南酸枣果实表型性状及发芽率地理变异研究

尧云萍，赵 兰，何万存，胡百强，晏雨鸿，陈梦义，丁 菲，吴南生

（江西农业大学 园林与艺术学院/江西省林木育种中心/南酸枣研究所/职业师范学院，江西 南昌 330045）

【研究意义】南酸枣（Choerospondias axillaris）为漆树科南酸枣属落叶乔木，主要分布在中国长江以南、印度、中南半岛和日本等。南酸枣果实、果皮、树皮、树叶等多个部位含黄酮类、甾醇、有机酸、香豆素、糖类、挥发油、鞣质及其他酚性成分等多种生理活性成分[1-4]。药食同源，核是良好的活性炭原料，木材可作贴面板材料[5]，南酸枣耐贫瘠、适应性强[6]、分布面广，南酸枣林下有良好的发展林下经济的空间和条件，有良好地力维护的自然能力[7-9]，为持续利用和发展提供了条件，具有较高的生态效益。因此，对南酸枣的研究和开发的前景十分广阔。【前人研究进展】南酸枣研究基础较薄弱[10]，如良种水平还不高，栽培技术的提高还有很大潜力，木材利用和果品加工领域[11-12]还不够普遍，不够充分。就南酸枣的种源研究工作来说，目前采种覆盖区域不够全面，对种源差异与地理分布的关系研究少[13-15]。黄丽莉等[16]对江西、福建、浙江种源的南酸枣果实性状进行差异对比；王小安等[17]通过果实表型研究将福建地区的49 份南酸枣资源分为5组，对南酸枣表型性状与地理因子的关系未作进一步研究。【本研究切入点】表型性状能直接反映植物的生长发育情况，植物基因比较稳定，因此植物在不同自然环境中产生表型差异主要是环境导致的。表型性状分析作为研究植物遗传多样性的重要方法，已被广泛应用于花生（Arachis hypo⁃gaea）[18]、玉米（Zea mays）[19]、胡麻（Linum usitatissimumL.）[20]、野杏（Armeniaca vulgarisvar.ansu）[21]等研究。【拟解决的关键问题】本研究通过对采自湖南、湖北、广西3个省份15个种源的南酸枣果实表型性状及发芽率进行方差分析，对各表型性状间及其地理因子进行相关性分析，以揭示南酸枣果实表型性状及发芽率的变异规律，并通过聚类分析及综合评价，为南酸枣进一步的资源选育、收集保存提供参考，优化南酸枣研究和开发资源配置。

1 材料与方法

1.1 种源地、试验地概况

1.1.1 种源地概况 从南酸枣中国主要分布区中选择湖南、湖北、广西3 个省15 个区县采集南酸枣果实，各地区种源编号、具体采种点地理位置信息见表1，地理因子中经度、纬度和海拔的数据均为采种点GPS记录数据。

表1 南酸枣15个种源地地理位置概况Tab.1 Geographical situation of 15 provenances of Choerospondias axillaris

1.1.2 播种试验地概况 发芽试验地为江西省林木育种中心林丰林场，地处江西省南昌市安义县和九江市永修县交界处，东经115°39′、北纬28°57′、海拔189 m、气压1 002.1 hPa，属中亚热带温湿气候类型。历年平均气温17.7 ℃，极端最高气温40 ℃，极端最低气温-15.2 ℃。历年平均无霜期258 d，历年平均降雨量1 515.7 mm，全年降雨量分配不均，历年平均日照时数为1 853.1 h，日照率为42%。

1.2 试验材料

采种方法参照国家林业局《林木种质资源普查技术规程》[22]，选择优树采集果实，果实转为黄色时开始采样。10－12 月是果实成熟期，于2019 年11 月至12 月采种，湖南、湖北、广西3 个省每个省收集5 个县南酸枣种质资源，分别为湖北通山、湖北崇阳、湖北赤壁、湖北咸安、湖北秭归、湖南宁乡、湖南安化、湖南桃源、湖南湘西苗族土家自治州、湖南湘潭、广西上林、广西阳朔、广西钟山、广西苍梧、广西平南。每个县域种源收集10 个单株，每个单株不少于200 粒果实，采种株间间隔距离不少于100 m，根据实际情况，在分布区范围内可以适当增加家系和种源。共收集15个县市南酸枣种源（表1）。

