黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源表型性状的遗传多样性

李红莉，王 澎，李 雪，陶双勇，孙 强，逄宏扬，张跃新，孙向辉

（黑龙江省林业科学院牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157010）

软枣猕猴桃Actinidia arguta是我国东北地区蕴藏丰富的野生浆果资源之一，也是我国猕猴桃珍贵的抗寒育种基因资源[1]。其果实表面光滑无毛，果肉绿色或绿黄色，风味独特、酸甜可口，营养丰富。果肉中富含维生素C 和其他多种维生素，氨基酸、蛋白质、脂肪和矿物质含量也较丰富[2-4]。软枣猕猴桃是一种药食同源植物，具有滋补强身、清热利水、镇痛、抗氧化、抗肿瘤等药用价值[5-7]。作为一种极具特色的浆果资源，软枣猕猴桃的果实成为新兴保健佳果，其栽培利用前景广阔[8]，在世界各国迅速发展。

目前，美国、日本、新西兰、韩国等国家的软枣猕猴桃生产已具规模[9]。在我国，辽宁的栽培面积居首位，吉林和黑龙江有少量栽培。软枣猕猴桃在黑龙江的分布范围广，资源丰富，但是有关其遗传资源保护和利用的研究报道较为鲜见，良种选育进程迟缓。因此，开展软枣猕猴桃种质资源遗传多样性研究与评价对优异种质资源挖掘和品种选育具有重要的理论价值和现实意义。

近年来，表型性状指标被广泛应用于板栗[10]、油茶[11]、杏[12]、澳洲坚果[13]、扁桃[14]等经济植物的遗传多样性研究中，通过研究表型性状的变异特点来反映和评价植物性状的遗传变异，可为从分子水平研究植物遗传多样性提供参考。关于软枣猕猴桃种质资源多样性的研究报道较多，一些学者应用RAPD、ISSR、EST-SSR 等分子标记方法对长白山地区、辽宁地区野生软枣猕猴桃种质资源的遗传多样性进行了研究[15-18]，但对其表型性状多样性的研究报道较少，仅见李旭等[19]、刘香苏等[20]、邵瞳等[21]、常婧等[22]、苏彦苹等[23]对长白山地区、辽宁地区和燕山地区野生软枣猕猴桃种质资源的果实和叶片性状多样性进行了调查分析，鲜见对黑龙江野生软枣猕猴桃资源表型性状遗传多样性的研究报道。本研究中对黑龙江地区野生软枣猕猴桃98个种质资源的表型性状进行了调查，通过变异分析、相关性分析、聚类分析，探讨其变异特点和多样性，旨在为寒地野生软枣猕猴桃种质资源的保护、评价及新品种选育提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2019—2020年，在黑龙江省林业科学院牡丹江分院的软枣猕猴桃资源圃内进行试验。收集保存在软枣猕猴桃资源圃内的黑龙江野生软枣猕猴桃98个种质资源作为研究对象，具体名称及编号见表1。由表1 可知，资源收集地有穆棱（编号1 ～8）、海林（编号9 ～29）、林口（编号30 ～33）、双鸭山（编号34 ～35）、柴河（编号36 ～39）、东京城（编号40 ～46）、亚布力（编号47 ～53）、三道关（编号54 ～60）、山河屯（编号61 ～82）、大海林（编号83）、桦南（编号84 ～85）、方正（编号86 ～89）、牡丹峰自然保护区（编号90 ～98）等林业局或林场。每份资源选取3 株生长健壮、长势基本一致的结果树作为样树，采集树冠东南西北4个方向健壮且无病虫害的10 份1年生枝条、10 份枝条中部成熟叶片、20个果实作为试验材料。

表1 黑龙江软枣猕猴桃98个种质资源的名称及编号Table 1 Name and number of 98 A.arguta germplasm resources in Heilongjiang

