澳洲坚果种质资源花序表型多样性研究

万继锋 曾辉 杨为海 张汉周 陆超忠 陈倪 陈菁 罗炼芳

摘要：【目的】对澳洲坚果种质资源花序表型性状进行多样性分析，为澳洲坚果种质资源的鉴定评价以及创新利用提供参考。【方法】花序表型性状的观测和描述方法参照《澳洲坚果种质资源描述规范和数据标准》和《澳洲坚果种质资源鉴定技术规范》，数据统计分析应用聚类和主成分分析的方法。【结果】40份供试澳洲坚果种质资源中90%种质小花为乳白色、50%种质小花自花序轴基部向顶端依次开放、77.5%种质无批次开花;花序长度的变异系数最大为26.30%，小花长度的变异系数最小为8.60%。聚类分析将40份种质资源在欧氏距离为4.79时分为2个组群，组群内的种质资源以花序长度和小花数量聚类;主成分分析结果将6个表型性状简化为3个主成分（花量、花色、开花顺序因子），解释的总变异为71.752%，更为直观地展现了花序表型特点，其结果与聚类分析基本一致。【结论】澳洲坚果种质资源的花序表型性状存在丰富的多样性，花序长度、小花数量、小花颜色和小花开放顺序是花序表型性状多样性构成的主导因子。

关键词：澳洲坚果;种质资源;花序;表型性状;多样性

中图分类号：S664.9 文献标志码：A 文章编号：1008-0384（2019）11-1255-07

0 引言

【研究意义】被誉为“坚果之王”的澳洲坚果Macadamia spp原产澳大利亚，为山龙眼科Protea-ceae澳洲坚果属Macadamia F.Mull常绿乔木果树，栽培历史仅160多年，因其果实营养保健与经济价值高，已成为热带地区新兴的果树[1-2]。我国最早于20世纪初引进澳洲坚果，直到20世纪70年代末才开始引种试种澳洲坚果，20世纪80年代末才开始商业种植澳洲坚果[3]，近年来我国云南、广西、贵州、广东等地掀起一股种植热潮，西藏林芝地区也在积极引种试种。据统计，2018年我国澳洲坚果栽培面积约占世界总栽培面积的60%，居世界第一，产量居世界第五[4]。鉴定评价是种质资源研究的重要内容，而表型性状的鉴定和描述是种质资源研究的最基本方法[5]。花序表型性状是鉴定评价澳洲坚果种质资源、鉴别澳洲坚果品种资源的重要性状，深入研究其多样性的意义重大。【前人研究进展】Aradhya等[6]对澳洲坚果4个种45份种质资源进行了同工酶分析，发现这些种质资源拥有明显不同的同工酶指纹;贺熙勇等[7]对64份澳洲坚果种质资源遗传多样性进行了分析，发现这些种质资源的形态性状存在丰富的变异;杨为海等[8]对28份澳洲坚果种质资源果实数量性状的多样性进行了分析，发现这些种质资源果实数量性状变异丰富;曾辉等[9]对28份澳洲堅果种质资源果实品质的多样性进行了分析，发现这些种质资源果实品质的性状变异丰富且存在多向性;万继锋等[2]对86份澳洲坚果种质资源叶片表型性状多样性进行了分析，发现这些种质资源的叶片表型性状存在丰富的多样性，叶序、嫩叶颜色、叶尖形状、叶缘形状、叶缘刺、叶柄长度、叶形指数等7个性状是构成叶片表型性状差异的主导因子;宫丽丹等[10]对38份不同来源澳洲坚果种质品质性状进行了多样性分析，发现这些种质的品质性状存在丰富的变异，脂肪、总糖、蛋白、棕榈酸、油酸、二十碳烯酸等6个性状是构成品质性状差异的主要因素。【本研究切入点】目前对澳洲坚果种质资源表型多样性研究主要涉及叶片、果实等形态性状及同工酶，尚未对澳洲坚果种质资源花序表型性状多样性进行深入的系统研究分析。【拟解决的关键问题】在系统考察的基础上，分析澳洲坚果种质资源花序表型性状多样性，以期为澳洲坚果种质资源的鉴定评价及创新利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以位于广东省湛江市的中国热带农业科学院南亚热带作物研究所国家热带果树种质资源圃内的40份澳洲坚果种质资源为试验材料，其中HAES246、HAES294、HAES333、HAES344、HAES660、HAES695、HAES741、HAES780、HAES783、HAES788、HAES800、HAES812、HAES814、HAES826、HAES842、HAES861、HAES900、HAES915、A₄、A₁₆、B_3-74、DAD、H₂、NG₁₈、O.C.、Own venture、Winks、Yonik为从美国夏威夷、澳大利亚、以色列引进的品种，南亚1号、南亚2号、南亚3号、南亚12号、南亚116号、桂热1号为我国自主选育的优良品种以及24、114、A、B、D、G为我国自主选育的优良单株。供试种质均为10～12年嫁接成年树，常规管理，其名称、来源及类型见表1。

