第 11 期 许建丰等：基于转录组测序的斑地锦内参基因筛选及验证 2279

和阳桃（Averrhoa carambola）[23]等研究中也存在，

可能是由于软件的算法不同导致内参基因稳定性

排序不同[24]。因此，需要几何平均值算法进行综

合分析得到最适合的内参基因。同时，为了验证

筛选出的内参基因表达稳定性，选取槲皮素生物

合成过程中的关键基因 EmC4H 作为目的基因进

行了验证，结果表明，以综合分析结果最好的

EmGDI1 为内参基因，EmC4H 在斑地锦不同生长

期各组织中的表达差异与转录组测序结果趋势一

致[25]，进一步证明 EmGDI1 内参基因的可靠性。

GDI1 是 GDP 解离抑制因子，属于 Rab 蛋白

家族，普遍表达在各种组织中，能与 Rab GTPase

结合在膜上，参与调节囊泡形成、囊泡沿着微管

和微丝运输以及膜融合等多个方面的膜运输过

程。在甘蓝型油菜新开发的内参基因中，GDI1

也是最稳定的内参基因之一[26]。10 个候选内参基

因中，EmUBQ 表达也较稳定，仅次于 EmGDI1，

如果采取内参基因组合，则 EmGDI1 和 EmUBQ

较为合适。但是若试验情况发生了变化，例如研

究光照条件对斑地锦基因表达的影响等，可能需

要重新筛选评估以获得合适的内参基因。

本研究根据课题组前期研究及转录组测序数

据筛选出 10 个候选基因，结合 RT-qPCR 技术及

geNorm、NormFinder 和 BestKeeper 等内参基因

分析软件对各候选基因进行稳定性分析，以槲皮

素生物合成过程中的 EmC4H 基因进一步验证，

确定 EmGDI1 为较适合斑地锦不同生长期不同组

织基因表达模式研究的内参基因，为斑地锦分子

生物学研究提供了便利条件。

参考文献

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志(第三分

册)[M]. 北京: 科学出版社, 1997, 44: 49-50.

Delectis Florae Reipublicae Popularis Sinicae Agendae

Academiae Sinicae Edita. Flora reipublicae popularis sinicae

(Vol. 3)[M]. Beijing: Science Press, 1997, 44: 49-50. (in

Chinese)

[2] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典(一部)[M]. 北京:

中国医药科技出版社, 2015: 127.

Chinese Pharmacopoeia Commission. The pharmacopoeia of

the People’s Republic of China[M]. Beijing: China Medical

Science Press: 2015: 127. (in Chinese)

[3] 安惠霞, 李治建, 古丽娜·达吾提, 斯拉甫·艾白. 地锦草

的研究进展[J]. 时珍国医国药, 2008, 19(12): 2866-2868.

AN H X, LI Z J, GULINA D W T, SILAFU A B. Research

advance of the uighur medicine dijincao[J]. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research, 2008, 29(12): 2866-2868.

(in Chinese)

[4] 李丹丹, 胡博, 王庆, 吴卫. 药用植物内参基因研究进

展[J]. 分子植物育种, 2017, 15(3): 903-910.

LI D D, HU B, WANG Q, WU W. The research on reference

genes in medicinal plant[J]. Molecular Plant Breeding, 2017,

15(3): 903-910. (in Chinese)

[5] WANG Y Z, DAI M S, CAI D Y, SHI Z B. Screening for

quantitative real-time PCR reference genes with high stable

expression using the mRNA-sequencing data for pear[J].

Tree Genet Genomes, 2019, 15(4): 54.

[6] SHAKEEL M, RODRIGUEZ A, TAHIR U B, JIN F. Gene

expression studies of reference genes for quantitative

real-time PCR: an overview in insects[J]. Biotechnology

Letters, 2018, 40(2): 227-236.

[7] ZHU L F, YANG C Q, YOU Y H, LIANG W, WANG N N,

MA F W, LI C Y. Validation of reference genes for

RT-qPCR analysis in peel and flesh of six apple cultivars

(Malus domestica) at diverse stages of fruit development[J].

Scientia Horticulturae, 2019, 244: 165-171.

[8] MO Z H, CHEN Y Q, LOU W R, JIA X D, ZHAI M, XUAN

J P, GUO Z R, LI Y R. Identification of suitable reference

genes for normalization of real-time quantitative PCR data in

pecan (Carya illinoinensis)[J]. Tree, 2020, 34(2): 1233-1241.

[9] 丁戈, 黄杨, 陈伦林, 李书宇, 宋来强, 熊洁. 基于转录组

测序的铝胁迫下甘蓝型油菜新内参基因的发掘与引物开

发[J]. 华北农学报, 2021, 36(1): 1-9.

DING G, HUANG Y, CHEN L L, LI S Y, SONG L Q,

XIONG J. RNA-seq based discovery of new reference genes

and primers in Brassica napus under aluminum stress[J]. Acta

Agriculturae Boreali-Sinica, 2021, 36(1): 1-9. (in Chinese)

[10] 慧芳, 刘秀岩, 李宗谕, 刘福顺, 杨世海. 转录组测序技

术在药用植物研究中的应用[J]. 中草药, 2019, 50(24):

6149-6155.

HUI F, LIU X Y, LI Z Y, LIU F S, YANG S H. Application

of transcriptome sequencing in study of medicinal plants[J].

Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2019, 50(24):

6149-6155. (in Chinese)

[11] KIARASH J G, DAYTON W H, AMIRMAHANI F,

MEHDI M M, ZABOLI M, NAZARI M, SAEED M S,

JAMALVANDI M. Selection and validation of reference

genes for normalization of qRT-PCR gene expression in

wheat (Triticum durum L.) under drought and salt stresses[J].

Journal of Genetics, 2018, 97(5): 1433-1444.

[12] ZHONG S L, ZHOU S Y, YANG S J, YU X N, XU H Z,

WANG J Y, ZHANG Q, LV M M, FENG J F. Identification

2280 热带作物学报 第 44 卷

of internal control genes for circular RNAs[J]. Biotechnology Letters, 2019, 41(10): 1111-1119.

[13] 宋美玲, 黄胜和, 陈祖杰, 邹嘉轩, 刘欢胜, 全文军. 斑地

锦 RT-qPCR 内参基因的筛选[J]. 广西植物, 2022, 42(2):

340-348.

SONG M L, HUANG S H, CHEN Z J, ZOU J X, LIU H S,

QUAN W J. Screening of reference genes for RT-qPCR in

Euphorbia maculate[J]. Guihaia, 2022, 42(2): 340-348. (in

Chinese)

[14] NGUYEN N, SUOKAS M, KARPPINEN K, VUOSKU J,

JAAKOLA L, HÄGGMAN H. Recognition of candidate

transcription factors related to bilberry fruit ripening by de

novo transcriptome and qRT-PCR analyses[J]. Scientific

Reports, 2018, 8(1): 1-12.

[15] AYCA C C, ELIF D, SERPIL E, ERKAN K, DUYGU D,

BETUL K. A novel strategy for selection and validation of

reference genes in dynamic multidimensional experimental

design in yeast[J]. PLoS One, 2012, 7(6): e38351.

[16] ANA V, ANA C, JOANA F, HELENA G A, ANDREIA L,

PEDRO T, ANA S P, VITOR V, PILAR M, HELENA O,

MARIA D C S, OCTÁVIO S P, DORA B. Comparative

validation of conventional and RNA-Seq data-derived reference genes for qPCR expression studies of Colletotrichum

kahawae[J]. PLoS One, 2016, 11(3): e0150651.

[17] MARINA A P, YI Z, ZHANG J F, GREGORY B M,

HERNAN G R. Use of RNA-seq data to identify and validate

RT-qPCR reference genes for studying the tomato-Pseudomonas pathosystem[J]. Scientific Reports, 2017, 7: 44905.

[18] ZHAN C, ZHANG Y X, MA J, WANG L, JIANG W, SHI Y,

WANG Q. Identification of reference genes for qRT-PCR in

human lung squamous-cell carcinoma by RNA-Seq[J]. Acta

Biochimica et Biophysica Sinica, 2014, 46(4): 330-337.

[19] WIYADA D, MONSICHA P, NONGNUCH V. Validation

of reference genes for real-time quantitative RT-PCR studies

in Talaromyces marneffei[J]. Journal of Microbiological

Methods, 2015, 118: 42-50.

[20] 陶玉婷, 卢姗, 王超, 王俊杰, 康雪晴, 蓝秀万, 梁晓乐,

梁莹, 何志义. 基于转录组测序的马尔尼菲青霉菌实时荧

光定量 PCR 内参基因筛选与鉴定[J]. 基因组学与应用生

物学, 2016, 35(5): 1042-1048.

TAO Y T, LU S, WANG C, WANG J J, KANG X Q, LAN

X W, LIANG X L, LIANG Y, HE Z Y. Selection and identification of reference genes for qRT-PCR in Penicillium

marneffei based on RNA-seq[J]. Genomics and Applied Biology, 2016, 35(5): 1042-1048. (in Chinese)

[21] 郝杨, 陈斌, 苏鹏峰, 周育真, 彭东辉. 地菍(Melastoma

dodecandrum)实时荧光定量 PCR 内参基因筛选[J/OL]. 分

子植物育种: 1-12 [2023-11-08]. http://kns.cnki.net/kcms/

detail/46.1068.S.20211203.0033.004.html.

HAO Y, CHEN B, SU P F, ZHOU Y Z, PENG D H. Selection of internal reference genes in Melastoma dodecandrum

by real-time fluorescence quantitative PCR[J/OL]. Molecular

Plant Breeding: 1-12 [2023-11-08]. http://kns.cnki.net/kcms/

detail/46.1068.S.20211203.0033.004.html. (in Chinese)

[22] 段国敏, 李田园, 田敏, 王彩霞, 张莹. 扇脉杓兰实时荧

光定量 PCR 内参基因的筛选[J]. 核农学报, 2021, 35(3):

576-585.

DUAN G M, LI T Y, TIAN M, WANG C X, ZHANG Y.

Reference gene selection of real-time fluorescence quantitative PCR in Cypripedium japonicum[J]. Journal of Nuclear

Agricultural Sciences, 2021, 35(3): 576-585. (in Chinese)

[23] 李笑平, 朱雅婷, 赵亚梅, 陈蕾, 任惠, 吴沙沙, 翟俊文.

阳桃(Averrhoa carambola)实时荧光定量 PCR 内参基因的

筛选与验证[J/OL]. 分子植物育种: 1-17 [2023-11-08]. http://

kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20210610.1828.018.html.

LI X P, ZHU Y T, ZHAO Y M, CHEN L, REN H, WU S S,

ZHAI J W. Selection and validation of reference genes of

Averrhoa carambola by quantitative real-time PCR[J/OL].

Molecular Plant Breeding: 1-17 [2023-11-08]. http://kns.cnki.

net/kcms/detail/46.1068.S.20210610.1828.018.html. (in Chinese)

[24] 张芷睿, 张耀华, 王秋实, 于慧, 杨素欣. 大豆实时荧光

定量 PCR 内参基因的筛选与验证[J]. 植物生理学报, 2020,

56(9): 1963-1973.

ZHANG Z R, ZHANG Y H, WANG Q S, YU H, YANG S

X. Screening and validation of reference genes for real-time

quantitative PCR in soybean[J]. Plant Physiology Journal,

2020, 56(9): 1963-1973. (in Chinese)

[25] KATERINA J, HANA R, JAN K, MARYNA V, BARBORA

B, PETRA P, IVO P, KAREL S. Identification and validation of reference genes in Clostridium beijerinckii NRRL

B-598 for RT-qPCR using RNA-Seq data[J]. Frontiers in

Microbiology, 2021, 12: 640054.

[26] YANG H L, LIU J, HUANG S M, GUO T T, DENG L B,

HUA W. Selection and evaluation of novel reference genes

for quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR) based

on genome and transcriptome data in Brassica napus L.[J].

Gene, 2014, 538(1): 113-122.

热带作物学报 2023, 44(11): 22812291

Chinese Journal of Tropical Crops

收稿日期 2023-07-03；修回日期 2023-09-07

基金项目 海南省重点研发计划项目（No. ZDYF2021XDNY153）；国家重点研发计划项目（No. 2019YFD1000500）。

作者简介 李博勋（1986—），女，博士，助理研究员，研究方向：橡胶树叶部病害监测与控制技术。*通信作者（Corresponding

author）：黄贵修（HUANG Guixiu），E-mail：hgxiu@vip.163.com。

橡胶树杂交 F1 代抗病种质鉴选及其抗病性分析

李博勋1,2，黄贵修1*，和丽岗3

，蔡吉苗1

，冯艳丽1

，余文才3

，刘忠亮3

1. 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室/海南省热带农业有害生

物监测与控制重点实验室，海南海口 571101；2. 云南农业大学植物保护学院，云南昆明 650201；3. 云南省热带作物科

学研究所，云南景洪 666100

摘 要：橡胶树棒孢霉落叶病（Corynespora leaf fall disease, CLFD）是全球主要植胶国最为严重的叶部病害之一，可

造成严重的产量和经济损失，而抗病种质鉴选与创制利用是该病最为有效的防治策略。本研究对云研 277-5×IAN 873、

RRIC103×热研 8-79 和云研 277-5×热垦 525 三个杂交组合的 821 份 F1 代群体进行了抗棒孢霉落叶病的评价，明确了 F1

代群体的抗病性水平，并从符合正态分布的 2 个杂交组合中筛选出 32 份候选 F1 代单株进行芽接，再分别利用 3 个亚

型的多主棒孢病菌和 2 种评价方法对候选 F1 代无性系种苗进行抗病性复筛，最终获得 5 份抗病性较好的 F1 代新种质。

通过对 5 份抗病新种质防御酶活性的测定，以及抗病相关基因表达特性的分析，进一步证实了 5 份抗病新种质与多主

棒孢病菌在侵染过程中的互作关系，明确了其在病原菌接种不同时间段的差异表达特征。本研究为橡胶树棒孢霉落叶

病抗病性早期鉴选、抗病种质培育与创制利用提供了很好的种质材料和理论支撑。

关键词：橡胶树；棒孢霉落叶病；杂交 F1 代；鉴选；抗病性

中图分类号：S794.1 文献标识码：A

Selection and Analysis of Disease-Resistant Germplasms in Hybrid F1

Generations of Rubber Tree

LI Boxun1,2, HUANG Guixiu1*, HE Ligang3

, CAI Jimiao1

, FENG Yanli1

, YU Wencai3

, LIU Zhongliang3

1. Environment and Plant Protection Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Integrated

Pest Management on Tropical Grops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control

of Tropical Agricultural Pests, Haikou, Hainan 571101, China; 2. College of Plant Protection, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201, China; 3. Yunnan Institute of Tropical Crops, Jinghong, Yunnan 666100, China

Abstract: Corynespora leaf fall disease is one of the most severe leaf diseases in major rubber planting countries

worldwide, which can cause serious yield and economic losses. The selection, creation, and utilization of resistant

germplasms are the most effective prevention and control strategies for this disease. This study evaluated the disease

resistance of 821 F1 populations from three hybrid combinations Yunyan 277-5×IAN 873, RRIC103×Reyan 8-79, Yunyan 277-5×Reken 525 and identified the level of disease resistance. Based on the evaluation results of disease resistance,

32 candidate F1 generation individual plants were selected from two hybrid combinations that conform to normal distribution. Using three divergent clusters of Corynespora cassiicola and two evaluation methods to identify the resistant

candidate F1 clone seedlings, five resistant germplasms were ultimately obtained by measuring the activity of defense

enzymes and analyzing the expression characteristics of disease-related genes in five new resistant germplasms. Further

investigation confirmed that the interaction relationship between five new resistant germplasms and multi host C. cassiicola during the infection process. This study provides excellent germplasm materials and a theoretical support for the

early selection, cultivation, and utilization of resistant germplasms for the disease resistance of Corynespora leaf fall

disease.

Keywords: rubber tree; Corynespora leaf fall disease; hybrid F1 generations; selection; disease resistance

2282 热带作物学报 第 44 卷

DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.11.017

橡胶树（Hevea brasiliensis）原产于南美洲亚

马逊河流域，是典型的多年生热带高大乔木，主

要种植在 22º0150N，100º7811E，海拔 549 m

的热带地区，我国橡胶树种植突破了传统的植胶

区，主要分布在海南省、云南省南部和广东省雷

州半岛等区域[1]。橡胶树棒孢霉落叶病是继南美

叶疫病之后的第二个威胁世界天然橡胶产业的重

要叶部病害，在南亚、东南亚以及中非等植胶国

的成龄胶园暴发流行，严重发生时可导致干胶产量

损失 20%~25%，并且种苗芽接成活率不足 20%[2]。

该病主要为害橡胶树叶片、嫩梢、嫩枝，并形成

最具代表性的“鱼骨状”病斑，其病原多主棒孢

病菌（Corynespora cassiicola）释放的寄主专化性

毒素能延叶脉传导，导致叶片大量脱落，只剩光

秃秃的树枝，严重影响胶树的长势和产量[3]。该病

于 2006 年首次在我国报道发生[4]，目前已经在云

南、海南、广东等植胶区的实生苗、幼龄胶树及

部分开割成龄胶树上普遍发生，潜在威胁巨大[5]。

国际上，对于棒孢霉落叶病的防治主要采取抗病

种质选育。20 世纪 80 年代，斯里兰卡遭受棒孢

霉落叶病的为害，致使许多高产的橡胶品种（系）

大面积停割和死亡，通过 9 年时间，该国选育出

RRIC100 、 RRIC102 、 RRIC121 、 RRISL203 、

RRISL205、RRISL211 等 18 个抗病品种（系），

并逐渐替代当时主栽的感病品种（系），挽救了斯

里兰卡的天然橡胶产业。随着棒孢霉落叶病在亚

洲植胶国大面积暴发流行，马来西亚筛选出

PB86、PB213、RRIM712、RRIM628；泰国筛选

出 PB260、RRIC101、KRS156；印度尼西亚筛选

出 IRR100 和 IRR200，印度筛选出 IAN873、GT1、

IIRR208 等一系列的品种（系）在田间都表现出

较好的抗病性，并在一定程度上控制了病害所造

成的产量损失[6-7]。之后由于多主棒孢病菌优势种

群和生理小种的变异，一些表现为抗病的品种

（系），在种植过程中也变得感病，许多国家也尝

试着采用化学防治和生物防治等措施来控制该病

的发生与流行，但防治效果均不理想[8-10]。为此，

对于橡胶树这种多年生的高大乔木来说，抗病种

质资源的收集、评价与创制利用是防治该病最为

经济有效且绿色环保的途径。

长期以来，我国一直把高产、耐寒、抗风、

幼态性状良好、胶木兼优等农艺性状作为橡胶树

育种的目标[11]，却忽略了抗病种质的鉴选与创制

利用。先后引进和选育的近 80 个品种（系），以

及生产上大面积种植的 PR107、RRIM600、GT1、

热研 7-33-97 等主栽橡胶品种（系）对棒孢霉落

叶病的抗病性明显不足[12]。目前，我国收集保存

有 6185 份橡胶树种质资源，其中野生种质资源

5710 份[13]，如何利用这些丰富的种质资源，在保

证上述选育种目标的同时还兼具抗病性，将为优

质橡胶树选育以及抗病种质的鉴选与创制利用提

供有力支撑。2009—2013 年，云南省热带作物科

学研究所利用国内外高产、速生的魏克汉种质与

1981’IRRDB 种质作为父母本，采用人工授粉方式

获得 28 个组合的 5616 株杂交 F1 代群体（内部资

料未发表）。本研究从这 28 个组合中，根据父母

本的抗病性水平，挑选了其中 3 个杂交组合云研

277-5×IAN873、云研 277-5×热垦 525、RRIC103×

热研 8-79 共 821 份 F1 代群体，采取初筛和复筛 2

轮评价，利用 3 个类群的多主棒孢病菌，对这些

F1 代群体进行抗病性早期鉴定，最终获得 5 份 F1

代抗病新种质。本研究旨在分析不同杂交组合选

育出的橡胶树新种质的抗病性水平，以期获得一

批具有抗病性潜力的种质材料，为橡胶树抗病种

质的鉴选、早期抗病性诊断以及创制利用提供良

好的种质材料。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 橡胶树种质材料 供试亲本为橡胶树优良

品种无性系 IAN873、RRIC103、云研 277-5、热

垦 525、热研 8-79，橡胶树杂交组合是由云南省

热带作物科学研究所于 2009—2011 年春花期进

行人工杂交授粉，同年 8—9 月采种并播种于沙床

催芽，待小苗古铜期移栽至营养袋培育。供试的

3 个杂交组合及其 F1 代种质材料均由云南省热带

作物科学研究所和丽岗研究员团队提供。亲本信

息、品种特性和杂交后代株数详见表 1。

1.1.2 供试病原菌 供试的多主棒孢病原菌为不

同遗传类群的代表性菌株 HCcYN49（Cas5 亚型）、

CC01（Cas2 亚型）和 HCcJPZ01（Cas0 亚型）均

由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所黄

贵修研究团队分离、鉴定和保存。

1.1.3 培养基和试剂 用于培养病原菌的 PDA

第 11 期 李博勋等：橡胶树杂交 F1 代抗病种质鉴选及其抗病性分析 2283

表 1 供试橡胶树杂交组合及其亲本信息

Tab. 1 Hybrid combinations and parental information of rubber trees

杂交组合

Hybrid

combination

授粉年份

Artificial

pollination year

F1代群体总株数

Total number of

seedlings

亲本

Parent

亲本来源

Parent of origin

选育单位

Breeding departments

亲本品种特性

Variety characteristics

IAN873♂

×

云研 277-5♀

2009 268 IAN873

云研 277-5

PB86×FA1717

PB5/63×Tjir1

巴西北方农业研究所

云南省热带作物科学研究所

抗寒[14]

速生、高产[15]

云研 277-5♂×

热垦 525♀

2010 343 云研 277-5

热垦 525

PB5/63×Tjir1

INA873×RRIM803

云南省热带作物科学研究所

中国热带农业科学院橡胶研究所

高产[15]

速生、高产 [16]

RRIC103♂

×

热研 8-79♀

2011 210 RRIC103

热研 8-79

RRIC52×PB86

热研 88-13×热研 217

斯里兰卡橡胶研究所

中国热带农业科学院橡胶研究所

高产[15]

高产[17]

培养基和用于多主棒孢粗毒素发酵的 Fries 3 号改

良的培养液参照李博勋等[12]的研究方法配制。用

于实施荧光定量分析的 HbNPR1 和 HbGLP01 基

因引物（表 2）均由深圳华大基因科技有限公司

合成；PCR 扩增反应所需的 Buffer、Taq DNA 聚

合酶、dNTP、DNA Marker 等购自天根生化科技

（北京）有限公司。植物总 RNA 提取试剂盒

（DP441）、FastQuant cDNA 第一链合成试剂盒

（KR106）、SYBR Green SuperReal 荧光定量预混

试剂（FP205）均购自天根生化（北京）科技有限

公司。过氧化物酶（POD）测试盒（ml092949）、

超氧化物歧化酶（SOD）测试盒（mlsh0386）均

购自上海酶联生物科技有限公司。其他化学试剂、

药品等均为国产分析纯。

表 2 PCR 引物

Tab. 2 PCR primer

基因 Gene 引物名称 Primer name 引物序列（5´–3´）Primer sequence (5´–3´) 片段大小 Fragment size/bp

18S rRNA 18s-F GCTCGAAGACGATCAGATACC

18s-R TTCAGCCTTGCGACCATAC

146

HbGLP01 GLP-F TAATATTGCCAGCGAAACTTC

GLP-R CCATTTGCTTCATAATCGATA

124

HbNPR1 NPR-F GAGAATACACCGGGCTTTGG

NPR-R AGCTCAGTGGTAGTCTTTGC

138

1.1.4 仪器设备 Bio-Rad T100 型梯度 PCR 仪，

美国伯乐公司；UVI FireReader 凝胶成像系统，

英国 UVItec 公司；ABI 实时荧光定量 PCR 仪 7500

型，美国 ABI 公司。

1.2 方法

1.2.1 橡胶树 F1 代种质抗病性评价 本研究采

用病原菌菌饼接种、粗毒素生物萎蔫和田间活体

接种 3 种方法，以及抗病性方案设计、评价方法

和病情分级标准均参照农业行业标准 NY/T 3195

—2018《热带作物种质资源抗病虫鉴定技术规程

橡胶树棒孢霉落叶病》[18]，抗病性评价分级标准

参见表 3。

表 3 橡胶树棒孢霉落叶病抗病性评价分级标准[18]

Tab. 3 Classification standard of Corynespora leaf fall disease[18]

病斑直径 Spot diameter/cm 萎蔫指数 Wilting index 病情指数 Disease index 抗病性等级 Disease resistance level

病斑直径<0.5 萎蔫指数<10 DI<15 高抗（HR）

0.5≤病斑直径<1.0 10≤萎蔫指数<20 15≤DI<20 中抗（MR）

1.0≤病斑直径<1.5 20≤萎蔫指数<30 20≤DI<30 轻感（S）

1.5≤病斑直径<2.0 30≤萎蔫指数<40 30≤DI<40 中感（MS）

病斑直径≥2.0 萎蔫指数≥40 DI≥40 高感（HS）

1.2.2 防御酶活性测定 为分析抗、感 F1 代种质

防御酶活性的变化情况，选取淡绿期的抗、感种

质叶片，采用浓度为 1×106 个孢子/mL 的 HCcYN49 菌株孢子悬浮液喷雾接种到橡胶树叶片背面，

2284 热带作物学报 第 44 卷

每个种质接种 3 片复叶，每片复叶为 1 个重复，

以接种无菌水的作为空白对照。分别于接种后 0、

12、24、48、72 h 取样。过氧化物酶（peroxidase,

POD）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,

SOD）提取方法及注意事项参照试剂盒说明书。

1.2.3 RNA 提取及反转录 参照 RNA 提取试剂

盒说明书，对抗、感橡胶叶片的总 RNA 进行提取，

经 1.2%琼脂糖凝胶电泳检测 RNA 完整性，紫外

分光光度计下测定其 260、280 nm 处的吸光值，

确保 RNA 样品的纯度。参照 FastQuant cDNA 第一

链合成试剂盒说明书对 RNA 进行反转录第一链。

1.2.4 实时荧光定量分析 参照 SYBR Green

SuperReal 荧光定量试剂盒说明书，以组成型表达

基因 18s rRNA 做为内参基因，分析 HbNPR1 和

HbGLP01 基因在橡胶树抗、感 F1 代叶片受多主

棒孢病菌（HCcYN49）接种不同时间段（0、12、

24、48、72 h）的差异表达情况。每个样品均重复

3 次，在 ABI 7500 实时 PCR 仪上进行，采用 2–ΔΔCT

法计算分析。2–ΔΔCT＝2–[(Ct

E-Ct

F) - (Ct

A-Ct

B)]=2(Ct

F-CtB)-

(CtE-CtA)，其中 CtA 为处理前待测基因 Ct 值；CtB

为处理前参照基因 Ct 值；CtE 为处理后待测基因

Ct 值；CtF 为处理后参照基因 Ct 值。

1.3 数据处理

橡胶树杂交 F1代群体的抗病性评价数据采用

WPS Office Excel 软件统计病斑直径和萎蔫指数，

采用 SPSS Statistics 20 软件中的 KolmogorovSmirmov test 进行变量分布形态检测与分析。实

时荧光定量的数据利用 SPSS Statistics 20 软件中

的单因素方差分析（One-way ANOVA）和 Duncan’s

多重比较进行分析。

2 结果与分析

2.1 橡胶树3 个杂交组合F1代群体的抗病性评价

基于前期对我国橡胶树多主棒孢病菌遗传类

群的划分依据[19]，先选用国内橡胶树多主棒孢优

势种群 Cas5 亚型的代表性菌株 HCcYN49 对 3 个

杂交组合的 821 份 F1 代群体进行抗病性评价，并

对平均病斑直径进行了正态分布检验。结果发现，

亲本的抗病性水平依次表现为：IAN873>云研

277-5>RRIC103>热研 8-79>热垦 525，对于父母

本均表现出较高抗病水平的杂交组合 IAN873×云

研 277-5，其 268 份 F1 代群体中抗病的植株数占

87.68%，高抗植株 70 份，显著高于其他 2 个杂交

组合的后代群体，群体的平均抗病级次为中抗

（MR）（表 4）。杂交组合 IAN873×云研 277-5 F1

代群体中病斑直径最大值为 1.33 cm，最小值为

0.11 cm，平均值 0.68 cm，变异系数 38.23%（表

5），抗病性呈现正偏态分布（图 1、图 2），说明该

杂交组合的 F1 代群体表现出较高抗病性，群体样

本趋于抗病遗传趋势。

杂交组合 RRIC103×热研 8-79 的 210 份 F1 代

群体中抗病植株树占 56.19%，高抗植株 7 份，群

体平均抗病级次为轻感（S）（表 4）。F1 代群体中

病斑直径最大值为 2.30 cm，最小值为 0.33 cm，

表 4 3 个杂交组合 F1 代群体的抗病性评价结果

Tab. 4 Evaluation results of disease resistance in F1 generation of three hybrid combinations