1.2 性状调查和测定

采样当天，将所有材料运回实验室进行处理，测定各项指标。参照文献[24]选取13 种表型质量性状和16 种表型数量性状进行统计和记录。13 种表型质量性状指标及其分级标准见表2，16 种表型数量性状指标包括1年生枝节间长度、1年生枝直径、叶片大小、叶柄长度、叶柄直径、果实纵径、果实横径、果实侧径、果形指数、果柄长度、果柄直径、单果质量、可溶性固形物质量分数、维生素C 质量分数、有机酸质量分数、可溶性糖质量分数。

表2 黑龙江软枣猕猴桃98个种质资源13 种表型质量性状及其分级标准Table 2 13 phenotypic quality traits and classification criteria of 98 A.arguta germplasm resources in Heilongjiang

1.3 数据处理

使用Excel 2003、SPSS 23.0 软件进行原始数据的整理和分析，计算质量性状的分布频率和数量性状的平均值、极差和变异系数。计算Shannonweaver 多样性指数（H′）[25]。对数量性状进行主成分分析、Pearson 相关性分析和UPGMA 聚类分析[26]。

H′=-ΣPilnPi。

式中 ：Pi为某性状第i类别样品数量占总数量的比例。

2 结果与分析

2.1 软枣猕猴桃种质资源表型质量性状的频率分布和多样性

黑龙江软枣猕猴桃种质资源表型质量性状的频率分布和多样性见表3。由表3 可知，野生软枣猕猴桃资源的表型性状存在较大差异。在13 种表型质量性状中，共检测到44个变异类型，其中叶片形状、果实形状、果肉颜色、果心颜色等的变异范围较大。

表3 黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源表型质量性状的频率分布和多样性Table 3 Frequency distribution and diversity of phenotypic quality traits of wild A.arguta germplasm resources in Heilongjiang

1年生枝颜色有灰白色、灰褐色和黄褐色3 类。其中：灰白色1年生枝最多，占68.5%；其次为灰褐色1年生枝，占23.6%；黄褐色1年生枝占7.9%。皮孔多为短梭形，占82.4%；少数长梭形，占17.6%。皮孔颜色多为灰白，占71.5%；少有浅黄，占28.5%。叶片形状多变，由卵形、阔卵形到卵圆形、近圆形。其中：卵圆形叶片最多，占48.6%；阔卵形和卵形叶片数量居中，分别占21.8%和21.4%；近圆形叶片较少，占8.2%。叶基形状多变，其中楔形占42.6%，心脏形占33.6%，圆形占23.8%。

果实形状类型较多，有7 类，以长圆柱形（31.5%）、短圆柱形（30.1%）为主。果皮颜色有绿色、浅绿色和青绿色3 类，以绿色（54.2%）和浅绿色（36.5%）为主。果肩为圆形（65.3%）或方形（34.7%）。果顶形状为平或凹，分别占55.7%和44.3%。果喙形状有深尖凸、浅尖凸、深钝凸和浅钝凸4 类，以深尖凸数量居多（42.3%）。果肉颜色有浅绿色、绿色、翠绿色和黄绿色，以绿色（35.6%）和浅绿色（35.1%）为主。果心颜色有绿白色、浅黄、黄白色和浅红色4 类，绿白色居多（52.2%），少量浅红色（3.5%）。果心横截面形状有椭圆形、长椭圆形、近圆形和圆形，以椭圆形（48.2%）和长椭圆形（32.4%）为主。

从表3 可知，Shannon-weaver 多样性指数为0.465～1.686，其中果实形状、果肉颜色、果喙形状、叶片形状、果心横截面形状、果心颜色和叶基形状的多样性指数分别为1.686、1.285、1.266、1.218、1.152、1.117 和1.072，多样性指数均较高，说明其变异范围较大，多样性较为丰富。

