内蒙古地区文冠果种苗形态差异性研究

涂姝月，贾文龙，徐小焱，马世明，薛利忠，赵德旺，德永军

(1.内蒙古农业大学 林学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.乌兰察布市林业和草原局，内蒙古 集宁012000；3.察哈尔右翼后旗园林局，内蒙古 白音察干012400)

文冠果(Xanthocerassorbifolia)为无患子科文冠果属落叶灌木或乔木[1]，蒙语称为僧灯毛道[2]，是中国北方特有的珍稀木本油料树种，也是优良的生态和绿化树种。文冠果具有易繁殖、适应性强、耐寒耐旱、结实期长的特点，一般3～5 a就开始结实，20 a进入盛果期，百龄以上仍能结果，寿命150～200 a左右。文冠果具有多种价值，可食用、药用，同时具有工业、观赏和生态价值[3]，其种仁含油率高，是生产润滑油和肥皂等产品的优质原料[4]，其种皮、外果皮和树皮均有多种用途。中国山地丘陵资源丰富，适应性广、抗逆性强的文冠果成为我国重点发展的生物质能源树种[5]。

文冠果适应广泛，产量低而不稳，且为单属种，内蒙古东部地区有文冠果天然林和人工林存在，而西部地区多为人工种植，但东西地区狭长的不同生长区域可能产生形态学水平的差异，一方面通过对内蒙古西部8个样地的文冠果种苗的形态学水平开展研究，对数据进行处理分析，对其亲缘关系进行分析，另一方面与内蒙古东部地区文冠果种苗性状数据[6]合并进行系统聚类分析，明确不同产地之间种苗形态的差异，为合理进行造林配置，提高种子产量提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验种子是2015—2019年采自内蒙古自治区文冠果主要分布和栽培区的7个盟(市)的16个样地，样品按“盟(市)-采样旗(县区)及地点-人工林造林年度或天然林”首字拼音第一字母和造林年度编号：西部地区4个市8个样地为鄂尔多斯市鄂托克前旗2012年人工林(E-E-R2012)，包头市土默特右旗2000年人工林(B-T-R2000)，呼和浩特市赛罕区内蒙古农业大学1962年人工林(H-N-R1962)，乌兰察布市集宁区市直苗圃2007年人工林(W-M-R2007)、白泉山公园1970年人工林(W-B-R1970)、植物园1970年人工林(W-Z-R1970)，察右后旗白音查干镇头股水村1970年人工林(W-T-R1970)、土牧尔台镇土牧尔台林场2007年人工林(W-T-R2007)；东部地区3个盟(市)8个样地为赤峰市巴林左旗林东林场石房子营林区天然林(C-Z-T)与1972年人工林(C-Z-R1972)，阿鲁科尔沁旗坤都经济林场1974年人工林(C-A-R1974)、2007年人工林(C-A-R2007)、2010年人工林(C-A-R2010)，翁牛特旗经济林场1973年人工林(C-W-R1973)，通辽市扎鲁特旗巴彦塔拉苏木红光村1977年人工林(T-Z-R1977)、兴安盟科尔沁右翼前旗1976年人工林(X-Q-R1976)。西部区8个样地自然条件见表1。

表1 西部区样地自然条件概况

1.2 试验内容

西部区8个样地种苗的苗高、地径、主根长、复叶数、小叶数、发芽率和千粒重7个表型性状进行差异分析；全区16个样地苗高、地径、主根长、复叶数、小叶数、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重、地下部干重、根冠比、发芽率、千粒重和出仁率13个数据进行系统聚类分析。

1.3 试验方法

1.3.1种子测定

种子千粒重：采用百粒法，从各样品中随机抽取100粒种子，重复8次，平均值的10倍为千粒重。

出仁率：从各样品随机抽取30粒种子，用天平称每粒种子重量，再用枝剪将其种皮剥掉，计算每粒的出仁率，取平均值为出仁率。

发芽率：从各样品随机抽取100粒种子进行发芽试验，培养箱温度为白天25 ℃夜晚20 ℃，白天12 h光照和夜晚无光照，重复4次，取平均值为发芽率。

1.3.2幼苗培育与测定

将各样地采集的种子分别装入注有标记的广口瓶中，每瓶70粒种子，倒入浓度1% 的高锰酸钾溶液没过种子浸泡30 min，倒出高锰酸钾溶液后用蒸馏水洗净种子，再将种子在实验室内用蒸馏水浸泡7 d，每天换1次蒸馏水，取出备用。

