溪县进行种源苗木试验，对不同种源间凹叶厚朴1年生幼苗的12个生长性状进行了测定与分析，以期了解凹叶厚朴苗木生长性状与地理气候因子间的关系，并筛选出一批速生优质的凹叶厚朴品种，旨在为本地区优质中药材种植品种的选取提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

凹叶厚朴种源育苗试验地位于福建省三明市明溪县大焦村苗圃内( 26′18″N，116′57″E).该试验地属中亚热带季风性气候，年均降雨量1 800 mm左右，年均温18 ℃左右，极端最低气温出现在1月(-8.8 ℃)，极端最高气温出现在7月(39.6 ℃)，年均光照可达1 760 h，年均无霜期286 d.地形以丘陵为主，其海拔约340 m，地理环境优越.试验地土壤类型为壤土，pH值6.2，全氮含量0.98 g·kg-1，全磷含量0.07 g·kg-1，全钾含量1.5 g·kg-1，有机质含量27.63 g·kg-1，水解氮含量67.5 mg·kg-1，速效磷含量5.25 mg·kg-1，速效钾含量8.2 mg·kg-1.

1.2 供试材料

2012年在凹叶厚朴主要分布区(安徽、江苏、河南、陕西、浙江、福建、湖北、江西、四川等9个省市)选择21个种源地，挑选生长强健、无病虫害侵害的采种母树，采种树株距10 m.每株取树冠中部发育正常、无畸形的成熟果实，去除果皮后将种子自然晾干，挑选成熟饱满、形状完好的种子作为试验材料.不同种源地凹叶厚朴的地理位置及其气象因子见表1.

表1 凹叶厚朴21个种源的地理位置及气候因子状况Table 1 Geographic and climatic conditions of 21 provenances of M.officinalis

1.3 苗期性状调查

凹叶厚朴种子经统一的沙藏层积催芽后，于2013年4月11日进行田间点播育苗，行距10 cm，粒距8 cm.采用完全随机区组设计，重复3次.期间苗期均采用统一的抚育管理措施，按时喷水使苗床保持湿润，定期为苗木除杂、松土、施肥及病虫害防治.

11月对凹叶厚朴幼苗的生长状况进行调查，各种源随机选取5组，每组30株，用标尺(精度为0.01 cm)测量苗高，用游标卡尺(精度为0.01 cm)测量地径.各组挑选5株标准苗木，收获整个植株.将苗木根系置于流水中冲洗干净后自然晾干；利用Epson V700扫描仪(分辨率为400 bpi)进行根系扫描，使用根系分析系统LA2400 WinRHIZO Pro分析根长、平均根径，将其叶、枝、根精细分离，置于烘箱105 ℃杀青20 min，80 ℃烘至恒重，称重后计算叶、枝、根生物量.总酚含量的测定参照文献[22].

1.4 数据处理

采用IBM SPSS Statistics 19.0和Excel 2010等软件对试验数据进行方差分析(LSD)、多重比较(Duncan)和相关分析.不同种源凹叶厚朴苗期性状的遗传变异系数(GCV)、广义遗传力(H2)计算公式为：

GCV=(遗传标准差/性状平均值)×100%，H2=1-1/F

式中，F为方差分析种源间与种源内的均方比[23].

2 结果与分析

2.1 不同种源凹叶厚朴苗期的性状差异

凹叶厚朴苗高、地径和生物量的大小等指标是评价苗期生长优劣的重要依据.对不同种源凹叶厚朴苗期性状进行方差分析，结果(表2)显示，21个种源间凹叶厚朴苗期性状的变异系数为12.67%～48.76%，叶总酚含量、茎总酚含量和枝生物量种源变异系数较高，分别为 48.76%、45.01%和32.9%，说明凹叶厚朴苗期性状间存在较丰富的遗传变异.不同种源凹叶厚朴苗期性状除平均根径差异不显著外(P>0.05)，其余苗期性状差异均极显著(P<0.01).

遗传力是衡量林木生长性状的重要遗传参数，在对林木进行遗传改良时，应依据林木的遗传性状来制定相应的育种策略.从21个种源凹叶厚朴苗期生长性状的遗传参数结果(表2)可知：苗期性状遗传力为0.09～1.00.其中平均根径、地径、总根长遗传力较小，分别为0.09、0.67、0.71，说明这3个生长性状在种源间的差异稳定性较低；其余9个生长性状遗传力均在0.90以上，说明凹叶厚朴这9个生长性状在种源间的差异稳定性较高，受较强的水平遗传力控制，具有较大的遗传改良空间，可作为遗传变异研究的主要性状.

2.2 凹叶厚朴各表型性状间相关性

对不同种源凹叶厚朴苗期生长性状间的相关性进行分析，结果表明(表3)，苗高与叶总酚含量、茎总酚含量、全株总酚含量呈显著负相关，与茎生物量、总生物量、平均根径分别呈极显著正相关和显著正相关，说明凹叶厚朴苗木越高，其茎生物量、总生物量和平均根径越大，而叶总酚含量、茎总酚含量和全株总酚含量越低.凹叶厚朴苗木地径与叶生物量、根生物量、总生物量呈极显著正相关，与生物量、总根长呈显著正相关，说明苗木地径越大，苗木总根长和生物量越大.苗木叶生物量、茎生物量、根生物量、总生物量之间呈极显著正相关.苗木叶总酚含量与茎总酚含量之间呈显著正相关，全株总酚含量与茎总酚含量、根总酚含量呈极显著正相关.

