基于坚果表型性状的新疆老龄核桃种质资源多样性分析*

李 根，邓凤彬，金 强，赵振坤，武鹏雨，付嘉智，刘春花，张 锐

（新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，塔里木大学植物科学学院，南疆特色果树高效优质栽培与 深加工技术国家地方联合工程实验室，阿拉尔843300）

核桃别名胡桃，为胡桃科胡桃属，乔木，属温带树种[1]，分布广泛，具有较高的经济和药用等价值[2]。中国是核桃属植物的起源和分布中心之一，栽培核桃已有2 000 多年历史，是世界上核桃栽培面积和产量最大的国家[3]，其种质资源丰富[4]。新疆作为核桃主产区之一，其野生、实生核桃资源十分丰富[5]。新疆核桃资源经过自然选择和繁衍生息，以及长期实生繁殖和人工驯化引种，形成了适应本地区干旱少雨、昼夜温差大、多风沙的优质特色核桃种质资源[6]。并不断呈现勃勃生机，以和田、喀什、阿克苏3 个地区栽培较多，良种也较多，逐渐形成了新疆核桃资源重要的宝库[7]。又因其异花授粉，通过种子进行繁殖，新疆老龄核桃形态变异类型十分丰富[5]，所以其表型性状发生变异的可能性就越高[8]，且具有极强的地域特点[9]。

自20 世纪以来，大量的学者对核桃进行了研究，多数围绕生态起源[10-12]、胚胎学[13-17]、解剖学[18-21]、孢粉学[22-24]等方面进行研究。其中形态学[25-27]研究，是利用物种表型特征作为研究生物多样性的方法之一，它具有简单易操作、直接观测、经济方便的特点。生物形态结构是适应环境的产物，且植物群体遗传结构也包括地理变异成分，所以可以通过植物种群的表型特征和地理分布来鉴定物种[28-30]。了解老龄核桃，一方面可以帮助我们了解种质资源多样性状况，遗传结构及地域间的亲缘关系；另一方面，还可以帮助我们对种质资源进行区划，进而制定合理开发利用的方案和育种策略[31-32]。本研究以新疆喀什、和田、阿克苏、巴音郭楞蒙古自治州4个地区的老龄核桃种质资源为研究对象，通过对主要表型性状指标的变异分析和聚类分析，初步探讨新疆老龄核桃的表型多样性，并对新疆老龄核桃资源的来源进行区域判别，以期为核桃的实生选育和种质资源保护利用策略的制定提供一定的理论参考和依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采样地为新疆喀什、和田、阿克苏、巴音郭楞蒙古自治州4 个地区的17 个县，其覆盖南疆环塔里木盆地绿洲所有存在老龄核桃的县市。树体选取生长于农家庭院、村落周围及农田里，胸径大于80 cm 的本地实生农家类型核桃种质资源。

1.2 试验方法

2019 年9—10 月，在树冠外围随机选取成熟核桃果实，去掉核桃青皮，用网袋装好平铺在通风良好处晾晒。每个采样地选取经过自然晾晒的10 个成熟核桃坚果，参照坚果等级标准[33-37]对16 个核桃坚果质量性状（表1）进行描述观察，并赋值（香浓-维纳指数）；用电子天平（精度0.001 g）称量核桃坚果单果重和单仁重，用数显游标卡尺（精度0.01 mm）测量坚果纵径、横径、侧径、去缝合线长（核桃纵径减去核桃尖到底部的长度）、去缝合线宽（核桃横径减去两边凸起缝合线的宽度）、壳胴（沿核桃缝合线垂直方向核桃腹部两侧靠近底部1/3 处的宽度）、核桃壳厚度等指标，并计算三径平均值、出仁率、果形指数。

表1 新疆核桃种质资源表型性状及分级标准

1.3 数据处理

利用Excel 2019 软件进行数据统计和处理，用SPSS 20.0 软件进行数据分析，用Origin 2019 软件作图。

2 结果与分析

2.1 新疆老龄核桃种质资源不同采样地坚果表型多样性分析

2.1.1 不同采样地质量性状多样性分析

如表2 所示，17 个采样地老龄核桃种质资源质量性状的平均香浓-维纳指数为1.003，其中和田县最高，为1.250；其次为墨玉县、叶城县，分别为1.203、1.183；且末县最低，为0.645。16 个质量性状的平均香浓-维纳指数中以坚果形状最高，为2.142；坚果出仁情况次之，为1.708；种仁气味最低，为0.047。