F1 代抗感植株数量

Number of overall resistant and 杂交组合 susceptible plants in F1 generation

Hybrid combination

亲本抗病性等级

Parent disease

resistance level 高抗

HR

中抗

MR

轻感

S

中感

MS

高感

HS

总数

Total

F1 代抗病植株比率

Ratio of F1 generation

disease-resistant

plants/%

F1 代平均感病级次

F1 generation average disease level

IAN873♂

×云研 277-5♀

HR♂

×HR♀

70 165 33 0 0 268 87.68 MR

RRIC103♂×热研 8-79♀ MR♂×S♀ 7 111 71 17 4 210 56.19 S

云研 277-5♂×热垦 525♀ HR♂×S♀ 6 65 163 94 15 343 20.69 S

表 5 3 个杂交组合 F1 代群体的病斑直径评价结果

Tab. 5 Evaluation results of lesion diameter in F1 generation of three hybrid combinations

杂交组合/对照品种

Hybrid combinations/

control variety

平均病斑直径

Average lesion

diameter/cm

最小值

Minimum/cm

最大值

Maximum/cm

变异系数

Coefficient of

variation/%

小于对照的单株百分比

Percentage less than

CK/%

IAN873♂×云研 277-5♀ 0.68 0.11 1.33 38.23 50.75

RRIC103♂×热研 8-79♀ 1.02 0.33 2.30 32.35 9.52

云研 277-5♂

×热垦 525♀

1.29 0.40 2.23 28.68 3.50

IAN873（抗病对照） 0.67 0.35 0.85

第 11 期 李博勋等：橡胶树杂交 F1 代抗病种质鉴选及其抗病性分析 2285

图 1 杂交组合云研 277-5×IAN 873 的

F1 代群体抗病性正态分布

Fig. 1 Normal distribution of disease resistance in F1 generation of hybrid combinations Yunyan 277-5×IAN 873

图 2 杂交组合云研 277-5×IAN 873

的 F1 代抗病性 Q-Q 概率

Fig. 2 The Q-Q probability plot for F1 generation of

hybrid combinations Yunyan 277-5×IAN 873

平均值 1.02 cm，变异系数 32.35%（表 5、图 3），

群体的抗病性符合标准正态分布（图 4、图 5），

总体分布趋势及平均抗病级次在 3 个杂交组合中

最平稳，在一定程度上代表了总体的抗病期望值，

说明当群体数量足够大时，其抗病分布应符合正

态分布。

杂交组合云研 277-5×热垦 525 的 343 份 F1

代群体中抗病植株数占 20.69%，高抗植株 6 份，

群体平均抗病级次为轻感（S）（表 4），F1 代群体中

病斑直径最大值为 2.23 cm，最小值为 0.40 cm，平

均值 1.29 cm，变异系数 28.68%（表 5），群体的

抗病性同样符合正态分布（图 6、图 7），该组合

的 F1代群体可作为候选抗病种质进入到无性系的

高级系比。

2.2 候选抗病 F1 代种质的鉴定

橡胶树杂交 F1代种质早期抗病性鉴定是根据

图 3 代表性抗、感 F1 代植株病原接种图

Fig. 3 Corynespora pathogen inoculation in F1 generation

plants with resistance and susceptibility

图 4 杂交组合 RRIC103×热研 8-79 的

F1 代群体抗病性正态分布

Fig. 4 Normal distribution of disease resistance in F1 generation of hybrid combinations RRIC103×Reyan8-79

图 5 杂交组合云研 RRIC103×热研 8-79 的

F1 代抗病性 Q-Q 概率

Fig. 5 The Q-Q probability plot for F1 generation

of hybrid combinations RRIC103×Reyan 8-79

目标性状评价筛选出抗病性较好的优良单株，再

2286 热带作物学报 第 44 卷

图 6 杂交组合云研 277-5×热垦 525 的

F1 代群体抗病性正态分布

Fig. 6 Normal distribution of disease resistance

in F1 generation of hybrid combinations

Yunyan 277-5×Reken 525

图 7 杂交组合云研 277-5×热垦 525 的

F1 代抗病性 Q-Q 概率

Fig. 7 The Q-Q probability plot for F1 generation of hybrid combinations Yunyan 277-5×Reken 525

将优良单株繁殖成无性系进入高一级系比试验。

因此，根据 3 个杂交组合共 821 份 F1 代群体的抗

病性评价结果，选择符合正态分布的 RRIC103×

热研 8- 793 和云研 277-5×热垦 525 两个杂交组合

中病斑直径小于对照 IAN873 的 32 份优良单株为

候选抗病 F1 代种质，并将其进行芽接，每个单株

编号芽接不少于 10 株，共获得 297 株 F1 代无性

系种苗（表 6）。利用多主棒孢病菌 3 个亚型的代

表性菌株 HCcYN49（Cas5 亚型）、CC01（Cas2

亚型）和 HCcJPZ01（Cas0 亚型），致病力强弱依

次为：HCcYN49>CC01>HCcJPZ01，对 32 份候选

F1 代无性系种苗进行抗病性复筛。结果发现，杂

交组合 RRIC103×热研 8-79 中的 265、129、134

三个 F1 代单株（表 7），以及杂交组合云研 277-5×

热垦 525 中的 3162、3528 两个 F1 代单株（表 8）

不管是采用粗毒素生物萎蔫法还是田间活体接种

法，在 3 个亚型多主棒孢病菌的接种下均表现出

较好的抗病性水平。其中 265 和 129 这 2 个 F1 代

种质在田间活体接种后，其病斑出现的时间较晚，

病情指数也显著低于其他种质（表 7）。在这些 F1

代种质中，对 3 个亚型多主棒孢的抗病性也存在

明显差异，如 167 和 3262 等种质表现出对 Cas2

亚型的高度感病性，对 Cas0 亚型较为免疫；而

125 和 3303 等种质表现出对 Cas5 亚型的高度感

病性，不同的种质对不同亚型的病原菌敏感性不

同（表 7、表 8）。

2.3 抗病 F1 代种质的抗病关联性分析

2.3.1 防御酶活性测定 已有研究表明， POD、

SOD 等酶活作用能迅速降低体内活性氧积累给植

物带来的损伤，从而提高植物对病原菌的防御能

力[20]。为了进一步分析复筛结果得到的 5 个高抗

F1 代种质其防御酶活性变化与病原菌侵染之间的

关系，本研究对 265、129、134、3162、3528 五

个抗病 F1 代种质和对照种质 PR107 的 POD 和

SOD 活性变化进行测定。结果发现，5 个 F1 代抗

病种质以及对照品种 PR107 在多主棒孢病菌

（HCcYN49）接种后均能引起 POD 和 SOD 防御

酶活性的升高，在接种 24 h 时 POD 防御酶活性

达到峰值，134 种质的峰值最高，48 h 后呈逐渐

下降的趋势，相对于对照 PR107，5 个抗病 F1 代

种质的防御酶活性普遍较高，72 h 后活性整体下

降（图 8），而 SOD 防御酶活性的峰值在 5 个抗

表 6 候选 F1 代抗病单株信息

Tab. 6 Information on candidate F1 resistant individual plants

杂交组合

Hybrid combination

候选 F1代单株编号及成活株数

F1 generation individual plants and number of budding seedling

单株总数

Total number

RRIC103♂×热研 8-79♀ 183(8)､ 173(7) ､ 266(10)､ 187(10)､ 175(8) ､ 267(8)､ 167(10) ､ 154(10)､ 261(10) ､ 269(10)､

265(10)､ 125(8)､ 149(9)､ 182(9)､ 123(7)､ 134(10)､ 129(10)､ 100(8)､ 135(10)､ 262(10)

20(182)

云研 277-5♂

×热垦 525♀

3147(10)､ 3206(10)､ 3173(9)､ 3528(10)､ 3175(10)､ 3151(10)､ 3257(8)､ 3226(8)､ 3262(10)､

3303(10)､ 3155(10)､ 3162(10)

12(115)

注：括号前面的数字为 F1 代单株的编号，括号内的数字是该编号下芽接成活的株数。

Note: The number before the parentheses represents the germplasm number, while the number inside the parentheses represents the

number of plants that have survived budding.

第 11 期 李博勋等：橡胶树杂交 F1 代抗病种质鉴选及其抗病性分析 2287

表 7 杂交组合 RRIC103×热研 8-79 候选 F1 代单株抗病性复筛评价结果

Tab. 7 Result of rescreening evaluation of disease resistance in candidate F1 generation for RRIC103×Reyan 8-79

生物萎蔫指数

Biological wilting index

田间活体接种病情指数

Field disease index

F1 代单株编号

F1 generation individual

plant number HCcYN49 CC01 HCcJPZ01 HCcYN49 CC01 HCcJPZ01

综合抗病性评价水平

Synthetic evaluation

of resistant level

265 9.57 6.33 5.36 6.43 4.37 3.69 HR

129 10.00 5.14 6.44 8.52 8.39 6.12 HR

134 12.07 6.52 8.20 10.37 6.52 5.97 HR

261 13.71 12.49 6.85 9.64 7.52 6.53 MR

183 13.33 9.42 6.31 11.77 9.37 8.43 MR

173 14.29 10.35 12.43 13.04 10.07 7.21 MR

266 13.41 9.37 9.22 9.25 13.27 6.44 MR

187 11.52 9.22 12.36 12.55 11.42 8.65 MR

175 15.64 12.08 10.37 13.43 13.97 9.24 MR

267 16.54 16.93 9.24 15.36 14.97 10.15 S

167 16.72 20.33 10.47 15.37 17.68 10.24 S

154 22.53 14.82 11.48 22.19 15.74 9.23 S

269 23.43 19.66 17.30 23.64 19.32 11.68 S

125 25.76 20.44 16.48 25.37 22.79 14.10 S

149 19.63 24.65 15.77 23.97 23.94 18.65 S

182 27.21 26.45 20.47 25.77 18.53 18.30 S

123 25.67 27.36 22.55 27.34 25.02 20.96 S

100 32.14 26.80 18.25 31.40 28.53 20.37 MS

135 27.97 33.86 25.47 33.47 27.62 23.14 MS

262 33.45 30.48 25.53 34.52 30.48 25.93 MS

表 8 杂交组合云研 277-5×热垦 525 候选 F1 代单株抗病性复筛评价结果

Tab. 8 Result of rescreening evaluation of disease resistance in candidate F1 generation for Yunyan 277-5×Reken 525

生物萎蔫指数

Biological wilting index

田间活体接种病情指数

Field disease index

F1 代单株编号

F1 generation individual plant number HCcYN49 CC01 HCcJPZ01 HCcYN49 CC01 HCcJPZ01

综合抗病评价水平

Synthetic evaluation

of resistant level

3162 8.37 8.44 6.53 9.72 7.33 5.12 HR

3528 9.72 8.04 8.17 10.53 9.27 6.29 HR

3151 12.25 9.48 9.25 13.64 11.73 10.15 MR

3147 15.32 10.58 8.54 15.97 13.42 9.45 MR

3206 17.66 13.52 10.38 18.62 13.52 11.49 MR

3173 18.84 14.33 9.17 19.64 15.41 13.24 MR

3175 20.64 15.35 12.49 23.11 19.25 17.68 S

3257 23.21 17.94 15.31 25.97 22.40 19.37 S

3226 25.49 19.82 11.53 26.54 22.47 15.53 S

3262 20.11 23.14 13.67 29.31 24.34 17.14 S

3303 32.46 25.47 20.13 31.15 22.77 20.79 MS

3155 33.50 27.52 23.14 32.28 24.48 22.13 MS

病种质中均不相同，129 和 134 在接种 12 h 时 SOD

活性达到峰值，265、3162 和 3528 在接种 24 h

达到峰值，48 h 后整体均呈下降趋势，72 h 又有

所升高（图 9）。通过对 POD 和 SOD 两个防御酶

活性的变化可以看出，5 个抗病 F1 代种质受病原

菌侵染后，均能诱导 POD 和 SOD 活性显著升高，

并在接种不同时间段，通过防御酶活性的变化来抵

御病原菌的进一步侵染。

2288 热带作物学报 第 44 卷

图 8 F1 代抗病种质 POD 酶活性变化

Fig. 8 Changes in POD enzyme activity of F1 resistant

germplasm

图 9 F1 代抗病种质 SOD 酶活性变化

Fig. 9 Changes in SOD enzyme activity of F1 resistant

germplasm

2.3.2 抗病相关基因表达分析 前期研究发现

HbNPR1 和 HbGLP01 基因是橡胶树棒孢霉落叶病

的 2 个抗病相关基因，在多主棒孢病菌侵染后能

引起其表达量的明显变化，并且这 2 个基因在橡

胶树抗、感种质中的表达模式存在显著差异[21-22]。

因此，分析这 2 个基因在 5 个抗病 F1 代种质中的

表达情况，将从基因水平明确种质的抗病关联性。

从结果可以看出，当多主棒孢病菌（HCcYN49）

接种后 6 h 就能诱导 HbNPR1 基因表达量的升高，

并且在 24 h 时表达量均达到峰值，265 和 3162

两个种质中 HbNPR1 基因的诱导表达量要高于其

他几个种质，在 48 h 时有所下降，72 h 时表达量

降至最低，与对照 PR107 相比，5 个抗病 F1 代种

质的相对表达量都高于对照，表达模式基本一致

（图 10）。对于 HbGLP01 基因，265、129、134

在多主棒孢病菌接种 12 h 时表达量就达到峰值，

而 134、3162、3528 三种质以及对照 PR107 在 24 h

达到峰值，48 h 之后表达量均下降，5 个 F1 代种

质中 HbGLP01 基因的表达模式存在一定差异（图

11）。研究表明，NPR1 是植物中广谱抗性的基因，

参与水杨酸抗病信号转导途径，与 TGA 转录因子

相互作用，引起下游抗病基因的表达[23]。而 GLP

是一类重要的结构性蛋白，具有草酸氧化酶

图 10 HbNPR1 基因在 F1 代抗病种质中的表达特性

Fig. 10 HbNPR1 gene expression characteristics of

F1 resistant germplasm

图 11 HbGLP01 基因在 F1 代抗病种质中的表达特性

Fig. 11 HbGLP01 gene expression characteristics of F1

resistant germplasm

（OXO）和 SOD 活性，能抑制活性氧的产生，增

强细胞壁的稳定性，在病原菌侵染早期起到关键

作用[24-25]。

3 讨论

橡胶树棒孢霉落叶病是主要植胶国家橡胶树

上暴发流行最为严重的病害之一，也是国际天然橡

胶产业健康持续发展的主要生物限制因素[26]。国际

上，对该病的防治主要采用抗病育种的方式，而抗

病品种的鉴选和创制利用是抗病种质选育的关键。

橡胶树是一种基因型高度杂合且育种周期长

达 30 年的热带高大乔木，杂交育种是橡胶树最常

规也是选育优良橡胶树种质常用的方法[27]，从具

有优良性状的亲本杂交组合中选择 F1 代优良单

株，并进行无性系的繁育，是橡胶树优良种质创

制的基本策略[28]。近年来，通过杂交育种选育出

如速生高产的热垦 525 和云研 277-5[16]、抗寒性

状良好的湛试 327-13[29]等优良品种（系），都较

好地遗传了亲本的性状特征，反映了亲本杂交的

有效性，缩短了育种进程。因此，建立橡胶树棒

孢霉落叶病的早期抗病性鉴定技术体系，通过对

杂交组合 F1代群体早期抗病性的评价以及抗病表

第 11 期 李博勋等：橡胶树杂交 F1 代抗病种质鉴选及其抗病性分析 2289

型特征的观察，从中选出抗病性较好的优良 F1 代

单株并进行无性系的繁育，将有助于获得抗病的

无性系种质材料，对橡胶树优良品种（系）的选

育具有重要意义。

抗病性鉴定在实施过程中的方案设计、评价

方法、病情分级标准以及接种的病原菌对抗病性

评价结果都至关重要。本研究严格按照农业行业

标准 NY/T 3195—2018《热带作物种质资源抗病

虫鉴定技术规程 橡胶树棒孢霉落叶病》实施，选

用的病原菌是来自 3 个亚型的多主棒孢病菌代表

性菌株。由于多主棒孢病菌与橡胶树上的其他真

菌性病害的病原在致病机制上存在明显差异，它

是一种死体营养型的病原真菌，在侵染初期能产

生寄主专化性毒素 cassiicolin，该物质是导致橡胶

叶片坏死的重要致病因子，根据 cassiicolin 的毒

素类型，将多主棒孢病菌划分成了不同的亚型

（Cas1~Cas6），我国存在 Cas0、Cas2 和 Cas5 三

种亚型，其中 Cas5 亚型为橡胶树上的优势种群[30]。

不同的橡胶种质对这 3 个亚型多棒孢病菌的抗病

性存在明显差异[19]。为了客观全面地分析橡胶树

杂交 F1 群体的抗病性水平，进而选出抗病性较好

的优良 F1 代种质，本研究采取 2 轮抗病性评价，

第一轮评价是利用多主棒孢病菌优势种群 Cas5

亚型的代表性菌株，采用离体菌饼接种法，对 3

个杂交组合共 821 份 F1 代种质进行大规模的抗病

性评价，从中获得 32 份候选抗病 F1 代单株，并

对每个单株进行基部芽接，获得 F1代无性系种苗；

第二轮评价是利用 Cas0、Cas2 和 Cas5 三个亚型

多主棒孢病菌的代表性菌株，分别采用粗毒素生

物萎蔫和田间活体接种 2 种方法对候选的 32 份

F1 代无性系种苗进行抗病性复筛，经过 2 轮评价、

不同亚型的多主棒孢病菌接种以及多种评价方

法，最终获得 5 份抗病性较好的 F1 代种质，并从

防御酶水平和抗病相关基因的角度进一步验证了

5 份 F1 代种质的抗病关联性。通过上述的抗病性

鉴定技术，得到的抗病性评价结果以及获得的 F1

代抗病种质都具有较强的可靠性，客观反映出 3

个杂交组合 F1 代群体的抗病性。该技术体系能为

后续橡胶树种质的选育提供较好的技术方案，评

价结果也能为橡胶树优良品种的选育与创制利用

提供较好的种质材料。

寄主植物与病原微生物相互作用的过程中会

产生一系列生理生化反应，特别是引起酚类代谢

相关酶活性增强，如 SOD、POD、CAT 以及 PAL

等，都是参与寄主防御反应的关键因子，而超氧

化物歧化酶和过氧化物酶是细胞内减轻活性氧伤

害的保护酶[31]。本研究中，当多主棒孢病菌侵染

初期，在 5 个抗病 F1 代种质中就能引起超氧化物

歧化酶和过氧化物酶活性的升高，在一定程度上

说明，多主棒孢病菌侵染能诱导这 2 个酶的活性

进而增强寄主的抗病性，但这并不是在所有的种

质中都有明显的相关性，因为代谢过程中的酶活

性变化是根据寄主植物和病原微生物互作体系的

不同而不同[31]，比如同一个品种与不同病原生理

小种（或种群）之间的互作体系，以及不同品种

与同一个病原生理小种（或种群）之间的互作体

系，都会导致病原菌在侵染过程中防御酶活性的

变化。此外，植物的抗病性还与病原微生物关联

分子模式引发的免疫反应（PTI）以及由病原效应

子引发的免疫反应（ETI）密切相关，并且是由水

杨酸、乙烯、茉莉酸等植物激素介导的抗病性[32]。

橡胶树 HbNPR1 基因在水杨酸抗病信号转导途径

中起到了十分关键的作用，它能激活下游防御反

应基因的表达，正向调控寄主的抗病性[21]。

HbGLP01 是一种类萌发素蛋白，在植物基础抗性

方面发挥着重要作用，具有 OXO 和 SOD 活性，

能催化草酸氧化，增强植物细胞壁结构，触发过

氧化脂质反应和乙烯的合成[22]。本研究中这 2 个

基因在参与橡胶树与多主棒孢病菌相互作用初期

都发挥着重要作用，在不同抗性水平 F1 代种质中

的表达量明显不同，具有作为橡胶树棒孢霉落叶

病抗病性早期分子鉴定靶标基因的潜力。

致谢 本文得到了海南省重点研发计划项目（No.

ZDYF2021XDNY153）和国家重点研发计划项目（No.

2019YFD1000500）的支持。感谢云南省热带作物科学研究

所提供的 3 个杂交组合共 821 份 F1代种质材料和候选 F1 代

单株的无性系种苗，以及用于开展抗病性评价有关的实（试）

验条件。

参考文献

[1] 黄华孙. 现代农业产业技术体系建设理论与实践 天然橡

胶体系分册[M]. 北京: 中国农业出版社, 2020.

HUANG H S. The theory and practice of modern agricultural

industrial technology system construction natural rubber

system[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2020. (in

Chinese)

[2] BARTHE P, PUJADE-RENAUD V, BRETON F, GARGANI

D, THAI R, ROUMESTAND C, DE-LAMOTTE F. Struc-

2290 热带作物学报 第 44 卷

tural analysis of cassiicolin, a host-selective protein toxin

from Corynespora cassiicola[J]. Journal of Molecular Biology, 2007, 367: 89-101.

[3] 黄贵修, 许灿光, 李博勋. 中国天然橡胶病虫草害识别与

防治(第二版)[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2018.

HUANG G X, XU C G, LI B X. Identification and control of

diseases, pests and weeds of natural rubber in China (2nd

edition)[M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2018. (in Chinese)

[4] PU J J, ZHANG X, QI Y X, XIE Y X, ZHANG H Q,

ZHANG H. First record of Corynespora leaf fall disease of

Hevea rubber tree in China[J]. Australasian Plant Disease

Notes, 2007, 2(1): 35-36.

[5] 李博勋, 刘先宝, 蔡吉苗, 黄贵修. 中国橡胶树棒孢霉落

叶病疫情调查及其发生规律初探[J]. 热带作物学报, 2015,

36(11): 2058-2066.

LI B X, LIU X B, CAI J M, HUANG G X. Investigation and

occurrence regularity of Corynespora leaf fall diseases of

rubber tree in China[J]. Chinese Journal of Tropical Crops,

2015, 36(11): 2058-2066. (in Chinese)

[6] 黄贵修, 时涛, 刘先宝. 巴西橡胶树棒孢霉落叶病[M]. 北

京: 中国农业科学技术出版社, 2008.

HUANG G X, SHI T, LIU X B. Corynespora leaf fall disease of Hevea brasiliensis[M]. Beijing: China Agricultural

Science and Technology Press, 2008. (in Chinese)

[7] TAN A M, LOO T P, VADIVEL G, BACHIK M R. Survey

of major leaf disease of rubber in Peninsular Malaysia[J].

Planter’s Bulletin, 1992, 211: 51-62.

[8] TRAN D H, TRAN P D. Field efficacy of chemical fungicides on rubber leaf fall disease (Corynespora cassiicola) in

Central Vietnam[J]. Research on Crops, 2019, 20(3):

611-615.

[9] MANJU M J, JACOB C K, IDICULA S P. Corynespora leaf

fall disease management in Hevea using oil-dispersible and

dust fungicide formulations[J]. Dispersible, 2002, 15(1):

45-48.

[10] 张春霞, 何明霞, 李加智, 王进强, 蒋桂芝, 侯建勇. 橡胶

树棒孢霉落叶病病原菌的生物学特性[J]. 植物保护, 2010,

36(2): 98-101.

ZHANG C X, HE M X, LI J Z, WANG J Q, JIANG G Z,

HOU J Y. Biological characteristics of Corynespora cassiicola causing Corynespora leaf fall disease[J]. Plant Protection, 2010, 36(2): 98-101. (in Chinese)

[11] 吴春太, 李维国, 高新生, 张晓飞, 张伟算. 我国橡胶树

育种目标及发展策略探讨[J]. 广西农业科学, 2009, 40(12):

1633-1636.

WU C T, LI W G, GAO X S, ZHANG X F, ZHANG W S.

Rubber tree breeding: objectives and development strategies

in China[J]. Guangxi Agricultural Sciences, 2009, 40(12):

1633-1636. (in Chinese)

[12] 李博勋, 刘先宝, 林春花, 时涛, 黄贵修. 国内橡胶树主

要种质对棒孢霉落叶病的抗性评价[J]. 植物保护, 2014,

40(5): 86-92.

LI B X, LIU X B, LIN C H, SHI T, HUANG G X. Resistance evaluation of main Hevea brasiliensis germplasms to

Corynespora leaf fall disease in China[J]. Plant Protection,

2014, 40(5): 86-92. (in Chinese)

[13] 胡彦师, 周世俊, 安泽伟, 张晓飞, 方家林, 涂敏, 程汉,

曾霞, 黄华孙. 国家橡胶树种质资源圃资源安全保存[J].

热带作物学报, 2022, 43(1): 78-86.

HU Y S, ZHOU S J, AN Z W, ZHANG X F, FANG J L, TU

M, CHENG H, ZENG X, HUANG H S. Safe conservation of

rubber tree germplasm resources in the national rubber tree

germplasm repository[J]. Chinese Journal of Tropical Crops,

2022, 43(1): 78-86. (in Chinese)

[14] 刘忠亮, 宁连云, 和丽岗. 橡胶树优良品种 IAN873 在云

南的适应性[J]. 热带农业科技, 2010, 33(3): 13-15, 30.

LIU Z L, NING L Y, HE L G. Adaptability study on Hevea

clone IAN873 in Yunnan[J]. Tropical Agricultural Science &

Technology, 2010, 33(3): 13-15, 30. (in Chinese)

[15] 黄华孙. 中国橡胶树育种五十年[M]. 北京: 中国农业出

版社, 2005.

HUANG H S. Fifty years of rubber tree breeding in

China[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2005. (in Chinese)

[16] 余文才, 宁连云, 邱彦芬, 和丽岗. 橡胶树胶木兼优品种

热垦 525 杂交子代早期鉴定[J]. 热带农业科技, 2018,

41(4): 6-11.

YU W C, NING L Y, QIU Y F, HE L G. Early identification

of hybrids of timber/latex clone Renken 525 in Hevea brasiliensis[J]. Tropical Agricultural Science & Technology,

2018, 41(4): 6-11. (in Chinese)

[17] 周建南, 曾霞. “一带一路”热带国家天然橡胶共享品种

于技术[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2020.

