水榆花楸天然种群种实性状多样性_董德军.pdf
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1、采用巢式方差分析、相关分析、聚类分析及主成分分析等方法,比较分析吉林省长白山水榆花楸(Sorbusalnifolia(Siebet Zucc)KKoch)天然分布区 13 个种群的 8 个种实性状,研究种群间及种群内种实性状多样性及种实性状变异与环境因子间的相关性结果表明:除果长性状在种群间较为稳定外,水榆花楸种实性状在种群间和种群内存在广泛变异;8 个种实性状的平均变异系数为 2289%,变异幅度为 1348%4320%;种实性状在种群间的平均表型分化系数为 3494%,种群内变异是种实性状变异的主要来源;果柄长与纬度呈显著正相关,与年降水量呈显著负相关,果柄随纬度增大呈变长趋势,随年降水量
2、增大呈变短趋势;聚类与主成分分析将不同种群水榆花楸分为 5 类,受地理因子影响最大的是吉林龙潭山种群的果实性状和磐石江南林场种群的种子性状关键词:水榆花楸;天然种群;种实性状;表型分化中图分类号:S79225文献标志码:A收稿日期:2023-03-22基金项目:吉林省科技发展计划重点研发项目(20200402092NC)作者简介:董德军(1966),男,正高级工程师,主要从事园林植物遗传育种研究,E-mail:1033367937 qqcomDiversity of Seed and Fruit Traits in the Natural Populationof Sorbus alnifol
3、iaDONG Dejun1,LI Changkui2,LIU Yubo1,L Weiwei1,ZHAO Zemin1(1Jilin Academy of Forestry Sciences,Jilin 132013,China;2Jilin Forest Industry Songjianghe Forestry Co,Ltd,Baishan 134504,China)Abstract:Eight seed and fruit traits of 13 populations in the natural distribution area of Sorbus alnifolia inChan
4、gbaishan,Jilin Province were compared and analyzed to study the diversity of seed and fruit traits among andwithin populations and the correlation between seed and fruit traits variation and environmental factors by nestedanalysis of variance,correlation analysis,cluster analysis and principal compo
5、nent analysisThe results showedthat the seed and fruit traits of Sorbus alnifolia varied widely among and within populations,except that the fruitlength was relatively stable among populations;The average variation coefficient of 8 seed and fruit traits was 2289%,and the variation range was 1348%432
6、0%;The average phenotypic differentiation coefficient of seed andfruit traits among populations was 3494%,the variation within the populations was the main source of variation ofseed and fruit traits;The fruit stalk length had a significant positive correlation with latitude and a significantnegativ
7、e correlation with annual precipitationThe fruit stalk showed a longer trend with the increase of latitudeand a shorter trend with the increase of annual precipitation;Cluster analysis and principal component analysisdivided different populations of Sorbus alnifolia into 5 categories,the fruit trait
8、s of the Longtan Mountainpopulation in Jilin City and the seed traits of the Panshi Jiangnan Forest Farm population were most affected bygeographical factorsKey words:Sorbus alnifolia;natural population;seed and fruit traits;phenotypic differentiation表型性状是检测遗传变异最直接和最简便的方法1 利用遗传上相对稳定的种实性状研究表型多样性,可以揭示