1.3 试验方法

1.3.1 育苗方法 2020年1－3月种子贮藏，4月初进行温室播种育苗，培养土为田园土∶木屑∶沙=6∶3∶1，消毒杀菌土壤施肥后使用，育苗方式采用32穴的育苗盘，长宽高规格为0.54 m×0.28 m×0.05 m，共15×10个育苗盘。播种时每穴播一粒种子，每个育苗盘播30 粒种子，共15 个参试种源。播种后进行浇水、通风、防病虫害等日常管理。

1.3.2 果实及果核表型性状测定 选取6 个描述性状和2 个形状指标作为研究指标，包括果纵径FL：Fruit Length，果横径FD：Fruit Diameter，果鲜质量FW：Fresh Fruit Weight，果形指数FSI：Fruit Shape Index，核纵径FSL：Fruit Stone length，核横径FSD：Fruit Stone Diameter，核鲜质量FSW：Fresh Stone Weight，核形指数FSSI：Fruit Stone Shape Index，果肉鲜质量FF：Fresh flesh。其中形状指数用纵横径比值表示，果肉鲜质量为果鲜质量与核鲜质量的差值。每个种源随机抽取30×10 个饱满的果实，分别置于分析天平中称量并记录；对经过处理的南酸枣果核，随机抽取30×10粒果核，置于分析天平中称量并记录（精度保留至0.001 g）。釆用游标卡尺准确测量果实及果核的纵径和横径（精度保留至0.01 mm）。

1.3.3 数据分析 采用Excel2016 对基础数据进行录入、整理和统计；SPSS23.0 软件对测试数据进行方差分析、多重比较和相关性分析；采用离差平方和，根据欧式距离利用Origin 2019b进行聚类分析。

式（2）中：S为标准差；X为平均值。

式（3）中：F为该表型性状种源间方差分析的F值。

所有表型性状数据通过SPSS23.0进行标准化处理，对标准化数据进行主成分分析，按照特征值大于1 的标准提取主成分，以各表型性状的特征向量值为依据确定各主成分的权重并构建综合得分函数方程[25]，最后根据综合得分进行种源排序。

2.1 不同种源南酸枣果实表型性状及其发芽率差异

对15 个种源南酸枣果实和果核的6 个数量性状进行测量，计算果实、果核的形状指数及果肉鲜质量，并统计发芽率GR（Germination rate）。表2表明，种源间果纵径（FL）无显著差异，其他7个表型性状均在2 个或2 个以上种源间存在显著差异（P<0.05），说明15 个种源南酸枣果实表型性状多样性较丰富。4号湖北咸安种源的果纵径（FL）、果横径（FD）、果鲜质量（FW）、核横径（FSD）、核鲜质量（FSW）、果肉鲜质量（FF）均显著高于其他种源；5 号湖北秭归种源的果形指数（FSI）、核纵径（FSL）均显著高于其他种源；2号湖北崇阳种源的核形指数（FSSI）显著高于其他种源。15 个种源南酸枣平均果形指数<1.3，果实大部分呈近圆形；平均核形指数>1.3，果核大部分呈卵圆形；其中2号湖北崇阳、5号湖北秭归、12号广西阳朔3 个种源的核形指数>1.5，果核呈长卵圆形。15 个种源发芽率范围在28%～67%，其中7 号湖南安化种源的发芽率最高。

表2 不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的多重比较Tab.2 Multiple comparisons of phenotypic characters and germination rate of Choerospondias axillaris from different provenances xˉ± s,n=300

表3 表明，15 个种源南酸枣果实表型性状及发芽率的种源间变异系数范围为6.90%～45.44%，变异程度为发芽率>果肉鲜质量>果鲜质量>核鲜质量>核形指数>果横径>核纵径>核横径>果纵径>果形指数。发芽率的变异系数最大，为45.44%；其次是果肉鲜质量，变异系数为18.26%，说明种源间的发芽率及核鲜质量差异较大。从种源重复力来看，果纵径的重复力最低，仅38.91%；果鲜质量、果形指数、核鲜质量、核形指数的重复力均高于80%，说明这4 个性状稳定遗传；发芽率的重复力较低，为65.55%，说明发芽率受环境影响较大。

表3 南酸枣果实表型性状及发芽率的离散度分析Tab.3 Analysis of the phenotypic traits and germination rate dispersion of Choerospondias axillaris

