118个枣品种表型性状多样性分析

杨 磊, 贾平平, 靳 娟, 阿布都卡尤木·阿依麦提,张雁飞,3, 王冠玉,3, 郝 庆, 牛建新

(1. 石河子大学农学院 新疆生产建设兵团特色果蔬栽培生理与种质资源利用重点实验室, 新疆 石河子 832003;2. 新疆农业科学院园艺作物研究所 农业农村部新疆地区果树科学观测实验站, 新疆 乌鲁木齐 830091; 3. 新疆农业大学园艺学院, 新疆 乌鲁木齐 830052)

枣(ZiziphusjujubaMill.)原产于中国，栽培历史悠久，经济价值和生态价值较高[1]。枣在中国分布范围较广，除黑龙江外，其他省份均有分布，且根据分布区域分为北方和南方2大区系[2]。中国枣种质资源丰富，现有品种多达944个[3]。新疆作为中国重要的枣产区，在枣产业发展中有着举足轻重的地位，但新疆枣产业发展历史较短，主栽品种单一，以‘灰枣’(‘Huizao’)和‘骏枣’(‘Junzao’)为主[4]。单一的主栽品种无法满足多元化的市场需求，因此需要新的栽培品种优化枣产品的结构，发挥枣树抗逆性较强的特征[5]，加强枣树在生态领域的应用。

表型性状受内在基因和外在环境的共同影响[6]，是了解遗传变异、群体结构和品种创新的重要途径[7-10]。表型性状研究在新疆野生果树资源中早有运用，例如：新疆野苹果〔Malussieversii(Ledeb.) Roem.〕[11]、欧洲李(PrunusdomesticaLinn.)[12]和野杏(Prunusarmeniacavar.ansuMaxim.)[13]等。表型性状调查在枣种质资源描述中亦有广泛应用，王永康等[14]通过对国家枣种质资源圃内200个品种60个表型性状多样性分析发现，不同品种间质量性状多样性差异显著，数量性状表现出广泛的变异性。谢欢等[15]认为，枣杂交后代果实部分表型性状表现出广泛的分离。刘金霞等[16]通过对南疆地区枣二倍体及其同源四倍体表型性状比较发现，多倍体品种的多倍体形态特征表现稳定。陈武等[17]研究发现，枣核心种质资源的表型变异较为丰富，果实纵径、裂果指数、果核指数和果形指数是造成枣核心种质表型多样性的主要因子。陆琦文等[18]对4个枣实生群体251个生长稳定单株的研究结果表明：4个枣实生群体的叶片颜色、叶片状态和叶基形状均与母本有不同程度的差异，实生群体的叶片颜色、叶片状态、叶基形状、叶面积和叶柄长等性状的变异较为丰富。目前，国内学者虽已对枣的表型性状进行了一些研究，但研究深度仍显不足，研究指标较为集中，以探究部分农艺经济性状的表型与遗传关系为主，全面性有待改进。

本研究以农业农村部新疆地区果树科学观测实验站保存的118个枣品种为样本，从叶、花和果实的描述型性状及数量性状多角度出发，对36个指标进行测定分析，探究118个枣品种表型性状多样性，以期对现有枣种质资源特性进行挖掘，为多用途品种创新及枣种质资源的系统评价和保护提供数据支撑。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料为农业农村部新疆地区果树科学观测实验站保存的118个枣品种。该实验站地理坐标为东经77°55′、北纬38°75′，海拔1 765 m，地处昆仑山北麓叶城县，紧连塔克拉玛干沙漠，干旱荒漠型气候。所有材料均为以酸枣〔Ziziphusjujubavar.spinosa(Bunge) Hu ex H. F. Chow〕为砧木的嫁接成年树，株距2 m，行距3 m，树体健壮，试验地管理一致。

