四川省不同种源樟树表型性状多样性分析

关键词：表型性状；种源；樟树；四川省

樟树（Cinnamomumspp.andLitseaspp.）为樟科樟属的常绿阔叶乔木[1]，其根、叶、树皮、花和果实等各个部位都含有丰富的药用成分，具有驱虫杀菌、解痉止痛、祛风散寒等功效，不仅在工业、药用和香料方面具有重要价值，同时也在文化、食用、生态系统服务和城市绿化方面发挥着积极的作用[2].随着人们对环境保护和可持续发展的需求增加，樟树的重要性更加凸显.

表型性状是指生物个体在形态、结构、功能和行为上可观察到的可测量特征，是植物本身遗传基因及长期适应生长环境变化的共同结果，能够直观反映生物个体的遗传信息和环境适应能力[3].叶片、果实和种子是植物常见的表型性状，研究樟树的表型性状，对了解生物多样性、促进樟树选育和改良、提高樟树资源利用效率等具有重要意义[4].张雷等[5]的研究表明不同生境和地理种源樟树种子形态和结构存在显著差异；肖祖飞[6]、余旭敏等[7]的研究表明不同种源樟树的叶片形态特征的差异性受遗传控制；赖骏等[8]对江西、福建、湖南和浙江4省樟树叶片性状的比较说明，长期的地理隔离和自然选择使不同种源地的樟树在表型特征方面产生了很大的差异.

目前，关于四川省不同种源樟树表型性状的研究尚未见报道.本研究以四川省6个不同种源樟树为研究材料，对其叶片、果实和种子的19个表型性状进行变异类型及多样性分析，探索其形态变异规律，以期为樟树多样性研究、良种选育、提高樟树资源利用效率等方面的工作奠定坚实的基础.

1 材料与方法

1.1 试验区概况

四川地处长江上游，位于E97°21'—108°12'、N26°03'—34°19'，属亚热带季风性湿润气候类型，年平均气温12～18℃，年降水量600～1200mm；四川地貌复杂，土壤类型丰富，以黄壤、黄棕壤为主.

1.2 试验材料

6个樟树种源来自安岳县、叙州区、翠屏区、南部县、仪陇县、射洪县.分别于各种源地的天然林中随机选择5株作为样株，样株之间距离10km以上，记录各样株的基本信息，采用多点混合采样法[9]，在每样株上分4个方向随机采集生长状态良好的成熟叶片及果实，装入自封袋中用于指标测定.

1.3 试验方法

1.3.1 叶片表型指标测定方法

用叶面积仪（Yaxin-1241，北京雅欣理仪科技有限公司）测量叶长（LeafLength，LL）、叶宽（LeafWidth，WL）、叶面积（LeafArea，AL）、叶周长（LeafPerimeter，PL）；采用精度为0.001g电子天平（上海精密仪器仪表公司，JY40001）称量叶片鲜重、干重；用电显式游标卡尺（精度为0.01mm）测量叶厚.依据公式（1）（2）分别计算叶形指数（LeafShapeIndex，ILS）、叶缘因子（LeafMarginFactor，FLM）[10]：

1.3.2 果实、种子表型指标测定方法

采用随机抽样的方法从样本中抽取果实测定果实的性状指标.用前述电子天平测量果实的百粒重（Hundred-FruitWeight，WHF），采用排水法测定果实的百粒体积（FruitVolume，VF），以上指标重复3次，取平均值.用前述游标卡尺测量果实的纵径（FruitLength，LF）、横径（FruitWidth，WF）和侧径（FruitLateralDiameter，DFL），重复10次，取平均值.依据公式（3）（4）计算果实比重（FruitDensity，DF）、果形指数（FruitShapeIndex，IFS）：

将果实果皮去除，种子自然风干，采用上述方法测量种子的百粒重、种子的百粒体积，种子直径.

1.4 数据处理方法

利用Excel对各表型性状进行统计处理，利用SPSS22.0进行相关性分析、聚类分析等，使用Canoco5.0对表型性状与经纬度之间的相互关系进行冗余分析（RDA）.

2 结果与分析

2.1 叶片的表型性状分析

四川省不同种源樟树叶片表型性状存在差异.由表1可知，在叶片的9个表型性状中，叶面积变化范围最大，最大值比最小值增加了758.6%.从变异系数来看，不同种源樟树叶片表型具有广泛的变异，且不同性状的变异程度不同，变异系数范围为17.82%～44.27%，均值为24.89%.一般认为，变异系数大于10%时，表明样本指标差异较大[11]，本试验中叶片各表型性状的变异系数均大于10%，说明不同种源樟树的叶片表型性状的差异大，遗传多样性大，可供选择的潜力较大.

2.2 果实和种子的表型性状分析

四川省不同种源樟树果实、种子的表型性状见表2.可见四川省不同种源樟树果实、种子10个表型性状的变异系数范围为5.87%～38.22%，均值为11.30%，其中种子百粒重的变异系数最大，为38.22%，果实比重的变异系数最小，为5.87%，当变异系数大于10%时表明样本指标差异较大，果实和体积的百粒重、体积及果实纵径、果实横径的变异系数大于10%，表明不同种源樟树的果实和种子的体积、百粒重、果实纵径、果实横径的离散程度较高；果实侧径、果实比重、果形指数及种子直径的变异系数均小于10%，说明这4个性状较为稳定.与叶片表型指标（24.89%）相比，果实和种子的总体指标（11.30%）相对更稳定，受环境影响较小.