9、种群的变异来源,是育种工作的基础2-3 水榆花楸(Sorbus alnifolia(Siebet Zucc)KKoch)为蔷薇科花楸属落叶乔木,高可达 20 m水榆花楸产于我国东北、华北、长江中下游及西北,海拔分布在 2001 000 m4,白色复伞房花序于 5 月开放,秋叶变成金黄色,果红色或橘红色挂满枝头,是集观花、观叶、观果于一身的珍贵观赏树种;果实营养丰富,具有多种食疗保健功能和药用功效,是一种极具开发前景的多功能树种水榆花楸耐干旱、耐瘠薄,对 SO2和烟尘污染物具有较强的抗性5-6,在天然林和城市绿化中发挥着重要的生态功能我国对水榆花楸的研究起步较晚,主要集中在育苗、栽培7-8、组织
10、培养9、抗性生理5-6、群落学特征10、药用成分分析11-12、地理学13 及叶片性状地理变异14 等方面,而天然种群种实性状变异的研究未见报道本文通过研究水榆花楸天然分布区 13 个种群种实性状,揭示其种群间和种群内的种实性状变异来源,为水榆花楸种质资源收集、评价及良种选育提供理论依据1材料与方法11材料来源与样品采集试验材料来自吉林省长白山水榆花楸天然分布区,采样点分别为吉林龙潭山(P1)、吉林摩天岭(P2)、桦甸板庙子(P3)、桦甸肇大鸡山(P4)、蛟河白石山(P5)、蛟河前进林场(P6)、磐石江南林场(P7)、舒兰石河林场(P8)、靖宇绞杆顶子山(P9)、通化县七道沟(P10)、白山红
11、土崖(P11)、抚松珠宝岗(P12)、露水河(P13),共计 13 个种群,每个种群选择 810 株优树,共 113 个初选优树,选择标准为种群内具有结实产量高(标准枝结实量大于 20 个果穗/m)、果实相对较大、干型通直、冠型丰满等优良性状的优树取样时株间距大于母树树高的 5 倍以上,尽量避免选择有亲缘关系的优树2021 年,在水榆花楸结实丰年果实成熟的 10 月完成果实野外采集各种群环境因子概况见表 1表 1水榆花楸 13 个种群环境因子概况Tab1Overview of environmental factors of 13 populations of Sorbus alnifolia
12、种群经度纬度海拔/m年平均气温/年降水量/mm无霜期/dP11263643523090396960130P21263843295630436740135P31272742576790397840110P41263343206730407000125P51274043297350336800127P61274243534700178566117P71263742464400416765115P81272344283675326700110P91264042297000377710101P101262041318200559000120P111262341478730469000120P12127
13、1842128200408000110P13127464228843027871010712种实性状测定方法选择遗传上相对稳定、易于获取和测定的果长、果宽、果形指数、果柄长、果体积、果千粒重、种千粒重和种体积 8 个种实性状进行研究用游标卡尺精确到 001 mm 测定果长、果宽、果柄长,用电子天平精确到0001 g 测定果千粒重、种千粒重,果体积通过果长和果宽按圆柱体计算获得,种体积通过 5 mL 量筒测定100 粒干种子注水前、后体积差除以 100 获得,果形指数通过果长除以果宽获得每一单株从树体上部随机采摘成熟果实 30 粒,3 次重复,于实验室 5 低温保鲜备用13数据处理与分析参考巢式
14、分析设计模型15,研究水榆花楸8个种实性状的变异情况,计算各性状变异系数(CV)、表型分化系数(Vst),进行性状间差异性检验其中,变异系数 CV=S/X,式中:S 为标准偏差;X 为平均值表型分634北华大学学报(自然科学版)第 24 卷化系数Vst=2t/s/(2t/s+2s),式中:2t/s为种群间方差分量;2s为种群内方差分量15 用CV表示种实性状变异的离散程度,用Vst表示种实性状变异在种群间贡献的大小利用 Excel 2010 和 SPSS 210 处理数据计算种实性状间及其与环境因子的相关性,进行聚类、主成分分析2结果与分析21种群间和种群内种实性状变异水榆花楸天然种群间、种群
15、内种实性状变异见表 2经 F 检验发现,除果长在种群间差异不显著外,8个种实性状在种群内和种群间存在显著差异(P005)或极显著差异(P001),说明除果长在种群间性状较为稳定外,水榆花楸的其他种实性状在种群内和种群间均存在广泛变异表 2水榆花楸天然种群间和种群内种实性状变异Tab2Variation of seed and fruit traits between and within natural population of Sorbus alnifolia果长果宽果形指数果体积果柄长果千粒重种千粒重种体积F种群间17234189 2084*3683 2045*6534 6254 568
16、8 种群内97501 83408 138316 80229 28333 86009 106597 59980 注:P001 水平上差异显著;*P005 水平上差异显著22种实性状变异特征由表 3 可知:8 个种实性状在种群内不同个体间的平均变异系数为 2289%,变异幅度为 1348%4320%,其中,果体积(4320%)和果千粒重(4025%)变异系数较大,其次为种千粒重(2101%)、种体积(2041%),再次为果宽(1549%),果长(1499%)、果柄长(1430%)和果形指数(1348%)变异系数较小由此表明:果长、果柄长和果形指数相对稳定,而果体积、果千粒重、种千粒重和种体积的变异
17、丰富通过比较各种群间种实性状变异系数均值后发现,舒兰石河林场种群的变异系数最大,为 2318%,说明该种群的种实性状多样性最高,变异丰富;通化县七道沟种群的变异系数最小,为 1396%,说明该种群的多样性最低表 3水榆花楸天然种群种实性状变异系数Tab3Coefficient of variation of seed and fruit traits in the natural population of Sorbus alnifolia种群果长果宽果形指数果体积果柄长果千粒重种千粒重种体积均值P11327118611683237117322679468771523P213031546126
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