2.3 不同种源凹叶厚朴苗期性状与地理气候因子的相关性

通过对不同种源凹叶厚朴苗期生长性状与气象因子间的相关性进行分析，结果(表4)表明，年降水量对苗期生长性状的影响较大，其中年降水量与苗木的地径、总根长呈显著正相关，与平均根径呈极显著负相关.说明随降水量的增大，凹叶厚朴苗木地径、总根长增加，而平均根径则下降；总根长与纬度、年均无霜期分别呈显著负相关、显著正相关，说明纬度越低、无霜期越长，越有利于苗木总根长的生长.苗木的平均根径与纬度、经度分别呈显著正相关、显著负相关，根总酚含量与年均温呈显著负相关，而年日照时数与苗期生长性状间的相关性均不显著.

表2 不同种源凹叶厚朴苗期性状1)Table 2 Seedling traits of M.officinalis from 21 provenances

1)同列不同小写字母表示差异显著，**表示0.01水平上(双侧)差异极显著.

表3 不同种源凹叶厚朴苗期性状间相关性分析1)Table 3 Correlation analysis between seedling traits of of M.officinalis from different provenances

1)*表示显著相关(P<0.05)；**表示极显著相关(P<0.01).

表4 不同种源凹叶厚朴苗期性状与气象因子的相关性分析1)Table 4 Correlation analysis between seedling traits and meteorological factors of M.officinalis from different provenances

1)*表示显著相关(P<0.05)；**表示极显著相关(P<0.01).

2.4 凹叶厚朴种源的综合评定

通过综合性状评定法对不同种源凹叶厚朴苗期的生长性状进行评价.将苗木苗高、地径、总生物量和全株总酚含量4个指标标准化处理后进行加权平均，并根据其综合得分进行排名，综合评定优良种源(表5).综合得分越高，其综合表现越好，筛选出江西九江庐山、浙江杭州淳安、浙江丽水景宁、湖北黄冈蕲春和湖北恩施5个适宜福建省三明市明溪县的育苗的优良种源.

表5 凹叶厚朴种源的综合得分与排名Table 5 Comprehensive scores and rankings of M.officinalis from different provenances

3 讨论与小结

树木地理范围分布越广，越容易产生与其生境相适应的遗传变异，并将这种变异通过相对较稳定的性状传递给下一代，这有益于其生存和进化[24-25].凹叶厚朴分布范围比较广且各分布区生态环境相对复杂，加之长期的地理隔离以及自然选择，不同种源的凹叶厚朴在某些性状上必然会存在一定的变异.本试验共采集21个凹叶厚朴种源的种子，并在福建省明溪县展开种源苗期试验，对凹叶厚朴苗期生长性状进行了测定与分析，结果表明，21个凹叶厚朴种源间各性状除平均根径差异不显著外，其余各性状差异均极显著.表明凹叶厚朴不同种源苗期的生长性状间存在较大遗传变异，这可能是由于凹叶厚朴对不同生境所采取的适应性策略不同，该结果与石蒜(LycorisradiateHerb)[26]、文冠果(XanthocerassorbifoliumBunge)[27]、日本落叶松(Larixkaempferi)[28]等树种的变异情况比较相似.凹叶厚朴总酚是由厚朴酚与和厚朴酚组成，总酚含量的高低会直接影响药材的质量[29].由凹叶厚朴苗期生长性状的变异系数可知，苗期各生长性状在种源间变异系数较大的有叶总酚含量、茎总酚含量、枝生物量、根生物量、根总酚含量、全株总酚含量、总生物量，这说明凹叶厚朴苗期的总生物量及全株总酚含量易受生态环境因子的影响而发生相应的地理遗传变异，这与杨志玲等[30]对厚朴(MagnoliaofficinalisRend et Wils)种源间遗传变异的研究结果一致.苗期除平均根径、地径、总根长的遗传力较小，其余性状遗传力均大于0.90，说明凹叶厚朴苗期生长性状差异主要受其自身遗传因子的调控，可作为凹叶厚朴性状遗传多样性评价及地理遗传变异研究的主要参考依据，这与赵阳等[27]、句娇等[31]等对文冠果的研究结果相一致.

凹叶厚朴性状的变异不仅与其自身的遗传因素有关，还与其所处的生态环境密切相关[21].本研究对凹叶厚朴苗期生长性状与其种源地的地理气候因子间的相关性进行分析，结果表明，不同种源凹叶厚朴苗期生长性状的地理变异受经度、纬度、年均温、年无霜期和年降水量5个气候因子影响，主要受年降水量、纬度气候因子的影响.总体上表现为年降水量越多，纬度越低，越有利于凹叶厚朴苗期的生长，该现象在其他树种的地理变异中也曾出现过.例如，吴培培等[32]研究发现，海拔和纬度越低，年均降水量越大，越有利于岭南槭(AcertutcheriDuthie)苗木的苗高、地径的生长；屈红军等[33]研究发现，蒙古栎(Quercusmongolica)树高与纬度和经度呈正相关，且年均气温越高、降雨量越大的种源，其生长量越大，而地径与气候因子无密切相关性，存在随机变异.何霞等[34]研究发现，气温较高、湿度较大、年降水量较大的苦楝(Meliaazedarach)种源分布区，其苗木的冠幅更茂盛，主干更通直，生长潜力更大.

本研究结果表明，不同种源凹叶厚朴苗期的生长性状随地理气候因子的变化而变化，在种源间形成了较显著的遗传变异，且这种变异能稳定遗传给后代；凹叶厚朴苗期生长性状的变异主要受年降水量和纬度2个环境因子的影响，其中，总生物量和全株总酚含量的性状变异最易受环境因子的影响；通过种源的综合评定，初步筛选江西九江庐山、浙江杭州淳安、浙江丽水景宁、湖北黄冈蕲春、湖北恩施5个种源为适合福建省三明市明溪县地区育苗的优良种源.