西南红山茶天然居群种实表型性状变异分析

李 芳， 霍 达， 王 进， 徐嘉娟， 朱亚艳， 杨 冰， 许 杰， 罗 扬

(贵州省林业科学研究院， 贵阳 550005)

表1 西南红山茶天然居群地理位置

贵州独特的地质地貌及气候类型，造就了油茶生境的多样性，长期的地理阻隔及对生境的适应，加之油茶为异花虫媒受粉树种，导致杂种后代的性状类型丰富，为选育优质、高产及高抗的优良种质提供了丰富的材料[1]。

西南红山茶(Camelliapitardii) 是山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)植物，是高原山地优质特色木本油料树种。生于海拔1 000～2 400 m的林下、林缘或灌丛中。在贵州西部至中部、四川西南部至南部、云南南部至东南部、广西北部、湖南西部和湖北西部均有分布[2]。目前相关研究工作主要涉及其种质资源开发及利用[2]、果实性状及含油量分析[3-6]、以及生长环境和植物生长调节物质对西南红山茶生长发育影响[7-14]方面，研究表明，西南红山茶花表型变异丰富[15]，但对于西南红山茶种实表型多样性的研究颇为有限。

表型性状多样性是植物遗传多样性的一个重要组成部分，植物的表型性状包括叶、花、种实及树体性状等，但对于产果类经济树种来说，种实性状尤为重要[16]。西南红山茶是油料树种，优质的茶籽是提取茶油的关键，茶籽的质量由种实性状决定。故本研究采用多重比较、相关性分析、聚类分析、主成分分析等方法，综合分析西南红山茶种实性状的表型多样性，为西南红山茶种质资源的保存和利用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 样本的来源与采集

2019年9月至10月对贵州境内盘县老厂林场(P 1)、盘县松河(P 2)、盘县柏果(P 3)、盘县八大山(P 4)，七星关阳山公园(P 5)、清镇九龙山(P 6) 、贵定云雾(P 7)以及开阳毛云(P 8)等西南红山茶天然居群分布区进行调查，每个居群内随机选取1～7株长势正常、无明显缺陷和病虫害的个体，株间距离大于30 m，并进行挂牌标记。各采样点的单株数量和地理位置等基本情况见表1。

1.2 表型性状测定方法

每个单株随机选取3组(每组30个)果实，野外记录果实形状和果实颜色；用游标卡尺测定果实纵径、果实横径、果皮厚度，并由果纵径/果横径的值得到果形指数；用天平测定鲜果重、单果鲜籽重，并记录单果茶籽数量。

1.3 数据统计分析

利用Excel软件和SPSS 22.0软件对数据进行显著性、相关性、聚类分析及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同居群西南红山茶种实变异特征

对8个天然居群的西南红山茶的果纵径(FVD)、果横径(FHD)等7个表型性状的平均值及标准差进行分析。由表2可知，8个居群的各个性状的均值在居群间无显著规律，同一性状在不同居群间均值也存在一定的差异。果纵径均值最大的分别是P 8(34.33 mm)、P 2(31.58 mm)、P 1(30.83 mm)，最小的是P 5(20.04 mm)；果横径均值最大的分别是P 8(39.21 mm)、P 1(36.51 mm)、P 2(35.22 mm)，最小的是P 7(23.81 mm)；单果重量均值最大的分别是P 8(28.89 g)、P 1(21.01 g)、P 2(20.48 g)，最小的是P 7(7.30 g)；由此看出果横径与单果重量之间存在线性相关关系，这与靳高中[20]等的研究结论相同。结果表明，P 8居群的果实个体整体较大，果纵径、果横径、单果重和籽粒重的均值均高于其他居群；P 5居群的果实个体较小，果纵径、果横径、果壳厚度、单果重和籽粒重的均值均低于其他居群。