ZHOU J N, ZENG X. “Belt and Road” tropical countries

share varieties of natural rubber with technology[M]. Beijing:

China Agricultural Science and Technology Press, 2020. (in

Chinese)

[18] 中华人民共和国农业农村部. 热带作物种质资源抗病虫

鉴定技术规程 橡胶树棒孢霉落叶病：NY/T 3195—

2018[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.

Ministry of Agriculture and Rural Affairs, P. R. China.

Technical specification for resistance identification to diseases and insects of tropical crops germpalsm—Corynespora

leaf fall disease of rubber tree: NY/T 3195—2018[S]. Beijing: Standards Press of China, 2018. (in Chinese)

第 11 期 李博勋等：橡胶树杂交 F1 代抗病种质鉴选及其抗病性分析 2291

[19] 李博勋, 冯艳丽, 刘先宝, 蔡吉苗, 陆翠梅, 郑肖兰, 黄贵

修. 我国热带作物多主棒孢种群多样性及致病力分化分

析[J]. 热带作物学报, 2019, 40(12): 2456-2465.

LI B X, FENG Y L, LIU X B, CAI J M, LU C M, ZHENG X

L, HUANG G X. Genetic diversity and pathogenic variability among isolates of Corynespora cassiicola from tropical

crops in China[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019,

40(12): 2456-2465. (in Chinese)

[20] BERACOCHEA V C, ALMASIA N I, PELUFFO L,

NAHIRNAK V, HOPP E H, PANIEGO N, HEINZ R A,

VAZQUEZ-ROVERE C, LIA V V. Sunflower germin-like

protein HaGLP1 promotes ROS accumulation and enhances

protection against fungal pathogens in transgenic Arabidopsis thaliana[J]. Plant Cell Reports, 2015, 34(10): 1717-1733.

[21] 李博勋, 时涛, 林春花, 刘先宝, 蔡吉苗, 黄贵修. 橡胶树

抗病相关基因 HbNPR1 的克隆及其表达分析[J]. 热带作

物学报, 2014, 35(6): 1076-1083.

LI B X, SHI T, LIN C H, LIU X B, CAI J M, HUANG G X.

Cloning and expression analysis of resistance-related gene

HbNPR1 from Hevea brasiliensis[J]. Chinese Journal of

Tropical Crops, 2014, 35(6): 1076-1083. (in Chinese)

[22] 陈珊, 李博勋, 陈奕鹏, 刘先宝, 黄贵修. 橡胶树类萌发

素蛋白基因 HbGLP01 的克隆及其表达分析[J]. 热带作物

学报, 2016, 37(4): 715-721.

CHEN S, LI B X, CHEN Y P, LIU X B, HUANG G X.

Cloning and expression analysis of Germin-like gene

HbGLP01 from rubber tree[J]. Chinese Journal of Tropical

Crops, 2016, 37(4): 715-721. (in Chinese)

[23] NDAMUKONG I, ABDALLAT A A, THUROW C, FODE

B, ZANDER M, WEIGEL R. SA‐inducible Arabidopsis

glutaredoxin interacts with TGA factors and suppresses JA‐

responsive PDF1. 2 transcription[J]. The Plant Journal, 2007,

50(1): 128-139.

[24] SAKAMOTO A, NISHIMURA T, MIYAKI Y I,

WATANABE S, TAKAGI H, IZUMI S. In vitro, and in vivo,

evidence for oxalate oxidase activity of a germin-like protein

from azalea[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications, 2015, 458(3): 536-542.

[25] KOMATSU S, KOBAYASHI Y, NISHIZAWA K, NANJO

Y, FURUKAWA K. Comparative proteomics analysis of

differentially expressed proteins in soybean cell wall during

flooding stress[J]. Amino Acids, 2010, 39(5): 1435-1449.

[26] 时涛, 李博勋, 冯艳丽, 刘先宝, 郑肖兰, 黄贵修. 橡胶树

棒孢霉落叶病对中国天然橡胶及相关产业的安全性评

估[J]. 热带农业科学, 2019, 39(8): 66-71.

SHI T, LI B X, FENG Y L, LIU X B, ZHENG X L,

HUANG G X. Safety assessment of Corynespora leaf fall

disease on natural rubber and related industries in China[J].

Chinese Journal of tropical agriculture, 2019, 39(8): 66-71.

(in Chinese)

[27] 李文秀, 贺军军, 张华林, 罗萍. SSR 分子标记鉴定橡胶

树 F1真伪杂种[J]. 热带作物学报, 2021, 42(5): 1305-1309.

LI W X, HE J J, ZHANG H L, LUO P. Identification of F1

hybrids of Hevea brasiliensis by SSR markers[J]. Chinese

Journal of Tropical Crops, 2021, 42(5): 1305-1309. (in Chinese)

[28] 吴春太, 李维国, 黄华孙. 近年来国内外橡胶树种质资源

与育种方法研究新进展[J]. 西北林学院学报, 2013, 28(2):

118-124, 146.

WU C T, LI W G, HUANG H S. Research progresses on

Hevea germplasm resources and breeding methods[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2013, 28(2): 118-124,

146. (in Chinese)

[29] 李土荣, 贺军军, 吴青松, 王一承, 程儒雄, 罗萍. 橡胶树

新品系湛试 327-13 抗寒性和产胶能力调查[J]. 热带农业

科学, 2016, 36(6): 6-9.

LI T R, HE J J, WU Q S, WANG Y C, CHENG R X, LUO P.

Investigation of cold resistance and rubber production capacity of rubber clone Zhanshi 327-13[J]. Chinese Journal of

tropical Agriculture, 2016, 36(6): 6-9. (in Chinese)

[30] 李博勋, 刘先宝, 冯艳丽, 解惠婷, 黄贵修. 橡胶树多主

棒孢病菌 Cassiicolin 基因条形码数据库构建及分子检测

技术[J]. 热带作物学报, 2019, 40(9): 1770-1782.

LI B X, LIU X B, FENG Y L, XIE H T, HUANG G X. Construction of Cassiicolin genes barcode database and molecular detection technology of Corynespora cassiicola from

Hevea brasiliensis in China[J]. Chinese Journal of Tropical

Crops, 2019, 40(9): 1770-1782. (in Chinese)

[31] 谢联辉. 普通植物病理学[M]. 北京: 科学出版社, 2006.

XIE L H. Regular plant pathology[M]. Beijing: Science

Press, 2006. (in Chinese)

[32] JONES J D G, DANGL J L. The plant immune system[J].

Nature, 2006, 444(7117): 323-329.

热带作物学报 2023, 44(11): 22922304

Chinese Journal of Tropical Crops

收稿日期 2022-09-08；修回日期 2022-10-24

基金项目 国家重点研发计划项目（No. 2019YFD1001103）；广西农业科学院科技发展基金项目（桂农科 2021JM126）。

作者简介 唐玉娟（1987—），女，硕士，助理研究员，研究方向：杧果遗传育种。*通信作者（Corresponding author）：黄国

弟（HUANG Guodi），E-mail：1161737795@qq.com。

基于 SSR 荧光标记的杧果种质资源遗传多样性分析及分子

身份证构建

唐玉娟1,2，罗世杏1,2，黄国弟1,2*

，宋恩亮1

，李日旺1,2，赵 英1,2，张 宇1,2，莫永龙1,2，

唐莹莹1,2

1. 广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁 530001；2. 广西壮族自治区芒果产业绿色高效发展工程研究中心，广西

南宁 530001

摘 要：丰富的种质资源是杧果新品种选育和产业发展的基础。为保护和利用杧果种质资源，本研究利用课题组前期

开发的 TP-M13-SSR 标记对杧果种质资源保护广西创新基地圃内保存的 145 份杧果地方品种、育成品种及其近缘野生

种进行遗传多样性分析和分子身份证构建。结果表明：12 对引物的平均观测等位基因数为 3.2838、平均观察杂合度（Ho）

为 0.5858、平均期望杂合度（He）为 0.6725、平均 Shannon 指数（I）为 1.3383、平均 Nei 基因多样性指数（Na）为 0.6702、

多态信息含量（PIC）分布范围在 0.5036~0.7827 之间，平均值为 0.6396，所有引物为高度多态性位点，说明 TP-M13-SSR

荧光引物可以为杧果的遗传多样性分析提供研究数据；145 份材料的遗传相似性系数变化范围为 0.5676~1.000，平均为

0.7417，其中爱文与印度杧 1 号遗传相似性系数为 1.000，扁桃杧田阳 20-2 与大头香杧、扁桃杧田阳 20-2 与硕帅杧、

金煌杧与桂热杧 10-1 的遗传相似性系数最小，均为 0.5676；在遗传相似性系数为 0.7060 时，145 份种质分为 2 个类群，

I 类群包括 108 份杧果和 20 份扁桃，种质数量最多，占总数的 88.9%，Ⅱ类群包括 17 份材料，全部为扁桃。在遗传相

似性系数为 0.7330 时，I 类群可进一步分为 5 个亚群，其中 I-1 和 I-3 亚群种质数量最多，占所有杧果的 91.92%，UPGMA

聚类分析表明扁桃未严格按照种属关系聚在一起，杧果的整体聚类结果与其地理来源基本一致；对 145 份材料的扩增

产物进行 SSR 荧光标记毛细管电泳检测获得指纹图谱，采用数字和字母相结合的编码方式获得分子身份证，通过分子

身份证进行种质鉴定，每一对引物可平均区分 12.4 份种质，鉴定率明显高于前人研究，表明 TP-M13-SSR 检测技术比

目前广泛采用的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测技术在杧果种质鉴定上更具优势。本研究结果为杧果及其近缘种种质资

源的收集整理和新品种的选育提供科学依据。

关键词：杧果；TP-M13-SSR；遗传多样性；分子身份证

中图分类号：S667.7 文献标识码：A

Genetic Diversity Analysis and Molecular ID Construction of Mango

Germplasm Based on SSR Fluorescence Markers

TANG Yujuan1,2, LUO Shixing1,2, HUANG Guodi1,2*, SONG Enliang1

, LI Riwang1,2, ZHAO Ying1,2,

ZHANG Yu1,2, MO Yonglong1,2, TANG Yingying1,2

1. Guangxi Subtropical Crops Research Institute, Nanning, Guangxi 530001, China; 2. Guangxi Zhuang Autonomous Region Engineering Research Center of Green and Efficient Development for Mango Industry, Nanning, Guangxi 530001, China

Abstract: Abundant germplasm resources are the basis for mango variety breeding and industrial development. For better protection and utilization of mango germplasm resources, the TP-M13-SSR marker developed by our team previously were used to analyze the genetic diversity and construct molecular ID of 145 mango germplasms containing

第 11 期 唐玉娟等：基于 SSR 荧光标记的杧果种质资源遗传多样性分析及分子身份证构建 2293

local cultivars, bred varieties and wild relative species, which stored in the nursery of Guangxi Innovation Base of

mango germplasm resources conservation. The results showed that the average number of observed alleles for the 12

primer pairs was 3.2838, the average observed heterozygosity (Ho) was 0.5858, the average expected heterozygosity (He)

was 0.6725, the average Shannon index (I) was 1.3383, and the average Nei’s gene diversity index (Na) was 0.6702. The

polymorphism information content (PIC) of the 12 primer pairs ranged from 0.5036 to 0.7827, with an average value of

0.6396. All the primers were highly polymorphic sites. The result suggested that TP-M13-SSR primer could provide

data support for genetic diversity analysis of mango. The genetic similarity coefficient of 145 materrials varied from

0.5676 to 1.000, with an average of 0.7417. The genetic similarity coefficient between Irwin and Indian No. 1 was 1.000.

The minimum genetic similarity coefficient was 0.5676, between M. persiciformis 20-2 and Dadouxiang mango, M.

persiciformis 20-2 and Shuoshuai mango, Jinhuang mango and Guire 10-1 mango. All the 145 mango germplasms were

divided into two groups when the genetic similarity coefficient was 0.7060. Group I contained 108 mango species and

20 M. persiciformis species, accounting for 88.90% of the total number of germplasms. Group Ⅱ contained 17 specimens, all of which were M. persiciformis species. Group I could be further divided into five subgroups when the genetic

similarity coefficient was 0.7330, among which subgroups I-1 and I-3 were the most abundant, accounting for 91.92% of

all mango germplasms. The results of UPGMA clustering analysis showed that M. persiciformis were not clustered

strictly according to the species relationship, and the overall clustering result of mango germplasms was basically consistent with its geographical origin. All the 145 materials were amplified by 12 pairs of SSR fluorescent primers to obtain the fingerprint map, and the molecular ID was obtained by the assignment of numbers and letters combination. Each

pair of primers could distinguish 12.4 germplasms on average, and the identification rate was significantly higher than

that of previous studies, indicating that TP-M13-SSR had more advantageous than denaturing polyacrylamide gel electrophoresis in mango germplasm identification. This study would provide scientific basis for the collection and utilization of germplasm resources and variety breeding of mango. It is also proposed for molecular identification of bred varieties, which is of great significance to the development of mango industry for providing methods for molecular identification and intellectual property of bred varieties.

Keywords: Mangifera indica L.; TP-M13-SSR; genetic diversity; molecular identity

DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.11.018

我国是世界第二大杧果（Mangifera indica L.）

生产国，近年来，我国杧果产业快速发展，截至

2020 年，全国杧果种植面积达 32.3 万 hm2

，产量

约 266 万 t，产值达 205.2 亿元（农业农村部农垦

局 2021 年统计数据），杧果产业已成为我国热区

主要农业支柱产业之一。丰富的种质资源是杧果

新品种选育和产业发展的基础，据统计，目前我

国保存有大约 1000 份杧果种质材料，保存量位

居世界第二[1]。面对如此庞大的种质数量，如何

有效进行鉴定区分及合理利用是目前亟待解决

的问题。

形态学鉴定和分子标记鉴定是种质鉴定的常

用方法。形态学鉴定由于易受环境影响，且需要

鉴定者有一定的经验，在种质鉴定上存在难度。

而分子标记具有多位点性、高变异性和稳定性等

特点，被越来越广泛应用于种质鉴定。SSR（simple

sequence repeats）标记具有操作简便、准确可靠，

重复性好等优点，被国际植物新品种权保护联盟

（UPOV）推选为 DNA 指纹图谱构建的首选标记

之一[2]。目前，SSR 标记在国内已应用于苹果[3]、

梨[4]、桃[5]、荔枝[6]等多种果树遗传育种研究的各

个领域，在杧果研究中也有相关报道，如黄丽芳

等[7]用筛选出的多态性引物对杧果实生资源进行

SSR-PCR 扩增，最终将 116 份资源划分为 4 个群

组；周立等[8]利用课题组开发的功能性 SSR 分子

标记对种质圃内的杧果材料进行遗传多样性分

析，将 43 个品种划分为 3 个组。

分子身份证（molecular ID）是在 DNA 指纹

图谱的基础上提出的一种鉴定种质资源的方法，

即将指纹图谱进行编码赋值，使每一份种质拥有

一段特定的字符串，通过字符串对种质进行区分。

国外 OHTSUBO 等[9]利用 SSR 分子标记的方法构

建了水稻的分子身份证；PAN[10]利用 21 对 SSR

引物构建了 1025 份甘蔗种质资源的分子身份证

数据库。国内祁伟[11]较早地应用 ISSR 和 SRAP

分子标记分别绘制了红麻与蓖麻 DNA 指纹图谱，

并建立其分子身份证；在果树种质资源的分子身

份证研究上，则是艾呈祥等[12]较早地利用 10 对

SSR 引物构建了 38 份甜樱桃种质的指纹图谱，

将分子指纹赋值后建立品种的分子身份证，而后

2294 热带作物学报 第 44 卷

在桃[13]、葡萄[14]和梨[15]等果树上也进行过此类

研究。目前关于杧果分子身份证研究较少，仅见

王明等[16]和姚全胜等[17]利用 SSR 引物通过变性

聚丙烯酰胺凝胶电泳检测方法构建数字化指纹

图谱。

TP-M13-SSR 是近年发展起来的最新检测技

术，结合了 SSR 技术和荧光检测技术的特点，具

有高检测精度、高效率等优点，比目前广泛采用

的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测技术准确性更

高、重复性更好，可以进行高通量 DNA 的指纹

品种鉴定。目前，基于 SSR 荧光标记的杧果种质

遗传多样性分析和分子身份证构建研究国内外尚

未见报道。本研究通过对杧果种质资源保护广西

创新基地圃内保存的 145 份杧果地方品种、育成

品种及其近缘野生种扁桃进行遗传多样性分析，

构建个体独特的分子身份证，以期实现杧果种质

资源的快速、准确区分，为杧果种质合理利用提

供指导。

1 材料与方法

1.1 材料

145 份种质均取自国家杧果种质资源保护广

西创新基地，包括 99 份杧果，36 份杧果近缘野

生种扁桃（表 1）。

表 1 145 份种质编号和名称

Tab. 1 Codes and names of tested 145 germplasms

序号

No.

中文名

Chinese name

拉丁名

Latin name

产地

Origin

序号

No.

中文名

Chinese name

拉丁名

Latin name

产地

Origin

1 汤米·阿琼斯 M. indica 美国 36 三蜜杧 M. indica 中国云南

2 爱文 M. indica 美国 37 勐底红杧 M. indica 中国云南

3 圣心 M. indica 美国 39 安宁红杧 M. indica 中国四川

4 法斯西尔 M. indica 美国 40 菲杧 M. indica 中国云南

5 海顿 M. indica 美国 41 云南矮杧 M. indica 中国云南

7 布鲁斯 M. indica 美国 42 胭脂杧 M. indica 中国云南

8 红凯特 M. indica 美国 43 杨杧 M. indica 中国云南

11 杉林 1 号 M. indica 中国台湾 44 龙杧 M. indica 中国云南

12 台农 1 号 M. indica 中国台湾 45 硕帅杧 M. indica 中国云南

13 蜜桃杧 M. indica 中国台湾 46 红玉 M. indica 中国海南

14 台农 2 号 M. indica 中国台湾 47 兴热 1 号 M. indica 中国海南

15 台芽杧 M. indica 中国台湾 48 黄玉 M. indica 中国海南

16 金煌杧 M. indica 中国台湾 49 金龙杧 M. indica 中国四川

17 贵妃杧 M. indica 中国台湾 50 新红 2 号 M. indica 中国四川

18 凤凰杧 M. indica 中国台湾 51 乳杧 M. indica 中国四川

19 桂热杧 23 号 M. indica 中国广西 52 龙眼香杧 M. indica 中国四川

21 农院 8 号 M. indica 中国广西 54 古巴大娃 M. indica 古巴

22 象牙 22 M. indica 中国广西 55 太太杧 M. indica 古巴

23 桂热杧 120 号 M. indica 中国广西 56 印度杧 902 号 M. indica 印度

24 桂香杧 M. indica 中国广西 57 秋实 1 号 M. indica 印度

25 柳州吕宋 M. indica 中国广西 58 印度杧 906 号 M. indica 印度

26 桂热杧 16-1 号 M. indica 中国广西 59 椰香 M. indica 印度

27 良余 1 号 M. indica 中国广西 60 龙井大杧 M. indica 中国海南

28 桂热杧 07-1 号 M. indica 中国广西 61 南逗迈 4 号 M. indica 泰国

29 桂热 4 号 M. indica 中国广西 62 永乐 1 号 M. indica 中国广西

31 桂热杧 07-2 号 M. indica 中国广西 64 肯盛顿 M. indica 澳大利亚

32 桂热杧 82 号 M. indica 中国广西 65 spooner M. indica 澳大利亚

33 红苹杧 M. indica 中国广西 68 海豹杧 M. indica 印度

35 虎豹牙 M. indica 中国云南 69 巴基斯坦 413 M. indica 巴基斯坦

第 11 期 唐玉娟等：基于 SSR 荧光标记的杧果种质资源遗传多样性分析及分子身份证构建 2295

续表 1 145 份种质编号和名称

Tab. 1 Codes and names of tested 145 germplasms (continued)

序号

No.

中文名

Chinese name

拉丁名

Latin name

产地

Origin

序号

No.

中文名

Chinese name

拉丁名

Latin name

产地

Origin

70 巴基斯坦 44 M. indica 巴基斯坦 127 云热 032 M. indica 中国云南

71 越南红杧 M. indica 越南 129 龙州泰国杧 M. indica 中国广西

73 奶油香杧 M. indica 越南 130 暹罗杧 M. indica 泰国

74 三色杧 M. indica 越南 131 四合象牙 M. indica 中国广西

75 沙华绿 M. indica 越南 133 越南西贡引 M. indica 越南

77 缅甸红杧 M. indica 缅甸 135 艾普杧 M. indica 越南

78 水英达 M. indica 缅甸 136 串杧 M. indica 中国广西

79 秋杧 M. indica 缅甸 137 大三年杧 1 号 M. indica 中国云南

81 瓦城红杧 M. indica 缅甸 139 田阳 20-2 M. persiciformis 中国广西

83 泰引 1 号 M. indica 泰国 141 大头香杧 M. indica 中国云南

84 农桑 M. indica 泰国 142 阳红 1 号 M. indica 中国云南

86 金水仙 M. indica 泰国 143 大青蜜杧 M. indica 中国云南

87 泰引 3 号 M. indica 泰国 145 白皮杧 M. indica 中国广西

90 中山路 19-1 M. persiciformis 中国广西 147 田阳 20-5 M. persiciformis 中国广西

91 百东大道 19-24 M. persiciformis 中国广西 148 马帅 M. indica 缅甸

92 百东 19-29 M. persiciformis 中国广西 149 百色 20-4 M. persiciformis 中国广西

96 澳洲象牙 M. indica 澳大利亚 150 田阳 20-4 M. persiciformis 中国广西

97 桂热杧 2 号 M. indica 中国广西 151 田东 20-2 M. persiciformis 中国广西

98 泰国 14 号 M. indica 泰国 152 百色 20-3 M. persiciformis 中国广西

100 四季蜜杧 M. indica 泰国 153 田东 20-1 M. persiciformis 中国广西

103 帕拉英达 M. indica 缅甸 154 田东 20-1 M. persiciformis 中国广西

104 桂热杧 10-1 号 M. indica 中国广西 155 中山二路 M. persiciformis 中国广西

105 印度杧 7 号 M. indica 印度 156 百东 19-17 M. persiciformis 中国广西

106 田林 20-1 M. persiciformis 中国广西 157 百东 19-24 M. persiciformis 中国广西

107 桂热杧 108 号 M. indica 中国广西 159 百东 19-22 M. persiciformis 中国广西

108 印度杧 1 号 M. indica 印度 161 中山路 19-2 M. persiciformis 中国广西

109 平孟冬杧 M. persiciformis 中国广西 162 百东 19-26 M. persiciformis 中国广西

110 望谟 20-1 M. persiciformis 中国广西 164 望谟 20-25 M. persiciformis 中国广西

111 桂热杧 290 号 M. indica 中国广西 165 恒宁 9-11 M. persiciformis 中国广西

112 阿某杧 M. indica 缅甸 166 恒宁 19-1 M. persiciformis 中国广西

113 秋实 2 号 M. indica 中国广西 167 铜鼓广场 19-2 M. persiciformis 中国广西

114 扁桃 3 号 M. persiciformis 中国云南 169 恒宁 19-2 M. persiciformis 中国广西

115 桂热杧 285 号 M. indica 中国广西 170 东坪 19-9 M. persiciformis 中国广西

116 桂热杧 08-10 号 M. indica 中国广西 172 百西 19-1 M. persiciformis 中国广西

117 马切苏 M. indica 缅甸 173 东坪 19-4 M. persiciformis 中国广西

118 红象牙 M. indica 中国广西 174 田阳产业园 19-2 M. persiciformis 中国广西

119 新德隆杧 M. indica 缅甸 175 田林 20-4 M. persiciformis 中国广西

120 小红象牙 M. indica 中国广西 176 铜鼓广场 19-1 M. persiciformis 中国广西

121 本地红花杧 M. indica 中国广西 178 凌云 20-4 M. persiciformis 中国广西

122 云南土杧 M. indica 中国云南 180 右江财政局 19-1 M. persiciformis 中国广西

123 桔橼杧 M. indica 中国四川 183 东坪 19-5 M. persiciformis 中国广西

124 云南小菲杧 M. indica 中国云南 184 东坪 19-3 M. persiciformis 中国广西

125 印度杧 5 号 M. indica 印度 186 百东大道 19-12 M. persiciformis 中国广西

126 印度杧 6 号 M. indica 印度

2296 热带作物学报 第 44 卷

1.2 方法

1.2.1 基因组 DNA 提取 于 2021 年 9 月采集健

康杧果叶片、扁桃叶片，参照王家保等[18]的方法

提取 DNA 并进行检测。

1.2.2 引物合成 课题组前期通过简化基因组

测序成功开发了杧果 SSR 标记（相关数据未发

表），从开发的引物中筛选出 12 对扩增条带清晰、

重复性好、稳定性高的 SSR 引物。实验所用 SSR

引物合成与加 M13 接头的 TP-M13-SSR 引物、5′

端带有荧光标记的 M13 正向引物（5′-CACGACGTTGTAAAACGAC-3′）均由上海生工生物工程有

限公司完成。

1.2.3 PCR 扩增 PCR 扩增体系及程序参考高源

等 [19]稍作修改。 PCR 反应体系：模板 DNA

（20 ng/μL）1 μL，带接头正向引物（10 μmol/L）

0.1 μL，带荧光基团的接头引物（10 μmol/L）

0.4 μL，反向引物（10 μmol/L）0.4 μL，2×Taq PCR

Master Mix 5 μL，ddH2O 3.1 μL，共 10 μL。

PCR 反应程序：95 ℃预变性 5 min；95 ℃变

性 30 s，62~52 ℃退火 30 s，72 ℃延伸 30 s，10

个循环，每个循环降 1 ℃；95 ℃变性 30 s，52 ℃

退火 30 s，72 ℃延伸 30 s，25 个循环；72 ℃延伸

20 min，4 ℃保存待用。

PCR 扩增产物经过纯化后在美国 ABI3730 基

因测序仪上进行荧光检测，收集原始数据。

1.2.4 数据统计与分析 利用 Gene Mapper 软件

3.0 分析 ABI 3730 收集的数据，利用 Pop Gen 32

和 Power Marker 3.25 软件计算遗传多样性指标和

多态性信息含量，利用 NTSYS 2.10 软件 UPGMA

方法进行聚类并构建聚类图。

1.2.5 分子身份证构建 将每对引物获得的等位

基因数按从小到大顺序排列，依次从阿拉伯数字

1 开始赋值，超过 9 的从英文字母 A 开始赋值，

将每份种质在 12 个位点的等位基因按照赋值编

码表赋值，获得每份种质特有的字符串即分子身

份证。

2 结果与分析

2.1 荧光引物扩增结果多态性分析

课题组前期通过简化基因组测序成功开发了

杧果 SSR 标记，从开发的引物中筛选出 12 对扩

增条带清晰、重复性好、稳定性高的 SSR 荧光引

物（表 2）。利用 12 对荧光引物对 145 份杧果种

质进行扩增，计算获得遗传多样性指标和多态性

信息含量（表 3）。12 对引物的观测等位基因数

在 3~11 之间，其中引物 Mgi061 和 Mgi135 最多

为 11，平均等位基因数为 6.25；有效等位基因数

在 2.2263~5.2468 之间，平均值为 3.2838；观察杂

合度（Ho）为 0.4122~0.6959，平均值为 0.5858；

期望杂合度（He）介于 0.5527~0.8003 之间，平均

值为 0.6725；Shannon 指数（I）介于 0.9815~1.9269

之间，平均值为 1.3383；Nei 基因多样性指数（Na）

介于 0.5740~0.8094 之间，平均值为 0.6702。多态

信息含量（PIC）分布范围在 0.5036~ 0.7827 之间，

平均值为 0.6396。上述结果表明，本研究筛选的

12 对引物在 145 份种质中的多态性较高。图 1 展

示了部分种质在荧光引物 Mgi061 中的毛细管电

泳图。

表 2 引物相关信息

Tab. 2 Characteristics of 12 polymorphic microsatellite makers

序号

No.

