不同产地油用牡丹种实性状的多样性分析

侯 静，卜晓婷，袁 鸣，张文献，李淑娴

（1. 南京林业大学 南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037；
2. 南京捷利牡丹农业有限公司，江苏 南京 210007）

食用油是人类饮食结构的重要组成部分，为人们提供了丰富的油脂和能量[1]。我国90%以上的食用油是从油菜籽、花生及大豆等草本油料植物种子和棉籽中榨取的[2]。随着我国人口的增长，耕地面积的减少，仅靠有限的耕地种植油料作物已难以解决食用油供需不足的问题。目前，我国60%以上的食用植物油需要进口，这严重威胁着国家食用油的供给安全[3]，如何协调解决食用油供给问题是当前急需解决的重要问题之一。木本油料植物具有一次性种植、长期收益、现实效益高的特点，食用油料植物木本化已成为解决食用油严重不足的重要途径和发展趋势。

油用牡丹（Oil Peony）是芍药科Paeoniaeeae芍药属Paeonia牡丹组Sect.Moutan中结实能力强、能够用来生产种籽、加工食用牡丹籽油的牡丹类型[4]，是我国特有的木本油料作物，广泛分布于我国20多个省区[5]。牡丹籽油含有100多种活性物质[6]，其不饱和脂肪酸含量在90%以上，是橄榄油的40倍[7-9]，是不可多得的健康油、放心油[10]。此外，油用牡丹耐干旱、耐高寒、耐贫瘠，具有“不与民争粮，不与粮争地”的独特优势[11]。大力发展油用牡丹产业，对于促进我国油料生产、保障粮油安全、充分利用我国的荒山荒地发展林下经济、改善生态环境、增加农民收入等均有十分重要的意义。目前，国内油用牡丹种植面积高达13.33万hm2[12]，其品种类型主要为‘凤丹’P. ostii‘Fengdan’和紫斑P. rockii[13]。但是，其植株个体间的差异较大，普遍存在产量不高的问题[14]，因而选育优良油用牡丹新品种是我国油用牡丹产业发展的必由之路。油用牡丹品种选育的方法主要有引种驯化、实生选种、芽变选种、人工定向杂交育种、诱变育种等[15]，其中，引种并逐步驯化既是油用牡丹育种的前期工作，也是各地丰富品种的常用方法[15]。高洁等[16]对引种到四川地区的紫斑、赵粉、凤丹、郦家香、潭州红、宝庆红6个油用牡丹品种的性状指标进行了测定，结果表明，‘凤丹’的性状表现优良，并将其认定为良种，命名为‘凤丹1号’。陈慧玲等[17]调查了湖北省油用牡丹的引种情况，比较分析了4个不同种源油用牡丹的性状特征，从中筛选出了适合在湖北省推广应用的油用牡丹种源。引种具有简便易行、见效快的优点，但是，引种成功与否，决定于引种地区与原产地区的生态环境差异的大小，差异越小引种成功率则越高[18]。以往的研究结果表明，同一物种不同品种对环境的适应能力不同[19-20]，其产量和品质的差异也都较为明显[21]。但是，目前有关油用牡丹的长势、产量等性状在引种地与原产地的表现差异的研究报道较少。植物原产地是其生长的最适环境，通过调查油用牡丹原产地的地理环境条件，分析并评价油用牡丹在引种地的种实性状表现，可以更好地开展油用牡丹引种及良种选育工作。为给油用牡丹的引种、育种及产业化发展奠定基础，采集不同产地油用牡丹品种‘凤丹’、紫斑和湖南邵东产的‘香丹’的蓇葖果，对其大小、出种率、种子千粒质量等9个种实性状指标进行测定与比较分析，以确定油用牡丹潜在的优良种质，揭示其种实形态的变化规律，并确定影响油用牡丹种实性状的主要环境因子。