1.2 方法

根据《枣种质资源描述规范和数据标准》[19]21-22对枣的生长发育期进行划分。

于盛花期，每个品种选择3株树势强壮且生长基本一致的样树，每株选择花朵生长良好且没有病害侵染的枣吊5个，调查每吊花序数和每花序花朵数。各品种选择枣吊中段生长基本一致的花朵30个，使用游标卡尺(精度0.01 mm)测量花直径，重复测量3次。

于果实白熟期，每个品种选择3株树势强壮且生长基本一致的样树，共选取树冠上层外围东面叶片30枚，使用ImageJ软件(win64位)的自定标尺(精度0.01 mm)测量叶片数量性状。使用TYS-4N手持叶绿素测定仪(浙江托普云农科技股份有限公司)测定叶绿素相对含量，每枚叶片重复测定3次。

于果实脆熟期，每个品种随机选取30个枣吊统计果实数量，根据公式“吊果比=枣吊数/果实数”计算吊果比。

于果实完熟期，每个品种选择3株树体健壮且生长基本一致的样树，每株随机采10个大小基本一致的果实，使用千分之一电子天平称量单果质量，使用游标卡尺(精度0.01 mm)分别测量果实的纵径和横径，每个果实重复测量3次。根据公式“果形指数=果实纵径/果实横径”计算果形指数。

于果实完熟期，每个品种选择3株树体健壮且生长基本一致的样树，每株随机采10个大小基本一致的果实，根据《枣种质资源描述规范和数据标准》[19]8-30观察和记录果实和果核的描述型性状。

分别使用苏州科铭生物技术有限公司生产的植物可溶性糖含量测试盒和抗坏血酸(AsA)含量测试盒测定果实可溶性糖含量和抗坏血酸(即维生素C，以下称为VC)含量，每个品种选择30个完熟且大小基本一致的果实，10个一组，每组取果肉0.1 g，重复测定3次。采用NaOH酸碱中和滴定法[20]测定果实可滴定酸含量，使用PAL-BXIACID1数显糖酸一体机(日本爱拓公司)测定果实可溶性固形物含量，每组10个果实，重复测定3次。

1.3 数据处理

利用EXCEL 2020软件进行数据统计并计算各品种数量性状的变异系数，参照李慧[21]的方法计算Simpson指数和Shannon-Wiener指数，利用SPSS 26.0统计分析软件先对相关原始数据进行Z标准化(STD)处理，消除不同量纲对分析产生的影响。利用标准化后的数据进行相关性分析和聚类分析，利用Origin 2022软件制作聚类图。

2 结果和分析

2.1 118个枣品种表型性状统计分析

2.1.1 描述型性状 118个枣品种果实和果核的描述型性状及统计结果见表1，Simpson指数(D)和Shannon-Wiener指数(H)见表2。由表1可见：118个枣品种中，果实整齐的品种有59个，占总品种数的50.00%；果实不整齐的品种有18个，占总品种数的15.25%。果实形状以“长圆形”为主，有28个品种，占总品种数的23.73%。果肉的颜色以“浅绿”为主，粗细和汁液以“中”为主，质地以“酥脆”为主，分别占总品种数的59.32%、63.56%、48.31%和50.85%。果实风味以“酸甜”为主，占总品种数的48.31%。果实颜色以“红”为主，果肩形状以“凹”为主，果顶形状以“平”为主，果面光滑度以“光滑”为主，分别占总品种数的51.69%、63.56%、48.31%和50.85%。果皮厚度以“厚”为主，占总品种数的40.68%。果点密度以“密”为主，果点大小以“小”为主，分别占总品种数的49.15%和56.78%。梗洼的广度和深度以“中”为主，分别占总品种数的46.61%和41.53%。“有核”的品种有116个，占总品种数的98.31%；2个品种为残核，分别是‘乐陵无核’(‘Laoling Wuhe’)和‘无核红’(‘Wuhehong’)。核形以“纺锤形”为主，占总品种数的48.31%。种仁“饱满”的品种有62个，占总品种数的52.54%。