2.2 软枣猕猴桃种质资源表型数量性状的多样性和相关性

2.2.1 软枣猕猴桃种质资源表型数量性状的多样性

黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源枝条、叶片和果实的数量性状统计结果见表4。由表4 可知，16 种数量性状指标的整体变异范围较大，变异系数为10.43%～36.34%，资源的多样性较丰富。其中，单果质量的变异系数最大（36.34%），叶柄直径的最小（13.98%）。

表4 黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源表型的数量性状Table 4 Phenotypic quantitative traits of A.arguta germplasm resources in Heilongjiang

在枝条和叶片性状中，1年生枝的平均直径为5.08 mm，平均节间长度为5.34 cm，其变异系数分别为24.80%和22.85%。叶片大小平均为88.08 cm2，叶柄平均长度为50.97 mm，叶柄平均直径为2.11 mm，其中叶柄长度的变异系数最大（24.60%），叶柄直径的最小（10.43%）。

在果实性状中，单果质量为2.78 ～19.81 g，平均值为7.54 g，其变异系数最大（36.34%）。果实纵径、横径和侧径的平均值分别为25.90、22.51和19.10 mm，其变异系数分别为18.49%、14.13%和13.82%。果形指数为0.73 ～2.30，平均值为1.16，变异系数为18.10%。果柄长度和果柄直径的平均值分别为17.86、1.05 mm，其变异系数分别为22.45%和21.90%。果实品质性状指标的差异也较大，可溶性固形物、维生素C、有机酸和可溶性糖的质量分数平均分别为14.7%、0.75 mg/g、1.12%和5.62%，其中维生素C 质量分数的变异系数最大（30.32%），其次为可溶性糖质量分数（27.58%）和有机酸质量分数（22.32%），可溶性固形物的质量分数较小（15.31%）。

2.2.2 软枣猕猴桃种质资源表型数量性状的相关性

黑龙江软枣猕猴桃种质资源16 种数量性状的相关系数见表5。由表5 可知，黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源各数量性状间大部分存在显著或极显著相关性。1年生枝节间长度与1年生枝直径、叶片大小、叶柄直径和果柄直径均极显著正相关（P＜0.01），相关系数为0.300 ～0.433；1年生枝节间长度与叶柄长度极显著负相关。1年生枝直径与叶片大小、叶柄直径极显著正相关。叶片大小与叶柄直径极显著正相关，与叶柄长度、果柄长度显著正相关，与果形指数显著负相关。果实纵径与果实横径、果实侧径、果形指数、单果质量极显著正相关，相关系数分别为0.468、0.331、0.653 和0.721；果实纵径与可溶性固形物质量分数显著负相关。果实横径与果实侧径、单果质量极显著正相关，相关系数分别为0.873 和0.900，与果形指数极显著负相关。果实侧径与果形指数极显著负相关，与单果质量极显著正相关。果形指数与可溶性糖质量分数显著正相关，与维生素C 质量分数显著负相关。果柄长度与果柄直径显著负相关。单果质量与可溶性固形物质量分数显著负相关。可溶性固形物质量分数与有机酸质量分数显著负相关。维生素C 质量分数与可溶性糖质量分数显著负相关。

表5 黑龙江软枣猕猴桃种质资源16 种数量性状的相关系数†Table 5 Correlation coefficients of 16 quantitative traits of A.arguta germplasm resources in Heilongjiang

2.3 软枣猕猴桃种质资源的UPGMA 聚类

黑龙江软枣猕猴桃种质资源基于表型数量性状的UPGMA 聚类如图1所示。由图1 可见，基于表型数量性状可将野生软枣猕猴桃98个种质资源分为6 类。

图1 黑龙江软枣猕猴桃种质资源基于表型数量性状的UPGMA 聚类Fig.1 UPGMA clustering based on phenotypic quantitative traits of A.arguta germplasm resources in Heilongjiang