表2 不同采样地老龄核桃种质资源质量性状的香浓-维纳指数

16 个质量性状的平均香浓-维纳指数中，坚果形状为2.142，其中和田县最高，为2.678，拜城县最低，为1.418；坚果光洁度为0.925，其中天山神木园最高，为1.382，且末县最低，为0.000；坚果颜色为1.691，其中和田县最高，为2.289，英吉沙县最低，为1.224；果顶果肩形状为1.656，其中阿克苏市最高，为2.333，乌什县最低，为0.414；果底形状为1.343，其中温宿县最高，为1.572，洛浦县最低，为0.918；缝合线特征为0.344，其中叶城县最高，为1.000，且末县、英吉沙县、莎车县、天山神木园、于田县、阿克苏市、拜城县最低，均为0.000；缝合线紧密度为0.460，其中天山神木园最高，为1.459，疏勒县、洛浦县、乌什县、且末县、英吉沙县、拜城县最低，均为0.000；核壳沟纹为0.711，其中天山神木园最高，为1.000，疏勒县最低，为0.000；露仁情况为0.078，其中轮台县最高，为0.999，库车县次之，为0.323，其余均为0.000；内褶壁为1.080，其中叶城县最高，为1.565，洛浦县最低，为0.000；隔膜为0.812，其中库车县最高，为1.166，于田县最低，为0.353；取仁难易度为0.760，其中乌什县最高，为1.252，且末县最低，为0.000；种仁饱满度为0.710，其中洛浦县最高，为1.585，乌什县、拜城县、且末县最低，均为0.000；种仁皮色为1.587，其中库车县最高，为2.257，疏勒县最低，为0.544；坚果出仁情况为1.708，其中天山神木园最高，为2.261，且末县最低，为0.863；种仁气味为0.047，其中和田县最高，为0.342，库车县、墨玉县次之，其余采样地均为0.000（表2）。

2.1.2 不同采样地数量性状的变异与遗传稳定性

由表3 可以看出，17 个采样地老龄核桃种质资源的数量性状变异系数差异较大，各采样地数量性状变异幅度分别为：和田县5.73%～27.88%，墨玉县6.04%～36.06%，洛浦县3.68%～37.23%，于田县5.91%～20.44%，疏勒县4.19%～41.64%，英吉沙县4.35%～20.14%，莎车县4.18%～32.47%，叶城县5.86%～31.57%，且末县7.56%～28.76%，轮台县6.24%～35.10%，新和县5.51%～43.44%，阿克苏市6.94%～27.98%，乌什县3.83%～12.80%，拜城县6.40%～17.12%，库车县8.38%～44.75%，温宿县 6.64%～21.21%，天山神木园 7.02%～21.23%。总体来看，17 个采样地不同数量性状的变异系数为 3.68%～44.75%，平均变异系数为11.94%，各采样地的变异幅度相对较大，说明不同采样地间老龄核桃种质资源数量性状的变异程度较为明显。

表3 不同采样地老龄核桃种质资源数量性状的变异情况

从表3 可以看出，17 个采样地老龄核桃种质资源的数量性状香浓-维纳指数为2.275～5.855，平均为3.950，其中墨玉县的坚果横径、三径平均值最高，均为5.855，且末县的单仁重最低，为2.275；12 个数量性状的平均香浓-维纳指数中以坚果横径、三径平均值、侧径最高，为3.961，单仁重最低，为3.900；17 个采样地的平均香浓-维纳指数以墨玉县最高，为5.838，且末县最低，为2.309，说明新疆老龄核桃种质资源不同采样地间遗传多样性丰富。

2.2 不同采样地间的遗传关系

对17 个采样地的28 个表型性状采用组间联结-平方欧式距离法进行聚类分析（图1），当平方欧式距离为25 时，可将新疆老龄核桃的17 个采样地分为两大类，第I 类为乌什县、拜城县、温宿县、英吉沙县、新和县、于田县、叶城县、疏勒县、轮台县、阿克苏市、洛浦县、和田县、墨玉县、且末县，第II 类为库车县、天山神木园、莎车县。