1.1 试验材料

2020年8月初至8月下旬，在湖南邵东、安徽亳州、山东菏泽、湖北襄阳、四川绵阳、陕西合阳、青海湟中、西宁林业科学研究所（以下简称为“西宁林科所”）、甘肃临洮这9个产地，共采集3个油用牡丹品种的试材，各个产地的地理位置和气候条件见表1。每个采样地点各选取30～40株长势较为一致的苗木，待蓇葖果呈蟹黄色时开始采摘，将采摘的蓇葖果置于网袋中，挂好标牌，带回实验室，以用于各个指标的测定。

表1 9个油用牡丹产地的环境概况Table 1 Environmental profile of nine oil peony growing regions

1.2 试验方法

1.2.1 果实性状的测定

测定的果实性状指标包括蓇葖果鲜质量、果长、果宽和出种率共4个指标。从每个产地采集的样品中各随机选取15个未开裂的蓇葖果，用天平（精度为0.001 g）称其鲜质量，用游标卡尺分别测量蓇葖果最长处、最宽处的长度（单位为mm）。然后将蓇葖果置于室内自然阴干，等蓇葖果裂开后，称取各个果内种子的质量，计算种子与果实质量的百分比（即出种率）。

1.2.2 种子性状的测定

测定的种子性状指标包括种子鲜质量、干质量、粒数、千粒质量和含水量共5个指标。从供试的各个蓇葖果中逐个取出种子，用天平（精度为0.001 g）称取种子的鲜质量，计数各个蓇葖果中所含种子的粒数；
待种子自然晾干至恒质量后，用天平称量种子的干质量；
按照国家标准（GB 2772—1999）[22]中规定的方法测定种子的含水量与千粒质量。

1.3 数据分析

所有试验均设3次重复，采用Excel软件进行原始数据的整理与统计，采用SPSS 19.0软件中的one-way ANOVA法进行单因素方差分析，采用Duncan法进行样本间差异显著性的分析。

2.1 果实性状分析

不同产地油用牡丹果实性状的测量与比较分析结果见表2。6个产地之间‘凤丹’蓇葖果的各个性状指标测定值均有一定的差异。单个蓇葖果的鲜质量为29.98～52.29 g；
其中，陕西合阳的单个蓇葖果的鲜质量最重，为52.29 g，显著高于其他5个产地的；
而湖北襄阳的单个蓇葖果的鲜质量最轻，为29.98 g，仅约为合陕西合阳的1/2。陕西合阳的果长和果宽也均最大，分别为54.88和19.00 mm；
而安徽亳州的蓇葖果最短（果长仅有43.74 mm），湖北襄阳的蓇葖果最窄（果宽仅有15.57 mm）。‘凤丹’的出种率为36.16%～48.42%，其中，湖北襄阳（48.42%）、四川绵阳（46.07%）、湖南邵东（45.12%）、陕西合阳（44.33%）这4个产地的出种率均较高，且其差异不显著，但均显著高于安徽亳州（40.42%）和山东菏泽（36.16%）的出种率。综合分析可知，陕西合阳的‘凤丹’蓇葖果性状最优。表2显示，湖南邵东的‘香丹’蓇葖果的鲜质量、果长、果宽与出种率分别为10.90 g、30.86 mm、11.00 mm和32.98%，其各个性状指标测定值均显著低于同一产地的‘凤丹’的，其单个蓇葖果的鲜质量不足‘凤丹’的1/3。

比较分析3个产地的紫斑蓇葖果性状可知，不同产地间其果长、果宽及出种率也都有一定的差异，但其差异并不显著（表2）。3个产地的紫斑单个蓇葖果的鲜质量为45.33～47.50 g，其中，甘肃临洮的单个蓇葖果的鲜质量最重，其次依次为青海湟中（46.70 g）、西宁林科所（45.33 g）的。甘肃临洮的果长（49.98 mm）及出种率（45.89%）也均最大；
西宁林科所的果长、出种率分别为48.21 mm、35.01%，均稍低于甘肃临洮的；
而青海湟中的果长（42.36 mm）及出种率（33.10%）均最低。3个产地的紫斑果宽为16.21～20.39 mm，蓇葖果最宽的产地是西宁林科所，甘肃临洮的果宽（20.23 mm）以0.16 mm之差位于西宁林科所之后，而这两个产地的果宽均显著高于青海湟中的果宽（16.21 mm）。综合分析发现，甘肃临洮的紫斑蓇葖果的性状最优；
比较紫斑与‘凤丹’果实性状指标的测定值可知，紫斑蓇葖果的鲜质量较大、果宽较大，但其果长较短、出种率较低。