引物

Primer

正向引物（5´–3´）

Forward primer sequence (5´–3´)

反向引物（3´–5´）

Reverse primer sequence (5´–3´)

重复单元

Repeat motif

1 Mgi026 GGTAAGTAATGTGAAGGGGAGGG ATTAGAGAAATGTCAATGACCAATTCA (AT)4

2 Mgi037 CGTGAAAGCAAGAAGTTGTTATCT GAGGAAAGGAGAAGAAACCAATTAA (AC)7

3 Mgi060 GTCCCCCTCACCCATAAAGC TCTCCTCAATAATGCTGCCCA (TCT)10

4 Mgi061 GCTTGGCTCGGTTTGAATCC TGAACTTGCCCTTTAACCGT (TA)11

5 Mgi070 GCCGAAATAGCAGAGTCAGA AGCTGCAGGATTCTGACAAGA (TTC)10

6 Mgi073 GGGGGCACTGCTTTACTCAA ACACGATAACAGATCAGGCGT (AAG)6

7 Mgi081 CTGAGCCCATAACCAGAGGC CCCTAGGTGGTCACATGAGG (CTT)7

8 Mgi084 CGTCCTTGCGTACTCGATCA TTTGAAAACCACGCGCCAAT (TCT)5

9 Mgi135 TCATGGGTCATTGGAGGAAAAGA ACTGTCATTCATCGCATAACGT (TA)8

10 Mgi145 GCACACACTTTCTGTTCTCCA ACAATGGAAGTGCACCATGT (AAT)7

11 Mgi154 GCGGAAAATAGTCTTTTGGCCA TGACTTTTTGTGCACGGATTT (ATT)9

12 Mgi187 CCGCCATGACCATGAAAACG GCACTAATGTTCCCGCCAAC (AAT)6

第 11 期 唐玉娟等：基于 SSR 荧光标记的杧果种质资源遗传多样性分析及分子身份证构建 2297

表 3 12 个 SSR 位点的等位基因数和多态性信息

Tab. 3 Number of alleles and polymorphism of 12 SSR loci

引物

Primer

观测等位基因数

Observed number

of alleles

有效等位基因数

Effective number

of alleles

观测杂合度

Observation

heterozygosity

期望杂合度

Expectations

heterozygosity

Shannon 指数

Shannon

information index

Nei 基因多样性

指数 Nei gene

diversity

多态信息含量

PIC

Mgi026 5 2.8445 0.6824 0.6506 1.1713 0.6484 0.5783

Mgi037 7 2.4560 0.5782 0.5949 1.1828 0.5928 0.5350

Mgi060 4 3.0061 0.6959 0.6696 1.2031 0.6673 0.6044

Mgi061 11 5.2468 0.5385 0.8129 1.9269 0.8094 0.7827

Mgi070 6 4.4776 0.7800 0.7793 1.5961 0.7767 0.7368

Mgi073 6 3.0426 0.5067 0.6736 1.3660 0.6713 0.6320

Mgi081 3 2.5521 0.5235 0.6102 1.0162 0.6082 0.5391

Mgi084 4 2.2263 0.4933 0.5527 1.0182 0.5508 0.5036

Mgi135 11 3.6364 0.4122 0.7275 1.6192 0.7250 0.6792

Mgi145 5 2.6361 0.5772 0.6227 1.1888 0.6206 0.6681

Mgi154 9 4.9342 0.6316 0.8003 1.7889 0.7973 0.7630

Mgi187 4 2.3473 0.6096 0.5760 0.9815 0.5740 0.6524

平均 6.25 3.2838 0.5858 0.6725 1.3383 0.6702 0.6396

图 1 部分种质在引物 Mgi061 中的扩增图

Fig. 1 Amplification maps of some germplasms in primer Mgi061

2298 热带作物学报 第 44 卷

2.2 杧果种质亲缘关系分析

基于 SSR 荧光标记扩增结果，用 NTSYS 2.10

软件构建遗传聚类图（图 2）。在遗传相似性系

数为 0.7060 时，供试 145 份材料分为 2 个类群，

I 类群包含 109 108 份杧果和 20 份扁桃，种质数

量最多，占总数的 88.90%；Ⅱ类群包括 17 份材

料，全部为扁桃。

在遗传相似性系数为 0.7330 时，I 类群分为 5

个亚群，I-1 亚群为 5 个亚群中种质数量最多的一

个，包含 13 份扁桃和 51 份杧果，杧果有来自美

国的汤米阿琼斯、爱文、圣心、法斯希尔、海顿、

红凯特，缅甸的水英达、阿某杧、新德隆、帕拉

英达、马帅，印度的 903、1 号、秋实 1 号，中国

广西桂热系列和龙州泰国杧、农院 8 号、良余 1

号、白皮杧、小红象牙、象牙 22 号、象牙、桂青

杧、秋实 2 号，中国云南的云热 302、阳红 1 号、

勐底红杧、胭脂杧、云南矮杧、红苹、三蜜杧、

杨杧，越南的奶油香杧实生、三色杧、越南西贡

引，中国台湾的台农 1 号、杉林 1 号，古巴的大

娃杧，中国四川的安宁红杧，泰国的暹罗杧，海

南的兴热 1 号。I-2 亚群较少只有 4 份材料，即中

国广西的桂热杧 120 号，中国四川的新红 2 号，

古巴的太太杧，缅甸的马切苏；I-3 亚群包括 40

份材料，其中扁桃 6 份，其余 34 份杧果分别是中

国台湾蜜桃杧、台农 2 号、台牙杧、金煌杧、贵

妃杧、凤凰杧，泰国的泰引 1 号、3 号、泰国 14

号、南逗迈 4 号、四季蜜杧、农桑，印度 5 号、6

号、906 号，中国广西的串杧、桂热杧 08-10、四

合象牙、本地红花杧、永乐 1 号，中国云南的虎

豹牙、龙杧、菲杧、大青蜜杧、土杧，越南沙华

绿、艾普、红杧，澳大利亚青杧，中国海南红玉，

印尼海豹，巴基斯坦 413，中国四川的桔橼杧。I-4

亚群包括 10 份材料，来自中国四川的金龙、龙眼

香杧、乳杧，中国云南的大头香杧、三年杧 1 号、

硕帅杧，中国广西的柳州吕宋、桂热 4 号，缅甸的

秋杧，印度的椰香；I-5 亚群包括 10 份种质，扁桃

1 份，美国布鲁斯，印度杧 7 号、澳大利亚肯盛顿、

spooer，巴基斯坦 44，泰国金水仙，中国云南小菲

杧，中国海南黄玉，中国广西桂热杧 07-2。

遗传相似性系数是反映种质亲缘关系远近的

重要指标。本研究计算得到各种质间遗传相似性

系数变化范围为 0.5676~1.000，平均为 0.7417。

其中爱文与印度杧 1 号遗传相似性系数为 1.000，

说明在 145 份材料中爱文和印度杧 1 号之间亲缘

关系最近，遗传差异很小；扁桃田阳 20-2 与大头

香杧和硕帅杧、金煌杧与桂热杧 10-1 的遗传相似

性系数最小，都为 0.5676，说明在 145 份材料中

扁桃田阳 20-2 与大头香杧和硕帅杧、金煌杧与桂

热杧 10-1 之间亲缘关系最远，遗传差异相对较大。

2.3 杧果种质分子身份证构建

将每对引物获得的等位基因数按从小到大顺

序排列，依次从阿拉伯数字 1 开始赋值，超过 9

的从英文字母 A 开始赋值，未获得等位基因位点

的标记为 0，将每份种质在 12 个位点获得的等位

基因按照赋值编码表（表 4）赋值，获得每份种

质特有的字符串即分子身份证。例如荧光引物

Mgi154 在供试材料中共获得 8 个等位基因片段，

其中最小片段为 212 bp 标记为 1，最大片段 274 bp

标记为 8，即可得到每份材料在引物 Mgi154 的字

符串。以供试材料台农 1 号为例，在 12 个位点获

得的等位基因为别 119、124、158/167、177、113/

131、216/219、152/155、216/222、293、233/239、

253/274、296，其对应赋值为 44、22、34、11、

15、34、23、13、11、24、28、11，即台农 1 号

的分子身份证为 442234111534231311242811，各

供试材料的分子身份证见表 5。12 对荧光引物可

区分 145 份供试材料，鉴定率达到 100%。

3 讨论

TP-M13-SSR 技术是近年发展起来的最新检

测技术，它结合了 SSR 技术和荧光检测技术的特

点，解决了传统的聚丙烯酰胺凝胶电泳技术检测精

度和效率低的问题。该技术已成功运用于苹果[20]、

梨[21]等果树的亲缘关系及种质鉴定领域，目前尚

未见此技术应用于杧果研究。本研究利用 12 对

TP-M13-SSR 荧光引物对 145 份杧果种质及其近

缘野生种进行扩增，引物多态性分析结果显示 12

对引物 PIC 分布范围在 0.5036~0.7827 之间。PIC

是衡量基因变异程度高低的多态信息含量指标，

当 PIC>0.5 时，该引物为高度多态基因座[22]。本

研究选取的 12 对荧光引物 PIC 值均高于 0.5，所

有引物为高度多态性位点，12 对引物 PIC 平均值

为 0.6396，此结果高于王明等[16]（0.49）和 NAZISH

等[23]（0.398）的研究结果，低于周立等[8]（0.661）

和 DILLON 等[24]（0.720）的研究结果，说明

TP-M13-SSR 荧光引物可以为杧果的亲缘关系分析

及种质鉴定提供研究数据。

第 11 期 唐玉娟等：基于 SSR 荧光标记的杧果种质资源遗传多样性分析及分子身份证构建 2299

图 2 145 份种质遗传聚类图

Fig. 2 Dendrogram of 145 germplasms

2300 热带作物学报 第 44 卷

表 4 等位基因赋值标准

Tab. 4 Alleles encoded standard

引物

Primer

编码 Code

1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B

Mgi026 111 115 117 119 121

Mgi037 122 124 126 142 146 148 156

Mgi060 152 155 158 167

Mgi061 177 181 183 187 189 195 197 210 212 224 226

Mgi070 113 116 125 128 131 140

Mgi073 205 213 216 219 223 228

Mgi081 149 152 155

Mgi084 216 219 222 225

Mgi135 293 395 297 299 301 314 316 328 330 336 338

Mgi145 227 233 236 239 242

Mgi154 212 253 256 259 265 268 271 274

Mgi187 296 299 302 305

表 5 145 份种质分子身份证

Tab. 5 Molecular identity of 145 germplasms

序号

No.

种质名称

Germplasm name

分子身份证编码

Molecular ID

序号

No.

种质名称

Germplasm name

分子身份证编码

Molecular ID

1 汤米·阿琼斯 242434221522231144225522 36 三蜜杧 242414221433222314223323

2 爱文 442433005522221145242212 37 勐底红杧 242434221612232244245612

3 圣心 242434225512231133442612 39 安宁红杧 242233225522221444220012

4 法斯西尔 242434225522231245247722 40 菲杧 222324453422112311246622

5 海顿 442244335612331244242612 41 云南矮杧 222411001522222233452212

7 布鲁斯 242644231514332244242611 42 胭脂杧 222434BB5512221244222222

8 红凯特 242444225524331244225511 43 杨杧 222213AA4422233322253923

11 杉林 1 号 442634225524331133246612 44 龙杧 242324151333112211240022

12 台农 1 号 442234111534231311242811 45 硕帅杧 222314334422132311253823

13 蜜桃杧 243644563512131214240012 46 红玉 242423153555122414442612

14 台农 2 号 243634451512131211242612 47 兴热 1 号 442234451523221214222612

15 台芽杧 143634253512132214242312 48 黄玉 242400001413132314220000

16 金煌杧 123424563524122213242612 49 金龙杧 242244233522232444342222

17 贵妃杧 143634253524131214222612 50 新红 2 号 112234561312232314352212

18 凤凰杧 144624225524232234222212 51 乳杧 1222125645243322AA352223

19 桂热杧 23 号 244434453525221314222211 52 龙眼香杧 242214224524332200352222

21 农院 8 号 442413223522232455242722 54 古巴大娃 122234221524221134242522

22 象牙 22 号 122234561424122214223622 55 太太杧 241134991312231244347712

23 桂热杧 120 号 142213564522233444252712 56 印度杧 902 号 222433221522221244245522

24 桂香杧 442434003522222455440011 57 秋实 1 号 442433005522221444240000

25 柳州吕宋 442214223522332288252222 58 印度杧 906 号 242244001323132211252912

26 桂热杧 16-1 号 242424001544222216242612 59 椰香 1222138815241322AA222612

27 良余 1 号 142233225524221134246712 60 龙井大杧 242234221424221244445512

28 桂热杧 07-1 号 122213221133222344223312 61 南逗迈 4 号 222323563323112211246812

29 桂热 4 号 242212224522132211452323 62 永乐 1 号 242214564422222244223612

31 桂热杧 07-2 号 242444335612231144440000 64 肯盛顿 122214243614231244226711

32 桂热杧 82 号 142423001522123444442213 65 spooner 122214253614231244226711

33 红苹杧 442234001544221256452212 68 海豹杧 242324451333112211243622

35 虎豹牙 222444451323122414236712 69 巴基斯坦 413 122244451344232244226624

第 11 期 唐玉娟等：基于 SSR 荧光标记的杧果种质资源遗传多样性分析及分子身份证构建 2301

续表 5 145 份种质分子身份证

Tab. 5 Molecular identity of 145 germplasms (continued)

序号

No.

种质名称

Germplasm name

分子身份证编码

Molecular ID

序号

No.

种质名称

Germplasm name

分子身份证编码

Molecular ID

70 巴基斯坦 44 222244251314112244552614 127 云热 032 222413221524232244242222

71 越南红杧 242334001413112245243622 129 龙州泰国杧 242213225522232244242522

73 奶油香杧实生 222434561111331144246712 130 暹罗杧 242413561522231255443723

74 三色杧 142434561544221245226712 131 四合象牙 142324003522222234240012

75 沙华绿 242334661333132245226622 133 越南西贡引 2422134A4544222315256623

77 缅甸红杧 142634153314332213226612 135 艾普杧 242344003423112215240022

78 水英达 2224132A1422222314453313 136 串杧 123424563524122213240012

79 秋杧 1222140034221322AA557712 137 大三年杧 1 号 242211003423332211253323

81 瓦城红杧 2222132A1422231344225922 139 田阳 20-2 444434565511221135242711

83 泰引 1 号 122224453323112311443812 141 大头香杧 242211881434132311353611

84 农桑 222324563422112311446814 142 阳红 1 号 242434225522231244445612

86 金水仙 442334BB4613132214442611 143 大青蜜杧 440044334424122311226611

87 泰引 3 号 240034353422122211446811 145 白皮杧 144444001522222255246611

90 中山路 19-1 252434471323122211127912 147 田阳 20-5 222414004611131214226722

91 百东大道 19-24 224434561512221234222612 148 马帅 2422134A4522222324220012

92 百东 19-29 122244451334122214226912 149 百色 20-4 45121356242223229A147712

96 澳洲象牙 242323453423332211243612 150 田阳 20-4 442234451555122415247922

97 桂热杧 2 号 244434005522231445247722 151 田东 20-2 142244003445222214220012

98 泰国 14 号 222744453423112311340012 152 百色 20-3 224433221322222244246722

100 四季蜜杧 242314451122122215452623 153 田东 20-1 221214002425222277226723

103 帕拉英达 122413221423221344226623 154 田东 20-1 -12434003533122200000000

104 桂热杧 10-1 号 221233221412221324223723 155 中山二路 19-1 452434451223122311232813

105 印度杧 7 号 142214221334232244242611 156 百东 19-17 122434564555221244232712

106 田林 20-1 44121100352223229A127723 157 百东 19-24 242244451335122311232912

107 桂热杧 108 号 122434221422121214223522 159 百东 19-22 142434001322231255222612

108 印度杧 1 号 442433005522221445242212 161 中山路 19-2 441214771255122217120022

109 平孟冬杧 242444335612231144445622 162 百东 19-26 142434561544231255226712

110 望谟（土）20-1 222244224445232211232312 164 望谟 20-25 242244451333122311226911

111 桂热杧 290 号 142213001522121244442222 165 恒宁 19-11 252434471233122211122823

112 阿某杧 442233003522221444222222 166 恒宁 19-1 441134452325122311222822

113 秋实 2 号 242413004522221314452212 167 铜鼓广场 19-2 251214772322232278227923

114 扁桃 3 342533003324222233224411 169 恒宁 19-2 451234472325122211238912

115 桂热杧 285 号 442434225524231244242211 170 东坪 19-9 251114471233222217222723

116 桂热杧 08-10 号 244424563544121214246612 172 百西 19-1 252433222522222247146823

117 马切苏 242633333514232314332722 173 东坪 19-4 45121177342222227A147712

118 红象牙 222433561522222244246622 174 田阳产业园 19-2 251413563522222247246722

119 新德隆杧 12223422552422236B456613 175 田林 20-4 122224254522332311232912

120 小红象牙 243434561512121314242522 176 铜鼓广场 19-1 454414772323122211228922

121 本地红花杧 242244451335122311230012 178 凌云 20-4 252434002355222317222713

122 云南土杧 222244004445222244236622 180 右江区财政局 19-1 454434001223122311222812

123 桔橼杧 241211451112222314232223 183 东坪 19-5 221433222522222247226822

124 云南小菲杧 242213BB16133322AA242513 184 东坪 19-3 151234563524222255126822

125 印度杧 5 号 142244223412122244222311 186 百东大道 19-12 142444005522221155246712

126 印度杧 6 号 242244001323132211250012

2302 热带作物学报 第 44 卷

本研究利用 12 对 SSR 荧光引物对 145 份材

料进行扩增，计算得到各种质间遗传相似性系数

变化范围为 0.5676~1.000，平均为 0.7417，可见

种质间的遗传差异较大，亲缘关系较远。扁桃是

我国特有的杧果近缘野生种，其表型性状与杧果

不同。在遗传相似性系数为 0.7060 时，17 份扁桃

独聚为Ⅱ类，其余 19 份未按照种属关系聚在一

起，而是与来自中国广西和云南的杧果交叉相聚

于 I 类群，这与谢江辉等[25]和罗海燕等[26]的研究

结果相似，究其原因可能是杧果存在适应性进化，

其与不同种源的扁桃基因相互渗透，引起种源基

因的异质性。在遗传相似性系数为 0.7330 时，可

进一步将 I 类群分为 5 个亚群，其中 I-1（包含 51

份杧果种质）和 I-3（包含 40 份杧果种质）2 个

亚群种质数量最多，占所有杧果种质（共计 99 份）

的 91.92%。I-1 亚群中杧果种质主要来自美国、

印度、缅甸、中国广西和云南（共计 42 份，占

82.35%），I-3 亚群主要来自中国台湾、泰国、越

南、印度、中国广西和云南（共计 29 个，占

80.56%），可见供试种质的整体聚类结果与其地

理来源基本一致。聚类结果也同时反映了杧果品

种（系）的选育历史，爱文来自美国佛罗里达州，

其亲本未知，本研究中爱文和印度杧 1 号之间的

相似性系数为 1.000，说明二者之间的遗传差异很

小，美国佛罗里达州杧果品种多是从印度品种后

代选育而来，推测爱文可能是印度杧 1 号的后代；

台农 1 号是美国海顿和爱文的杂交后代，三者亲

缘关系很近，相似性系数分别为 0.7838、0.8243、

0.8514，一起聚在 I-1 亚群；乳杧是龙眼香杧的实

生后代，二者相似性系数为 0.8373，共同聚在 I-4

亚群，这一结果与罗世杏等[27]的研究结果相同；

台湾蜜桃杧是爱文的杂交后代，本研究中二者聚

在不同亚群，蜜桃杧与其他来自中国台湾的品种

如台农 2 号、台牙杧、金煌杧、贵妃杧等聚在 I-3

亚群，爱文与其来源相同的美国品种圣心、红凯

特等聚在 I-1 亚群，出现这一结果的原因可能是

杧果在长期开放授粉和自然选择的条件下，培育

的新品种在很好适应各个育种地自然条件的同

时，也拥有了相似的遗传基础，因而形成了因地

而异的品种群[28]。

分子身份证是在 DNA 指纹图谱的基础上提

出的一个概念，即将指纹图谱进行编码赋值，可

以更加简单明了地识别和检索种质资源，是鉴定

种质资源的一种方法。目前，果树种质资源的分

子身份证研究较少[29-31]，关于杧果分子身份证研

究仅见 2 项，即王明等[16]利用 7 对 SSR 引物产生

的指纹图谱信息区分 30 个杧果品种，每一对引物

可平均区分 4.28 个品种；姚全胜等[17]以 4 对核心

SSR 引物指纹图谱鉴别 11 个杧果品种，每一对引

物可平均区分 2.75 个品种。TP-M13-SSR 是近年

发展起来的最新检测技术，结合了 SSR 技术和荧

光检测技术的特点，具有高检测精度、高效率等

优点，前人研究表明该技术比目前广泛采用的变

性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测技术准确性更高、重

复性更好、效率更高[32-34]。本研究利用 12 对 SSR

荧光引物对 145 份材料进行扩增获得指纹图谱，

采用数字和字母相结合的编码方式获得分子身份

证，通过分子身份证进行种质鉴定，每一对引物

可平均区分 12.4 份种质，鉴定率明显高于王明和

姚全胜，由此可见荧光 SSR 引物在杧果种质鉴定

上更具优势。

参考文献

[1] 陈业渊, 党志国, 林电, 胡美姣, 黄建峰, 朱敏, 张贺,

韩冬银, 高爱平, 高兆银, 黄媛媛. 中国杧果科学研究

70 年[J]. 热带作物学报, 2020, 41(10): 2034-2044.

CHEN Y Y, DANG Z G, LIN D, HU M J, HUANG J F,

ZHU M, ZHANG H, HAN D Y, GAO A P, GAO Z Y,

HUANG Y Y. Mango scientific research in China in the past

70 years[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2020, 41(10):

2034-2044. (in Chinese)

[2] UPOV. Guidelines for DNA-profiling: molecular markers

selection and database construction[S]. Geneva: Office of the

Union, 2010, 1-13.

[3] 尹宝颖, 张媛, 孙福来. 苹果 F1群体的 SSR 鉴定与遗传多

样性分析[J]. 河北农业大学学报, 2019, 42(5): 46-51.

YIN B Y, ZHANG Y, SUN F L. Identification and genetic

diversity of apple F1 hybrids based on SSR markers[J]. Journal of Hebei Agricultural University, 2019, 42(5): 46-51. (in

Chinese)

[4] 王斐, 张艳杰, 欧春青, 李佳纯, 杨冠宇, 马力, 姜淑苓.

梨品种 SSR 分子鉴定体系的建立及应用[J]. 分子植物育

种, 2021, 19(22): 7499-7509.

WANG F, ZHANG Y J, OU C Q, LI J C, YANG G Y, MA

L, JIANG S L. SSR identification system of pear varieties

and its application[J]. Molecular Plant Breeding, 2021,

19(22): 7499-7509. (in Chinese)

[5] 王璐伟, 沈志军, 李贺欢, 潘磊, 牛良, 崔国朝, 曾文芳,

王志强, 鲁振华. 基于 SSR 荧光标记的 79 份桃种质遗传

多样性分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(15): 3002-3017.

第 11 期 唐玉娟等：基于 SSR 荧光标记的杧果种质资源遗传多样性分析及分子身份证构建 2303

WANG L W, SHEN Z J, LI H H, PAN L, NIU L, CUI G C,

ZENG W F, WANG Z Q, LU Z H. Analysis of genetic diversity of 79 cultivars based on SSR fluorescence markers

for peach[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2022, 55(15):

3002-3017. (in Chinese)

[6] 李焕苓, 田婉莹, 孙进华, 张新春, 张蕾, 王果, 王树军,

王家保. 基于 SSR 和 InDel 标记的海南荔枝种质资源遗传

多样性分析[J]. 分子植物育种, 2018, 16(4): 1343-1356.

LI H L, TIAN W Y, SUN J H, ZHANG X C, ZHANG L,

WANG G, WANG S J, WANG J B. Analysis of genetic diversity on litchi (Litchi chinensis Sonn.) germplasm resources from Hainan by SSR and InDel markers[J]. Molecular Plant Breeding, 2018, 16(4): 1343-1356. (in Chinese)

[7] 黄丽芳, 闫林, 范睿, 姚全胜, 刘洋, 雷新涛. 芒果实生资

源遗传多样性的 SSR 分析[J]. 热带作物学报, 2011, 32(10):

1828-1832.

HUANG L F, YAN L, FAN R, YAO Q S , LIU Y, LEI X T.

Genetic diversity analysis of seedling resources of mango

(Mangifera indica L.) by SSR markers[J]. Chinese Journal of

Tropical Crops, 2011, 32(10): 1828-1832. (in Chinese)

[8] 周立, 罗聪, 何堂熹, 余海霞, 何新华. 基于 EST-SSR 标

记的芒果品种遗传多样性与亲缘关系分析[J]. 分子植物

育种, 2020, 18(11): 3797-3806.

ZHOU L, LUO C, HE T X, YU H X, HE X H. Analysis of

genetic diversity and relationship of mango varieties based

on EST-SSR markers[J]. Molecular Plant Breeding, 2020,

18(11): 3797-3806. (in Chinese)

[9] OHTSUBO K, NAKAMURA S. Cultivar identification of

rice (Oryza sativa L.) by polymerase chain reaction method

and its application to processed rice products[J]. Agricultural

and Food Chemistry, 2007, 55(4): 1501-1509.

[10] PAN Y B．Databasing molecular identities of sugarcane

(Saccharum spp.) clones constructed with microsatellite

(SSR) DNA markers[J]. American Journal of Plant Sciences,

2010, 1(2): 87-94.

[11] 祁伟．应用 ISSR 和 SRAP 分子标记绘制红麻与蓖麻 DNA

指纹图谱[D]. 福州: 福建农林大学, 2008.

QI W. Pepict the fingerprint bands of kenaf Hibiscus cannabinus L. and castor Ricinus communis L. with ISSR and

SRAP molecular marker[D]. Fuzhou: Fujian Agriculture and

Forestry University, 2008. (in Chinese)

[12] 艾呈祥, 张力思, 魏海蓉, 苑克俊, 金松南, 刘庆忠. 甜樱

桃品种 SSR 指纹图谱数据库的建立[J]. 中国农学通报,

2007(5): 55-58.

AI C X, ZHANG L S, WEI H R, YUAN K J, JIN S N, LIU

Q Z. Construction of molecular fingerprinting database for

sweet cherry using SSR markers[J]. Chinese Agricultural

Science Bulletin, 2007(5): 55-58. (in Chinese)

[13] 陈昌文, 曹珂, 王力荣, 朱更瑞, 方伟超. 中国桃主要品

种资源及其野生近缘种的分子身份证构建[J]. 中国农业

科学, 2011, 44(10): 2081-2093.

CHEN C W, CAO K, WANG L R, ZHU G R, FANG W C.

Molecular ID establishment of main China peach varieties

and peach related species[J]. Scientia Agricultura Sinica,

2011, 44(10): 2081-2093. (in Chinese)

[14] 王慧玲, 闫爱玲, 孙磊, 张国军, 王晓玥, 徐海英. 13 个中

国葡萄优新品种的分子身份证构建[J]. 生物技术通报,

2016, 32(4): 137-142.

