橡胶树无性系不同季节胶乳生理参数的变化研究

杨 湉 邱彦芬 赵 祺 李小琴 张凤良 吴 裕

（云南省热带作物科学研究所，云南 西双版纳，666100）

天然橡胶是国防和经济建设不可缺少的战略物资和稀缺资源，对国民经济和国家安全具有十分重要的意义。巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）是南美洲巴西亚马逊河流域的野生树种，由于具有产量高、品质好、经济寿命长的特点，加之容易栽培、采割方便、生产成本低等优点，而成为人工栽培最重要的橡胶树。我国没有天然橡胶树资源，为了实现我国的橡胶生产自给，20 世纪50 年代后，我国从东南亚国家引种橡胶树发展橡胶事业，并且注重种质资源的收集和保护工作[1]。橡胶树种质资源是新品种培育及相关研究的重要物质基础，也是天然橡胶产业可持续发展的保障[2-4]。正确的认识种质资源的价值，有效的保护、开发和利用橡胶树种质资源是育种工作者的重要任务。

农业部景洪橡胶树种质资源圃是我国建设完善的橡胶树种质资源圃之一，圃内收集了来自国内外的优良无性系（并非品种）。建圃以来科研工作者对圃内保存的橡胶树无性系进行了植物学、分子生物学等方面的研究[5-12]。2018 年橡胶树魏克汉无性系已达正式割胶树龄，约88.0%无性系已达到开割标准（胸径围>45 cm）。本研究对不同季节的胶乳生理参数开展研究，认识橡胶树无性系胶乳生理不同季节的变化规律及其与胶乳产量的相关性，为种质资源鉴定评价和良种培育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地自然概况

农业部景洪橡胶树种质资源圃位于云南省西双版纳州景洪市（99°55′～101°50′E，21°08′～22°40′N），海拔500～600 m，年平均气温18.6～21.9 ℃，全年无霜，干湿季分明。每年4—12 月为云南的割胶时期，4—6 月是高温干旱季节，7—9 月是雨季，10—12 月为雨季后。

1.2 试验材料

试验材料为农业部景洪橡胶树资源圃内的魏克汉无性系，包括从东南亚引进的优良无性系、国内其他单位培育的无性系和云南省热带作物科学研究所培育的无性系共560 多个（不包括推广品种）。2008 年6—7 月定植，株行距3 m×6 m，每个无性系定植4 株，按生产胶园管理。2018 年4 月底对胸径围大于45 cm 的无性系进行正式开割，割制为1/2树围，每7 天1 刀，无刺激，至11 月底共割胶30 刀次。选择其中99 个无性系测定年均刀次胶乳产量以及5 月底（旱季）、7 月（雨季）、11 月（雨季后）胶乳中的无机磷、硫醇、蔗糖、干胶、总固形物含量。

1.3 样品采集与处理

1.3.1 样品采集

在正常割胶的无性系中，早晨6：00 开始割胶。于5 月底（旱季），开割后的第4 刀，在有单株胶乳产量大于50 mL 的无性系中随机选择1 株胶乳产量大于50 mL 的橡胶树于早晨8：00开始取样，先测量单株的胶乳产量后取3 mL 新鲜胶乳置于已称取质量的离心管中，冰浴带回实验室用于胶乳生理参数测定和总固形物含量测定，同时取约30 mL 胶乳带回实验室测定胶乳中的干胶含量，共计采样99 个无性系单株，之后按每7 天1 刀的割制方式进行割胶，每月测量1 次取样株的胶乳产量。7 月（雨季），11 月（雨季后）选择的同株无性系再次测定胶乳生理参数。

1.3.2 样品处理

取2 mL 离心管，加入0.2 mL 新鲜胶乳，加入1.8 mL 25 g/L 的TCA（三氯乙酸）+0.1 g/L 的EDTA（乙二胺四乙酸）溶液[13]，经4 ℃下离心（8000 r/min）5 min 后把样品清液转移出来用于蔗糖、无机磷、硫醇的测定[14]。每个无性系胶乳样品做3 次重复，把取样后的离心管称量后放置于65 ℃烘箱中烘干至恒质量后计算总固形物含量。