表2 不同产地油用牡丹果实性状的差异分析结果†Table 2 The variance analysis results of oil peony fruits from different growing regions

2.2 种子性状分析

不同产地的油用牡丹种子性状的测定结果见表3。6个产地的‘凤丹’种子性状有一定差异。种子的鲜质量为13.25～23.13 g；
其中，陕西合阳的种子鲜质量最重，山东菏泽的种子鲜质量最轻，仅为陕西合阳种子鲜质量的57.28%。单个蓇葖果中种子的粒数为28.00～47.00粒；
安徽亳州的种子粒数最少，而四川绵阳与陕西合阳的种子粒数相同且均最多，均为安徽亳州的1.68倍。另外，四川绵阳与陕西合阳的种子干质量均最重，分别为15.20和14.47 g，分别是山东菏泽的种子干质量（7.81 g）的1.95和1.85倍，均显著高于其他4个产地的干质量。6个产地的种子千粒质量由大至小依次为陕西合阳、安徽亳州、四川绵阳、湖北襄阳、山东菏泽、湖南邵东；
其中，陕西合阳的种子千粒质量最大，为500.79 g，湖南邵东的种子千粒质量最小，为447.70 g，后者比前者低了10.60%。6个产地之间种子含水率（35.62%～40.99%）的差异不显著；
山东菏泽的种子含水率最高（40.99%），湖南邵东的种子含水率最低（35.62%）。比较分析6个产地的‘凤丹’种子性状后发现，陕西合阳的种子性状最好。湖南邵东的‘香丹’种子鲜质量、种子粒数、种子干质量、千粒质量、含水率分别为3.62 g、11.00粒、2.15 g、371.81 g、38.05%。与同一产地的‘凤丹’品种相比，除含水率较高外，‘香丹’种子的其他性状指标值均远低于‘凤丹’种子的，‘香丹’种子的鲜质量仅为‘凤丹’种子鲜质量的23.52%。

不同产地的紫斑种子各个性状指标的测定结果见表3。表3显示，不同产地的紫斑种子的鲜质量、种子粒数、种子干质量、千粒质量、含水率，甘肃临洮的测定值均最大，明显优于西宁林科所和青海湟中这2个产地的。甘肃临洮的种子鲜质量、种子粒数、种子干质量分别为20.79 g、48.00粒、12.35 g，与西宁林科所和青海湟中这2个产地的差异均显著，而这2个产地间的差异均不显著；
其中，西宁林科所的种子鲜质量最小，为15.21 g，而青海湟中的种子粒数与种子干质量最少和最小，分别为34.00粒和9.35 g。3个产地之间种子千粒质量和含水率这2个性状指标的测定值均存在一定的差异，但均未达到显著性水平。3个产地的紫斑种子千粒质量、含水率由大到小均依次为甘肃临洮（433.69 g、40.59%）、青海湟中（420.16 g、39.60%）、西宁林科所（391.00 g、36.72%）。比较不同产地的紫斑种子性状指标的测定值可知，紫斑种子的鲜质量、粒数、含水率均稍高于‘凤丹’的，而其种子干质量、千粒质量均较小，其千粒质量比‘凤丹’种子的少64.22 g。

