中国是世界银杏的分布中心, 90年代末白果年产量达1×10⁴t, 干叶产量达2×10⁴t, 均居世界领先地位。法国、德国等国家从60年代便开始对银杏叶的生产、加工及有效成份的提取进行系统研究(邢世岩, 1997; Lobstein, et al., 1991)。1997年仅法国IPSEN公司从山东进口的银杏干叶达1300 t。随着银杏产业化的发展, 叶用良种选育已引起了国内外高度重视, 但关于银杏叶的数量性状及遗传参数分析未见报道。本研究以19个银杏成龄实生优良单株为试材, 对叶子30个数量性状指标的遗传参数及相关分析进行了探讨, 并得出一系列结论。

1 材料与方法

本研究于1995~1997年在山东泰安进行。在全面调查的基础上(邢世岩等, 1994), 选立地条件一致的19个实生优良单株为试材。每年7月份定株调查1~3年生枝段上的叶子。长枝和短枝均采展叶后的第3~5片叶作为标准叶(邢世岩等, 1997), 并进行叶宽、叶长、单叶鲜重、含水量、短枝数/m·长枝、叶干重和鲜重/m·长枝、叶干重和鲜重/短枝及叶面积等30个性状指标的测定。叶面积采用“重量法”。用“烘干法”测定相对含水量(%)。生物量采用西德产Sartorius·Azoos (0.1 mg)电子自动分析天平测定。每个指标30个样品, 重复3次, 并作为年度均值。重复3年测定。

数量遗传的统计与分析。方差和协方差分析分别采用:

线性数学模型。期望均方(EMS)和期望协方(EMP)分别为:

Cov_E+nCov_G (随机模型) (莫惠栋, 1989)。对19个单株年度均值进行F检验, 并估计相应的遗传参数。表型方差(σ_P²)和遗传变异系数(GCV)分别为:

采用下式计算重复力(R) :

并将R作为h²的上限估计值(吴仲贤, 1977; 续九如, 1988; 郭平仲, 1987)。根据选择率5% (K=2.06)求算遗传进度(刘来福, 1979) :

遗传(r_G)、表型(r_P)和环境(r_E)相关系数分别据及求得(马育华等, 1979)。相关遗传力(王琦等, 1995)利用下式求算:

资料整理及分析均在Compaq电子计算机上进行。

2 结果与分析 2.1 数量性状指标及F检验

从供试的30个性状指标分析发现(表 1), 变异系数(CV, %)低于5%的指标仅有含水量, 占3.33%。即与其它指标相比, 叶子含水量相对比较稳定。叶宽、叶数/短枝等6个指标的CV在5%~20%之间, 占20%。CV在20.1%~40%有20个指标, 占66.7%。CV大于40%有3个指标, 占10%。即短枝数/m·长枝、2和3年生枝上的叶鲜重/m·长枝变异系数较高, 极差及CV分别为27.3~42.6g和74.0%、24.9~261.1g和45.2%、27.8~255.7g和41.7%。值得注意的是除1年生枝段上的叶面积/m·长枝外(F^*), 其它29个性状指标的F值均大于F_0.01, 即达极显著水准。银杏长期进行天然授粉, 因此形成了一个广泛的杂种群体, 从中选择合乎需求的理想种源或单株的可能性较大。该结果表明, 不同个体间银杏叶诸指标有广泛的遗传变异。

2.2 遗传、表型和环境方差及变异系数

从表 2可以看出, 24个指标的σ_G²及GCV大于σ_E²和ECV。2年生枝段/m·长枝上的4个指标ECV、GCV和PCV平均分别为20.77%、32.67%和38.78%, 且与3年生枝段上该4个指标差异不明显。但后者每个短枝上4个指标的ECV、GCV和PCV均大于前者, 即3年生枝段具有较高的遗传变异。就枝龄来看, 一个明显的规律是1年生枝段的PCV > ECV > GCV, 而2、3年生枝段则PCV > GCV > ECV (节间长除外)。即1年生枝段ECV较高, 而2、3年生枝段GCV较高。该结果说明, 1年生枝段诸指标受环境影响较大, 而2~3年生枝段上的遗传变异明显大于环境变异。即银杏叶用良种的性状选择应在2~3年生枝段上取样代表性较强。

从表 2可以看出, 叶鲜重/m、叶鲜重/短(2年枝)及叶干重/短(3年枝)的GCV均大于40%;而叶面积/短(2年枝, 39.7%) > 叶鲜重/m (3年枝, 38.4%) > 叶鲜重/短(3年枝, 37.5%) > 叶干重/m (2年枝, 37.0%) > 叶干重/m (35.5%) > 叶面积/短(3年枝, 34.7%) > 单叶鲜重(32.1%) > 叶面积/m (2年枝, 30.1%)这8个指标的GCV均大于30%。说明在本群体内个体间具有较大的遗传变异, 进行无性系选择效果较好。马常耕等(1994)发现, 不同无性系在生根性状上的差异比家系间大0.5~1.0倍。除节间长外, 其余29个指标的GCV均达到10%, 其中GCV在20%~40%达23个指标, 占76.7%。