2.2 南酸枣果实表型性状及其发芽率的相关性

2.2.1 南酸枣果实表型性状及其发芽率间的相关性 表4 表明，果纵径与果鲜质量、核纵径、核鲜质量、果肉鲜质量、发芽率呈显著正相关（P<0.05），相关性系数分别为0.590、0.635、0.637、0.546、0.556；果横径与果形指数呈极显著负相关（P<0.01），相关性系数为-0.782，与发芽率呈显著正相关（P<0.05），相关性系数分别为0.605；果鲜质量与核鲜质量、果肉鲜质量呈极显著正相关（P<0.01），相关性系数分别为0.701、0.978，与发芽率呈显著正相关，相关性系数为0.535；核纵径与核鲜质量呈显著正相关（P<0.05），相关性系数为0.577，与核形指数呈极显著正相关（P<0.05），相关性系数为0.705；核横径与核鲜质量呈显著正相关（P<0.05），相关性系数为0.528，与核形指数呈极显著负相关（P<0.01），相关性系数为-0.663；核鲜质量与果肉鲜质量呈显著正相关，相关性系数为0.541。

表4 南酸枣果实表型性状及发芽率间的相关系数Tab.4 Correlation coefficients among phenotypic traits and germination rate of Choerospondias axillaris

2.2.2 南酸枣果实表型性状及其发芽率与地理因子的相关性 表5表明，果横径与经度呈极显著正相关（P<0.01），相关性系数为0.717；果鲜重与纬度呈极显著正相关（P<0.01），相关性系数为0.696；果形指数与经度呈显著负相关（P<0.05），相关性系数为-0.527；核鲜质量与纬度呈显著正相关（P<0.05），相关性系数为0.602；果肉鲜质量与纬度呈极显著正相关（P<0.01），相关性系数为0.644；发芽率与经度、纬度呈显著正相关（P<0.05），相关性系数分别为0.522、0.601，与海拔呈负相关，但未达到显著水平。说明南酸枣果实的形状性状与经度有关，质量与纬度有关，发芽率受经纬度影响，但均与海拔无显著相关性。

表5 南酸枣果实表型性状及发芽率与地理因子的相关系数Tab.5 Correlation coefficients of phenotypic traits and germination rate of Choerospondias axillaris fruit with geographical factors

2.3 不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的聚类分析

将9 个特征参数的原始数据进行标准化转换，对15 个南酸枣种源进行聚类分析，表6、图1表明，在平方欧氏距离为11.88 时可将其划分为3 个类群，第I 类群包括湖北咸安，地理位置相对靠东，这一类群果大、果核大、果卵圆形、果肉较多、发芽率较低；第II类群包含的种源最多，地理位置较其他两类大部分种源处于中部位置，这一类群南酸枣果小、果核小、果肉最少、平均发芽率较高，包括2 个亚群：第1 个亚群包括湖北赤壁、湖北通山、湖北崇阳、湖南宁乡、湖南湘潭、湖南安化、广西上林、广西钟山，该亚群果最小、果核最小、果近圆形、发芽率高；第2个亚群包括湖南桃源、湖南湘西苗族土家自治州、广西平南、广西苍梧、广西阳朔，该亚群果近圆形、发芽率最低；第III类群包括湖北秭归，地理位置相对靠西，这一类群果最大、果核最大、果近圆形、果肉最多、发芽率最高；从聚类结果来也可看出，3 个类群南酸枣表型性状及发芽率在纬度带上都未形成明显分布规律，在经度上形成明显分布规律，规律如下：果横径、核横径形成从西向东变宽的变化趋势，果形、核形从东向西由近圆形变为椭圆形的变化趋势，平均发芽率形成从西向东变高的变化趋势。

表6 各类群南酸枣果实表型性状及发芽率的平均表现Tab.6 The average performance of phenotypic traits and germination rate of various types of Choerospondias axillaris fruits

图1 不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的聚类结果Fig.1 Clustering results of fruit phenotypic traits of Choerospondias axillaris from different provenances

2.4 不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的主成分分析

果形指数及核形指数作为形状指标，不作为评价南酸枣果实优良的指标，因此对不同种源南酸枣果纵径、果横径、果鲜质量、核纵径、核横径、核鲜质量、发芽率7个指标数据进行标准化处理后，以标准化数据为变量进行主成分分析。结果见表8，个主成分的特征值均大于1，累计贡献率达95.63%，表明这2 个主成分代表了南酸枣果实表型性状及发芽率8个指标的绝大部分信息。第1主成分的贡献率为63.24%，其中果纵径、果鲜质量、果肉鲜质量的特征向量较高，说明第1主成分主要由这3个指标决定。第2主成分的贡献率为32.40%，其中核横径、核鲜质量的特征向量较高，说明第2主成分主要由这2个指标决定。

表8 不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的主成分分析Tab.8 Principal analysis of phenotypic characters and germination rate of Choerospondias axillaris from different provenances

