5种源地葛萝槭表型性状变异研究

2021-11-12王东洪

山东林业科技 2021年5期

王东洪

（太原市林业科学研究所，山西太原030003）

葛萝槭(Acer grosseri Pax)，落叶乔木，喜荫，多分布于800—1800 m 疏林中[1]，翅果，在秋季变黄色或红色，在景观绿化应用中有广阔的应用空间，是理想的行道树和城市绿化庭院树种[2-3]。果实及种子的表型性状是植物遗传学研究的重要部分，不同地区的同一树种为了适应不同的环境会产生不同的变异，并将稳定的性状表现在果实及种子的各种品质中。不同地点果实及种子的长、宽、厚等性状之间也都存在一定程度的变异[4]。变异系数反映出种质差异的范围和程度，决定着资源选择余地的大小[5]。表型多样性常常作为遗传变异的表征。开展不同种源地葛萝槭表型多样性研究，对了解葛萝槭的分布规律及遗传变异具有重要的意义，目前国内对葛萝槭的研究多集中在园林应用方面[6]。本研究通过研究不同种源地葛萝槭果实和种子表型变异程度，揭示葛萝槭遗传变异规律，为葛萝槭种质资源的保护、开发和利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 种子来源及种源地概况

母树选择：在种源地选择有代表性单株，胸径8 cm 以上，无明显病虫害，单株间距不少于10 m。

采种：2020年10月采集黄褐色翅果，进行阴干处理。

本研究收集葛萝槭5 个群体69 个单株的果实和种子，2020年11月进行表型指标测定（见表1）。

表1 葛萝槭采集地点及株数Table 1 Collection location and number of Acer grosseri

1.2 表型性状测定

随机选取每个种源地果实饱满、无破损果实100 粒，测定果重、果实长度、宽度和厚度；去除果翅后为种子，果长是指果实底部至顶部的距离，果宽是指果实左右最宽处的距离，果厚是果实上下最厚处的距离；种长是指种子底部至顶部的距离，种宽是指种子左右最宽处的距离，种厚是指种子上下最厚处的距离。用精确度0.01 mm 游标卡尺测量长度，宽度和厚度，用精确度1/10000 的电子天平称量重量，用GPS 进行定位。

种子千粒重用1/1000 0 电子天平测定，每次随机选取100 粒种子，8 次重复。

1.3 数据分析

用Excel 和SPSS 25.0 对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 5 种源地葛萝槭果实和种子表型变异及多重比较分析

由表2可知，种源地河北省灵寿县果长、果长/果宽、种长、种宽和种子千粒重均值最大；种源地河南省济源市果厚和种厚均值最大，果长/果宽和种长/种宽均值最小；种源地甘肃省平凉市果宽和种长/种宽均值最大，果厚、种长、种宽、种厚和千粒重均值最小；种源地山西省平陆县果长和果宽均值最小。

由表2多重比较可知，果长，种源地河北灵寿县与甘肃省平凉市差异性不显著，种源地山西省平陆县和河南省济源市差异性不显著，而都与种源地陕西省铜川市有显著差异；果宽和千粒重5 个种源地都具有显著性差异；果厚，种源地山西省平陆县和河南省济源市差异性不显著，与其他之间都具有显著性差异；果长/果宽，种源地山西省平陆县，河南省济源市和甘肃省平凉市差异性不显著，与其他之间都具有显著性差异；种长，种源地山西省平陆县和甘肃省平凉市差异性不显著，种源地河南省济源市和陕西省铜川市差异性不显著，都与种源地河北省灵寿县存在显著性差异；种宽，种源地山西省平陆县和陕西省铜川市差异性不显著，与其他之间存在显著性差异；种厚，种源地山西省平陆县，河南省济源市和河北省灵寿县差异性不显著，陕西省铜川市和甘肃省平凉市差异性不显著，与其他之间存在显著性差异；种长/种宽，种源地山西省平陆县、河北省灵寿县和陕西省铜川市没有显著性差异，与其他之间存在显著性差异。

表2 5 种源地葛萝槭果实和种子表型性状差异及多重比较Table 2 Fruits and seeds phenotypic traits differences and multiple comparisons of Acer grosseri from 5 provenances