1.2 花序表型性状观测

每份种质选取生长正常3株树，每株树从树冠内膛东、南、西、北部各选取1个盛花期花序进行观测。采用观察法确定小花颜色、小花开放顺序、批次开花并赋值，采用测量法确定花序长度、小花长度、小花数量（表2），小花颜色及其开放顺序示意图见图1和图2。花序表型性状的观测和描述方法参照《澳洲坚果种质资源描述规范和数据标准》[11]和《澳洲坚果种质资源鉴定技术规范》[12]。

1.3 数据统计分析

原始数据经标准化处理后，采用系统聚类的方法作出40份澳洲坚果种质资源分类的树系图。作主成分分析时，根据特征值和累计贡献率确定主成分数量，并根据特征向量的绝对值选择性状。所有数据的统计分析均在SPSS 22.0统计分析软件上操作完成。

2 结果与分析

2.1 澳洲坚果种质资源花序表型描述性状评价

澳洲坚果种质小花颜色具有3种形式，供试材料中以乳白色为主，约占供试材料的90%;小花开放顺序具有3种形式，供试材料中以“自花序轴基部向顶端依次开放”的开放形式居多，约占供试材料的50.00%;77.5%种质无批次开花现象（表3）。说明供试澳洲坚果种质的小花颜色、小花开放顺序、有无多次开花等表型描述性状差异较为明显。

2.2 澳洲坚果种质资源花序表型数量性状评价

40份澳洲坚果种质的花序长度、小花长度、小花数量分别为11.7～29.0cm、6.6～9.4mm、130～277朵，变异系数分别为26.30%、8.60%、20.96%（表4）。说明供试澳洲坚果种质资源的花序表型数量性状的变异较为丰富。

2.3 澳洲坚果种质资源花序表型性状的聚类分析

40份澳洲坚果种质资源在欧氏距离4.79处被明显划分为2个组群。组群I包含HAES741、HAES861、O.C.、HAES246、HAES344、HAES788、优株A、南亚1号、HAES780、优株D、Winks、HAES660、Yonik，南亚2号、HAES783、HAES826、优株B、HAES333、HAES800、Own venture、HAES900、HZ、NG，B、桂热1号、HAES294、HAES814、B_3-74、HAES842、DAD、HAES915、HAES812、优株114等32份种质，占总数的80.00%，其花序长度为11.7～19.6cm，小花数量为130～185朵，该类群的花序较短及着生的小花较少，为短序少花型;组群Ⅱ包含A₄、A₁₆、HAES695、南亚3号、南亚12号、南亚116号、优株24、优株G等8份种质，占总数的20.00%，其花序长度为21.8～29.0cm，小花数量为216～277朵，该类群的花序较长及着生的小花较多，为长序多花型（图3）。这些结果为今后对澳洲坚果种质资源的开发利用奠定了试验基础。

2.4 澳洲坚果种质资源花序表型性状的主成分分析

结果见表50第1主成分的贡献率为33.577%，第2主成分的贡献率为22.064%，第3主成分的贡献率为16.112%，累积贡献率达到71.752%。第1主成分的花序长度和小花数量具有较大的特征向量，主要反映了澳洲坚果种质资源花序长度及其着生小花数量情况，故可称第1主成分为花量因子;第2主成分中特征向量绝对值较大的为小花颜色，称第2主成分为花色因子;第3主成分中特征向量绝对值较大的为小花开放顺序，称第3主成分为开花顺序因子。