WANG H L, YAN A L, SUN L, ZHANG G J, WANG X Y,

XU H Y. Molecular ID establishment of 13 Chinese newly-developed grape cultivars[J]. Biotechnology Bulletin,

2016, 32(4): 137-142. (in Chinese)

[15] 冉昆, 隋静, 王宏伟, 魏树伟, 张勇, 董冉, 董肖昌, 王少

敏. 利用 SSR 荧光标记构建山东地方梨种质资源分子身

份证[J]. 果树学报, 2018, 35(Suppl. 1): 71-78.

RAN K, SUI J, WANG H W, WEI S W, ZHANG Y, DONG

R, DONG X C, WANG S M. Using the fluorescent labeled

SSR markers to establish the molecular ID of pear

germplasm resources in Shandong[J]. Journal of Fruit

Science, 2018, 35(Suppl. 1): 71-78. (in Chinese)

[16] 王明, 应东山, 王琴飞, 李莉萍, 张如莲. 我国芒果主栽

品种遗传多样性分析及指纹图谱构建[J]. 南方农业学报,

2015, 46(7): 1154-1159.

WANG M, YING D S, WANG Q F, LI L P, ZHANG R L.

Genetic diversity analysis and fingerprint construction for

mango cultivars in China[J]. Journal of Southern Agriculture,

2015, 46(7): 1154-1159. (in Chinese)

[17] 姚全胜, 詹儒林, 黄丽芳, 王松标, 武红霞, 马小卫, 邢珊

珊, 雷新涛. 11 个芒果品种 SSR 指纹图谱的构建与品种鉴

别[J]. 热带作物学报, 2009, 30(11): 1572-1576.

YAO Q S, ZHAN R L, HUANG L F, WANG S B, WU H X,

MA X W, XING S S, LEI X T. Construction of SSR fingerprint and variety identification of 11 mango varieties[J].

Chinese Journal of Tropical Crops, 2009, 30(11): 1572-1576.

(in Chinese)

[18] 王家保, 王令霞, 刘志媛, 杜中军, 易小平, 徐碧玉. 芒果

DNA 提取方法比较及 ISSR 反应体系的优化[J]. 生物技术,

2005(5): 37-41.

WANG J B, WANG L X, LIU Z Y, DU Z J, YI X P, XU B

Y. Comparison of genomic DNA extraction methods and optimization of ISSR-PCR reaction systems for mango (Mangifera indica L.)[J]. Biotechnology, 2005(5): 37-41. (in Chinese)

[19] 高源, 王昆, 田路明, 曹玉芬, 刘凤之. 应用 TP-M13-SSR

技术鉴定苹果品种[J]. 果树学报, 2010, 27(5): 833-837.

GAO Y, WANG K, TIAN L M, CAO Y F, LIU F Z. Identification of apple cultivars by TP-M13-SSR technique[J].

Journal of Fruit Science, 2010, 27(5): 833-837. (in Chinese)

2304 热带作物学报 第 44 卷

[20] 侯丽媛, 董艳辉, 聂园军, 邓舒, 肖蓉, 张春芬, 李亚莉,

赵菁, 王育川, 曹秋芬. 苹果属种质 TP-M13-SSR 亲缘关

系及遗传多样性分析[J]. 山西农业科学, 2020, 48(9):

1371-1378, 1522.

HOU L Y, DONG Y H, NIE Y J, DENG S, XIAO R,

ZHANG C F, LI Y L, ZHAO J, WANG Y C, CAO Q F.

Analysis of phylogenetic relationship and genetic diversity

of TP-M13-SSR technique for some malus germplasm[J].

Journal of Shanxi Agricultural Sciences, 2020, 48(9): 1371-

1378, 1522. (in Chinese)

[21] 高源, 田路明, 刘凤之, 曹玉芬. TP-M13-SSR 技术在梨遗

传多样性研究中的应用 [J]. 果树学报, 2011, 28(3):

394-399.

GAO Y, TIAN L M, LIU F Z, CAO Y F. TP-M13-SSR

technique and its applications in the analysis of genetic diversity for pear germplasm resources[J]. Journal of Fruit

Science, 2011, 28(3): 394-399. (in Chinese)

[22] BOTSTEIN D, WHITE R L, SKOLNICK M, DAVIS R W.

Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms[J]. American Journal of

Human Genetics, 1980, 32(3): 314-331.

[23] NAZISH T, SHABBIR G, ALI A, ALLAH S S, NAEEM M,

JAVED M, BATOOL S, ARSHAD H, HUSSAIN S B,

ASLAM K, SEHER R, TAHIR M, BABER M. Molecular

diversity of Pakistani mango (Mangifera indica L.) varieties

based on microsatellite markers[J]. Genetics and Molecular

Research, 2017, 16(2): 1-9.

[24] DILLON N L, BALLY I S E, WRIGHT C L, HUCKS L,

INNES D J, DIETZGEN R G. Genetic diversity of the

Australian National Mango Genebank[J]. Scientia Horticulturae, 2013, 150: 213-226.

[25] 谢江辉, 刘成明, 马蔚红, 雷新涛. 杧果种质遗传多样性

的 RAPD 分析[J]. 果树学报, 2005, 22(6): 649-653.

XIE J H, LIU C M, MA W H, LEI X T. Analysis of genetic

relationships among mango germplasm by RAPD markers[J].

Journal of Fruit Science. 2005, 22(6): 649-653. (in Chinese)

[26] 罗海燕, 应东山, 黄建峰, 彭素娜, 洪继旺, 王明, 陈业渊.

78 份杧果种质资源 AFLP 分析[J]. 热带作物学报, 2015,

36(12): 2130-2137.

LUO H Y, YING D S, HUANG J F, PENG S N, HONG J W,

WANG M, CHEN Y Y. AFLP analysis of the genetic diversity of 78 mango germplasms resources[J]. Chinese Journal

of Tropical Crops, 2015, 36(12): 2130-2137. (in Chinese)

[27] 罗世杏, 唐玉娟, 黄国弟, 宋恩亮, 何江, 宁琳, 赵英. 利

用SRAP分子标记分析杧果种质遗传多样性[J]. 热带作物

学报, 2018, 39(12): 2369-2376.

LUO S X, TANG Y J, HUANG G D, SONG E L, HE J,

NING L, ZHAO Y. Genetic diversity analysis of mango

germplasm using SRAP markers[J]. Chinese Journal of

Tropical Crops, 2018, 39(12): 2369-2376. (in Chinese)

[28] MALO S E. Mango and avocado cultivars present status and

future developments[J]. Proceedings of Florida State Horticultural Society, 1970, 14: 74-85.

[29] 刘伟, 李淼, 李桂祥, 董晓民, 高晓兰, 张安宁. 应用 SSR

荧光标记法构建山东地方桃种质资源分子身份证[J]. 山

东农业科学, 2022, 54(2): 6-13.

LIU Ｗ, LI M, LI G X, DONG X M, GAO X L, ZHANG A

N. Using fluorescent labeled SSR markers to establish molecular ID of peach germplasm resources from Shandong

province[J]. Shandong Agricultural Scieces, 2022, 54(2):

6-13. (in Chinese)

[30] 杜晶晶, 刘国银, 魏军亚, 刘德兵, 杨小振. 基于 SSR 标

记构建葡萄种质资源分子身份证[J]. 植物研究, 2013,

33(2): 232-237.

DU J J, LIU G Y, WEI J Y, LIU D B, YANG X Z. Establishment of molecular ID for grape germplasm based on SSR

markers[J]. Bulletin of Botanical Research, 2013, 33(2):

232-237. (in Chinese)

[31] 张靖国, 田瑞, 陈启亮, 杨晓平, 胡红菊. 基于 SSR 标记

的梨栽培品种分子身份证的构建[J]. 华中农业大学学报,

2014, 33(1): 12-17.

ZHANG J G, TIAN R, CHEN Q L, YANG X P, HU H J.

Establishment of molecular ID for pear cultirars based on

SSR markers[J]. Journal of Huazhong Agricultura University,

2014, 33(1): 12-17. (in Chinese)

[32] 易红梅. 基于毛细管电泳荧光标记的玉米品种 SSR 高通

量检测体系的建立研究[D]. 北京: 首都师范大学, 2006.

YI H M. Establishment a high throughput detection system

of SSR markers fitting for maize variety based on capillary

electrophoresis with fluorescence[D]. Beijing: Capital Normal University, 2006. (in Chinese)

[33] 陈雅琼, 李凤霞, 李锡坤, 徐军, 张磊, 王绍美, 孙玉合.

烟草 SSR 荧光标记与毛细管电泳检测技术研究[J]. 中国

烟草科学, 2011, 32(2): 66-70, 80.

CHEN Y Q, LI F X, LI X K, XU J, ZHANG L, WANG S M,

SUN Y H. Fluorescent detection and capillary electrophoresis in tobacco SSR[J]. Chinese Tobacco Science, 2011, 32(2):

66-70, 80. (in Chinese)

[34] 程本义, 夏俊辉, 龚俊义, 杨仕华. SSR 荧光标记毛细管

电泳检测法在水稻 DNA 指纹鉴定中的应用[J]. 中国水稻

科学, 2011, 25(6): 672-676.

CHEN B Y, XIA J H, GONG J Y, YANG S H. Application

of capillary electrophoresis detection with fluorescent SSR

markers in rice DNA finger print identification[J]. Chinese

Journal of Rice Science, 2011, 25(6): 672-676. (in Chinese)

热带作物学报 2023, 44(11): 23052311

Chinese Journal of Tropical Crops

收稿日期 2022-08-02；修回日期 2022-11-04

基金项目 海南省院士创新平台科研专项（No. YSPTZX202139）。

作者简介 丁雅雯（1997—），女，硕士研究生，研究方向：咖啡和胡椒组培体系在园林中的运用；*通信作者（Corresponding

author）：胡丽松（HU Lisong），E-mail：hulis_catas@163.com。

以外种皮珠孔组织为外植体的胡椒体细胞胚再生研究

丁雅雯1,2，代金福2

，岑 怡2

，范 睿2,3,4，伍宝朵2,3,4，郝朝运2,3,4，胡丽松2,3,4*

1. 海南大学林学院，海南海口 570228；2. 中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南万宁 571533；3. 农业农村部

香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室，海南万宁 571533；4. 海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实

验室, 海南万宁 571533

摘 要：胡椒是世界知名香料作物，素有“香料之王”的美誉。建立胡椒组培再生技术，对于提升种苗繁育效率，支

撑产业快速发展具有重要的应用价值。本研究以我国胡椒主栽品种热引 1 号（Piper nigrum c.v. Reyin-1）为材料，系统

研究外植体灭菌、愈伤诱导、体细胞胚分化等关键环节对体细胞再生的影响，并建立胡椒体细胞再生和组培苗繁育技

术。结果表明：以成熟的种子为材料，首先用 75%酒精表面灭菌 45 s，去除果皮后再用 75%酒精对种子灭菌 45 s 后，

0.1%氯化汞浸泡灭菌 6~10 min，获得无菌种子。无菌的胡椒种子在黑暗条件下萌发 2 周后获得脱落的外种皮作为胡椒

组培体系的外植体。在黑暗条件下，以胡椒外种皮为外植体诱导愈伤及分化培养，培养 2 个月后发现珠孔部位可诱导

出愈伤组织，培养基 MS+1.5%蔗糖+0.80 mg/L 2,4-D+1.200 mg/L KT 为最佳的愈伤组织诱导和胚性愈伤分化培养基，愈

伤组织诱导率为 88.14%，胚性愈伤分化率约为 58.18%；将愈伤组织接种在体胚诱导培养基上，培养 3 个月后发现培养

基 MS+1.5%蔗糖+0.40 mg/L 2,4-D+0.600 mg/L KT 为最佳的体胚诱导培养基，体胚诱导率为 13.33%；将幼苗接种在生

根培养基上，培养基 1/2MS+1.5%蔗糖+0.25%活性炭为最佳生根壮苗培养基，培养 2 个月后获得胡椒组培苗。综上所述，

本研究提出了利用酒精和氯化汞组合的外植体灭菌方法，明确了胡椒的外种皮珠孔组织是高效适宜的组织培养外植体；

进一步分析了愈伤诱导、体胚分化、生根培养等体细胞胚胎发生关键过程中的培养基组合及培养条件。研究结果为胡

椒高通量组培苗繁育和转基因育种技术研发奠定基础。

关键词：胡椒；外植体灭菌；愈伤诱导；体细胞胚胎发生

中图分类号：S573.9 文献标识码：A

Somatic Cmbryogenesis of Piper nigrum L. Through Micropylar Tissues

of Episperm

DING Yawen1,2, DAI Jinfu2

, CEN Yi2

, FAN Rui2,3,4, WU Baoduo2,3,4, HAO Chaoyun2,3,4, HU Lisong2,3,4*

1. College of Forestry, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China; 2. Spice and Beverage Research Institute, Chinese

Academy of Tropical Agricultural Sciences, Wanning, Hainan 571533, China; 3. Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops, Ministry of Agriculture & Rural Affairs, Wanning, Hainan 571533, China; 4. Hainan Provincial

Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulatioin for Tropical Spice and Beverage Crops, Wanning, Hainan 571533,

China.

Abstract: Black pepper (Piper nigrum L.) is a world-famous spice crop, known as ‘the king of spice’. The establishment

of tissue culture and regeneration technology of black pepper has important application value in improving the efficiency of seedling breeding and industrial development. Here, we investigated the effects of explant sterilization, callus

induction, and embryo differentiation in somatic cell regeneration systematically in black pepper, and established the

tissue culture technology using the elite cultivar ‘Reyin-1’ as the material. The results showed that episperm micropylar

tissues could be employed as the explants. The ripe fruits were first sterilized with 75% alcohol for 45 s, and then peeled

2306 热带作物学报 第 44 卷

seeds were sterilized for 45 s in 75% alcohol, followed by 6–10 min of soaking in 0.1% mercuric chloride. The episperm

was removed from the plantlet after two weeks culture in darkness, which was used as the explant for somatic embryogenesis. The callus was induced from episperm micropylar tissues within two-month subculture. The optimal culture

medium for callus induction and embryogenic callus differentiation was MS+1.5% sucrose+0.80 mg/L 2,4-D+

1.200 mg/L KT, and the callus induction rate was 88.14 %, and differentiation rate of embryogenic callus was about

58.18%. The embryo callus were transplanted on somatic embryo induction medium. Somatic embryos were induced on

the medium MS+1.5% sucrose+0.40 mg/L 2,4-D+0.600 mg/L KT, with a induction rate of 13.33%. After two months of

rooted culture, tissue culture plantlets were obtained, and the optimal medium for rooting culture was 1/2MS+1.5% sucrose+0.25% activated carbon. In conclusion, the study provided a combine method of alcohol and mercuric chloride for

explants sterilization, identified that micropylar tissues of the episperm was the best explants for somatic embryogenesis

in black pepper. The medium and culture conditions of callus induction, embryo differentiation, rooting culture during

somatic embryogenesis were further explored in black pepper. The results would lay a foundation for high-efficiency

tissue culture seedling and transgenic breeding in black pepper.

Keywords: black pepper; sterilization of the explant; callus induction; somatic embryogenesis

DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.11.019

胡椒（Piper nigrum L.）是胡椒科（Piperaceae）

胡椒属（Piper）多年生常绿藤本植物[1]，原产于

印度西高止山脉（印度南部西海岸的马拉巴尔地

区，现属喀拉拉邦），是世界重要的热带香辛料作

物之一，有“香料之王”的美誉。在医学工业中

胡椒被用作健胃剂、解热剂和支气管粘膜刺激剂

等。在食品工业被用作抗氧化剂、防腐剂和保鲜

剂等[2-3]。据统计，2019 年世界胡椒收获面积达

55.3 万 hm2

，总产量达 43.3 万 t。我国胡椒主要

分布在海南、云南、广东等省，种植面积超过 3

万 hm2

，年产量达 3.6 万 t，面积和产量均位居世

界第五。其中，海南是我国的胡椒主产区，种植

面积和产量约占全国 80%[4-5]。近年来，随着我国

人民生活水平的不断提高和饮食结构的变化，胡

椒消费量还将大幅增加。市场需求的不断扩大给

胡椒产业提供了广阔的发展前景。种苗繁育是产

业推广的重要环节，目前胡椒良种繁殖以传统的

扦插为主，该方法具有种苗优良性状稳定的优点，

但它对苗圃规划、母株选择、苗期培育等环节有

着严格的要求，成本较高，且无法满足产业快速

推进需求[6-7]。因此，基于体细胞再生的高通量育

苗技术是产业快速推进的迫切需求。

植物组织培养，又称为植物离体再生，一般

的过程主要是离体的植物组织，在适宜的培养条

件下，体细胞通过脱分化形成愈伤组织，愈伤组

织进一步分化成体细胞胚，然后体细胞胚经历类

似合子胚的发育过程，最终再生成完整植株，基

于体细胞再生的种苗发育技术能够极大地保留种

苗的优良性状。同时，在室内人工环境下进行种

苗繁育，可避免遭受天气因素的干扰，生长状态

相对一致，利于集中管理，降低成本。体细胞组

培再生是种苗高通量、规模化、商业化生产应用

最广泛的技术。例如，MATHEWS 等[8]报道，以

胡椒实生苗的各部位组织为外植体，仅苗端可以

丛生芽方式增殖，但其他部位组织只能产生愈伤

组织，而不能再生植株；BHAT 等[9]以同为胡椒

属的蒌叶（P. betle L.）和荜拔（P. longum L.）的

各种外植体成功地培养出新植株，但对胡椒则只

能在节环组织上产生不定芽，其他外植体只能诱

导形成愈伤组织而无器官发生；刘进平等[10]以印

尼大叶种胡椒的茎尖、合子胚、胚轴片段和子叶

片段等为外植体进行了系统的组培再生研究。结

果发现尽管采取了 75%酒精、1%升汞和 20 g/L 次

氯酸钠组合的灭菌手段，仅成熟的种子可以建立

无菌培养。在此基础上，以无菌种子苗芽尖为外

植体建立了胡椒丛生芽诱导技术，由于后代变异、

童期长、再生效率等问题该技术没有在产业上推

广应用[11-13]。印度香料研究所用成熟的胡椒种子

为外植体，在改良型无生长素的 Schenk and Hildebrandt（SH）培养基上暗培养，诱导出愈伤组织，

进而分化出新的植株。尽管该研究提供了胡椒体

细胞再生成功的技术方案，但从研究结果来看，

并没有明确外植体是种子萌发出的胚状体，还是

外种皮珠孔组织[14]。前人的研究从外植体选择、

灭菌方法及培养条件等方面为胡椒体细胞再生研

究提供了重要的参考。本研究以热引 1 号胡椒为

研究对象，利用酒精梯度表面灭菌结合 0.1%氯化

汞对胡椒果实进行处理，通过无菌种子萌发获得

第 11 期 丁雅雯等：以外种皮珠孔组织为外植体的胡椒体细胞胚再生研究 2307

外种皮外植体；利用对不同的植物生长调节剂种

类和浓度配比，筛选出适宜的愈伤诱导培养基、

体胚发生和生根壮苗培养条件，为胡椒组培苗的

离体快繁技术提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为我国主栽品种热引 1 号（P. nigrum

c.v. Reyin-1）胡椒，材料种植于中国热带农业科

学院香料饮料研究所内的农业农村部万宁胡椒种

质资源圃。

1.2 方法

1.2.1 外植体消毒灭菌与接种 利用酒精和

0.1%氯化汞设置不同条件组合对胡椒果实进行灭

菌处理。处理 1：0.1%氯化汞对外果皮直接灭菌

8~10 min，无菌水冲洗 3~5 次后去除果皮获得无

菌种子；处理 2：75%酒精对外果皮灭菌 45 s，无

菌水清洗 3~5 次，去除果皮后用 75%酒精对种子

灭菌 45 s，无菌水清洗 3~5 次获得无菌种子；处

理 3：75%酒精表面消毒 45 s，无菌水清洗 3~5

次，去除果皮后用 75%酒精对种子消毒灭菌 45 s，

无菌水清洗 3~5 次，0.1%氯化汞浸泡消毒 6~

10 min，无菌水清洗 3~5 次后获得无菌种子。灭

菌后的种子，接种到萌发培养基上进行无菌培养，

2 周后统计污染率。种子萌发培养基选用 MS 培

养基为基本培养基，添加 1.5%蔗糖、0.25%活性

炭和 0.25%植物凝胶（表 1）。种子材料接种时，

每瓶培养基中接种 3~4 粒，29 ℃、黑暗条件下培

养 20~30 d，可获得外种皮。

1.2.2 愈伤组织及体细胞诱导 将无菌外种皮接

种在愈伤组织诱导培养基上，每瓶培养基接种 3~5

粒，每个组合接种 6~8 瓶，重复 3 次。每月继代转

接 1 次，继代培养 2 次之后，统计愈伤组织诱导率，

愈伤诱导率=(愈伤组织总数-死亡愈伤组织种壳

数)/接种外种皮总数×100%。挑选状态一致的愈伤

组织转接在原培养基上，继续继代转接，2 代之

后，统计胚性愈伤组织分化率。胚性愈伤组织分

化率=分化出胚性愈伤组织的外植体总数/(愈伤组

织总数-死亡愈伤组织总数)×100%。愈伤组织诱导

和分化培养基均选用 MS 培养基为基本培养基，除

添加 1.5%蔗糖和 0.25%植物凝胶外，还附加了 2,4-

二氯苯氧乙酸（2,4-D，0.05、0.10、0.20、0.40、0.80、

1.60、3.20 mg/L）、3-吲哚丁酸（IBA，0.25、0.50、

1.00、2.00、4.00 mg/L）和 6-糠基氨基嘌呤（KT，

0.075、0.150、0.300、0.600、1.200、2.400、4.800 mg/L）

3 种植物生长调节剂，具体培养基配方如表 1 所示，

3 种植物生长调节剂组合出 12 种实验组，未添加任

何植物生长调节剂的 MS 培养基为对照组。胡椒愈

伤组织诱导、增殖和分化培养所使用的培养基均未

添加活性炭，诱导培养过程均在 27 ℃，黑暗条件

下进行。

愈伤每月继代培养 1 次，继代 3 次后。统计出

间接体细胞胚胎诱导率，间接体胚发生诱导率=(诱

导出体细胞胚的愈伤组织团数)/胚性愈伤总数

×100%。发现有体胚长出时，及时转移至光下培

养。体细胞胚胎诱导培养基具体成分如表 1 所示。

待胚性愈伤分化出球形胚后，转接至 MS 培养基

上，每月继代转接 1 次，记录体胚状态变化，直

至分化出子叶胚，将诱导出的子叶胚转接在体胚

继代培养基上，进而使其分化成完整植株。胡椒

体胚继代培养基的组成成分和种子萌发培养基相

同（表 1），每瓶培养基中接种 4 粒子叶胚，接种

50 瓶。体细胞胚转接后排放于培养温度 27 ℃，

光照周期 12 h/d，光照强度 2000 lx 的条件下进行

培养。记录体胚状态变化，胚胎被认为在长出明

显的主根和子叶后才叫发芽。

表 1 培养基配方

Tab. 1 Medium formula

培养基用途

Use of culture medium

基本培养基

Basic medium

活性炭

Activated carbon/(g·L–1

)

2,4-D

/(mg·L–1)

IBA

/(mg·L–1

)

KT

/(mg·L–1

)

种子萌发 MS 2.50

愈伤诱导 MS 0.05~3.20 0.25~4.00 0.075~4.800

胚性愈伤 MS 0.05~3.20 0.075~4.800

体胚诱导 MS 0.05~0.80 0.075~1.200

体胚继代 MS 2.50

壮苗 1/2 MS 2.50

2308 热带作物学报 第 44 卷

1.2.3 壮苗培养 将子叶胚继代在体胚继代培养

基上，待幼苗长出 2 片以上新叶，苗高达 3 cm 以

上，继代在壮苗培养基上进行生根壮苗。胡椒壮

苗培养基选用 1/2MS 培养基为基本培养基，添加

1.5%蔗糖、0.25%活性炭和 0.25%植物凝胶。每瓶

培养基接种 1~2 株幼苗，接种 100 瓶。排放于培

养温度 29 ℃，光周期 12 h/d，光照强度 2000 lx

的条件下进行培养。

2 结果与分析

2.1 外植体灭菌

以充分成熟、红润、饱满、无病虫害的果实

为试验材料（图 1），设置 3 种方式进行外植体灭

菌处理，具体设置见材料方法。接种在不含植物

生长调节剂的 MS 培养基中，放置于黑暗条件下

培养 2 周统计污染率。污染率控制在 10%以内。

在黑暗条件下培养约 3 周，种胚开始萌发，

再经过 1 个月左右的培养，获得一棵含两片子叶

和一粒种壳的胡椒实生幼苗。无菌实生幼苗再经

过 10~30 d 的培养，外种皮从子叶上脱落，获得无

菌外种皮作为植物组织培养的外植体材料（图 1C）。

A：胡椒果穗，胡椒成熟果实；B：去除果肉和外果皮的种子；

C：从子叶上脱落的外种皮。标尺为 1 mm。

A: Ear of black pepper, ripened fruit; B: Seed without exocarp;

C: The episperm fall from cotyledons. Bar=1 mm.

图 1 胡椒组织培养外植体

Fig. 1 Explants of black pepper for tissue culture

2.2 愈伤组织诱导

以外种皮为外植体开展愈伤组织诱导研究，

以 MS 培养基为对照和基础培养基，设置 3 种植

物生长调节剂浓度组合并记录愈伤诱导效果（表

2）。外种皮经诱导培养后在珠孔组织处可见愈伤，

生长正常的愈伤形态如图 2A、图 2B 所示。统计

结果发现，与 IBA 相比，2,4-D 更益于诱导胡椒

愈伤组织，不同浓度的 2,4-D 与 KT 植物生长调节

剂组合均能促进胚性愈伤组织的分化，随着浓度

的升高，愈伤组织诱导率呈上升趋势，愈伤最高

诱导率达 97.62%（表 2）。继代 1 个月后，试验

发现不同浓度的 IBA 和 KT 植物生长调节剂组合培

养的愈伤组织逐渐死亡，IBA 诱导活性不足，因此

IBA 不适宜作为胚性愈伤分化的植物生长调节剂。

表 2 植物生长调节剂组合对愈伤诱导

和胚性分化的影响

Tab. 2 Effects of different plant growth regulator

combinations on callus induction and embryo differentiation

植物生长调节剂

Plant growth

regulators/(mg·L–1)

2,4-D IBA KT

愈伤诱导

Rate of

callus

induction/%

胚性愈伤分化率

Differentiation rate

of embryogenic

callus/%

0.05 0.075 15.24 25.00

0.10 0.150 38.47 24.52

0.20 0.300 77.71 34.60

0.40 0.600 78.71 44.82

0.80 1.200 88.14 58.18

1.60 2.400 97.62 15.20

3.20 4.800 96.30 10.60

0.25 0.075 5.41

0.50 0.150 22.22

1.00 0.300 45.46

2.00 0.600 28.12

4.0 1.2 15.38

0 0 0 1.85

不同浓度 2,4-D 和 KT 植物生长调节剂组合培

养的愈伤组织经过 2 个月的继代培养，2,4-D 浓度

为 1.6 mg/L，KT 浓度为 2.4 mg/L 时，部分愈伤

组织转化为增殖型愈伤（图 2），增殖生长量大，

继代转接 2 周后，增大到 3 倍以上，1 个月后，

便布满整个培养瓶，多呈乳白色，质地疏松，半

透明状，表面附着白色粉状物或结晶体，却无法

分化为胚性愈伤组织。

当 2,4-D 浓度为 0.8 mg/L，KT 浓度为 1.200 mg/L

时，出现灰白色或灰褐色，团粒结构，半透明状

与浅黄色，颗粒状，松散的胚性愈伤组织（图 2C、

图 2D）。胚性愈伤分化率可达 58.18%（表 2）。

第 11 期 丁雅雯等：以外种皮珠孔组织为外植体的胡椒体细胞胚再生研究 2309

A：新诱导的愈伤组织；B：灰白色正常愈伤；C：褐色

的胚性愈伤；D：黄色的胚性愈伤。

A: New inducted callus from episperm; B: Off-white callus;

C: Brownness embryogenic callus; D: Yellow embryogenic callus.