在温度白天25 ℃夜晚20 ℃和白天12 h光照夜晚无光照的人工气候室内，将备用种子放置在相应标记的纸杯中，在种子上面铺一层浸湿的脱脂棉保持水分，每天视情况而定清洗种子表面1～3次并重新浸湿脱脂棉；在相应标记的花盆中填入营养土，将生根长度约为1 cm的种子种于花盆中(每个花盆种3粒种子)，每周浇1次水；各样地种子出苗40 d时选取生长正常的幼苗15株，测定幼苗的高度、地径、复叶数、小叶数，挖取幼苗测定地上鲜干重、地下鲜干重，计算根冠比等；幼苗鲜重测定后置于烘箱在80 ℃烘干5 h后测定干重，根冠比=地下部分干重地上部分干重[6]。

1.4 数据处理

采用WPS office软件对数据进行分析和整理，利用SPSS 25.0软件进行方差分析、聚类分析和双变量相关性分析[7]，聚类方法为组间联接。

2 结果与分析

2.1 西部8个样地文冠果形态学指标分析

2.1.1种苗形态学指标差异分析

由表2可知，文冠果的苗高、地径、主根长、复叶数、小叶数、发芽率和千粒重在不同样地间呈显著差异(P<0.05)，不同样地文冠果种苗的指标数值差异是由环境因素与遗传变异影响而造成的，但各指标差异的一致性很差，其中千粒重均值由大到小为：E-E-R2012>W-T-R2007>H-N-R1962>B-T-R2000>W-Z-R1970>W-T-R1970>W-B-R1970>W-M-R2007，而E-E-R2012的苗高、地径、主根长、复叶数、小叶数和发芽率在相应指标中的排序为第3～6位之间。

表2 种苗形态学指标的多重比较

2.1.2种苗形态学指标聚类分析

将本试验中观察的8个样地的13个形态学指标数据进行处理后，选用SPSS软件组间联接，欧氏距离法进行系统聚类分析，构建树状图(图1)。由图1可看出，在距离为25处可将8个样地分为两大类：一类是鄂尔多斯市鄂托克前旗(E-E-R2012)、包头市土默特右旗(B-T-R2000)、呼和浩特市赛罕区内蒙古农业大学(H-N-R1962)和乌兰察布市集宁区植物园(W-Z-R1970)、白泉山公园(W-B-R1970)、察右后旗白音查干镇头股水村(W-T-R1970)；另一类为乌兰察布市察右后旗土牧尔台镇土牧尔台林场(W-T-R2007)和集宁区市直苗圃(W-M-R2007)。在距离为7处可分为6类：E-E-R2012、B-T-R2000、H-N-R1962聚为一类，W-Z-R1970、W-B-R1970、W-M-R2007、W-T-R1970、W-T-R2007各自为一类。已知W-M-R2007、W-T-R2007和B-T-R2000种源均来自赤峰，W-T-R1970为山西吕梁引种，W-M-R2007和W-T-R2007为同年同地引种，虽与B-T-R2000为同地引种，但因多年不同样地环境因素、地理位置和不同样地抚育措施影响，导致不同样地间种苗表型性状有明显差异。B-T-R2000、H-N-R1962和E-E-R2012形态特征相似，亲缘关系较近。