2.3 樟树表型性状的相关性

由表3可知，叶面积、叶周长、叶长、叶宽、叶缘因子等指标之间极显著正相关（plt;0.01），叶形指数与叶长、叶宽之间极显著正相关，叶鲜重与叶干重、叶形指数与叶周长之间存在显著正相关（plt;0.05），叶片的表型性状（叶面积、叶周长、叶长、叶宽、叶厚、叶鲜重、叶干重、叶形指数、叶缘因子）与果实的7个表型性状（果实百粒重、果实体积、果实纵径、果实横径、果实侧径、果实比重、果形指数）之间均不存在显著关系；叶面积、叶周长、叶长、叶宽与果实比重、种子百粒重、种子体积负相关，与种子直径显著负相关；果实的百粒重、果实体积、果实纵径、果实横径、种子百粒重、种子体积（6个性状）之间存在极显著正相关；果实比重与其他18个性状之间均相关性不显著；种子的各表型性状之间均存在极显著正相关.

2.4 四川省樟树种源聚类分析及冗余分析

以变异性最大的叶片表型性状指标为依据，采用欧式距离类平均法对四川省6个种源樟树进行聚类.由图1可知，当欧式距离为4时，四川省樟树聚为2类，第1类种源有仪陇县、翠屏区、安岳县、叙州区，第2类种源有南部县、射洪县.其中，当欧式距离为1时，第一聚类又可分为2个亚类，仪陇县、翠屏区、安岳县种源为第一亚类，叙州区种源单独为一个亚类.结合四川省不同种源樟树表型性状（表1、图1）分析，第1聚类包含2份种源，其特征为叶面积较小，叶缘因子小，叶片质量较轻；第2聚类包含4个种源，其特征为叶面积较大，叶缘因子大，叶片质量较重.

由图2可知，叶面积、叶周长、叶长、叶宽、叶缘因子、叶形指数、果实侧径、种子直径与经纬度呈现正相关，受到经纬度影响大，说明樟树叶片表型性状与经纬度有较高的契合性，总体上表现出经纬度变化规律.从地理位置来看，南部县与射洪县种源相似度较高，而其他种源之间的相似度较低.

3 讨论与结论

叶片是植物进行光合作用的主要器官，表型性状的变异程度是评价该物种资源丰富程度和选育潜力的重要指标[12].本试验研究发现，四川省不同种源樟树叶片表型性状变异较大，其变异系数范围为17.82%～44.27%，均值为24.89%，说明不同种源樟树的叶片表型性状的差异大，具有较为丰富的表型性状多样性，较高的适应性和可塑性，可供选择的潜力大.这与何淼云[13]等人的研究结果一致.果实、种子表型性状的变异系数为5.87%～38.22%，其中果实百粒重、果实体积、种子百粒重的变异系数均大于30%，而果实侧径、果实比重、果形指数以及种子直径的变异系数均小于10%，说明樟树果实和种子性状在直径及果形指数上维持相对稳定，而在质量及体积表型上表现出较强的变异能力，这与赵鑫丹[14]等人对火棘果实、种子性状研究的结果一致.叶片表型性状变异系数均值为24.89%，果实和种子表型性状变异系数均值为11.30%，综上所述，相对于叶片而言，樟树果实和种子的总体指标相对更为稳定，受到环境的影响较小.

植物在生长发育过程中不同性状之间可能会相互作用[15]，通过相关性分析可以了解表型性状之间的相关程度，从而提高选育种的效率[16].通过对樟树的19个表型性状进行相关性分析，结果发现叶面积、叶周长、叶长、叶宽、叶缘因子之间均存在极显著正相关，果实百粒重、果实体积、果实纵径、果实横径、种子百粒重、种子体积、种子直径之间均显著正相关，说明种子性状与果实性状协同变化，这与姜翠翠等[17]对无患子、赵鑫丹等[14]对火棘的研究结果基本一致；而叶面积、叶周长、叶长、叶宽与果实比重、种子百粒重、种子体积之间均存在负相关，与种子直径之间存在显著负相关；果实比重与其他18个性状之间均不存在相关关系，说明四川樟树的叶片、果实、种子各性状之间存在显著相关，3种类型表型性状间的相关性相对不显著.这些研究结果与余旭敏[7]等人的研究结果一致.

植物生长与地理环境密切相关，植物通过适应并响应环境因素而变化，同时，地理环境对植物的分布和多样性也产生重要的影响.聚类为同一类的种源遗传距离较近，聚类为不同类的种源遗传距离较远.通过对四川省不同种源樟树进行聚类分析，在欧式距离4处，四川樟树聚为2类，第1聚类总体表现为叶面积较小，叶缘因子小，叶片质量较轻；第2聚类总体表现为叶面积较大，叶缘因子大，叶片质量较重.冗余分析可知，叶面积、叶周长、叶长、叶宽、叶缘因子、叶形指数与经纬度呈现正相关，受到经纬度影响大，说明樟树叶片表型性状与经纬度有较高的契合性.从樟树种源的地理分布位置来看，南部县与射洪县聚为一类，仪陇县与翠屏区、安岳县、叙州区聚为一类，总体来说樟树并未按照种源的地理位置进行聚类，说明樟树表型性状变异存在不连续性，但在小范围内按照种源的地理位置进行聚类，例如射洪县与南部县种源相似度高.

综上所述，与果实和种子相比，叶片表型性状受环境因子的影响较大，具有较高的适应性和可塑性，樟树叶片表型性状与经纬度有较高的契合性；樟树的叶片、果实、种子各性状之间存在显著相关，但叶片、果实、种子表型性状间的相关性相对较弱.