图 2 不同状态的愈伤组织

Fig. 2 Callus in different states

2.3 体细胞胚胎诱导及体细胞分化

胚性愈伤经过约 3 周的培养，转化为白色，

结构松散，颗粒状的体细胞胚，出现大量球形胚，

少数为心形胚和鱼雷形胚（图 3A）。试验结果表

明，在相对较低浓度的 2,4-D（0.05、0.10 mg/L）

和 KT（0.075、0.150 mg/L）组合下，胡椒愈伤无

法诱导出胚状体，当 2,4-D 浓度为 0.40 mg/L，KT

浓度为0.600 mg/L时，体胚诱导率最高，为13.33%

（表 3）。将诱导出的球形体细胞胚（图 3A）继

代转接在含 0.40 mg/L 2,4-D 和 0.600 mg/L 的 KT

MS 培养基上，经过 1 周左右的时间，转化为心

形胚（图 3B），3 周后出现鱼雷形体胚和子叶胚

（图 3C、图 3D）。将子叶胚单独转接于体细胞胚

继代培养基上，继带培养约 1 个月，待子叶胚生

长至约 2 cm，顶部分化出两片绿色小叶后（图 3E、

图 3F）可进行后续生根诱导培养。

2.4 生根诱导与炼苗培养

待子叶完全长成后，将幼苗转接在 1/2MS 培

养基，添加 1.5%蔗糖，0.25%活性炭和 0.25%植

物凝胶进行生根诱导培养。培养 1 个月后，叶片

宽大，绿色加深，有新叶长出，2 片对生新叶间

长有芽点，并可见新诱导的白色根系，组培苗生

长迅速，可生长至 5~7 cm（图 4A、图 4B）。待

组培苗叶片转为深绿色，有光泽，叶脉清晰，主

蔓出现茎节，茎粗达 0.9 cm，根系布满培养瓶底

A~B：胚性愈伤分化培养后的球形胚；C~D：球形胚分化

培养后的胚状体；E~F：子叶胚。

A–B: The Globular embryo differentiated from embryogenic callus;

C–D: Somatic embryoids differentiated from globular embryo;

E–F: The cotyledon embryo.

图 3 体细胞胚分化的典型状态

Fig. 3 Typical state of somatic embryogenesis

表 3 体胚诱导率

Tab. 3 Somatic embryo induction rate

植物生长调节剂组合

Plant growth regulator

combination

体胚诱导率

Somatic embryo

induction rate/%

培养材料状态

Materials

cultured state

0.05 mg/L 2,4-D+0.075 mg/L KT 0.00 愈伤

0.1 mg/L 2,4-D+0.150 mg/L KT 0.00 愈伤

0.2 mg/L 2,4-D+0.300 mg/L KT 4.76 胚状体

0.4 mg/L 2,4-D+0.600 mg/L KT 13.33 胚状体

0.8 mg/L 2,4-D+1.200 mg/L KT 5.56 愈伤

部（图 4C、图 4D）后，将组培苗移至室外培养

基质中进行炼苗培养。培养基质采用草炭土、珍

珠岩、蛭石混合物，比例为 1∶1∶1，温室中遮

荫培养 2 周后获得组培苗（图 4E、图 4F）。

3 讨论

现有的文献中有关胡椒体胚发生的研究较

少，基于体细胞再生组培苗繁育技术仍有很多细

节需完善。前人研究表明，胡椒体胚发生，与基

因型、外植体生理状态、培养基种类、植物生长

调节剂种类、培养条件等诸多因素决定[15]。其中，

外植体灭菌是开展组培繁育的第一步。刘进平等[10]

2310 热带作物学报 第 44 卷

A、B：生根培养 1 个月的组培苗；C、D：生根培养

1 个月的根（培养瓶底部）；E、F：壮苗移栽 1 个月。

A, B: Strong seedlings were cultured for 1 months, and bottle

seedlings were cultured in tissue culture; C, D: After the

strong seedlings are cultured for 1 months, the roots are

covered with the culture medium (photo at the bottom

of the culture bottle); E, F: Transplanting strong

seedlings for 3 months.

图 4 生根培养与炼苗

Fig. 4 Rooting and hardening culture

用大田胡椒的芽、单节茎段、叶片、幼嫩花絮等

材料进行外植体消毒灭菌，污染率均为 100%，发

现仅有成熟的胡椒种子可以建立无菌培养，但污

染率仍然高达 30%~60%。陈雄庭等[16]以胡椒主蔓

节间切断为外植体，其污染率在 45%以上。印度

香料研究所的研究人员报道了以胡椒种子胚为外

植体，通过体细胞再生途径获得胡椒组培苗的方

法[17]。但文章中并未明确外植体是种子萌发的胚

状体还是外种皮珠孔组织。本研究以成熟胡椒种

子的外种皮作为外植体，通过酒精和升汞复合式

灭菌处理，有效地降低了胡椒外植体污染问题，

污染率控制在 10%以内，建立了胡椒外植体高效

的灭菌方式。同时将种子萌发的胚状体和外种皮

分离后培养，明确了外种皮的珠孔组织是适宜胡

椒组培再生外植体。

愈伤组织的诱导分化效率和减少褐变是影响

胡椒组培成功的关键。刘进平[18]研究发现，绝大

多数胡椒愈伤组织在后续继代培养中会逐渐褐化

直至变黑死亡，即使加入质量分数 10% PVP 或

0.3%活性炭也未能阻止愈伤褐变发生。本研究探

究了添加植物生长调节剂组合对体胚诱导的影

响，结果表明，2,4-D 和 KT 组合是最佳的诱导植

物生长调节剂组合，在 2,4-D 浓度为 0.80 mg/L 和

KT 浓度为 1.200 mg/L 时能促进胚性愈伤的诱导。

在 2,4-D 浓度为 0.40 mg/L，KT 浓度为 0.600 mg/L

时，体胚分化率最高，为 13.33%。同时发现体胚分

化的过程中有次生胚发生，从胚轴下部根茎交接部

位发生一丛新的次级胚胎，可实现体胚循环再生

[18-20]。该次生体细胞胚胎起源于初生体细胞胚的

根茎处，或是原始体细胞胚附着的胚性愈伤组织，

组织发生增殖，从而产生大量次生体细胞胚胚团。

为实现胚胎发生，也可以通过适当调节植物生长

调节剂种类和浓度配比，或培养基中其他的有效

成分等方式来实现。本研究以建立胡椒组培苗繁

育技术为目标，系统研究了从外植体灭菌、愈伤

诱导、体胚分化到室外炼苗的过程中的关键技术，

并最终获得组培苗，研究结果为胡椒高通量种苗繁

育提供了全面的技术参考，具有重要的应用价值。

参考文献

[1] 刘进平, 郑成木. 国外胡椒繁殖方法研究综述[J]. 热带农

业科学, 2001(5): 55-58.

LIU J P, ZHENG C M. A review of studies on breeding

methods of pepper abroad[J]. Tropical Agricultural Science,

2001(5): 55-58. (in Chinese)

[2] 邢谷杨. 中国胡椒生产概况[J]. 世界农业, 2002(8): 19-20.

XING G Y. Overview of pepper production in China[J].

World Agriculture, 2002(8): 19-20. (in Chinese)

[3] 何雪莲, 夏秋瑜, 侯晓东, 李远颂, 李从发. 胡椒生产及

应用概述[C]//中国热带作物学会. 热带作物产业带建设

规划研讨会——其他热带经济作物产业发展论文集, 2006:

13-16.

HE X L, XIA Q Y, HOU X D, LI Y S, LI C F. Overview of

pepper production and application[C]//Chinese Society for

Tropical Crops. Seminar on Construction Planning of Tropical Crop Industrial Belt - Collected Papers on the Development of other Tropical Economic Crop Industries, 2006:

13-16. (in Chinese)

[4] 黄循精. 2002 年世界胡椒的产销综述[J]. 世界热带农业信

息, 2003(6): 11-13.

HUANG X J. Production and marketing of pepper in the

world in 2002[J]. World Tropical Agriculture Information,

第 11 期 丁雅雯等：以外种皮珠孔组织为外植体的胡椒体细胞胚再生研究 2311

2003(6): 11-13. (in Chinese)

[5] 杨建峰, 邬华松, 孙燕, 鱼欢, 郑维全, 谭乐和. 我国胡椒

产业现状及发展对策[J]. 热带农业科学, 2010, 30(3):

52-55.

YANG J F, WU H S, SUN Y, YU H, ZHENG W Q, TAN L

H. Current situation and development countermeasures of

pepper industry in China[J]. Tropical Agricultural Sciences,

2010, 30(3): 52-55. (in Chinese)

[6] 邢谷杨, 邬华松, 谭乐和, 郑维全, 罗邻球. 海南胡椒生

产现状、问题及发展战略和对策[J]. 热带农业科学, 1998,

18(5): 54-58.

XING G Y, WU H S, TAN L H, ZHENG W Q, LUO L Q.

Current situation, problems, development strategy and countermeasures of pepper production in Hainan[J]. Tropical Agricultural Sciences, 1998, 18(5): 54-58. (in Chinese)

[7] GAMBORG O L, PHILLIPS G C. Plant cell, tissue and

organ culture: fundamental methods[J]. Plant Science, 1995,

114(2): 244-245.

[8] MATHEWS V E, RAO P S. In vitro responses of black pepper (Piper nigrum)[J]. Current Science, 1984, 53(4): 183-186.

[9] BHAT S R, CHANDEL K P, MALIK S K. Plant regeneration from various expiants of cultivated Piper species[J].

Plant Cell Reports, 1995, 14(6): 398-402.

[10] 刘进平, 郑成木. 胡椒组织培养研究[J]. 热带农业科学,

2002, 22(3): 18-22.

LIU J P, ZHENG C M. Study on tissue culture of pepper[J].

Tropical Agricultural Sciences, 2002, 22(3): 18-22. (in Chinese)

[11] PHILIP V J, JOSEPH D, TRIGGS G S, DICKINSON N M.

Micropropagation of black pepper (Piper nigrum L.) through

shoot tip cultures[J]. Plant Cell Reports, 1992, 12(1): 41-44.

[12] 莫玲华, 朱靖杰. 海南重要香料植物组织培养研究进展[J].

热带农业科学, 2005, 25(1): 44-53.

MO L H, ZHU J J. Research progress on tissue culture of

important spice plants in Hainan[J]. Tropical Agricultural

Sciences, 2005, 25(1): 44-53. (in Chinese)

[13] 刘进平. 胡椒组织培养中污染问题的研究[J]. 热带农业科

学, 2003, 23(6): 6-10.

LIU J P. Study on pollution in pepper tissue culture[J].

Tropical Agricultural Sciences, 2003, 23(6): 6-10. (in Chinese)

[14] NAIR R, GUPTA S. High-frequency plant regeneration

through cyclic secondary somatic embryogenesis in black

pepper (Piper nigrum L.)[J]. Plant Cell Reports, 2006,

24(12): 699-707.

[15] SASI S, BHAT A I. Optimization of cyclic somatic embryogenesis and assessing genetic fidelity in six varieties of black

pepper (Piper nigrum L.)[J]. Journal of Medicinal Plants

Studies, 2016, 4(4): 109-115.

[16] 陈雄庭, 张秀娟, 吴坤鑫. 影响成龄胡椒节间离体培养再

生植株的几种因素[J]. 热带作物学报, 2003, 24(4): 14-17.

CHEN X T, ZHANG X J, WU K X. Several factors affecting

the regeneration of pepper internodes in vitro[J]. Journal of

Tropical Crops, 2003, 24(4): 14-17. (in Chinese)

[17] RAMAKRISHNAN N R, DUTTA G S. Effect of explants

and genotypes on primary somatic embryogenesis in black

pepper (Piper nigrum L.)[J]. Cytologia, 2005, 70(2): 195-

202.

[18] 刘进平. 胡椒离体培养和抗瘟病无性系选育[D]. 儋州:

华南热带农业大学, 2003.

LIU J P. Pepper in vitro culture and breeding of blast resistant clones[D]. Danzhou: South China University of Tropical

Agriculture, 2003. (in Chinese)

[19] SASI S, BHAT A I. In vitro elimination of Piper yellow

mottle virus from infected black pepper through somatic

embryogenesis and meristem-tip culture[J]. Crop Protection,

2017, 103: 39-45.

[20] 吉训志, 胡丽松, 秦晓威, 杨艺秋, 范睿, 郝朝运. 胡椒不

同时期体细胞胚中糖含量及相关酶活变化[J]. 分子植物

育种, 2020, 18(24): 8288-8293.

JI X Z, HU L S, QIN X W, YANG Y Q, FAN R, HAO C Y.

Changes of sugar content and related enzyme activities in

somatic embryos of pepper at different stages[J]. Molecular

Plant Breeding, 2020, 18(24): 8288-8293. (in Chinese)

热带作物学报 2023, 44(11): 23122321

Chinese Journal of Tropical Crops

收稿日期 2022-09-01；修回日期 2022-10-12

基金项目 国家“十三五”重点研发计划项目（No. 2019YFD1001005）；云南省教育厅研究生项目（No. 2022Y615）。

作者简介 张红勐（2000—），男，硕士研究生，研究方向：植物遗传育种与种质资源。*通信作者（Corresponding author）：

吴 田（WU Tian），E-mail：wutianpotato@swfu.edu.cn。

13 份金花茶种质资源的叶片性状分析

张红勐1

，高 园1

，杨自云1,2，陈龙清1,2，吴 田1,2*

1. 西南林业大学园林园艺学院，云南昆明 650224；2. 云南省功能性花卉资源及产业化技术工程研究中心，云南昆明

650224

摘 要：研究叶片表型表现差异的 8 份来自云南大围山的金花茶种质资源，为开发利用金花茶组植物提供科学依据及

研究材料。本研究以 5 份已知的金花茶种质资源为对照，以成熟叶片为试材，通过叶片表型直接观察法对 13 份金花茶

植株的叶片长宽进行评价，采用烘干称重法测量含水率，通过湿灰化法对 6 种矿质元素（Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg）

含量进行检测分析，使用紫外分光光度计法对 4 种功能性成分（茶多酚、总多糖、总皂苷、总黄酮）含量进行检测分

析，并利用聚类分析方法解析其与金花茶种质资源的关系。结果表明：13 份金花茶叶片形状可以划分为椭圆形和长椭

圆形 2 种类型，叶面积、叶色、叶片锯齿均存在较大差异。叶片中 Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg 含量最高值和最低值存

在显著差异，分别相差 2.1 倍、1.9 倍、4.3 倍、6.6 倍、1.4 倍、1.8 倍；总皂苷含量相差 10.9 倍，茶多酚含量相差 5.8

倍，总多糖含量相差 5.0 倍，总黄酮含量相差 2.0 倍。相关性分析表明，茶多酚与叶长/叶宽呈显著负相关，与叶色、

叶质呈极显著正相关，叶长/叶宽与锌元素呈显著负相关，叶色与锰元素、绒毛与铜元素之间呈极显著正相关。聚类分

析结果表明，当距离系数为 4.5 时，13 份金花茶种质资源可以划分为 5 组，其中组Ⅰ（包括：红河 1 号金花茶、JHC-2、

JHC-3、JHC-4）和组Ⅳ（包括：普通金花茶、JHC-8、毛瓣金花茶）的内含成分含量相对较高，可能具有更高的药用

功能和保健功能，而 JHC-2 和 JHC-8 的矿质元素含量及内含成分含量总体较高，因此其后期的开发利用价值更高。本

研究结果为后续在金花茶中解析重要功能性成分累积机理的研究筛选到极端材料，并为今后开展金花茶新品种选育和

金花茶组植物的进一步开发、利用提供理论依据。

关键词：金花茶；种质资源；叶片；功能性成分；矿质元素；聚类分析

中图分类号：S685.14 文献标识码：A

Analysis of Leaf Character of Thirteen Germplasm Resources of Camellia sect. Chrysantha

ZHANG Hongmeng1

, GAO Yuan1

, YANG Ziyun1,2, CHEN Longqing1,2, WU Tian1,2*

1. College of Landscape Architecture and Horticulture Sciences, Southwest Forestry University, Kunming, Yunnan 650224, China; 2. Yunnan Functional Flower Resources and Industrialization Technology Engineering Research Center, Kunming, Yunnan

650224, China

Abstract: Eight germplasm resources of Camellia sect. Chrysantha from Daweishan Mountain of Yunnan province were

studied to provide scientific basis and research materials for the exploitation and utilization of Camellia plants. In this

study, the leaf length and width of 13 cultivars of Camellia sect. Chrysantha were evaluated by direct observation of leaf

phenotype, using five known germplasm resources as the control and mature leaves as the test materials, the content of

six mineral elements (Cu, Zn, Fe, Mn, Ca, Mg) was determined by the wet ashing method, the contents of four functional components (tea polyphenols, total polysaccharides, total saponins and total flavonoids) were determined by the

UV photometer method, the relationship between them and germplasm resources of Camellia sect. Chrysantha was

analyzed by the cluster analysis. The results showed that the leaf shape of 13 Camellia sect. Chrysantha could be di-

第 11 期 张红勐等：13 份金花茶种质资源的叶片性状分析 2313

vided into two types: elliptic and oblong, and there were great differences in leaf area, leaf color and leaf serration. The

highest and lowest content of Cu, Zn, Fe, Mn, Ca and Mg in leaves was 2.1, 1.9, 4.3, 6.6, 1.4 and 1.8 times, respectively.

The content of total saponins, tea polyphenols, polysaccharides and flavonoids was 10.9, 5.8, 5.0 and 2.0 times, respectively. The correlation analysis showed that tea polyphenols had a significant negative correlation with leaf length/leaf

width, a significant positive correlation with leaf color and leaf quality, and a significant negative correlation with leaf

length/leaf width and zinc, there were significant positive correlations between leaf color and manganese, villi and

copper. The results of cluster analysis showed that the 13 germplasm resources could be divided into 5 groups when the

distance coefficient was 4.5, group I (including ‘Honghe 1’ Camellia sect. Chrysantha, JHC-2, JHC-3, JHC-4) and

Group IV (including ordinary Camellia sect. Chrysantha, JHC-8, Camellia pubipetala Wan et Huang) contained relatively high contents of the constituents, JHC-2 and JHC-8 may have higher medicinal and health-care functions, but the

mineral element contents and contents were generally higher, so the later development and utilization value was higher.

The results of this study would be useful for further studies on the accumulation mechanism of important functional

components in Camellia sect. Chrysantha, it would also provide theoretical basis for breeding new varieties of Camellia

and further development and utilization of Camellia group plants in the future.

Keywords: Camellia sect. Chrysantha; germplasm resources; leaves; functional components; mineral elements; cluster

analysis

DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.11.020

金花茶组植物（Camellia sect. Chrysantha）是

山茶科山茶属中唯一开黄花的植物类群，不仅是

珍贵的观赏植物，还具有较高的药用保健价值。

金花茶组植物体内含有超过 400 种不同种类的成

分[1-2]，其中的微量元素以及茶多酚、茶多糖、黄

酮、皂苷等功能性成分对人体有重要保健作用，

属于极具开发和利用价值的优势资源[3]。金花茶

可以延缓机体衰老[4]，具有一定的防癌、治癌的

功效[5-6]，能预防人体动脉粥样硬化，有利于降低

血脂[7]和控制血压[8]，有利于降低血糖[9]等。

目前在世界范围内已发现的金花茶组植物有

42 种 5 个变种，而我国有 29 种 5 个变种[10]。前

人在对不同种金花茶内含成分进行了一些分析，

发现不同的金花茶组植物内含的活性成分存在较

大差异[11-16]。2010 年 5 月，中华人民共和国卫生

部发布 2010 年第 9 号公告，批准金花茶[Camellia

chrysantha (Hu) Tuyama]为新资源食品，并且随着

人们对健康的关注和保健品市场的繁荣，近年来，

越来越多的金花茶产品被开发，如金花茶茶饮料、

袋泡茶、浓缩液和口服液等一系列营养保健产品，

市场前景较好。但除金花茶外的其他金花茶组植

物鲜见被用于营养保健产品开发，症结在于对内

含成分的了解不够全面和深入。

金花茶首次发现于 1933 年，当时还没有人给

它一个合适的名称。1948 年，我国科学家在广西

防城港发现了开黄花的山茶科植物后，便根据花

的颜色将其命名为“金花茶”，于 1960 年对外公

布。1988 年，科学家又在云南大围山发现了不同

植物学性状的金花茶新种，命名为云南金花茶

（Camellia fascicularis H. T. Chang），又叫簇蕊金

花茶，为云南特有﹑极小种群植物[17]，与薄叶金

花茶、显脉金花茶、凹脉金花茶﹑毛瓣金花茶、

东兴金花茶等均属于“极危种”（critically endangered, CR），并被列入中国物种红色名录[18]。

大围山国家级自然保护区位于云南省东南部，属

森林生态系统类型的自然保护区[19]，降水量较

大，气候湿润，云雾缭绕，极其适宜金花茶的生

长繁育。

为了加强对金花茶资源的保护和研究，尤其

希望进一步摸清云南省的金花茶资源，本课题组

前期对云南大围山金花茶组植物进行考察，考察

过程中发现了一些植物学性状特异的金花茶种质

资源，并通过分子标记技术发现这些金花茶组植

物种质间存在丰富的遗传多样性，和普通金花茶

也有较远的亲缘关系[20]。为便于对金花茶种质资

源进行系统观察和评价鉴定，本课题组前期将 20

余份金花茶种质资源迁地保护于西南林业大学树

木园，并模拟原生地条件（半阴半凉、潮湿、通

风）对其进行栽培管理，至 2021 年有 8 份来自大

围山、种源不甚清晰的金花茶种质（命名为

JHC-1~8）长成成龄苗，植株状态良好。在观测

过程中，发现这 8 份金花茶种质资源表型如叶形、

叶色、花量、新稍萌发特征等表现差异。本研究

以这 8 份金花茶种质资源为材料，以普通金花茶

（Camellia nitidissima Chi）、云南金花茶（C.

fascicularis H. T. Chang）等 5 份种源清楚的金花

2314 热带作物学报 第 44 卷

茶为对照，对其叶片中矿质元素含量及功能性成

分进行检测，为合理开发和利用金花茶组植物资

源提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

前期收集了 13 份金花茶种质资源，5~6 年生，

均保存于西南林业大学树木园（250347.20N，

102467.43E，海拔 1891 m），该环境条件能够满

足供试金花茶组植物的良好生长。在相同的生长

环境中，将 13 种不同的种质资源分别开沟种植，

采用相同的田间管理。其中，5 份种源清楚，分

别为普通金花茶（Camellia nitidissima Chi）、红河

1 号金花茶（C. nitidissima ‘Honghel’）、云南金

花茶（C. fascicularis H. T. Chang）、凹脉金花茶（C.

impressinervis Chang et S. Y. Liang）和毛瓣金花茶

（C. pubipetala Y. Wanet S. Z. Huang），其中，红

河 1 号金花茶是由云南省林木品种审定委员会于

2016 年 12 月认定通过的金花茶良种，目前在云

南省红河州大量种植。另外 8 份金花茶种质资源

JHC-1~8 均来源于大围山。

2021 年 8 月 21 日进行叶片取样，分别取植

株中部成熟叶片，设 3 个重复。采集的叶片经蒸

馏水洗净后擦去表面水分，60 ℃烘干至恒重，用

植物粉碎机粉碎，过 40 目筛，密封保存于‒80 ℃

冰箱中，用于茶多酚、总黄酮、总皂苷及总多糖

等功能性成分检测及金花茶中代表性矿质元素

（Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg）含量测定。

1.2 方法

1.2.1 叶片含水率测定 叶片含水量测定采用烘

干称重法。将采集的 3 片叶片称鲜重（FW），60 ℃

烘干至恒重，称干重（ DW ）。叶片含水率

=(FW-DW)/FW× 100%。

1.2.2 微量元素检测 取粉碎样品 0.3 g（精确至

0.0001 g）于消解罐，加入混合酸（硝酸和高氯酸

体积比为 4∶1）摇匀后，置于电热板上低温加热

至完全消解至近干，补加硝酸和过氧化氢，混匀

后微波消解，赶酸后定容摇匀待测定其他元素。

取消解液 8 mL，加入浓盐酸，硫脲加抗坏血酸摇

匀反应后待测，应用电感耦合离子光谱仪

ICP-OES，测定方法采用行业标准 LY/T 1270—

1999。测定的矿质元素有钙（Ca）、镁（Mg）、铁

（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn），试验设 3

个重复，取平均值，同法做空白。测试设备为等

离子体发射光谱仪（德国斯派克分析仪器公司）、

ZEEnit.700P 火焰原子吸收分光光度计（德国耶拿

分析仪器股份公司）。标准溶液由国家标准物质中

心购买的标准储备液（1000 μg/mL）配制而成，

每个标曲 R 均在 0.995 以上。水为超纯水，试剂

药品均为优级纯。

1.2.3 功能性成分检测 采用紫外分光光度计法

测定金花茶叶片中茶多酚、总黄酮、总多糖、总

皂苷含量。茶多酚测定参照《茶叶中茶多酚和儿

茶素类含量的检测方法》（GB/T 8313—2008），得

到的茶多酚待测液按福林酚氧化法测定。总黄酮

的测定参考黄兴贤[21]的方法，并稍作修改：称取

0.5 g 样品粉末于 50 mL 锥形瓶中，加 40 mL 75%

乙醇，20 ℃下超声提取 0.5 h，过滤，用 75%乙

醇洗涤残渣，合并滤液定容于 50 mL 容量瓶中，

得总黄酮待测液，按亚硝酸钠－硝酸铝－氢氧化

钠显色法测定。总多糖测定参考韦璐[22]的方法稍

作修改，在提取总黄酮后，将残渣加 45 mL 水于

75 ℃超声提取 1 h，过滤，用水洗涤滤渣，合并

滤液定容于 50 mL 容量瓶中，得多糖待测液，按

苯酚－硫酸法测定。总皂苷测定参考高丽萍等[23]