2.3 ‘凤丹’种实性状间及其与环境因子间的相关性分析

对‘凤丹’9个种实性状指标之间的相关性进行了分析，结果见表4。9个种实性状指标之间具有一定的相关性。其中，蓇葖果的鲜质量与果长、果宽（即蓇葖果大小）间均存在极显著正相关（P＜0.01），表明蓇葖果越大其鲜质量越重；
蓇葖果的鲜质量与种子粒数（P＜0.01）、种子鲜质量（P＜0.01）、种子干质量（P＜0.05）之间也都存在极显著正相关，也即蓇葖果的鲜质量越大，蓇葖果中种子的粒数就越多，种子的鲜、干质量均越重。果长与果宽之间在P＜0.05的水平上呈正相关，果宽与种子鲜质量、种子粒数、种子干质量之间也都存在正相关性（P＜0.05），而果长与种子鲜质量、种子粒数、种子干质量之间在P＜0.01的水平上均呈现出正相关性，且其相关系数均更大。蓇葖果的出种率、种子千粒质量、种子含水率这3个性状与其他种实性状间均存在一定的相关性，而其相关性均不显著。‘凤丹’的9个种实性状指标之间的相关性分析结果表明，蓇葖果的长度越长，蓇葖果的鲜质量则越重，果中种子的粒数越多，种子的鲜质量则越重，产量越高。另外，果长的测量简单易行，因此，果长可以作为测算‘凤丹’产量的指标。

表3 不同产地油用牡丹种子性状的差异分析结果†Table 3 The variance analysis results of oil peony seeds from different growing regions

‘凤丹’的9个性状指标与其产地的经纬度、年均气温、年均降水量、无霜期和海拔这6个环境因子之间的相关性分析结果见表5。表5表明，蓇葖果的出种率与海拔高度之间存在极显著正相关（P＜0.05），表明蓇葖果的出种率随着海拔高度的增加而增大。种子的粒数、鲜质量、干质量与经度之间均存在极显著负相关（P＜0.05），即随着经度的增加，种子的粒数、鲜质量和干质量均呈减小趋势。种子的含水率与经度之间呈极显著正相关（P＜0.05），说明经度越大，种子含水率则越高。而蓇葖果鲜质量、果长、果宽、种子千粒质量与产地各个环境因子之间的相关性均不显著（P＞0.05）。这一分析结果表明，环境因子中的海拔和经度是影响油用牡丹产量的2个重要因素，在油用牡丹引种过程中应予以重点考虑。

植物性状是物种在长期进化过程中与环境相互作用逐渐形成的，能够反映植物对外部环境的适应性[23]，是评价植物生长态势的重要指标，在农林作物种质资源保护、挖掘和利用、良种选育等工作中得到了广泛的应用[24-25]。种实性状是有性繁殖的重要组成部分，体现了遗传因子和环境因子的综合作用[26]，反映了植物生长、生存和繁衍的适应性[27]，是植物良种选育的重要指标[28-30]。油用牡丹种子是其有性繁殖的主要材料[31]，也是牡丹籽油萃取的主要原料。研究不同产地油用牡丹的种实性状特征，可为油用牡丹的品种选育提供参考依据。许洋等[32]采用方差分析与相关分析法对不同产地栓皮栎Quercus variabillis种子表型性状的变异情况进行了分析，结果发现，其种子的长、宽及长宽比等性状差异均达到显著水平。本研究对油用牡丹种实性状进行了测定及分析，结果表明，不同产地间不同性状的差异显著水平不同，其中，种子含水率在不同产地间未表现出显著性差异，而在2个产地间或多个产地间其他种实性状的差异均达到了显著性水平。产于陕西合阳的‘凤丹’蓇葖果鲜质量、果长、果宽、种子鲜质量、种子粒数的测定值均最大，与四川绵阳的差异均不显著，但其差异显著性均高于其与其他4个产地间的；
而其千粒质量的测定值虽为最大值，但与其他5个产地的‘凤丹’之间均未表现显著性差异。甘肃临洮的紫斑蓇葖果鲜质量、果长、出种率、种子粒数、种子鲜质量、种子干质量、种子千粒质量、种子含水率这8个性状指标均优于青海湟中和西宁林科所这2个产地的，其中种子粒数、种子鲜质量、种子干质量这3个性状指标与青海湟中和西宁林科所这2个产地的差异均达到了显著性水平，蓇葖果鲜质量、种子千粒质量、种子含水率这3个性状指标在3个产地间的差异均不显著，而果长和出种率这2个性状指标与西宁林科所的差异均不显著，但均显著高于青海湟中的。湖南邵东的‘香丹’种子各个数量性状指标值仍均低于同一产区的‘凤丹’种子的。但是，‘香丹’花色艳丽，其观赏价值高，可作为油用牡丹的杂交亲本，这样可以丰富油用牡丹的花色。