图1 17 个采样地间平方欧氏距离的组间联结聚类图

新疆老龄核桃种质资源17 个采样地28 个表型性状的平方欧式距离为10.319～167.648，平均平方欧氏距离为48.000，说明17 个采样地的28 个表型性状亲缘关系相对较近，其中且末县和库车县之间的平方欧氏距离最大，为167.648，乌什县和拜城县之间的平方欧式距离最小，为10.319。所以可以说明，且末县和库车县的老龄核桃种质资源亲缘关系最远，遗传变异程度大；乌什县和拜城县的亲缘关系最近，遗传变异程度小。

3 讨 论

表型多样性是指遗传多样性与环境多样性的集中综合表现，主要研究种群在其分布区内各种环境中的表型变异[38-39]。其中数量性状是多基因控制的，易受环境因素影响，种群的遗传结构和变异大小可通过分析相关遗传参数来判定。本研究结果表明，17 个采样地的新疆老龄核桃种质资源数量性状变异系数为3.68%～44.75%，远比雒宏佳等[40]对甘肃省内22 个核桃群体表型性状研究的变异系数（18.18%～35.95%）大，其原因可能与新疆地域辽阔，各采样地之间距离较远，且所处环境差异较大有关。同时17 个采样地的单果重、单仁重、核壳厚度及出仁率4 个数量性状的平均变异系数均高于10%，说明17 个采样地的单果重、单仁重、核壳厚度及出仁率存在较大遗传变异，这与魏海斌等[41]认为青海省6 个地区的核桃种质资源在其单果重、核壳厚、露仁情况等的变异系数相对较高的研究结果基本符合。

香浓-维纳多样性指数是用于调查植物群体物种或个体间的遗传多样性，被广泛应用于杏[42]、板栗[43]、樱桃[44]等表型性状的评价。刘胤等[44]认为果实形状、果皮颜色等具有较高的遗传多样性。本研究表明，新疆老龄核桃种质资源17 个采样地的质量性状平均香浓-维纳指数由高到低依次为：和田县＞墨玉县＞叶城县＞轮台县＞莎车县＞新河县＞天山神木园＞温宿县＞阿克苏市＞库车县＞洛浦县＞乌什县＞于田县＞疏勒县＞英吉沙县＞拜城县＞且末县。质量性状的平均香浓-维纳指数中以坚果形状最高，坚果出仁情况次之，种仁气味最低。数量性状的平均香浓-维纳指数中以坚果横径、三径平均值、侧径最高，单仁重最低；采样地的平均香浓-维纳指数以墨玉县最高，且末县最低，进一步说明新疆老龄核桃种质资源不同采样地间遗传多样性丰富。

本研究表明，17 个采样地28 个表型性状按平方欧式法可分为两大类，且各采样地平均距离为48.000，说明17 个采样地的28 个表型性状亲缘关系相对较近，其中且末县和库车县之间的平方欧氏距离最大，为167.648，乌什县和拜城县之间的平方欧式距离最小，为10.319。可见，且末县和库车县的老龄核桃种质资源亲缘关系最远，遗传变异程度大；乌什县和拜城县的亲缘关系最近，遗传变异程度小。新疆老龄核桃在长期的实生繁殖和多样的环境中，形成了丰富多样的坚果表型性状的遗传和变异，金强等[45]认为新疆不同地区核桃种质遗传多样性丰富，聚类关系与地理分布有一定关系，不同种质间存在交流，同居群多数种质可聚为一类。

4 结 论

不同采样地表型多样性以和田县最丰富，以且末县最差；不同采样点综合评价：和田县＞英吉沙县＞且末县＞墨玉县＞新和县＞洛浦县＞乌什县＞于田县＞疏勒县＞库车县＞轮台县＞叶城县＞温宿县＞阿克苏市＞拜城县＞莎车县＞天山神木园，以和田县最优，天山神木园最差。亲缘关系以且末县和库车县最远，遗传变异程度大；乌什县和拜城县最近，遗传变异程度小。新疆老龄核桃是我国重要的核桃资源，保存着丰富的基因资源，研究结果对新疆老龄核桃种质的实生选育和资源保护利用策略的制定有着重要的参考价值和意义。