1.4 胶乳产量的测定

为了胶乳产量测量过程方便快捷，采用量程为1 L 的量筒测量胶乳体积来等同胶乳产量。正常割胶后约每月测定1 次单株胶乳产量，用全年记录完整的6 次胶乳产量（体积）计算无性系内取样单株1 年内平均每刀胶乳产量（胶乳总量/刀数），以下简写成“年均刀次产量”。

1.5 胶乳生理参数的测定方法

无机磷含量测定采用钼酸铵法[13]，蔗糖含量测定采用蒽酮试剂法[13]，硫醇含量测定采用DTNB法[13]，总固形物（TSC）采用烘干法[15]，干胶含量测定采用DH925D 型微波胶乳测试仪测定。

1.6 数据处理

试验数据统计、平均值的计算采用Excel 2007，数据频率分布统计、聚类分析、相关性分析采用SPSS 17.0 软件进行。

2 结果与分析

2.1 胶乳生理参数及胶乳产量的差异分析

对99 个橡胶树无性系胶乳生理参数和胶乳产量进行差异分析（见表1）。结果表明：硫醇、蔗糖含量7 月<5 月<11 月，5、7 月份与11 月份差异显著（P<0.05）；无机磷含量表现为5 月<7月<11 月且各季节间差异显著（P<0.05）；干胶、总固形物含量5 月>7 月>11 月且各季节之间差异显著（P<0.05）。群体胶乳产量及变异系数表现为5 月<7 月<11 月，5 月份产量显著低于7 月份和11 月份（P<0.05）；硫醇含量变异系数表现为5 月<7 月<11 月，无机磷、蔗糖含量变异系数为7 月<11 月<5 月。

表1 不同季节胶乳生理参数及胶乳产量的差异分析Table 1 The variation analysis of latex physiological parameters and yield in different seasons

2.2 胶乳生理参数与胶乳产量的相关性分析

将橡胶树不同无性系、不同季节胶乳生理与胶乳产量进行相关性分析（见表2），分析得知：5 月份（旱季），硫醇含量与5 月单刀胶乳产量达到极显著正相关（P<0.01）；蔗糖含量与年均刀次产量呈显著性负相关（P<0.05），5 月单刀胶乳产量与年均刀次产量呈极显著正相关（P<0.01）。

表2 不同季节胶乳生理参数与产量的相关系数Table 2 The correlation coefficients of latex physiological parameters and yield in different seasons

7 月份（雨季），硫醇含量与7 月单刀胶乳产量呈负相关；蔗糖、总固形物含量与7 月单刀胶乳产量均呈极显著负相关（P<0.01）；无机磷含量与年均刀次产量呈显著正相关（P<0.05），蔗糖、干胶、总固形物含量与年均刀次产量呈极显著负相关（P<0.01）；7 月单刀胶乳产量与年均刀次产量呈极显著正相关（P<0.01）。

11 月份（雨季后），硫醇、无机磷含量与11 月单刀胶乳产量均呈极显著正相关（P<0.01），干胶、总固形物含量与11 月单刀胶乳产量均呈极显著负相关（P<0.01）；硫醇含量与年均刀次产量呈显著正相关（P<0.05），无机磷、11 月单刀胶乳产量与年均刀次产量均呈极显著正相关（P<0.01），蔗糖、干胶、总固形物与年均刀次产量均呈极显著负相关（P<0.01）；11 月单刀胶乳产量与年均刀次产量呈极显著正相关（P<0.01）。

综上所述，5 月（旱季）仅蔗糖含量与年均刀次产量达到显著相关；7 月（雨季）无机磷、蔗糖、干胶、总固形物含量与年均刀次产量达到显著或极显著相关；11 月（雨季后）硫醇、无机磷、蔗糖、干胶、总固形物与年均刀次产量达到显著或极显著相关。可见，3 个季节中11 月份的胶乳生理参数与产量的相关性最强，测定的胶乳生理参数中无机磷、蔗糖含量与产量的相关性较强。