表7 不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的标准化数值Tab.7 Standardized values of phenotypic characters and germination rate of Choerospondias axillaris from dif⁃ferent provenances

2.5 不同种源南酸枣果实表型性状的综合评价

将各性状对应主成分的特征向量先除以对应主成分特征值的算术平方根，再乘以对应主成分的贡献率，2 个主成分同一表型性状计算结果的总和即为该表型性状的权重系数，根据各表型性状的权重系数构建的各种源南酸枣苗期生长性状综合得分的函数方程为Yi=0.054Xi1+0.064Xi2+0.047Xi3+0.089Xi4+0.058Xi5+0.072Xi6+0.034Xi7-0.044Xi8。式中，Yi为第i个种源的综合得分，Xi1为果纵径的标准化数值，Xi2为果横径的标准化数值，Xi3为果鲜质量的标准化数值，Xi4为核纵径的标准化数值，Xi5为核横径的标准化数值，Xi6为核鲜质量的标准化数值，Xi7为果肉鲜质量的标准化数值，Xi8为发芽率的标准化数值。

不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的最终综合评价结果表明见表9，从高到低依次为湖北咸安、湖北秭归、湖南湘潭、湖北崇阳、湖南宁乡、湖北通山、湖北赤壁、湖南湘西土家族苗族自治州、广西上林、广西钟山、湖南桃源、湖南安化、广西阳朔、广西平南，说明湖北咸安种源南酸枣果实表型性状表现及发芽率最佳，广西苍梧种源表现最差。从各指标的权重可以看出，果的表型性状的权重与果核的表型性状的权重系数均占比重较大，而发芽率的权重系数较小，因此果实的表型性状是评价南酸枣种源的主要指标。

表9 不同种源南酸枣果实表型性状及发芽率的综合评价结果Tab.9 Comprehensive evaluation results of phenotypic traits and germination rate of Choerospondias axillaris from different provenances

3 讨论与结论

3.1 讨论

研究结果表明，除了果纵径以外，15 个种源的果实表型性状及发芽率差异显著，变异程度为发芽率>果肉鲜质量>果鲜质量>核鲜质量>核形指数>果横径>核纵径>核横径>果纵径>果形指数，结果与王小安等[17]对49 份南酸枣资源果实表型数量性状多样性分析研究中变异程度果鲜质量>果核鲜质量、果横径>果纵径、核形指数>果形指数结果一致，其他表型变异程度不一致。这种差异可能是因为本研究基于3 个省份种源间的研究，而王小安的研究是基于福建省种源内的研究。

相关性研究结果表明，南酸枣果的表型性状之间互相影响，说明果实发育和果核特性具有正相关作用。南酸枣果实的形状性状与经度有关，质量与纬度有关，发芽率受经纬度影响，说明不同的地理因子中，经度和纬度对南酸枣果实性状及发芽率变异的影响较大。

从聚类分析的结果可以看出，划分的3个类群包括3个亚群，3个类群南酸枣表型性状地理分布情况近似形成从东向西方向平均发芽率变高的变化趋势，但进行聚类分析时出现了部分种源地理相隔很近却不属于同一类的情况，何霞等[26]研究表示气候因子制约了苦楝的生长，说明气候因子对种源性状地理变异具有一定影响。湖北咸安单独归为一类，与相近的赤壁、通山等种源果实表型差异大，原因有待研究。湖北秭归单独划分为一类，可能与采种点地理位置相对其他采种点为高海拔山林中，形成天然地理隔离有关，并且采种南酸枣有300 年历史，其他采种南酸枣群树龄基本在20～50 年，南酸枣果实表型性状、发芽率与群体本身的发展阶段、树体的发育状况是否有关有待考证[27]。同时聚类结果第一类和第三类种源数量较少，应扩大采种范围，对研究结果进行进一步考证。

3.2 结论

研究表明：15个种源南酸枣的果实表型性状及发芽率由于地理原因多样性较为丰富，南酸枣果实表型性状及发芽率受经纬度影响，南酸枣表型性状及发芽率在纬度带上都未形成明显分布规律，在经度上形成明显分布规律，规律如下：果横径、核横径形成从西向东变宽的变化趋势，果形、核形从东向西由近圆形变为椭圆形的变化趋势，平均发芽率形成从西向东变高的变化趋势。供试种源中，湖北咸安种源南酸枣果实表型性状表现及发芽率最佳，广西苍梧种源表现最差。

致谢：江西农业大学园林与艺术学院研究生彭恒亮参与了种源收集及实验数据采集工作，谨致谢意!