图1 基于形态学指标数据的系统聚类分析

2.2 种苗形态学指标聚类分析

将西部8个样地和相同研究方法获取的东部8个样地文冠果种苗13个性状数据[7]进行合并处理，使用SPSS软件组间联接，欧氏距离法进行聚类分析。由图2可知，在距离为25处，不同样地共分为两大类，一类是乌兰察布市集宁区白泉山公园(W-B-R1970)、察右后旗白音查干镇头股水村(W-T-R1970)、乌兰察布市集宁区植物园(W-Z-R1970)，赤峰市巴林左旗林东林场石房子营林区天然林(C-Z-T)与人工林(C-Z-R1972)、阿鲁科尔沁旗坤都经济林场(C-A-R1974)、翁牛特旗经济林场(C-W-R1973)；另一类是鄂尔多斯市鄂托克前旗(E-E-R2012)，包头市土默特右旗(B-T-R2000)，呼和浩特市赛罕区内蒙古农业大学(H-N-R1962)，乌兰察布市集宁区市直苗圃(W-M-R2007)、察右后旗土牧尔台镇土牧尔台林场(W-T-R2007)，赤峰市阿鲁科尔沁旗坤都经济林场(C-A-R2010)和(C-A-R2007)，通辽市扎鲁特旗巴彦塔拉苏木红光村(T-Z-R1977)，兴安盟科尔沁右翼前旗(X-Q-R1976)。在距离为20处，16个样地共分为四大类，分别是：C-A-R2010、T-Z-R1977、C-A-R2007、B-T-R2000、H-N-R1962、X-Q-R1976、E-E-R2012聚为一类，W-B-R1970、C-Z-T、C-A-R1974、C-W-R1973、W-T-R1970、C-Z-R1972、W-Z-R1970聚为一类，W-T-R2007与W-M-R2007各为一类。

图2 基于种苗形态学指标数据系统聚类分析

3 讨论与结论

3.1 关于西部区样地种苗形态学指标差异分析

本试验对西部区8个样地的文冠果种子和幼苗多个性状数据分析，苗高、地径、主根长、复叶数、小叶数、发芽率和千粒重在不同样地间呈显著差异(P<0.05)，但各指标差异对于某一产地样本而言，显著大于或小于其他产地样本的一致性很差，应用时要根据栽培目的选择与其对应显著指标的种源用于造林配置。其中千粒重均值由大到小为：鄂尔多斯市鄂托克前旗(E-E-R2012)>乌兰察布市土牧尔台林场(W-T-R2007)>呼和浩特市内蒙古农业大学(H-N-R1962)>包头市土默特右旗(B-T-R2000)>乌兰察布市植物园(W-Z-R1970)>乌兰察布市头股水村(W-T-R1970)>乌兰察布市白泉山公园(W-B-R1970)>乌兰察布市市直苗圃(W-M-R2007)，从促进文冠果种子产量提高方面考虑，选择鄂尔多斯市鄂托克前旗(E-E-R2012)和乌兰察布市土牧尔台林场(W-T-R2007)2个千粒重最大的样本作为造林配置树种比较合适。

3.2 关于全区种苗形态学指标数据系统聚类分析

乌兰察布市植物园(W-Z-R1970)、头股水村(W-T-R1970)、白泉山公园(W-B-R1970)在西部区8个样地聚类分析中，在距离7处各自聚为一类，在全区16个样地聚类分析中，于距离20处，与赤峰市巴林左旗(C-Z-T)和(C-Z-R1972)、阿鲁科尔沁旗(C-A-R1974)、翁牛特旗(C-W-R1973)聚为一类，形态学上的亲缘关系较近。在全区16个样地聚类分析中，于距离20处，赤峰市阿鲁科尔沁旗(C-A-R2010)和(C-A-R2007)、通辽市扎鲁特旗(T-Z-R1977)、包头市土默特右旗(B-T-R2000)、呼和浩特市内蒙古农业大学(H-N-R1962)、兴安盟科尔沁右翼前旗(X-Q-R1976)、鄂尔多斯市鄂托克前旗(E-E-R2012)形态学上的亲缘关系较近；在距离25处，再与相同种源的乌兰察布市市直苗圃(W-M-R2007)和土牧尔台林场(W-T-R2007)聚为一类。内蒙古东西狭长，南北跨度较大，地理分异明显，形态特征相近或疏远可能是因为遗传因素及当地抚育措施不同等原因造成的，也不排除经纬度和环境因素的影响。

远缘杂交技术多用于植物研究，并且是创造新品种的重要方式。韩世玉等[8-10]研究得到野生桑树种与桑树栽培种远缘杂交具有可育性，并且远缘杂交后代出现了很多亲本没有的性状，并得出了“栽培种 × 野生种”比“野生种 × 栽培种”的杂交模式更易获得具有较好农艺性状杂交后代材料的结论[11-12]。文冠果为单种属植物，不同距离的聚类有不同类的划分，也表明不同样地文冠果亲缘关系的差异，形态学上亲缘关系的远近，可能会存在与分子标记分类上的差异，但也可为文冠果采用远缘杂交技术创造新品种和不同亲缘关系树种造林配置提供参考。