2.3 橡胶树不同无性系年均刀次产量聚类分析

利用年均刀次产量将99 个橡胶树无性系聚为3 个类群，结果见表3。按照年均刀次产量的高低排序为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类，且3 个类群间差异达到极显著（P<0.01）；年均刀次产量变异系数表现为Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ类；橡胶树无性系胸径围均值表现为Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ类，Ⅰ与Ⅱ类差异显著（P<0.05）。Ⅰ类群有17 份种质资源，胶乳产量相对较高，种质间胶乳产量变化幅度小，类群胸径围最大。

表3 橡胶树不同无性系年均刀次产量聚类Table 3 The clustering of annual average latex yield of H.brasiliensis clones

2.4 橡胶树不同无性系不同产量类群胶乳生理参数分析

将表3 中3 个橡胶树无性系类群的胶乳生理参数均值进行比较和方差分析，分析3 个类群之间和3 个季节之间的差异（见表4）。从类群均值来看：5、7、11 月的胶乳产量均表现为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ类；蔗糖含量均表现为Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ类；硫醇含量不规律；无机磷含量5、7 月表现为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ类，11 月表现为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ类；5 月份的干胶含量和总固形物含量表现不规律，而7、11 月份表现为Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ类。3 个类群的硫醇、蔗糖含量均表现为7 月<5 月<11 月；无机磷含量均表现为5 月<7 月<11 月；干胶、总固形物含量均表现为5 月>7 月>11 月。Ⅰ、Ⅱ类群单刀胶乳产量表现为5 月<11 月<7 月，Ⅲ类群单刀胶乳产量表现为5 月<7 月<11 月。

表4 3 个类群无性系胶乳生理参数的变化Table 4 The changes in latex physiological parameters of 3 groups of clones

方差分析得知：5 月份的硫醇、无机磷、蔗糖、干胶、总固形物含量3 个类群差异不显著（P>0.05），单刀胶乳产量Ⅰ类与Ⅱ、Ⅲ类差异显著（P<0.05）；7 月份的硫醇、无机磷、干胶、总固形物含量Ⅰ类与Ⅱ、Ⅲ类差异显著（P<0.05），单刀胶乳产量、蔗糖3 个类无性系均差异显著（P<0.05）；11 月份的3 个群硫醇含量差异不显著（P>0.05），无机磷含量Ⅰ、Ⅱ类与Ⅲ类差异显著（P<0.05），蔗糖、干胶、总固形物含量Ⅰ类与Ⅲ类差异显著（P<0.05），单刀胶乳产量3 个群差异显著（P<0.05）。

Ⅰ类群单刀胶乳产量5 月份与7、11 月份差异显著（P<0.05）、蔗糖含量5、7 月份与11 月份差异显著（P<0.05）；硫醇、干胶含量3 个季节间（即5、7、11 月份之间）差异显著（P<0.05）；无机磷、总固形物含量5 月份与7、11 月份差异显著（P<0.05）。Ⅱ类群单刀胶乳产量5 月份与7、11 月份差异显著（P<0.05）；硫醇、蔗糖、干胶含量表现为5、7 月份与11 月份差异显著（P<0.05），无机磷、总固形物含量3 个季节间差异显著（P<0.05）。Ⅲ类群单刀胶乳产量、无机磷含量5 月份与7、11 与月份差异显著（P<0.05），硫醇、蔗糖、干胶含量表现为5、7 月份与11 月份差异显著（P<0.05），总固形物3 个季节差异显著（P<0.05）。