第1 类包括8个种质资源，为来自穆棱林业局磨刀石和代马沟林场的野生种质，其主要特征：叶片较大（平均值88.06 cm2），1年生枝节间较短（平均值4.21 cm），叶柄较长（平均值58.46 mm）；果实扁圆形，果形指数平均值为0.89；果实三径较小，果实纵径、横径和侧径平均分别为17.78、20.01 和17.95 cm，果柄较长，单果质量较小（平均值4.02 g）；维生素C质量分数较高（平均值1.04 mg/g），可溶性固形物和有机酸的质量分数也较高（平均值分别为15.07%、1.14%），可溶性糖质量分数较低（平均值4.09%）。

第2 类包括6个种质资源，主要为穆棱代马沟3、海林二十二6、东京城2、东京城7、三道关4 和三道关6 等种质，其主要特征：叶片较大（平均值88.77 cm2），1年生枝节间较长（平均值5.17 cm），叶柄较短（平均值52.62 mm）；果实卵圆形，果形指数1.17，果实三径中等，果实纵径、横径和侧径平均分别为22.00、18.89 和16.76 cm，果柄长度居中（平均值17.94 mm），单果质量（平均值4.84 g）高于第1 类；可溶性固形物质量分数较高（平均值15.55%），维生素C 质量分数较低（平均值0.57 mg/g），有机酸质量分数与第1 类相似，可溶性糖质量分数较高（平均值6.90%）。

第3 类包括1个种质资源，为海林夹皮沟1，其主要特征：叶片较小（平均值79.99 cm2），1年生枝节间较短（平均值4.36 cm），叶柄较短（平均值50.36 mm）；果实近圆形，果形指数1.06，果实三径较大且高于其他类群，果实纵径、横径和侧径平均分别为33.14、31.23 和26.30 cm，果柄长度短（平均值14.16 mm），单果质量高于其他类群（平均值15.96 g）；可溶性固形物质量分数较低（平均值13.80%），维生素C 质量分数中等（平均值0.70 mg/g），有机酸质量分数较低（平均值0.96%），可溶性糖质量分数较高（平均值7.25%）。

第4 类包括78个种质资源，主要是来自12个地区17个种群的野生种质，其主要特征：叶片大小中等（平均值85.56 cm2），1年生枝节间较长（平均值5.04 cm），叶柄较短（平均值52.37 mm）；果实短圆柱形，果形指数1.19，果实三径中等，果实纵径、横径和侧径平均分别为26.18、22.11和18.74 cm，果柄较长（平均值20.40 mm），单果质量居中（平均值7.16 g）；可溶性固形物质量分数中等（平均值14.55%），维生素C 质量分数较高（平均值0.95 mg/g），有机酸质量分数与第1 类群相似，可溶性糖质量分数中等（平均值5.29%）。

第5 类包括2个种质资源，为海林夹皮沟3和海林山市1，其主要特征：叶片较大（平均值85.38 cm2），1年生枝节间较短（平均值4.68 cm），叶柄较长（平均值64.61 mm）；果实长圆柱形，果形指数1.52，果实三径较大，果实纵径、横径和侧径平均分别为32.31、21.74 和21.25 cm，果柄较长（平均值21.74 mm），单果质量较高（平均值8.35 g）；可溶性固形物质量分数较高（平均值15.00%），维生素C 质量分数较低（平均值0.55 mg/g），有机酸质量分数中等（平均值1.04%），可溶性糖质量分数较高（平均值7.70%）。

第6 类包括4个种质资源，分别为海林夹皮沟4、海林横道1、亚布力2 和亚布力3，其主要特征：叶片大小中等（平均值83.31 cm2），1年生枝节间长度中等（平均值4.90 cm），叶柄较短（平均值50.94 mm）；果实多为短圆柱形，果形指数1.25，果实三径中等，果实纵径、横径和侧径平均分别为26.41、21.25 和19.05 cm，果柄较长（平均值19.07 mm），单果质量中等（平均值6.48 g）；可溶性固形物质量分数较高（平均值15.58%），维生素C 质量分数较高（平均值0.97 mg/g），有机酸质量分数中等（平均值1.06%），可溶性糖质量分数中等（平均值6.70%）。另外，这类资源的果皮和果心为粉红色或红色，可作为培育新种质的特异资源。