变异系数可以在一定程度上衡量性状的离散程度，变异系数越大，说明该种群的性状离散程度越大，表型多样性越高，反之，变异系数越小，性状离散程度越低[17]。从表3可以看出，同一性状因居群不同变异的丰富程度也不同，西南红山茶种实各性状的平均变异系数(CV)为29.18%，变异幅度为13.21%～51.03%，其中果纵径(13.85%)和果横径(13.21%)的变异系数较小，说明西南红山茶果纵径和果横径的变异幅度最小，稳定性高，在所有性状中是最稳定的，其次是果形指数(17.82%)，故果形指数常作为果实形状分类的一个指标[18]，同时说明天然居群中的西南红山茶的果实大小和果实形状变异较小，性状稳定。籽粒数(39.58%)和籽粒重(51.03%)的变异系数较大，说明籽粒数和籽粒重的稳定性差，容易受环境影响。籽粒重的变异系数超过50%，则可能与采集种子的成熟度有关。8个居群7个性状的平均变异系数为22.30%～38.44%，均大于20%，说明各居群变异程度整体上较高。其中，P 3居群的变异系数(38.44%)最高，其次是P 6居群(34.82%)和P 4居群(31.95%)，均高于30%，说明P 3、P 6、P 4居群的表型多样性丰富。P 5居群的变异系数(22.30%)最低，说明该居群的表型多样性程度较低。

表2 西南红山茶8个居群间表型性状的平均值、标准差及多重比较

表3 西南红山茶8个居群表型性状变异系数

2.2 种实性状间的相关性分析

由表4可以看出，7个性状间存在不同程度的相关性，相关系数介于-0.235～0.911之间，除果形指数与其他性状间相关性不显著以外，其余各性状间均存在正负显著或正负极显著相关关系。其中，果纵径和果横径均与果壳厚度、单果重、籽粒重和籽粒数呈极显著正相关，同时也应证了前面提到的“果横径与单果质量之间存在一定线性关系”的观点；果形指数与果纵径呈极显著正相关，与果横径和单果重呈极显著负相关，与果壳厚度、籽粒数和籽粒重3个性状相关性不显著，说明果形指数这一性状较稳定；果壳厚度与单果重呈极显著正相关，与籽粒数和籽粒重呈极显著负相关，籽粒数和籽粒重是影响茶籽产量的重要指标，果壳越薄，籽粒数和籽粒重越大，茶籽产量越高，说明果壳厚度可作为西南红山茶优良单株选择的参考指标。

2.3 西南红山茶种实性状的多样性分析

参照彭邵锋等[19]、姚小华等[20]的方法，根据果形指数和实际目测的效果，将参试的西南红山茶果形分为球形、脐形、桔形、桃形和梨形五类。西南红山茶的果形多样，同一单株兼具有不同的果形。从表5可以看出，西南红山茶的果形多为桔形，占总数的39.75%，其次是桃形，占总数的34.58%，少数为脐形，仅占7.13%；西南红山茶的果色以青黄色为主，占总数的59.71%，其次是红黄色，占总数的26.02%，少数为黄绿色和青红色，均占总数的3.57%。

表4 西南红山茶种实性状的相关性分析

表6 西南红山茶种实性状多样性指数

表5 西南红山茶果形和果色性状不同类型的频率分布和多样性指数

Shannon-Weiner多样性指数是丰富度和均匀度的综合指标[21]。8个天然居群西南红山茶7个种实性状Shannon-Weiner多样性指数见表6。西南红山茶7个种实性状的多样性指数在1.517～2.273之间，变化范围较大，平均多样性指数值为1.882，变异较丰富。