表1 118个枣品种果实和果核的描述型性状及其统计结果

续表1 Table 1 (Continued)

表2 枣果实和果核描述型性状的多样性指数

由表2可见：枣果实和果核19个描述型性状的D值和H值分别为0.01～0.85和0.62～2.85，均为果实形状的D值和H值最大，果核有无的D值和H值最小。除果核有无外，其余18个描述型性状的D值和H值较高，二者的平均值分别为0.61和1.50，可以作为枣品种资源评价的指标。

2.1.2 数量性状 118个枣品种的数量性状统计结果见表3。由表3可见：‘羊奶枣’(‘Yangnaizao’)果实纵径最大，为54.68 mm；‘库尔勒小枣’(‘Korla Xiaozao’)和‘喀什小圆枣’(‘Kashi Xiaoyuanzao’)果实纵径较小，分别为16.05和16.06 mm。‘山东大柿饼’(‘Shandong Dashibing’)果实横径最大，为40.37 mm；‘南京冷枣’(‘Nanjing Lengzao’)果实横径最小，为13.88 mm。‘羊奶枣’果形指数最大，为2.32；‘山东大柿饼’果形指数最小，为0.59。‘韶关白枣’(‘Shaoguan Baizao’)单果质量最大，为34.80 g；‘南京冷枣’单果质量最小，为2.86 g。‘冬枣’(‘Dongzao’)、‘蜂蜜罐’(‘Fengmiguan’)、‘伏脆蜜’(‘Fucuimi’)、‘京39’(‘Jing 39’)和‘秋美’(‘Qiumei’)果实可溶性糖含量较高，分别为355.64、306.61、298.02、294.06和275.18 mg·g-1。‘兰溪马枣’(‘Lanxi Mazao’)果实可滴定酸含量最高，为0.89%；‘韶关白枣’果实可滴定酸含量最低，为0.20%。‘伏脆蜜’果实VC含量最高，为3 996.92 μg·g-1；‘冬枣’、‘京39’、‘蜂蜜罐’和‘陕西牛奶枣’(‘Shaanxi Niunaizao’)果实VC含量也较高，分别为3 888.58、3 756.02、3 739.34和3 734.80 μg·g-1。‘冬枣’、‘蜂蜜罐’、‘京39’、‘羊奶枣’和‘伏脆蜜’果实可溶性固形物含量较高，分别为45.03%、44.93%、44.70%、43.63%和42.37%。

表3 118个枣品种的数量性状及其变异系数1)

由表3还可见：‘彬县水枣’(‘Binxian Shuizao’)叶片最长、最宽、面积最大，分别为113.51 mm、67.71 mm和5 240.71 mm2；‘大荔圆枣’(‘Dali Yuanzao’)叶片最短、最窄、面积最小，分别为41.83 mm、21.55 mm和621.67 mm2。‘遵义甜枣’(‘Zunyi Tianzao’)叶形指数最大，为2.71；‘赞新大枣’(‘Zanxin Dazao’)叶形指数最小，为1.34。‘喀什小圆枣’和‘库尔勒小枣’叶片叶绿素相对含量较高，分别为51.23和51.22。‘直社疙瘩’(‘Zhishe Geda’)每吊花序数最多，为21.6；‘晋赞大枣’(‘Jinzan Dazao’)每吊花序数最少，为10.9。‘山东大柿饼’每花序花朵数最多，为30.6，明显高于其他品种。‘赞皇大枣’(‘Zanhuang Dazao’)、‘晋赞大枣’和‘赞新大枣’花直径较大，分别为8.79、8.64和8.42 mm。‘新郑大马牙’(‘Xinzheng Damaya’)吊果比最大，为1.57；‘大荔铃铃枣’(‘Dali Linglingzao’)吊果比最小，为0.05。