分析中发现，各个产地油用牡丹的种实性状存在一定差异，其中，陕西合阳的‘凤丹’和甘肃临洮的紫斑种实性状均表现优良，均可作为油用牡丹产业发展的潜在种质资源。

表4 ‘凤丹’的9个种实性状指标间的相关性分析结果†Table 4 The correlation analysis results of nine seed and fruit traits of P. ostii ‘Fengdan’

表5 ‘凤丹’种实性状指标与其产地环境因子间的相关性分析结果†Table 5 The correlation analysis results of seed and fruit traits of P. ostii ‘Fengdan’ and environmental factors

有关研究结果表明，植物的生长性状之间存在一定的相关性。Moles等[33]将2002年前发表的所有英文文章中涉及植株大小、冠层面积、种子产量、植株寿命的数据进行相关性分析，结果发现，种子产量与植株大小、第1次结种时间、植株寿命、生殖生长时间均呈正相关。研究种实性状的相关性，确定不同性状间的关系，找出与牡丹产量呈正相关且易于测定的性状指标，将其作为衡量油用牡丹产量的标准，则可大大提高高产油用牡丹的选育效率。本研究收集到的‘凤丹’种源较多，为确保研究结果的准确性，采用双变量分析法，仅对不同产地的‘凤丹’种实性状及其与环境因子间的相关性进行了分析，结果表明，‘凤丹’品种群各个种实性状之间存在一定的相关性，其果长与蓇葖果鲜质量、果宽、种子粒数、种子鲜质量和种子干质量之间均存在极显著正相关，说明‘凤丹’蓇葖果越长，蓇葖果鲜质量则越重，果的宽度越宽，果中种子粒数则越多，种子的鲜、干质量均越重，‘凤丹’的产量越高。另外，蓇葖果的长度容易测量，因此，果长可以作为衡量油用牡丹产量的标准。

植物的生长性状容易受到环境的影响，其影响程度会随种源的差异性及栽培时间的增加而增大[34]。姚小华[35]采用相关分析和聚类分析法对不同产地樟树Cinnamomum camphora的种子性状进行了分析，结果表明，种子的大小由东南向西南呈递减的变化趋势。因此，调查油用牡丹的产地及其生态环境，通过相关性分析确定影响油用牡丹性状的主要环境因子，将大大提高油用牡丹引种的成功率。本研究对‘凤丹’的9个种实性状与其产地的经纬度、海拔、年均气温、年均降水量、无霜期6个环境因子之间的相关性进行了分析，结果显示：蓇葖果的出种率主要受海拔的影响，并与海拔高度之间存在极显著正相关；
种子的粒数、鲜质量、干质量与经度之间均存在极显著负相关；
种子的含水率与经度之间呈极显著正相关。这一结果与其他学者针对不同树种的相关研究结果[36-39]类似。由此可知，海拔和经度是影响油用牡丹产量的2个重要环境因子，在油用牡丹引种过程中应加以重点考虑。

植物的栽植密度决定了植物的采光率、成活率及生长速度。季琳琳等[40]研究发现，‘凤丹’在不同的栽植密度下其出籽率、种子粒数、种子鲜质量、百粒种子质量等指标均出现了显著性差异。本研究仅仅分析了地理环境对‘凤丹’种实性状的影响情况，而栽植密度对其种实性状的影响作用有待进一步研究。牡丹籽油是新型木本植物油，其营养价值较高。目前，相关研究主要集中在牡丹籽油的提取方法及其成分分析等方面，而关于种实质量与含油率间的相关性研究报道却较少。由于含油率的测定较为复杂，若能通过种实质量对含油率进行估测，则可大大提高高产、高油的优质油用牡丹新品种的选育效率。本研究对9个产地3个油用牡丹品种的种实性状进行比较分析，结果发现，同一产地不同单株间存在不同程度的变异。吴际友等[41]在对6个产地的无患子的种实性状进行测定时也发现了类似现象。因此，相同产地内优良单株的选择研究，对于油用牡丹引种及良种选育工作也将具有重要作用。