2.4 表型性状的聚类分析

基于7个种实表型性状指标对27个西南红山茶单株进行UPGMA聚类分析(如图1)。结果显示，在欧氏距离14的阀值处可将27个西南红山茶单株划分为5个大类，第Ⅰ类包括3、4、9、……、8等13个单株；第Ⅱ类只有6这1个单株；第Ⅲ类仅有23和24这2个单株；第Ⅳ类也仅有22、25、14等3个单株；第Ⅴ类包括16、20、2……21等8个单株。而在欧氏距离20的阀值处可将27个西南红山茶单株划分为3个大类。在欧氏距离14的阀值处P 1居群的单株6单独划分为一类；P 6居群的23，24单独划分为一类，而22则划分在另外一类中。总的来看，27个单株并没有依据居群划分进行聚类，同一居群的西南红山茶单株分散在不同大类中，并未表现出区域上的特异性。长期的地理阻隔和生境的不连续，加上油茶为典型的异花受粉植物且传粉昆虫的单一，加剧了物种表型性状的分化。

图1 27个西南红山茶单株表型性状聚类图

2.5 种实性状的主成分分析评价

采用主成分分析法对8个天然居群的27个西南红山茶单株的7个种实性状进行综合分析。表7表明，主成分构成的主要信息主要集中在前3个主成分，特征值总和为5.995，累计贡献率达85.632%，可以反映所有7个性状的大部分信息。主成分特征向量绝对值反映了其对主成分的影响程度[22]，由表7可知，第一主成分特征值为3.672，贡献率52.453%，其中作用最大的性状有单果重、果横径、籽粒数、果纵径，其特征向量值分别为0.942、0.905、0.902、0.835；第二主成分特征值为1.179，贡献率16.843%，主要反映了果皮厚度性状，特征向量值为0.853；第三主成分特征值为1.144，贡献率16.336%，主要反映果形指数性状，特征向量值为0.867。

3 结论与讨论

西南红山茶天然居群分布不连续，加上贵州地形地貌错综复杂，山高坡陡，生境片断化较严重，所以不同居群间很难发生基因交流，故导致了物种的明显分化。变异系数表征了性状值的离散程度，其大小描述了性状的变异状况，在7个性状中变异系数最大的是籽粒数和籽粒重，可能与其易受环境的影响有关，因此，在今后的人工栽培中可通过增加施肥、除草、修枝等管理措施提高其籽粒数和籽粒重来增加经济效益，最小的是果横径和果纵径，其次是果形指数，说明西南红山茶果实大小和果形较稳定；相关性分析显示7个种实性状除果形指数与果壳厚度、籽粒数、籽粒重相关性不显著外，其余各性状间均存在显著或极显著的正相关或负相关。

对西南红山茶果形和果色性状的频率分布和多样性指数分析发现，西南红山茶的果形呈多样化，主要为球形、脐形、桔形、桃形和梨形五大类，但桔形分布频率最大(占总数的39.75%)；果色以青黄为主(占总数的59.71%)。8个天然居群西南红山茶7个种实性状Shannon-weiner多样性指数为1.517～2.273，平均多样性指数值为1.882，变异较丰富。徐嘉娟等[1]研究表明，广泛的变异和丰富的遗传基础，可为望谟红球遗传改良提供丰富的材料，目前，西南红山茶主要集中分布在贵州省盘州市，且多处于野生、半野生和实生栽培状态，天然杂交形成的自然变异和人工选择的干预，形成了多种变异类型，说明西南红山茶遗传改良材料丰富，加上西南红山茶为高原山地特色油料树种，故发展潜力巨大。

西南红山茶8个天然居群27个单株表型性状的聚类结果显示，27个单株并没有依据居群划分进行聚类，同一居群的西南红山茶单株分散在不同大类中，各居群并未表现出明显的规律性。主成分分析结果表明，前3个主成分的累计贡献率达85.632%。第一主成分特征向量较大的性状有单果重、果横径、籽粒数、果纵径，说明果实大小和单果重量可作为优良单株选择和良种选育的参考指标。第二主成分、第三主成分分别反映了果壳厚度和果形指数，说明果壳厚度和果形指数在育种选择中也占有一定地位，徐嘉娟等[1]在望谟红球油茶种实变异分析中也提到：果形可作为油茶新品种选育的一个重要的参考指标。

由此可知，果实大小和果实形状以及果壳厚度可作为西南红山茶优良单株选择或良种选育的参考指标，为今后的育种选择提供理论依据。

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