由表3还可见：118个枣品种17个数量性状的变异系数为7.56%～63.12%，变异系数最大的为吊果比，变异系数最小的为叶绿素相对含量。17个数量性状的平均变异系数为24.98%，其中，花表型性状(包括每吊花序数、每花序花朵数和花直径)的平均变异系数为22.66%，叶片表型性状(包括叶片长、叶片宽、叶面积、叶形指数和叶绿素相对含量)的平均变异系数为20.42%，果实外在品质(包括果实纵径、果实横径、果形指数和单果质量)的平均变异系数为27.96%，果实内在品质(包括果实的可溶性糖含量、可滴定酸含量、VC含量和可溶性固形物含量)的平均变异系数为19.92%。

2.2 基于枣品种数量性状的相关性分析

相关性分析结果(表4)表明：供试枣品种17个数量性状中，37对呈极显著相关，其中30对呈极显著正相关，7对呈极显著负相关；15对呈显著相关，其中10对呈显著正相关，5对呈显著负相关。

表4 供试枣品种数量性状的相关性分析结果1)

叶片长、叶片宽和叶面积与果实纵径、果实横径、单果质量均呈极显著正相关；花直径与果实纵径、果实横径、单果质量、叶片长、叶片宽、叶面积呈显著或极显著正相关，与果实可溶性固形物含量呈显著负相关；吊果比与果实纵径、果实横径、果形指数、单果质量、叶片长、叶面积、每花序花朵数呈显著或极显著正相关。果实可溶性糖含量与果形指数、果实VC含量、果实可溶性固形物含量呈显著或极显著正相关，与每吊花序数呈显著负相关；果实可滴定酸含量与每花序花朵数、吊果比分别呈显著和极显著正相关；果实VC含量与果实纵径呈显著负相关，与每花序花朵数呈显著正相关。说明果实内在品质受花和叶片的影响明显弱于果实外在品质，果实内在品质间的相关性较弱，果实外在品质与其内在品质的相关性也较弱。

2.3 基于枣表型性状的聚类分析

聚类分析结果(图1)显示：118个枣品种被划分为5类。Ⅰ类包括106个品种，可进一步被划分为5个亚类。Ⅰ1亚类包括5个品种，分别为‘宁夏同心圆枣’(‘Ningxia Tongxinyuanzao’)、‘姜闯3号’(‘Jiangchuang 3’)、‘直社疙瘩’、‘临猗笨枣’(‘Linyi Benzao’)和‘磨盘枣’(‘Mopanzao’)；Ⅰ2亚类包括92个品种，可进一步被划分为4个类群；Ⅰ3亚类包括‘芒果枣’(‘Mangguozao’)和‘京39’2个品种；Ⅰ4亚类仅包括‘糠头枣’(‘Kangtouzao’)1个品种；Ⅰ5亚类包括6个品种，分别为‘凤台小铃’(‘Fengtai Xiaoling’)、‘喀什小圆枣’、‘库尔勒小枣’、‘蜂蜜罐’、‘伏脆蜜’和‘冬枣’。

图1 基于表型性状118个枣品种的聚类分析

Ⅱ类包括6个品种，分别为‘赞新大枣’、‘晋赞大枣’、‘赞皇大枣’、‘苹果枣’(‘Pingguozao’)、‘京沧1号’(‘Jingcang 1’)和‘彬县水枣’。Ⅲ类包括3个品种，分别为‘乐陵无核’、‘无核红’和‘延川跌牙枣’(‘Yanchuan Dieyazao’)。Ⅳ类包括‘新郑大马牙’和‘羊奶枣’2个品种。Ⅴ类仅‘山东大柿饼’1个品种。

3 讨论和结论

118个枣品种叶片差异较大，但叶片发育正常，花序生长状况良好，能顺利的完成开花结实，在保留其多样性的同时能较好的适应引种地的引种条件。118个枣品种除“果核有无”外的18个描述型性状的Simpson指数和Shannon-Wiener指数的平均值分别为0.61和1.50，与仇倩倩等[22]在177个枣品种描述型性状生物多样性研究中得出的结果具有相似性，表明该118个品种果实与果核的描述型性状具有较高的多样性。