的提取方法进行优化，称取样品粉末 0.5 g 于锥形

瓶中，加入 50 mL 75%乙醇，20 ℃下超声 0.5 h，

过滤，滤液旋蒸至无醇味，转移至分液漏斗，加

入适量水饱和，正丁醇萃取 2 次，合并正丁醇层，

旋蒸至干，加入甲醇复溶并定容至 10 mL 容量瓶

中，摇匀，作为皂苷待测液香草醛－冰醋酸－高

氯酸法进行测定。每个指标重复测定 3 次。

1.3 数据处理

采用 SPSS 20.0 统计分析软件对矿质元素和

功能性成分等试验数据进行单因素方差分析

（One-way ANOVA），并用最小显著差数法（LSD

法）进行多重比较。用 Excel 2007 软件进行图表

制作。对 13 份不同的金花茶矿质元素、功能性成

分数据进行标准化处理后，运用 SPSS 20.0 软件

进行相关性分析及聚类分析。

2 结果与分析

2.1 叶片表型性状分析

8 份金花茶种质资源 JHC-1~8 表型与 5 份对

照种质资源有明显差异（表 1），叶长为 11.0~17.7

cm，叶宽为 4.7~9.7 cm，叶长与叶宽的比值为

1.69~2.74。根据叶长叶宽比，可将 13 份金花茶叶

片形状划分为椭圆形和长椭圆形 2 种类型，其中

第 11 期 张红勐等：13 份金花茶种质资源的叶片性状分析 2315

椭圆形资源有 5 份，占 38.5%，长椭圆形资源有 8

份，占总种源量的 61.5%；其中，JHC-1、JHC-4、

JHC-6 的叶长/叶宽比值均超过 2.5，呈长椭圆形，

而 JHC-7 叶长/叶宽比值仅为 1.73，呈椭圆形。成

熟叶片叶面积介于 55.00~162.96 cm2 之间，借鉴

茶树叶片大小的分类方法[24]，普通金花茶、云南

金花茶、毛瓣金花茶、JHC-1、JHC-2、JHC-6、

JHC-7、JHC-8 可划分为大叶型，其余划分为中小

叶型。由表 1 可知，13 份金花茶种质资源叶色分

为深绿色、绿色及黄绿色，且只有 JHC-7 叶片为

黄绿色，叶片椭圆或长椭圆形较为普遍，叶长/

叶宽比值在 1.69~2.74 之间，除毛瓣金花茶与

JHC-7 的叶质为薄革质，其余叶质均为革质。13

份金花茶种质资源中，只有凹脉金花茶以及毛瓣

金花茶具有绒毛。叶缘特征全为具锯齿，部分种

质资源叶片只有上半部有细锯齿。13 份金花茶种

质资源的叶片平均含水率的为 55.7%，含水率最

高的种质是凹脉金花茶，含水率最低的种质是

JHC-8，极差为 17.66%。其中普通金花茶、凹脉

金花茶、JHC-3 含水率较高，分别为 61.7%、62.1%、

60.7%，而 JHC-4、JHC-8 含水率较低，只有 46.1%、

44.5%（表 1）。

表 1 13 份金花茶种质资源叶片外形特征

Tab. 1 Leaf shape characteristics of thirteen germplasm resources of Camellia sect. Chrysantha

种质

Germplasm

叶长

Leaf

length/cm

叶宽

Leaf

width/cm

叶长/叶宽

Length/

width

叶面积

Leaf area/cm2

叶形

Leaf shape

叶质

Leaf

texture

叶色

Leaf color

绒毛

Pubescent

锯齿

Serrate

含水率

Moisture

Content/%

普通金花茶 14.3 6.6 2.17 59.65 长椭圆形，先端

尾状渐尖

革质 深绿色 无 上半部有

细锯齿

61.7

红河 1 号金花茶 12.9 4.7 2.74 60.65 长椭圆形，先端

渐尖

革质 深绿色 无 边缘有细

锯齿

56.3

云南金花茶 15.5 8.5 1.82 131.75 椭圆形，先端急

锐尖

革质 绿色 无 上半部有

细锯齿

56.4

凹脉金花茶 11.0 5.0 2.20 55.00 长椭圆形，先端

急尖

革质 绿色 有 上半部有

细锯齿

62.1

毛瓣金花茶 15.2 9.0 1.69 102.32 椭圆形，先端渐

尖

薄革质 绿色 有 边缘有细

锯齿

58.4

JHC-1 16.4 6.3 2.60 103.32 长椭圆形，先端

渐尖

革质 深绿色 无 边缘有细

锯齿

57.8

JHC-2 17.7 8.5 2.08 150.45 椭圆形，先端尾

状渐尖

革质 深绿色 无 边缘有细

锯齿

57.9

JHC-3 12.9 5.2 2.48 67.08 长椭圆形，先端

渐尖

革质 深绿色 无 边缘有细

锯齿

60.7

JHC-4 13.0 4.8 2.71 62.40 长椭圆，先端尾

状渐尖

革质 深绿色 无 上半部有

细锯齿

46.1

JHC-5 12.0 5.0 2.40 63.40 长椭圆形，先端

渐尖

革质 绿色 无 边缘有细

锯齿

51.9

JHC-6 14.6 5.4 2.70 78.84 长椭圆形，先端

渐尖，基部卵形

革质 深绿色 无 边缘有细

锯齿

55.8

JHC-7 16.8 9.7 1.73 162.96 椭圆形，先端

渐尖

薄革质 黄绿色 无 上半部有

细锯齿

54.4

JHC-8 17.0 8.1 2.10 137.70 椭圆形，先端渐

尖，基部呈卵形

革质 深绿色 无 边缘有细

锯齿

44.5

2.2 矿质元素含量分析

13 份金花茶种质资源的叶片中，凹脉金花茶的

Cu 含量最高，达 7.69 mg/kg，最低的为 JHC-5，仅

3.59 mg/kg，前者是后者的 2.1 倍；Zn 含量最高的

是毛瓣金花茶，达 19.07 mg/kg，最低的为 JHC-6，

仅 10.21 mg/kg，前者是后者的 1.9 倍；Fe 含量最高

的是 JHC-1，达 318.4 mg/kg，最低的为 JHC-5，仅

74.6 mg/kg，前者是后者的 4.3 倍；Mn 含量最高的

2316 热带作物学报 第 44 卷

是 JHC-2，达 581.4 mg/kg，最低的为 JHC-7，仅

88.5 mg/kg，前者是后者的 6.6 倍；Ca 含量最高的

是云南金花茶，达 10.11 g/kg，最低的为 JHC-6，仅

7.45 g/kg，前者是后者的 1.4 倍；Mg 含量最高的也

是云南金花茶，达 4.51 mg/kg，最低的为 JHC-7，

仅 2.54 mg/kg，前者是后者的 1.8 倍（图 1）。

不同金花茶种质资源叶片中矿质元素含量间

存在差异，Cu 含量较高的有云南金花茶、红河 1

号毛瓣金花茶、凹脉金花茶，含量较低的有

JHC-5、JHC-7、JHC-6、JHC-8；Zn 含量较高的

有 JHC-8、云南金花茶、毛瓣金花茶，含量较低

的有 JHC-6、JHC-2、JHC-1；Fe 含量较高的有普

通金花茶、JHC-8、毛瓣金花茶、JHC-1，含量较

低的有 JHC-5、JHC-6、JHC-2；Mn 含量较高的

有 JHC-4、红河 1 号、JHC-3、JHC-2，含量较低

的有 JHC-7、JHC-5、云南金花茶；Ca 含量较高

的有 JHC-2、JHC-8、云南金花茶，含量较低的有

JHC-6、JHC-5、凹脉金花茶、JHC-7；Mg 含量较

高的有 JHC-1、JHC-8、云南金花茶，含量较低的

有 JHC-7、JHC-2、JHC-3、凹脉金花茶。

不同小写字母表示不同种质间差异显著（P<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference among different germplasm (P<0.05).

图 1 13 份金花茶种质资源矿质元素含量

Fig. 1 Mineral element contents of thirteen germplasm resources of Camellia sect. Chrysantha

2.3 功能性成分含量分析

金花茶种质 JHC-7 的茶多酚含量最高，达

10.67%，低于 2.00%的有 JHC-2 和 JHC-3，仅为

1.91%和 1.84%，前者是后者的 5.0 倍以上；JHC-8

的总多糖含量最高，达 10.20%，JHC-1 和毛瓣金

花茶的总多糖含量次之，分别为 9.97%和 9.50%，

云南金花茶中仅含 2.02%，最高和最低相差达 5.0

倍；总皂苷含量最高的是凹脉金花茶，达 6.53%，

最低的为 JHC-1，仅 0.60%，前者是后者的 10.9

倍；总黄酮含量最高的是 JHC-2，达 4.30%，最

低的为 JHC-7，仅 2.13%，相差 2.0 倍（图 2）。

不同金花茶种质资源叶片中功能性成分含量

间存在显著性差异，茶多酚含量较高的有毛瓣金

花茶、JHC-7，含量较低的有 JHC-3、JHC-2；总

多糖含量较高的有毛瓣金花茶、JHC-1、JHC-8，

含量较低的有云南金花茶、JHC-4；总皂苷含量较

高的有 JHC-2、JHC-4、凹脉金花茶，含量较低的

有 JHC-1、JHC-7；总黄酮含量较高的有 JHC-5、

JHC-2，含量较低的有 JHC-7、红河 1 号。

2.4 叶片表型性状与矿质元素、功能成分的相

关性分析

13 份金花茶种质资源叶片表型性状与矿质元

素、功能性成分的相关性结果见表 2，其中叶长/

叶宽与茶多酚、锌元素含量呈显著（P<0.05）负

第 11 期 张红勐等：13 份金花茶种质资源的叶片性状分析 2317

不同小写字母表示不同种质间差异显著（P<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference among different germplasm (P<0.05).

图 2 13 份金花茶种质资源功能性成分含量

Fig. 2 Functional component contents of thirteen germplasm resources of Camellia sect. Chrysantha

相关，相关系数分别为‒0.561、‒0.655，叶质、叶

色与茶多酚含量呈极显著正相关，相关系数分别

为 0.856、0.835，叶色与锰元素含量呈极显著

（P<0.01）负相关，相关系数为-0.687，绒毛与

铜含量元素呈极显著正相关，相关系数为 0.623。

其余矿质元素及功能成分与叶片表型性状之间无

显著相关性。

2.5 聚类分析

以 13 种金花茶叶片中 4 种功能性成分及 6 种

矿质元素含量为参数组合，对其进行聚类分析，

发现在距离系数为 4.5 时，可以将这 13 种金花茶

划分为 5 组，其中第Ⅰ组包括：红河 1 号、JHC-2、

JHC-3、JHC-4；第Ⅱ组有云南金花茶、JHC-5、

JHC-7；第Ⅲ组有凹脉金花茶和 JHC-6；第Ⅳ组有

普通金花茶、JHC-8、毛瓣金花茶；而第Ⅴ组只有

JHC-1（图 3）。第Ⅰ组和第Ⅳ组中的金花茶微量

元素和功能性成分含量相对较高，可能具有更高

的药用和保健功能；而第Ⅲ组金花茶的微量元素

和功能性成分含量在各种金花茶中相对较低，其

药用和保健功能可能相对较低。聚类图进一步表

明 JHC-1~8 是区别于普通金花茶、红河 1 号、云

南金花茶、凹脉金花茶和毛瓣金花茶等已知种源

的新的金花茶组植物。

3 讨论

大多数植物叶片含水率占组织鲜重的 65%~

90%，而本研究中 13 种金花茶种质资源的叶片含

水率均在 62%以下。通常叶片含水量越低，蒸腾

强度越小，故叶片含水率是一个可靠的植物耐旱

鉴定指标[25]，且金花茶成熟叶片一般呈革质化，

可见金花茶植株整体耐旱，因此并不适于频繁浇

水。尤其本研究中 JHC-4、JHC-8 的叶片含水率

低于 50%，更暗示了其强耐旱性，为后续选育强

耐旱性株系提供了材料。不仅含水率，来自云南

大围山的 JHC-1~8 表型表现出不同于已知种源的

金花茶，其叶色、叶锯齿、叶面积也都发生了较

大变化，猜测其内含成分也发生了一定的变化，

经实际检测分析发现，矿质元素、功能性成分的

2318 热带作物学报 第 44 卷

表 2 叶片表型性状与矿质元素、功能成分的相关性分析

Tab. 2 Correlation analysis of leaf phenotypic traits with mineral elements and functional components

项目

Item

茶多酚

Tea polyphenols

总多糖

Total polysaccharides

总皂苷

Total

saponins

总黄酮

Total flavonoids

Cu Zn Fe Mn Ca Mg

叶长 0.094 0.417 ‒0.386 ‒0.040 ‒0.324 0.085 0.408 ‒0.156 0.489 0.204

叶宽 0.478 0.234 ‒0.354 ‒0.156 ‒0.112 0.499 0.293 ‒0.345 0.387 0.051

叶长/叶宽 ‒0.561* ‒0.092 0.188 0.117 ‒0.086 ‒0.655* ‒0.141 0.398 ‒0.250 0.042

叶面积 0.299 0.214 ‒0.260 ‒0.093 ‒0.301 0.270 0.196 ‒0.309 0.437 0.076

含水率 ‒0.077 0.084 ‒0.256 0.076 0.461 ‒0.247 0.036 0.265 ‒0.207 ‒0.330

叶质 0.856** 0.072 ‒0.536 ‒0.343 ‒0.012 0.540 0.221 ‒0.328 ‒0.291 ‒0.389

叶色 0.835** ‒0.298 ‒0.123 ‒0.136 ‒0.160 0.308 ‒0.230 ‒0.687** ‒0.490 ‒0.289

绒毛 0.296 0.369 0.130 0.162 0.623** 0.441 0.102 0.089 ‒0.297 ‒0.256

锯齿 ‒0.426 0.498 ‒0.177 0.319 ‒0.287 ‒0.164 0.058 0.352 ‒0.043 ‒0.079

注：*

表示显著相关（P<0.05），**表示极显著相关（P<0.01）。

Note: *

indicates significant correlation (P<0.05), ** indicates extremely significant correlation (P<0.01).

图 3 13 份金花茶种质资源的叶片内

含成分的聚类分析

Fig. 3 Cluster analysis of thirteen germplasm resources

of Camellia sect. Chrysantha based on component

contents in leaves

差异达到显著水平。而高矿质元素含量及高功能

性成分含量的种质是金花茶育种取得成功的物

质基础，性状遗传变异的评估是提高遗传改良效

率的重要内容。这也进一步表明云南大围山蕴含

着丰富的金花茶资源，是金花茶资源的宝库。

动物及临床试验表明，金花茶叶提取物具有

降血糖、降血压、降血脂、降血清中胆固醇、抑

制肿瘤生长、防止动脉粥样硬化、激活人体多种

酶、调节机体免疫能力、延缓衰老等功能[26-31]，

而金花茶叶片中所含的生理活性成分是这些功能

的物质基础。金花茶含有茶多酚、多糖、总黄酮、

总皂苷等生理活性物质，它们的含量均与其抗氧

化活性相关。人工合成抗氧化剂可能引起癌变和

肝脏损伤，因此，开发高效无毒的天然抗氧化剂，

已成为植物领域重要的研究内容。前人相关研究

表明，在金花茶组植物中毛瓣金花茶（C. pubipetala）叶片茶多酚、总黄酮等含量更高，矿质元

素 Ca、Mn、Fe、Zn、Cu 等含量更为丰富[32]，同

样，在本研究中，毛瓣金花茶成熟叶片除总皂苷、

Ca、Mg 等在相应各项平均值以下，其他各项指

标均高于平均值，确实表现优异，因此毛瓣金花

茶具有较高的开发利用价值。若以毛瓣金花茶为

参照，本研究发现 JHC-7 的茶多酚含量是毛瓣金

花茶的 1.5 倍，JHC-1、JHC-2、JHC-8 的总多糖

含量和毛瓣金花茶的无显著性差异、且都显著高

于其他金花茶，JHC-2、JHC-5 的总黄酮含量显著

高于毛瓣金花茶，JHC-1 的 Fe 含量是毛瓣金花茶

的 1.4 倍，JHC-2、JHC-3、JHC-4 的 Mn 含量显

著高于毛瓣金花茶，JHC-2、JHC-8 的 Ca 含量显

著高于毛瓣金花茶，JHC-1、JHC-8 的 Mg 含量显

著高于毛瓣金花茶。这些结果和聚类分析的树状

图一致。可见，JHC-2、JHC-8 的物质含量总体上

很高，暗示着有更高的开发利用价值，也可以作

为后续重要的选育材料进行其药用和保健功能的

研究。

极端植物材料的筛选是剖析复杂性状遗传基

础的一种重要研究基础。通过本研究，还为后续

在金花茶中解析重要功能性成分累积机理的研究

筛选到极端材料，如总皂苷含量极高材料凹脉金

花茶与极低材料 JHC-1 相差 10.9 倍；茶多酚含量

极高材料 JHC-7 与极低材料 JHC-3 相差 5.8 倍；

总多糖含量极高材料 JHC-8 与极低材料云南金花

第 11 期 张红勐等：13 份金花茶种质资源的叶片性状分析 2319

茶相差 5.0 倍；Mn 含量极高材料 JHC-2 与极低材

料 JHC-7 相差 6.6 倍；Fe 含量极高材料 JHC-1 与

极低材料 JHC-5 相差 4.3 倍。随着高通量技术在

植物领域的研究进程，基因组、转录组、蛋白组

和代谢组等多个层面的海量数据对植物极端材料

进行分析，将进一步帮助我们更为全面、系统地

解析金花茶种间的复杂变化与调控过程。

4 结论

本研究对 13 种金花茶种质资源叶片的微量

元素及功能性成分含量进行测定并分析，结果表

明，13 种金花茶种质资源叶片的微量元素及功能

性成分差异显著（P<0.05），可根据各自特点，对

所需营养成分的需求进行针对性的开发利用。今

后应集中开发价值更高的金花茶种类，更合理地

开发利用金花茶种质资源，最大程度发挥其功效。

参考文献

[1] HE D Y, LI X Y, SAI X, WANG L L, LI S Y, XU Y P. Camellia nitidissima C.W. Chi: a review of botany, chemistry,

and pharmacology[J]. Phytochemistry Reviews, 2018, 17(2):

327-349.

[2] 贺栋业, 李晓宇, 王丽丽, 张萍, 李淑英, 徐永平. 金花茶

化学成分及药理作用研究进展[J]. 中国实验方剂学杂志,

2016, 22(3): 231-234.

HE D Y, LI X Y, WANG L L, ZHANG P, LI S Y, XU Y P.

Chemical constituents and pharmacological effects of Camellia nitidissima[J]. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2016, 22(3): 231-234. (in Chinese)

[3] 林华娟, 秦小明, 曾秋文, 杨基柱, 钟嘉敏. 金花茶茶花

的化学成分及生理活性成分分析[J]. 食品科技, 2010,

35(10): 88-91.

LIN H J, QIN X M, ZENG Q W, YANG J Z, ZHONG J M.

Analysis on chemical and bioactive components in flower of

Camellia chrysantha (Hu) Tuyama[J]. Food Science and

Technology, 2010, 35(10): 88-91. (in Chinese)

[4] 曹芬, 樊兰兰. 金花茶研究进展[J]. 中国药业, 2013, 22(4):

95-96.

CAO F, FAN L L. Research progress on Camellia nitidissima[J]. China Pharmaceuticals, 2013, 22(4): 95-96. (in Chinese)

[5] 李石容. 金花茶茶花黄酮类化合物的分离纯化及抗氧化

活性的初步研究[D]. 湛江: 广东海洋大学, 2012.

LI S R. Isolation and purification of camellia flavonoid and

preliminary study on its antioxidant activity[D]. Zhanjiang:

Guangdong Ocean University, 2012. (in Chinese):

[6] DAI L, LI J L, LIANG X Q, LI L, FENG Y, LIU H Z, WEI

W E, NING S F, ZHANG L T. Flowers of Camellia nitidissima cause growth inhibition, cell-cycledysregulation and

apoptosis in a human esophagealsquamous cell carcinoma

cell line[J]. Molecular Medicine Reports, 2016, 14(2):

1117-1122.

[7] 宁恩创, 秦小明, 杨宏. 金花茶叶水提物的降脂功能试验

研究[J]. 广西大学学报(自然科学版), 2004(4): 350-352.

NING E C, QIN X M, YANG H. Experimental study on

lipid-lowering function of aqueous extract of Camellia

sinensis L.[J]. Journal of Guangxi University (Natural Science Edition), 2004(4): 350-352. (in Chinese)

[8] 张萍. 金花茶的花提取物降血脂作用研究[D]. 大连: 大

连理工大学, 2015.

ZHANG P. Study on hypolipidemic effect of flower extract

of Camellia nitidissima L.[D]. Dalian: Dalian University of

Technology, 2015. (in Chinese)

[9] 夏星, 黄嘉骏, 王志萍, 王勤, 潘为高. 金花茶叶的降血

糖作用及急性毒性研究[J]. 时珍国医国药, 2013, 24(5):

1281-1282.

XIA X, HUANG J J, WANG Z P, WANG Q, PAN W G.

Study on hypoglycemic effect and acute toxicity of Camellia

sinensis[J]. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research, 2013, 24(5): 1281-1282. (in Chinese)

[10] 张宏达, 任善湘. 中国植物志: 第四十九卷(第三分册)[M].

北京: 科学出版社, 1998.

ZHANG H D, REN S X. Flora of China: volume 49(3rd Edition)[M]. Beijing: Science Press, 1998. (in Chinese)

[11] 李先民, 李春牛, 卢家仕, 黄展文, 崔学强, 张自斌, 周锦

业, 卜朝阳. 6 种金花茶组植物的花朵活性成分分析与评

价[J]. 食品研究与开发, 2020, 41(21): 33-37.

LI X M, LI C N, LU J S, HUANG Z W, CUI X Q, ZHANG

Z B, ZHOU J Y, BU Z Y. Analysis and evaluation of active

ingredient in flowers of 6 species of Camellia sect. Chrysantha Chang[J]. Food Research and Development, 2020,

41(21): 33-37. (in Chinese)

[12] 李辛雷, 王佳童, 孙振元, 王洁, 殷恒福, 范正琪, 李纪元,

蒋昌杰, 黄晓娜. 五种金花茶组植物类黄酮成分及其与花

色关系[J]. 生态学杂志, 2019, 38(4): 961-966.

LI X L, WANG J T, SUN Z Y, WANG J, YIN H F, FAN Z

Q, LI J Y, JIANG C J, HUANG X N. Flavonoid components

and their relationship with flower colors in five species of

Camellia section Chrysantha[J]. Chinese Journal of Ecology,

2019, 38(4): 961-966. (in Chinese)

[13] 李辛雷, 王佳童, 孙振元, 王洁, 殷恒福, 范正琪, 李纪元.

三种山茶属金花茶组植物花朵类黄酮成分研究[J]. 广西

植物, 2019, 39(7): 917-924.

2320 热带作物学报 第 44 卷

LI X L, WANG J T, SUN Z Y, WANG J, YIN H F, FAN Z

Q, LI J Y. Flavonoid components in flowers from three species of section Chrysantha Chang in Camellia[J]. Guihaia,

2019, 39(7): 917-924. (in Chinese)

[14] 韦霄, 黄兴贤, 蒋运生, 唐辉, 漆小雪, 陈宗游. 3 种金花

茶组植物提取物的抗氧化活性比较[J]. 中国中药杂志,

2011, 36(5): 639-641.

WEI X, HUANG X X, JIANG Y S, TANG H, QI X X,

CHEN Z Y. Comparison of the antioxidant activities of the

extracts from three species of Camellia group[J]. China

Journal of Chinese Materia Medica, 2011, 36(5): 639-641.

(in Chinese)

[15] 黄永林, 文永新, 刘金磊, 李典鹏, 张厚瑞, 韦宵. 5 种金

花茶中总黄酮含量的测定[J]. 中国中医药科技, 2009,

16(1): 38-39.

HUANG Y L, WEN Y X, LIU J L, LI D P, ZHANG H R,

WEI X. Determination of total flavonoids in 5 kinds of Camellia nitidissima thunb[J]. Chinese Journal of Traditional

Medical Science and Technology, 2009, 16(1): 38-39. (in

Chinese)

[16] 李美玲, 彭健玲, 江海都, 柴胜丰, 朱成豪, 熊忠臣. 9 种

金花茶花抗氧化活性及其主要活性物质含量的研究[J].

广西科学院学报, 2020, 36(4): 419-426.

LI M L, PENG J L, JIANG H D, CHAI S F, ZHU C H,

XIONG Z C. Study on antioxidant activity and content of

main active component of 9 kinds of yellow Camllia flowers[J]. Journal of Guangxi Academy of Sciences, 2020, 36(4):

419-426. (in Chinese)

[17] 张贵良, 张贵生, 张昆, 王东, 平珊瑚. 云南金花茶野生

资源调查与分析[J]. 广东林业科技, 2015, 31(1): 45-48.

ZHANG G L, ZHANG G S, ZHANG K, WANG D, PING S

H. Investigation and analysis of wild Camellia fascicularis in

Yunnan province[J]. Guangdong Forestry Science and

Technology, 2015, 31(1): 45-48. (in Chinese)

[18] 汪松, 解焱. 中国物种红色名录. 第一卷, 红色名录[M].

北京: 高等教育出版社, 2004.

WANG S, XIE Y. China species red list. Volume 1, the Red

List[M]. Beijing: Higher Education Press, 2004. (in Chinese)

[19] 杨保纲. 云南大围山生物多样性[M]. 昆明: 云南科技出

版社, 2019.

YANG B G. Biodiversity of Dawei Mountain in Yunnan

province[M]. Kunming: Yunnan Science and Technology

Press, 2019. (in Chinese)

[20] 张玥, 蓝增全, 吴田. 云南大围山金花茶种质资源的 ISSR

分析[J]. 分子植物育种, 2018, 16(2): 649-655.

ZHANG Y, LAN Z Q, WU T. ISSR analysis of Camellia nitidissima germplasm resources from dawei mountain in

Yunnan[J]. Molecular Plant Breeding, 2018, 16(2): 649-655.

(in Chinese)

[21] 黄兴贤. 金花茶组植物黄酮的含量比较及抗氧化性研

究[D]. 桂林: 广西师范大学, 2010.

HUANG X X. Comparative study on the content and antioxidation of flavonoids in Camellia group[D]. Guilin:

Guangxi Normal University, 2010. (in Chinese)

[22] 韦璐. 金花茶多糖的分离纯化及化学结构研究[D]. 湛江:

广东海洋大学, 2008.

WEI L. Study on isolation, purification and chemical structure of polysaccharides from Camellia nitidissima[D]. Zhanjiang: Guangdong Ocean University, 2008. (in Chinese)

[23] 高丽萍, 刘华, 封云芳. 人参总皂苷的含量测定[J]. 浙江

工程学院学报, 2002(3): 171-174.

GAO L P, LIU H, FENG Y F. Determination of total saponins in Panax ginseng[J]. Journal of Zhejiang Sci-Tech University (Natural Sciences), 2002(3): 171-174. (in Chinese)

[24] 虞富莲. 中国古茶树[M]. 昆明: 云南科技出版社, 2016.

YU F L. Ancient tea plants in China[M]. Kunming: Yunnan

Science and Technology Press, 2016. (in Chinese)

[25] 唐健民, 柴胜丰, 邹蓉, 陈宗游, 史艳财, 蒋运生, 韦霄.

水分胁迫对极小种群东兴金花茶幼苗光合特性的影响[J].

广西植物, 2020, 40(12): 1764-1772.

TANG J M, CHAI S F, ZOU R, CHEN Z Y, SHI Y C,

JIANG Y S, WEI X. Effects of water stress on photosynthetic characteristics of Camellia tunghinensis seedlings[J].

Guihaia, 2020, 40(12): 1764-1772. (in Chinese)

[26] PENG X, YU D Y, FENG B M, WANG Y Q, SHI L Y. A

new acylated flavonoid glycoside from the flowers of Camellia nitidissima and its effect on the induction of apoptosis

in human lymphoma U937 cells[J]. Journal of Asian Natural

Products Research, 2012, 14(8): 799-804.

[27] WANG W X, LIU H Y, WANG Z N, QI J, YUAN S T,

ZHANG W J, CHEN H J, FINLEY J W, GU L W, JIA A Q.

Phytochemicals from Camellia nitidissima Chi inhibited the

formation of advanced glycation end-products by scavenging

methylglyoxal[J]. Food Chemistry, 2016(205): 204-211.

[28] 李丹, 彭成, 谢晓芳. 黄酮类化合物治疗糖尿病及其并发

症的研究进展[J]. 中国实验方剂学杂志, 2014, 20(11):

239-242.