以前2个主成分的分值作出40份澳洲坚果种质资源花序表型性状的二维坐标分布图（图4）。Ⅰ类群种质绝大多数集中分布在纵坐标的左侧，种质数量最多，其花序较短、花序上着生的小花较少，属于短序少花类型;Ⅱ类群种质位于纵坐标的右侧，其花序较长、花序上着生的小花较多，属于长序多花类型。绝大多數种质集中分布在横坐标的两侧，其小花颜色均为乳白色;Ⅰ类群中有3份种质（HAES900、优株A、优株D）分布于横坐标的最上方，其中优株A和优株D的小花颜色为淡粉色，HAES900的小花颜色为粉红色;Ⅱ类群中有1份种质（HAES695）分布于横坐标的最上方，其小花颜色为粉红色。

3 讨论

植物表型性状受其自身的遗传因素和所处的生态环境影响，表型多样性是遗传多样性与生态环境多样性互作的结果[13-14]。在本研究中，40份澳洲坚果种质资源花序表型性状存在丰富的变异;描述性状各类型分布频率差异较大，小花乳白色、小花自花序轴基部向顶端依次开放、无多次开花等3种描述类型居多（≥50%），其中小花乳白色最多（≥90%）;数量性状变异系数为8.60%～26.30%，其中小花长度变异系数最小，花序长度变异系数最大。表型性状变异是遗传变异的表征，表型性状变异越丰富，可能存在的遗传变异也越丰富[15]。因此，澳洲坚果花序表型性状的丰富变异，为育种材料的选择和种质资源的创新利用提供了可能性。

澳洲坚果的花序为总状花序，着生于花序上的小花为雌雄同花[16]。在本研究中，澳洲坚果种质的小花开放顺序存在着3种形式：自花序轴基部向顶端依次开放、由花序轴中部向两端依次开放、自花序轴顶端向基部依次开放，分别占供试材料的50%、15%和35%。植物的花朵开放顺序受其品种特性及其所处环境因素（温度、光照和湿度等）影响[17-18]。因此，澳洲坚果种质资源小花开放顺序存在的差异性，可能是由其遗传特性及其所处生态环境所致。

澳洲坚果商业种植品种主要为光壳种、粗壳种及两者的杂交种[19]。本研究在综合分析花序描述性状和数量性状基础上，利用聚类分析将40份澳洲坚果种质资源在欧氏距离4.79处从花序长度、小花数量上分为短序少花和长序多花2大类群，从美国夏威夷、澳大利亚、以色列引进的品种与我国自主选育的优良品种及优良单株交错在一起。这可能受不同地域间品种交流以及长期栽培的演化过程影响。利用主成分分析将澳洲坚果种质资源的6个花序表型性状简化成3个主成分，3个主成分的累计贡献率达71.752%，花序长度、小花数量、小花颜色、小花开放顺序对花序表型多样性构成起主要作用。花是植物的生殖器官，花器官性状差异对其授粉坐果、果实性状以及产量都产生重要的影响[20]。因此，花序表型性状的鉴定评价是品种鉴别和分类的方法，也是筛选某些育种材料的手段，可将小花数量、花序长度、小花颜色、小花开放顺序作为鉴定评价澳洲坚果种质资源和鉴别澳洲坚果品种资源的重要性状。

4 结论

澳洲坚果种质资源的小花颜色、小花开放顺序、批次开花、花序长度、小花长度、小花数量等花序表型性状存在丰富的多样性，花序长度、小花数量、小花颜色、小花开放顺序是花序表型性状多样性构成的主导因子。

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（责任编辑：黄爱萍）

收稿日期：2019-07-30初稿;2019-09-10修改稿

作者简介：万继锋（1983-），男，助理研究员，研究方向：果树种质资源与栽培育种（E-mail：wanjifeng2002@163.com）

基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（1630062017028、1630062018004、1630062019007）;农业农村部热作技术试验示范项目（15162130106232002）;广东省科技创新战略专项（20188020402）