3 结论与讨论

3.1 橡胶树不同季节胶乳产量和胶乳生理参数的变化及关系

胶乳生理诊断可以了解橡胶树的生理状况，确定橡胶树无性系代谢类型和对采胶强度进行判断，同时还可以了解不同品系幼树的产排胶生理特性并预测产胶潜力，可以作为产量早期预测的方法以缩短橡胶树的选育种时间[16-17]。胶乳中的无机磷是反映乳管系统代谢能力的重要指标，无机磷含量高标志着胶乳稳定性好，胶乳代谢活性高和胶乳再生能力强[18]。本研究中橡胶树无性系的无机磷含量季节间呈递增趋势（5 月<7 月<11月）且季节间差异显著，与王岳坤等[19]对PR107两种割胶制度胶乳生理参数的季节变化一文中表现一致。许多研究表明，无性系胶乳中磷含量与产量呈极显著正相关（P<0.01）[13,16]，本研究中7、11 月份无机磷含量与年均刀次产量相关性也达到显著或极显著。

胶乳中蔗糖含量是胶树产胶潜力的重要指标。在正常割胶的健康树中，胶乳蔗糖含量高标志着蔗糖供应充足，胶树产胶潜力高[16]。此研究中5、7、11 月份橡胶树无性系蔗糖含量分别为10.76、9.91、14.77 mmol/L，5—7 月份先由高到低变化，7—11 月份由低到高变化，这与王岳坤等[20]橡胶树3 种割胶制度的产排胶特性变化比较一文中蔗糖含量的变化规律相一致。5、7、11 月份蔗糖含量与年均刀次产量达到显著或极显著负相关，与杨文凤等[21]研究的蔗糖含量与胶乳产量水平极显著负相关相一致。说明橡胶树无性系蔗糖利用率低是导致橡胶乳合成能力较弱，胶乳产量不高的原因。胶乳中的干胶含量是反应胶树排胶难易程度和胶乳再生能力的指标，干胶含量过高，会引起排胶困难，从而影响胶乳产量；过低则表明胶乳再生不足，采胶过度或乳管系统机能受损[16]。总固形物和干胶含量是表现同一性质的指标，文中总固形物和干胶含量的变化相一致，5、7、11 月份干胶含量和总固形物含量季节间均呈递减趋势（5 月>7 月>11 月）且3 个季节差异显著（P<0.05），单刀胶乳产量季节间呈递增趋势（5 月<7 月<11 月）。相关性显示7、11 月份的干胶、总固形物含量与年均刀次产量呈极显著负相关（P<0.01），是因为5 月为割胶前期，高温干旱、割次较少，对胶树的刺激不够，胶乳中干胶含量和总固形物含量较高，导致排胶不顺畅，胶乳产量较低。随着雨季的到来，降雨量、割次增加，胶乳中干胶含量逐渐降低，排胶更加顺畅，胶乳产量开始增加。随着割次增加，待干胶含量逐渐降低至一个相对稳定的水平与胶树产胶潜力相适应，胶乳产量趋于相对稳定[21]。

由此可知，试验中测定的6 个参数，7 月份（雨季）有5 个参数与年均刀次产量的相关性达到显著或极显著相关，11 月份（雨季后）有6 个参数与年均刀次产量的相关性均达到显著或极显著相关。在以后研究中宜选择11 月份（雨季后）测定胶乳生理参数来指示橡胶树遗传育种。在测定的5 个胶乳生理参数中无机磷、蔗糖、干胶、总固形物含量4 个参数与胶乳产量的关系达到极显著，其中蔗糖含量与各季节年均刀次产量呈显著或极显著负相关，无机磷含量在7、11 月与年均刀次产量呈显著或极显著正相关，在无性系选择过程中无机磷、蔗糖含量可以作为重要的参数，结合其他参数进行综合选择。

3.2 橡胶树高产无性系类群胶乳生理参数的特点

以上分析可以看出，胶乳生理参数与产量的相关性显著。用年均刀次产量将99 个无性系聚为3 个类群，分析不同产量橡胶树无性系类群胶乳生理参数的特征。聚类后年均刀次产量表现为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ类，对应的蔗糖含量5、7、11 月份均表现为Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ类，规律明显。Ⅰ类群有17 个无性系，年均刀次产量最高，平均胸径围最大，5、7、11 月均无机磷含量高，蔗糖含量低，特征明显，与文中分析的胶乳产量与生理参数的相关性结果一致。说明Ⅰ类群高产橡胶树无性系代谢旺盛，蔗糖利用率高[22]。