2.3 遗传进度及重复力

从表 3可以看出, (1)叶鲜重/m、叶面积/短、叶鲜重/短(2年枝)及叶干重/短(3年枝) 4个指标其子代从亲代群体获得的绝对遗传增益分别达79.89 g、83.76 cm²、2.49 g及0.7346 g, 分别比亲代群体增加75.11%、78.99%、91.57%和80.09%, 即△G′均达70%以上。由此可见, 银杏叶通过产量指标直接选择可以获得较高的遗传增益。(2)叶干重/m (2年枝)、单叶鲜重、叶鲜重和干重/m、叶面积和叶鲜重/短(3年枝) 6个指标的△G′均在60%以上。(3) 30% < △G′ < 60%的指标14个, 占46.7%, 而叶面积/m (1年枝)、叶数/短(2年枝)、叶长等(3年生枝) 6个指标的△G′低于30%。(4) 2、3年生枝段上共有10个指标的R大于80%, 其排序为:叶基线夹角 > 叶面积/短(2年枝) > 含水量 > 叶宽 > 叶干重/短 > 单叶鲜重 > 单叶面积 > 单叶干重 > 叶面积/短(3年枝) > 叶鲜重/短(2年枝)。这些性状受强度的遗传控制, 而受环境影响较少。而1年生枝的叶面积/m和节间长的R分别为32%和39%, 则受环境影响较大。某一性状较高的R, 必然有较大的h²。重复力为同一基因型的生物个体在不同时间或不同地点的表型持续稳定程度。重复力提供了遗传决定度V_G/V_P和遗传力V_A/V_P的上限(郭平仲, 1987)。银杏可以通过扦插或嫁接进行无性繁殖, 其遗传方差中的加性和非加性遗传变异均可以被固定下来。因此通过R对优良单株进行选择并进行无性繁殖, 可望获得较高的遗传增益。

2.4 遗传、表型和环境相关

通过对3年生枝段上的10个叶子性状指标的相关分析发现: (1)在分析的45对性状中, 有34对性状间的r_G达显著或极显著水平, 占97.1%, 其中有9对性状的r_G达0.80以上, 前6名排序为:单叶干重与叶干重/m (0.93^**) > 单叶鲜重与单叶面积(0.87^**) > 单叶干重与鲜重(0.86^**) > 叶干重/m与节间长(-0.85^**) > 叶干重/短与叶干重/m (0.84^**) > 叶长与单叶面积(0.82^**)。(2)单叶鲜重、干重、叶干重/m和叶干重/短4个重量指标均与诸因子之间呈显著或极显著遗传相关。即随叶长、叶宽及单叶面积的增加, 单叶干鲜重明显增加, 进而提高了叶干重/m或叶干重/短。这说明银杏叶的产量与其它许多性状存有遗传相关。但上述4个重量指标均与节间长和含水量呈显著的负相关。一般而言, 对产量性状遗传相关和表型相关均为正值的性状, 进行同样性状的选择, 对提高产量是有利的; 相反, 对与产量呈负相关的性状, 选择时应适当控制选择标准(如, 节间长和含水量)。(3)从表 4右三角可以看出, 有15对性状指标的环境相关达显著水平, 占33.3%。说明这些性状受环境的影响较大。例如, 叶长、叶宽、单叶面积与单叶干重和叶干重/短的r_E达显著的正相关, 即能够增加叶长、叶宽及单叶面积的环境因子, 也有提高叶干重的效应。(4)所有性状指标的r_G和r_P的趋势和方向是一致的(单叶鲜重与含水量除外), 而且r_G > r_P, 即银杏叶诸性状的表现, 基因起主导作用。

2.5 相关遗传力

从表 4可以看出, 有24对性状的h (x_i, y_i)达显著或极显著水平, 占57.1%。其中单叶面积与叶宽、单叶鲜重, 单叶鲜重与干重, 单叶干重与叶干重/m之间的h (x_i, y_j)达70%以上, 说明这些指标受强度的遗传控制, 两性状间的遗传份额较大。叶长与单叶鲜重、叶宽与单叶干、鲜重、单叶鲜重与叶干重/m、叶干重/m与叶干重/短等, 9对性状的h (x_i, y_j)达60%以上。性状间较高的相关遗传力为银杏叶用良种间接选择奠定了良好的遗传基础。与h²不同, 相关遗传力有正负之分, 其符号与r_G是一致的, 但h (x_i, y_j)总是低于r_G。

3 结论与讨论

本研究首次对银杏叶数量性状的遗传参数进行了计算和分析, 结果表明: (1)方差分析发现, 银杏叶用良种应在种源选择的基础上, 再筛选优良单株其遗传增益较大。叶鲜重/短、叶鲜重/m (2年枝)及叶干重/短(3年枝)这3个指标的遗传变异幅度较大(GCV > 40%), 选择潜力较大。而叶干重/m、叶面积/短(2年枝)、叶鲜重/m、叶鲜重/短(3年枝)等8个指标的GCV均大于30%, 即仍有一定的选择潜力。相反, 节间长则选择潜力较小(GCV < 10%)。(2)银杏2~3年生枝段上的叶长、叶宽、单叶面积、单叶干、鲜重、叶干重/短等10个性状指标属于高重复力性状, 对这些高R性状进行直接选择要比对低R性状选择遗传增益大的多。此外, 同一性状2~3年生枝段的R总是大于1年生枝段, 这一点应引起选种的重视。叶鲜重/短(2年生枝)的△G′达91.51%, 而叶干重/短(3年生枝)、叶干重/m (2年枝)等9个性状的△G′在60%~80%, 仍有较高的遗传增益。即对2~3年生枝段上的重量指标进行选择其遗传增益明显大于1年生枝段的相应指标。(3)相关分析发现, 单叶干重与叶干重/m、单叶鲜重与单叶面积等9对性状的r_G达0.80以上。单叶鲜重、叶干重/m等4个重量指标均与其它叶子性状指标呈显著遗传相关。(4)本研究表明, 单叶鲜重与干重、单叶干重与叶干重/m等4对性状间的h (x_i, y_j)均大于70%, 表明从这些性状进行相关选择可获得较高的遗传增益。这些结果为银杏叶用良种改良及间接选择育种奠定了良好的基础。