变异系数是衡量各表型性状离散程度的统计量，能反映表型性状在品种间的变异程度[23]，变异系数大于10%则表明样本间差异较大[24]。本研究中，118个枣品种的17个数量性状的变异系数为7.56%～63.12%，变异系数最大的是吊果比，变异系数最小的是叶片叶绿素相对含量。将这17个数量性状划分为4类，果实外在品质的平均变异系数最大(27.96%)，花表型性状的平均变异系数次之(22.66%)，叶片表型性状的平均变异系数再次之(20.42%)，果实内在品质的平均变异系数最小(19.92%)，而天山樱桃(PrunustianshanicaPojark.)[25]、新疆杏(PrunusarmeniacaLinn.)[26]和柿(DiospyroskakiThunb.)[27]的表型多样性研究结果显示叶片的变异系数大于花的变异系数。花作为生殖器官受外在环境的影响较小[28]，但枣花着生在枣吊上，枣吊长度不同则着生的花序数量也不同。同时，枣是以多朵枣花构成的聚伞型花序，这一点与以上果树也有较大区别。吊果比的变异系数过大与不同品种的每吊花序数、每花序花朵数及坐果能力存在极大差异有关。该118个品种引自全国不同地区，因长期的地理隔离导致遗传物质的交流较少，加之不同的自然选择和基因突变导致其自身坐果能力不同，加上引种后生境的改变，在引种地出现了不同程度的分化[29]。

相关性分析结果显示：枣叶片大小和花大小与果实大小和单果质量总体呈显著或极显著正相关，说明较大的花直径更有利于大果的形成，较大的叶面积可为果实发育提供充足的养分供应，但叶片大小和花大小与果实内在品质的相关性较小，说明果实风味物质的积累受其他影响因子的调控。果实内在品质与外在品质中仅果实VC含量与果实纵径呈显著负相关以及果实可溶性糖含量与果形指数呈显著正相关，说明果实内在品质受果实外在品质影响也较小，无法将枣果实外在品质作为判断果实内在品质的依据。

基于19个描述型性状和17个数量性状，118个枣品种划分为5类，Ⅰ类可被划分为5个亚类，其中Ⅰ5亚类中‘蜂蜜罐’、‘伏脆蜜’和‘冬枣’聚为一支，表现出较近的遗传距离，这3个品种均为市场上较为畅销的鲜食品种，在后续的鲜食枣杂交育种中具有较大潜力。Ⅲ类中‘乐陵无核’和‘无核红’均为残核品种，其较近的亲缘关系或可为枣的无核化开辟蹊径。Ⅴ类仅‘山东大柿饼’1个品种，与其他品种表现出较远的亲缘关系，其叶片长、叶片宽、叶面积、吊果比较大，营养生长旺盛，可以作为良好的生态林木品种继续选育。由于供试品种数量较多，聚类指标复杂导致个别品种未按照种质用途和选育关系聚为一类，推测原因可能与新疆野苹果[30]和酸枣[31]的研究结果相似：1)不同品种其原始种源地距离远近不同，基因交流程度不一，高频率基因交流可能导致其在聚类分析中无法完全分开；2)目前品种流动现象比较突出，部分品种或许并非采自种源地，品种在漂流过程中对当地环境产生了适应性或突变；3)不同种质集中栽培统一管理，降低了原始差异；4)性状测量过程中或许产生了人为误差。

由于本文仅研究了2021年118个枣品种的表型性状，不同年份的气候条件不同，对于表型性状的影响也有差异，且本研究仅限于喀什地区叶城县，后续的研究应在不同年份针对新疆不同的枣主栽区域进行引种观察。