3 结论与讨论

黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源的枝条、叶片和果实表型性状的变异类型丰富、变异程度高且幅度大，遗传多样性丰富，具有较大的育种选择潜力，可为野生软枣猕猴桃优良种质挖掘和品种选育提供重要的种质材料。

植物表型性状是植物基因型和环境共同作用的结果，表型性状变异能直观反映表型遗传多样性的丰富程度，是研究植物遗传多样性最直接和有效的指标[27]。表型多样性研究对优异种质资源筛选和挖掘、新品种选育及高效利用具有重要意义，因此在经济植物遗传多样性研究中多采用表型性状指标。有关软枣猕猴桃种质资源表型性状多样性的研究报道较少，主要是针对辽宁和长白山地区的软枣猕猴桃资源。李旭等[19]对长白山野生软枣猕猴桃资源的果实和叶片性状多样性进行了调查分析，结果表明长白山野生软枣猕猴桃果实主要性状的变异较大；刘香苏等[20]对长白山软枣猕猴桃果实多样性和染色体倍数性进行了分析，结果表明长白山野生软枣猕猴桃果实呈现出一定的多样性；苏彦苹等[23]研究了燕山地区3个软枣猕猴桃天然种群的叶片和果实性状，结果表明燕山地区3个种群的果实性状存在显著差异。

本研究中对黑龙江野生软枣猕猴桃98个种质资源的29 种表型性状进行分析，来评价其表型遗传多样性。通过对13 种表型质量性状进行频率分布和多样性指数分析，结果表明黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源在叶片、果实、枝条等方面变异类型多且变异幅度大，特别是在果实形状、果喙形状、果肉颜色、果心颜色和果心横切面形状等方面存在着丰富的表型遗传多样性，这与前人的研究结果相似。常婧等[22]对辽宁地区软枣猕猴桃的表型性状进行评价，结果表明辽宁地区软枣猕猴桃在表型性状上具有丰富的遗传多样性，数量性状中果柄长的变异系数最大（30%），叶片宽的变异系数最小（7.5%）；邵瞳等[21]对长白山境内软枣猕猴桃果实和叶片的主要数量性状进行了分析，结果表明果实可滴定酸含量的变异系数最大（32.2%），扁平度的变异系数最小（5.93%）；秦红艳等[28]经研究认为，软枣猕猴桃各种质间果实性状的变异幅度均较大，尤其是果实维生素C含量和果实质量，其变异系数分别为36.55%和32.99%。本研究结果表明，黑龙江野生软枣猕猴桃表型数量性状的整体变异范围较大，变异系数为10.43%～36.34%，其中果实性状的变异系数均较大，单果质量、维生素C 质量分数的变异系数高达30%以上，这与秦红艳等[28]的研究结果相似。通过对野生软枣猕猴桃种质资源表型数量性状进行相关分析，结果表明各数量性状间大部分存在显著或极显著相关性，特别是果实数量性状间的相关性，这与常婧等[22]、秦红艳等[28]的研究结果一致。表型数量性状的相关性分析结果可为筛选野生软枣猕猴桃选优评价指标提供参考。

本研究中根据16 种数量性状对黑龙江软枣猕猴桃种质资源进行聚类分析，得到6个类群，明确了各类群的主要特征，可根据每个类群的特征评价育种利用价值，为品种选育提供参考。其中：第1 类、第2 类和第4 类资源可用于选育不同果形、高果实品质和高果实维生素C 含量的品种；第3类和第5 类资源可用于选育大果及高果实品质的品种；第6 类资源可用于选育红心果肉品种。

本研究中从表型性状方面分析了黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源的遗传多样性，但单纯的表型性状多样性分析存在一定的局限性，后续将采用分子生物学方法从分子水平深入开展黑龙江野生软枣猕猴桃种质资源的遗传多样性研究。