2.2 5 种源地葛萝槭果实和种子表型性状差异性分析

由表3可知，5 种源地葛萝槭果实和种子表型性状在不同群体间的差异都显著。表明同一表型性状在不同群体间相差很大，不同种源地葛萝槭果实和种子间存在丰富的变异。

表3 5 种源地葛萝槭果实和种子表型性状方差分析Table3 Fruits and seeds phenotypic traits variance analysis of Acer grosseri from 5 provenances

2.3 5 种源地葛萝槭果实和种子表型变异系数

由表4可知，变异系数最大的是种厚为10.94%，其次是果厚为9.65%，变异系数最小的是千粒重为1.76%。变异系数极差值最大的是种长为4.15%，其次为果长为3.67%，极差值最小的是千粒重为0.97%。种源地甘肃省平凉市的果宽、果厚、果长/果宽、种厚和种长/种宽的变异系数在5 个种源地中最大；种源地山西省平陆县的果长、种长和种宽的变异系数在5 个种源地中最大，而果厚和果长/果宽的变异系数在5 个种源地中最小；种源地河南省济源市的千粒重的变异系数最大；种源地河北省灵寿县的果长、果宽、种长、种宽、种厚、种长/种宽和千粒重的变异系数最小。

表4 5 种源地葛萝槭果实和种子表型变异系数/%Table 4 Fruits and seeds phenotypic coefficient of variation of Acer grosseri from 5 provenances/%

2.4 5 种源地葛萝槭果实和种子表型性状相关性

由表5可知，在0.05 水平上，种长/种宽与果厚（r=-0.921），种厚（r=-0.886）存在负相关，千粒重与种长（r=0.925）存在正相关。在0.01 水平上，种厚与果厚（r=0.975）存在正相关，千粒重与种宽（r=0.986）存在正相关，其他表型性状间无显著性相关。

表5 5 种源地葛萝槭果实和种子表型性状的相关性分析Table 5 Fruits and seeds phenotypic traits correlation analysis of Acer grosseri from 5 provenances

2.5 5 种源地葛萝槭果实和种子表型性状聚类分析

采用系统聚类，利用欧式距离，对5 个种源地葛萝槭果长、果宽、果厚、果长/果宽、种长、种宽、种厚、种长/种宽及千粒重进行聚类。以欧式平均距离5 为阈值分为3 组，种源地山西省平陆县和河南省济源市聚为一组，种源地陕西省铜川市和甘肃省平凉市一组，种源地河北省灵寿县为一组。这说明葛萝槭具有明显的地理变异规律（见图1）。

图1 5 种源葛萝槭果实和种子表型性状系统聚类分析图Figure 1 Dendrogram using centroid method based on fruts and seeds phenotypic traits of Acer grosseri from 5 provenances

3 结论与讨论

3.1 葛萝槭表型性状存在丰富的变异

表型性状变异是遗传信息在内、外因素共同作用下产生的，是群体生物遗传信息的重要表征[7]，具有适应和进化方面的意义[8]。综合方差分析和多重比较结果可以看出：种源地河北省灵寿县5 个表型性状均值都是最大，而种源地甘肃省平凉市5 个表型性状均值都是最小，且与其他群体间存在显著性差异。说明葛萝槭表型性状存在丰富的变异。

变异系数表示表型性状值离散性程度，变异系数越大，性状值离散程度越大，表型性状值在居群中的整体性越差[9]。5 个种源地葛萝槭果实和种子表型性状变异系数最大的是种厚，变异系数为10.94%，其次为果厚，千粒重最小，平均变异系数最大的是甘肃省平凉市，最小的是河北省灵寿县。这说明种源地河北省灵寿县葛萝槭表型离散程度较小，甘肃省平凉市葛萝槭表型离散程度较大。葛萝槭表型性状的变异越大，适应能力越强，种群内基因对应的表型范围越广[10]。而河北省灵寿县的气候条件为葛萝槭果实和种子的生长发育提供了较好的条件。

3.2 葛萝槭群体间具有明显的地理变异规律

一个树种分布在广大地域，由于突变、隔离及自然选择等原因，分化并产生了种内有差别的地理生态种群，不同的地理变异模式也不尽相同[11]。通过相关分析和聚类分析可以看出，不同种源地之间葛萝槭果实和种子表型性状相关性较小，而纬度相近的地区聚为一类，这说明葛萝槭分化成了不同的地理生态种群，不同的地理生态种群和纬度变化相关性较为密切，具有明显的地理变异规律。