LI D, PENG C, XIE X F. Development of experimental

study on flavonoids for treatment of diabetes mellitus and its

complications[J]. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2014, 20(11): 239-242. (in Chinese)

[29] 农彩丽, 陈永欣, 何显科, 韦锦斌. 金花茶总黄酮体外抗

肿瘤活性的实验研究[J]. 中国癌症防治杂志, 2012, 4(4):

324-327.

NONG C L, CHEN Y X, HE X K, WEI J B. In vitro antitu-

第 11 期 张红勐等：13 份金花茶种质资源的叶片性状分析 2321

mor effects of total flavonoids from Camellia chrysantha

(Hu) Tuyama[J]. Chinese Journal of Oncology Prevention

and Treatment, 2012, 4(4): 324-327. (in Chinese)

[30] 赵元华, 刘会芳, 何荣霞. 金花茶抗肿瘤作用的研究进

展[J]. 医学综述, 2015, 21(16): 2995-2997.

ZHAO Y H, LIU H F, HE R X. Research progress of the

anti-tumor effect of Camellia nitidissima[J]. Medical Recapitulate, 2015, 21(16): 2995-2997. (in Chinese)

[31] 王梓灵, 郭瑜婕, 朱芸芸, 陈乐, 吴婷, 刘大会, 黄必胜,

杜鸿志. 金花茶有效部位抑制表皮生长因子受体(EGFR)

抗非小细胞肺癌的作用机制研究[J]. 中国中药杂志,

2021(46): 1001-5302.

WANG Z L, GUO Y J, ZHU Y Y, CHEN L, WU T, LIU D

H, HUANG B S, DU H Z. Actives fractions of Camllia nitidissma inhibit non-small cell lung cancer via suppressing

epidermal growth factor receptor[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2021(46): 1001-5302. (in Chinese)

[32] 柴胜丰, 唐健民, 陈宗游, 韦记青, 漆小雪, 韦霄. 毛瓣金

花茶叶片化学成分及生理活性物质分析[J]. 食品科技,

2016, 41(3): 110-114.

CHAI S F, TANG J M, CHEN Z Y, WEI J Q, QI X X, WEI

X. Analysis of chemical components and physiological active substances in leaves of Camellia pubipetala[J]. Food

Science and Technology, 2016, 41(3): 110-114. (in Chinese)

热带作物学报 2023, 44(11): 23222329

Chinese Journal of Tropical Crops

收稿日期 2022-09-27；修回日期 2022-10-28

基金项目 国家重点研发计划项目（No. 2020YFD1000600）；现代农业产业技术体系（糖料）建设专项资金项目（No. CARS170716）。

作者简介 彭李顺（1980—），男，博士，助理研究员，研究方向：植物营养与甘蔗高产栽培。*通信作者（Corresponding author）：

杨本鹏（YANG Benpeng），E-mail：y-bp@163.com。

膜下滴灌减量施肥对甘蔗农艺性状、产量和养分利用率的影响

彭李顺1,2,3，曹峥英1,2,3，蔡文伟1,2,3，甘仪梅1,2,3，杨本鹏1,2,3*

1. 中国热带农业科学院热带生物技术研究所，海南海口 571101；2. 中国热带农业科学院海南热带农业资源研究院，海南

海口 571101；3. 中国热带农业科学院三亚研究院，海南三亚 572024

摘 要：探讨不同膜下滴灌减量施肥模式对甘蔗生长、产量和肥料利用率的影响，分析最佳减肥模式，为科学指导甘

蔗膜下滴灌施肥技术应用提供理论依据。以空白对照（CK0）、常规施肥（CK1）和滴灌+常规施肥（CK2）为对照，设

置 1 个膜下滴灌施肥处理 T100（施肥量同 CK1）以及 3 个膜下滴灌减量施肥处理 T80、T70 和 T60（减量 20%、30%和 40%），

对甘蔗主要农艺性状、产量、蔗糖分、产糖量、经济效益及养分利用率等生产指标进行比较分析。结果表明：相较于

CK1，增加滴灌的 CK2 有效茎数明显提高，而 T100 在分蘖率、株高、有效茎数、成茎率方面均显著提升，T80 和 T70 则

主要对有效茎数和成茎率促进明显。在产量方面，相对 CK1，CK2 及 T100、T80、T70 均显著增加，2 年平均产量分别提

升了 13.64%、32.20%、27.00%和 20.18%。在各滴灌施肥处理间，相对于 T100，T80 产量并无显著变化，而 T70 和 T60

产量显著减少。在蔗糖分和产糖量方面，各滴灌施肥处理间蔗糖分并无显著差异，而产糖量与产量变化趋势基本一

致，T100 和 T80 产糖量最高，且二者间无显著差异。在纯收益方面，仅有 T100 和 T80 较 CK1 获得显著增加，2 年平均

收益分别增加 4534.4 元/hm2 和 3953.8 元/hm2

。T70 和 T60 纯收益相较于 T100 则呈现显著下降，其中 T60 纯收益甚至比

CK1 还低 2350 元/hm2

。在肥料利用率方面，所有滴灌施肥处理氮、磷、钾肥利用率均显著高于 CK1，其中 T80 肥料

利用率最高，2 年试验平均氮、磷、钾肥利用率分别达到 48.36%、27.70%和 68.95%，分别较 CK1 提高了 28.42、17.95

和 30.71 个百分点。综合来看，在中等肥力砖红壤蔗区，采用 T80 膜下滴灌减量施肥模式，可以同时获得较理想的甘

蔗产量和收益。

关键词：甘蔗；膜下滴灌施肥；化肥减施；产量；养分利用率

中图分类号：S566.1 文献标识码：A

Effects of Reduced Fertilization on Main Agronomic Traits, Yield and

Fertilizer Utilization Rate of Sugarcane under Mulched Drip Fertigation System

PENG Lishun1,2,3, CAO Zhengying1,2,3, CAI Wenwei1,2,3, GAN Yimei1,2,3, YANG Benpeng1,2,3*

1. Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571101,

China; 2. Hainan Institute of Tropical Agricultural Resources, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou, Hainan

571101, China; 3. Sanya Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Sanya, Hainan, 572024, China.

Abstract: The present study revealed the effects of chemical fertilizer reduction patterns on growth, cane yield and fertilizer utilization rate of sugarcane, in order to provide a theoretical basis for the application of mulched drip fertigation

and find out the best pattern to reduce fertilizer in sugarcane. Seven different treatments were conducted: no fertilization

(CK0), conventional fertilization (CK1), mulched drip irrigation + conventional fertilization (CK2), mulched drip fertigation T100 (fertilizer amount equated with CK1) and T80, T70, T60 (20%, 30% and 40% reduction of fertilizer amount of

T100). Main agronomic characters, cane yield, sucrose content, sugar yield, economic benefit and nutrient utilization rate

第 11 期 彭李顺等：膜下滴灌减量施肥对甘蔗农艺性状、产量和养分利用率的影响 2323

of sugarcane were measured in the seven different treatments. The results showed that compared with CK1, the millable

stalk number in CK2 increased significantly, the tillering rate, plant height, millable stalk number and stalk formation

rate in T100 were all improved significantly, the effective stalk number and stalk formation rate in T80 and T70 were improved significantly. Compared with CK1, the cane yield in CK2, T100, T80 and T70 increased significantly by 13.64%,

32.20%, 27.00% and 20.18%, respectively. In the different drip fertigation treatments, there was no significant differences for cane yield between T100 and T80, but the cane yield for T70 and T60 decreased significantly in contrast to T100.

There was no significant difference in sugar content among the different drip fertigation treatments. The change trend of

sugar yield and cane yield among the treatments was consistent. Sugar yield in T100 and T80 was higher than that in other

treatments, and there was no significant difference between that in T100 and T80. Compared with CK1, the net benefit in

T100 and T80 increased significantly by 4534.4 yuan/hm2

and 3953.8 yuan/hm2

, respectively. The net benefit in T70 and

T60 decreased significantly compared with T100, and the net benefit in T60 was even 2350 yuan/hm2

lower than that in

CK1. The fertilizer utilization rate of all drip fertigation treatments was significantly higher than that of CK1, and the

average utilization rates of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers in T80 were the highest in all the treatments,

reached 48.36%, 27.70% and 68.95%, respectively, which was 28.42, 17.95 and 30.71 percentage points higher than that

of CK1, respectively. Overall, in the middle fertility of laterite soil, the application of mulched drip fertigation pattern

for T80 could obtain ideal cane yield and benefit.

Keywords: sugarcane; mulched drip fertigation; reduction fertilization; yield; fertilizer use efficiency

DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2023.11.021

甘蔗是我国最为重要的食糖原料作物，也是

我国热带、亚热带地区第一大经济作物。尽管我

国蔗区水热资源普遍较为丰富，具备较好的生产

潜力，但由于各季降雨不均，春、秋季节性干旱

频繁发生，每年均会出现不同程度的旱害，限制

甘蔗产量的提升[1-2]。此外，甘蔗作为高光效 C4

植物，具有生长周期长、生物量大的特点，对养

分需求量较大，蔗农为了获得高产，通常会过量

施用化肥。据统计，我国甘蔗生产上化肥平均施

用量是世界平均施肥量的 3 倍，是发达国家的

5~10 倍，化肥平均利用率普遍偏低，其中氮肥利

用率仅为 14.5%~24.7%，磷肥利用率为 6.7%~

13.4%，钾肥利用率为 15.6%~26.9%，与澳大利亚、

美国等甘蔗生产发达国家有着较大差距[3-5]。春、

秋季节性干旱频发加上长期过量不合理的化肥施

用量，不仅导致甘蔗生产化肥利用率低，肥料浪

费现象严重，还极大制约甘蔗产量的提升，导致

甘蔗种植效益不高，甚至出现亏损现象，甘蔗产

业的可持续健康发展已受到挑战[6-8]。

滴灌施肥技术是一项可实现水肥同步管理和

高效利用的现代化农业技术。该技术根据作物对

水分、养分需求通过滴灌系统将肥料定时定量均

匀地输送到作物根部，不仅具有节水、节肥、省

工的特点，还可以明显促进作物产量和品质提升、

节省灌溉和施肥时间、改善土壤环境[9-10]。近年

来，在甘蔗生产上滴灌施肥技术也逐渐开始被广

泛研究和应用。多项相关研究表明，通过滴灌施

肥可以明显增加甘蔗在不同生长阶段的主要养分

吸收[11-13]、促进甘蔗产量与蔗糖分提升[14-17]，同

时对土壤生态和理化性状也有一定改善作用[18]，

可以有效解决甘蔗生产上长期存在的化肥施用量

大、利用率低、浪费严重、单产和经济效益低等

问题。

此外，在滴灌施肥的基础上，通过覆盖地膜

进行膜下滴灌施肥，可集成覆膜和滴灌施肥技术

的优点，在积温保墒、节水节肥的同时，进一步

减少施用肥料的挥发和淋失，提升肥料利用率，

减少化肥施用量，目前该项技术已在蔬菜、玉米、

小麦、棉花等作物中广泛应用[19]。然而，膜下滴

灌施肥技术在甘蔗生产上的应用仍处于起步阶

段，目前鲜有关于该技术应用对甘蔗生长、产量、

蔗糖分、化肥利用率、经济效益等指标影响的研

究报道。因此，本研究以不施肥、常规施肥以及

滴灌清水+常规施肥 3 个处理为对照，同时设置 4

个不同施肥量的膜下滴灌施肥处理，分析膜下滴

灌减量施肥对甘蔗主要农艺性状、产量、蔗糖分、

产糖量、经济效益及养分利用率等指标的影响，

研究膜下滴灌条件下适宜甘蔗生产的最佳施肥模

式，以期为甘蔗膜下滴灌施肥技术高效应用和化

肥减肥增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试品种 供试甘蔗品种为中糖 3 号，田

2324 热带作物学报 第 44 卷

间试验种植采用该品种脱毒种茎（由中国热带农

业科学院热带生物技术研究所繁育）。

1.1.2 试验地点 试验于 2019 年和 2020 年在位

于海南省临高县皇桐镇文贤村的中国热带农业科

学院热带生物技术研究所海南甘蔗试验基地进

行。试验地土壤为粘质砖红壤，pH 4.6，有机质

10.5 g/kg，碱解氮 101.3 mg/kg，有效磷 18.5 mg/kg，

速效钾 126.8 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 田间试验分 2 年开展，第一年

试验于 2019 年 2 月 25 日种植，2020 年 1 月 7 日

收获；第二年试验于 2020 年 2 月 18 日种植，2021

年 1 月 12 日收获。2 年试验甘蔗均采用大小行种

植模式，大行距为 1.4 m，小行距为 0.4 m，每公

顷种植 67 500 芽（33 750 双芽段）。试验设置 7

个处理：（1）处理 CK0，不施肥；（2）处理 CK1，

常规施肥；（3）处理 CK2，膜下滴灌+常规施肥；

（4）处理 T100，膜下滴灌施肥；（5）处理 T80，

膜下滴灌施肥减量 20%；（6）处理 T70，膜下滴灌

施肥减量 30%；（7）处理 T60，膜下滴灌施肥减量

40%。各处理施肥量见表 1。每个处理设置 3 个重

复小区，每个小区宽 9 m（包含 1.4 m 大行和 0.4 m

小行，各 5 行，共 10 行甘蔗），行长 50 m，小区

面积为 450 m2

，后续试验数据从各小区中间 6 行

采集。甘蔗种植均使用配套大小行种植机完成，

需要膜下滴灌处理使用配套的联合种植机一次性

完成开沟、下种、覆土、铺设滴灌带和覆盖地膜

等工序。

常规施肥分 2 次施用，基肥在种植时施用肥

料总量的 40%，追肥在拔节初期结合中耕培土施

用剩余 60%肥料。滴灌处理采用膜下滴灌方式施

肥，使用滴孔间距为 20 cm 的贴片式滴灌带，铺

设在相距 0.4 m 的小行中间，同时使用厚度为

0.01 mm、宽度为 80 cm 的透明地膜完全覆盖相距

0.4 m 的 2 个小行甘蔗，每条滴灌带负责 2 行甘蔗

水肥膜下滴灌供给。滴灌施肥时将肥料放入罐装

容器中溶解，再随水滴灌施用。滴灌施肥各处理

水肥分 5 次施用，分别在苗期出苗完成 80%时施

用肥料总量的 10%，分蘖期完成 50%时再施用

15%，然后在拔节期分 3 次施用，每次施用 25%。

不施肥 CK0 和常规施肥 CK1 处理种植时根据

土壤墒情进行适当灌水确保出苗，其余时间不再

进行灌溉。其他安装滴灌设施的处理在种植完成

后滴灌一次确保出苗用水，然后根据土壤墒情在

干旱时进行补充灌溉，包含 5 次滴灌施肥，一个

甘蔗生长期总计进行 10 次灌溉，共灌水约

900 m3

/hm2

。其余同常规农田管理。

表 1 各处理的肥料施用量

Tab. 1 Fertilizer amount of each treatment

养分施用量

Fertilizer amount/(kghm‒2

) 处理

Treatment

N P2O5 K2O

CK0 0 0 0

CK1 375 180 270

CK2 375 180 270

T100 375 180 270

T80 300 144 216

T70 263 126 189

T60 225 108 162

1.2.2 项目测定 在甘蔗的苗期、分蘖期分别调

查各处理小区甘蔗的出苗率及分蘖率。甘蔗收获

时，在各处理小区连续测定 10 株甘蔗株高、茎径

及田间锤度，并通过田间锤度计算蔗糖分。蔗糖

分计算公式：蔗糖分 =( 锤 度 1.0825‒7.703)

100%。调查和砍收每个小区中间 6 行，统计和测

定 30 m 区域内的甘蔗株数和重量，并计算公顷有

效茎数和产量。

在每个小区随机取 5 株生长正常的甘蔗，用

自来水洗净，并用蒸馏水冲洗后，分成青叶+蔗尾、

枯叶、蔗茎 3 个部位，于 105 ℃杀青 30 min，然

后 70 ℃烘干称重，粉碎过筛，用于后续氮、磷、

钾元素含量的测定。全氮含量用凯氏定氮法，全

磷用钼锑抗比色法，全钾用火焰光度计法测定。

肥料利用效率参照下列公式计算：肥料利用

率=(施肥处理甘蔗吸收养分量‒不施肥处理甘蔗

吸收养分量)/施肥量100%。其中：养分吸收量=

蔗茎干物质重蔗茎养分含量+(青叶+蔗尾)干物

质重(青叶+蔗尾)养分含量+枯叶干重枯叶养分

含量。

1.3 数据处理

采用 Excel 2007 等软件对数据进行处理，采

用 DPS 7.05 软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对甘蔗主要农艺性状的影响

由表 2 可知，各处理出苗率均无显著差异，

这主要由于为保证各处理出苗相对一致，各处理

在种植过程中或完成后均及时进行水分灌溉促进

第 11 期 彭李顺等：膜下滴灌减量施肥对甘蔗农艺性状、产量和养分利用率的影响 2325

出苗。在分蘖率方面，2 年试验除 CK0 分蘖率较

低（不到 70%）外，其他施肥处理的分蘖率均在

110%以上。T100 和 T80 相较于 CK1，2 年分蘖率平

均值分别提高了 22.86 和 15.18 个百分点，但 T80

与 CK1 间差异不显著。随着滴灌施肥量减少，T70

和 T60的 2 年平均分蘖率逐步减少至与 CK1相当。

滴灌施肥各处理分蘖率相较于 CK2，均无显著差

异，其中减肥量最大的 T60 分蘖率均值较 CK2 减

少了 9.19 个百分点。这表明在甘蔗分蘖期需要

同时保证水分灌溉和施肥量才能获得较高的分

蘖率。

在株高方面，CK0 处理显著低于其他施肥处

理 10 cm 以上。在各施肥处理间，2 年滴灌施肥

T100 及 2020 年滴灌减量施肥 T80 均较常规施肥

CK1 显著提高，其余滴灌施肥减量处理与 CK1 和

CK2 的株高均较为接近。在蔗株茎径方面，CK0

显著低于其他处理外，其余各施肥处理对茎径影

响较小，均无显著变化。

在有效茎数方面，与其他农艺性状不同，

CK2 的有效茎数较 CK1 显著增加，而 T100 和 T80

的有效茎数较 CK2 表现出显著增长，而随着施肥

量减少，T70 和 T60 的有效茎数呈现逐步减少的趋

势，其中 T60 有效茎数与 CK1 间无显著差异。

在成茎率方面，增加滴灌的 CK2 与 CK1 之间

无显著差异，而应用滴灌施肥及减量施肥处理中，

除 2020 年减量施肥 T60 与 CK1 和 CK2 无显著差异

外，其余滴灌处理成茎率均显著高于 CK1 和 CK2

处理。

表 2 不同施肥处理下甘蔗主要农艺性状

Tab. 2 Main agronomic traits of sugarcane in different fertilization treatments

年度

Year

处理

Treatment

出苗率

Emergence rate/%

分蘖率

Tillering rate/%

株高

Plant height/cm

茎径

Stalk diameter/mm

有效茎数

Millable stalk number/(103

planthm‒2

)

成茎率

Stalk formation

rate/%

CK0 77.21±4.02a

69.80±4.34c 275.73±7.28c 21.88±1.19b 50.60±0.87e

57.90±0.60c

CK1 78.60±2.92a

113.51±1.21b

289.35±3.76b 25.43±1.25a 64.59±2.28d

57.69±1.03c

CK2 81.25±4.15a

123.92±2.46ab 290.85±4.20ab 25.52±1.52a 71.71±2.33c

59.10±0.46c

T100 78.79±2.50a

137.47±4.48a

294.01±7.79a 24.73±1.24a 79.79±1.28a

63.94±0.31a

T80 80.97±2.14a

125.04±2.61ab 289.66±3.15ab 24.60±1.53a 77.69±1.62ab 63.91±1.13ab

T70 79.16±1.48a

115.49±1.24b

289.75±4.72ab 25.19±1.04a 73.09±1.66bc 64.21±0.35a

2019

T60 78.69±4.47a

115.92±9.63b

286.65±7.15b 24.51±1.41a 69.69±2.09cd 61.56±1.11b

CK0 75.58±3.24a

64.57±0.91d

271.17±6.75c 21.72±1.08b 45.16±1.11d

54.45±0.96c

CK1 77.71±2.19a

113.89±6.69bc 284.70±3.81b 24.33±1.38a 62.14±1.38c

56.06±0.69bc

CK2 80.42±5.81a

121.32±8.81abc 288.11±4.93ab 24.55±1.17a 70.91±1.51b

59.87±2.82b

T100 79.31±2.01a

135.66±5.73a

289.91±6.02a 25.09±1.23a 80.72±0.80a

64.75±0.88a

T80 79.16±2.15a

132.72±6.59ab 290.34±6.26a 25.15±1.34a 79.20±2.45a

64.47±2.37a

T70 80.36±3.71a

119.41±10.40abc 285.50±3.39b 24.75±1.13a 76.81±2.80a

65.36±0.86a

2020

T60 81.19±2.72a

110.94±6.14c

284.53±5.40b 24.80±1.16a 67.22±3.21bc 58.82±0.22b

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

2.2 不同施肥处理对甘蔗产量、蔗糖分及产糖

量的影响

由表 3 可知，除 2019 年蔗糖分外，其余各处

理中 CK0 的产量、蔗糖分和产糖量均显著低于其他

施肥处理。在各施肥处理中，产量与有效茎数变化

趋势较为相似，CK2 产量比 CK1 显著提升 13.64%，

而滴灌施肥 T100 和 T80 的产量显著增长，2 年试验

平均产量相较于CK1分别提升了32.20%和27.00%，

相对于 CK2也分别提升了 16.34%和 11.76%，但 T100

与 T80 的产量间无显著差异。随着滴灌施肥量减少

30%~40%（T70 和 T60）时，甘蔗产量有所下降，2019

年，T70 和 T60 产量与 CK2间无显著差异，但仍显著

高于 CK1。2020 年，T70产量仍显著高于 CK2和 CK1，

仅有 T60 产量与 CK1 接近，无显著差异。

在蔗糖分方面，可能由于 2020 年甘蔗生产后

期降雨较少，蔗糖分整体上高于 2019 年对应各处

2326 热带作物学报 第 44 卷

表 3 不同施肥处理下甘蔗产量、蔗糖分和产糖量

Tab. 3 Cane yield, sucrose content and sugar yield in different fertilization treatments

甘蔗产量 Cane yield/(t·hm‒2

) 蔗糖分 Sucrose content/% 产糖量 Sugar yield/(thm‒2

处理 )

Treatment 2019 2020 2019 2020 2019 2020

CK0 57.75±1.19d

53.24±1.31e

12.24±0.57c

13.14±0.72b

7.07±0.11d 6.99±0.13f

CK1 81.45±1.25c

85.80±1.90d

12.73±0.51bc 14.33±0.93a

10.37±0.36c 12.30±0.50e

CK2 93.75±1.52b

96.30±2.05c

13.68±0.74a

14.56±0.79a

12.34±0.68b 14.02±0.42cd

T100 108.30±1.24a

112.80±1.11a

13.57±0.81a

14.48±0.65a

14.29±0.39a 16.33±0.17a

T80 104.11±1.53a

108.30±3.35ab 13.35±0.73a

14.35±0.65a

14.25±0.52a 15.54±0.44ab

T70 96.75±1.04b

104.25±3.79b

13.16±0.67ab 14.29±0.70a

13.13±0.51ab 14.89±0.41bc

T60 90.75±1.41b

89.40±4.27cd 13.19±0.63ab 14.58±0.72a

12.11±0.54b 13.04±0.59de

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

理 0.9~1.6 个百分点。各施肥处理间，蔗糖分仅

2019 年 CK2、T100 和 T80 相对于 CK1 显著提升，

而 2020 年各施肥处理间并无显著差异。各施肥处

理间产糖量和产量变化趋势较为相近，CK2 产糖

量较 CK1 显著提升了 16.30%，而 T100 和 T80 的产

糖量均显著高于 CK1 和 CK2，分别较 CK1 提高

35.08%和 31.39%，分别较 CK2 提高 16.14%和

12.97%，同样 T100 和 T80 的产糖量间无显著差异。

随着滴灌施肥量减少至 T70和 T60 时，其产糖量与同

样具备水分滴灌条件的 CK2 无显著差异，但除了

2020 年 T60 外，其余处理产糖量仍显著高于 CK1。

2.3 不同施肥处理对甘蔗经济效益的影响

由表 4 可以看出，CK2 的甘蔗收益显著高于

CK1，但去除肥料及滴灌投入成本后，其纯收益 2

个处理间无显著差异，CK2 的 2 年收益平均值甚

至比 CK1 少了 3446 元/hm2

。T100 和 T80 去除成本

后的纯收益仍然显著高于 CK1 处理，2 年平均收

益相对于 CK1 分别提高 4534.4、3953.8 元/hm2

，

而 T80 与 T100 纯收益间无显著差异。滴灌减量施

肥 30%和 40%时纯收益开始减少，T70 和 T60 与

CK1 之间纯收益无显著差异，其中 T60 两年平均纯

收益较 CK1 减少 2350 元/hm2

。

表 4 不同施肥处理下甘蔗经济效益

Tab. 4 Economic benefits of sugarcane production in different fertilization treatments 元/hm2

甘蔗收益

Sugarcane income

肥料成本

Fertilizer cost

滴灌成本

Drip irrigation cost

纯收益

Net benefit

相对 CK1增加收益

Increased benefit

compared with CK1

处理

Treatment

2019 2020 2019 2020 2019 2020 2019 2020 均值 Mean

CK1 28 508.4±1007.1c

30 028.5±664.6d

4725 4725 23 783.4±1007.1c 25 303.5±664.6bc

CK2 32 813.2±1066.4b

33 704.5±718.9c

4725 4725 5530 5530 22 558.2±1066.4c 23 449.5±718.9c -3446.0

T100 37 905.6±608.3a

39 480.3±389.4a

4725 4725 5530 5530 27 650.6±608.3a

29 225.3±389.4a

4534.4

T80 36 436.2±761.7a

37 905.6±1174.0ab 3780 3780 5530 5530 27 126.2±761.7ab 28 595.6±1174.0a

3953.8

T70 33 862.5±771.1b

36 486.5±1327.7b

3308 3308 5530 5530 25 025.0±771.1bc 27 648.9±1327.7ab 1508.7

T60 31 763.3±950.3b

31 291.2±1495.0cd 2835 2835 5530 5530 23 398.3±950.3c

22 926.2±1495.0c -2350.0

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

2.4 不同施肥处理对甘蔗养分利用率的影响

由表 5 可知， CK2 的氮、磷、钾肥利用率较

CK1 均显著上升，2 年平均分别提高了 8.22、6.36

和 11.87 个百分点。滴灌施肥 T100、T80 和 T70 的氮、

磷、钾肥利用率均较 CK2 显著提高，其中均以 T80

的养分利用率最高，2 年氮、磷、钾肥平均利用率

较 CK1分别提高了 28.42、17.95 和 30.71 个百分点，

较 CK2 也分别提高了 20.2、11.59 和 11.87 个百分

点。随着滴灌施肥减量至 40%，T60 的氮、磷、钾

肥利用率均有所下降，但氮肥利用率仍然较 CK2

提高 10.24 个百分点，而磷、钾肥利用率则与 CK2

无显著差异。

第 11 期 彭李顺等：膜下滴灌减量施肥对甘蔗农艺性状、产量和养分利用率的影响 2327

表 5 不同施肥处理下甘蔗养分利用率

Tab. 5 Nutrient use efficiencies of sugarcane in different fertilization treatments %

处理 氮肥 Nitrogen fertilizer 磷肥 Phosphorus fertilizer 钾肥 Potassium fertilizer

Treatment 2019 2020 2019 2020 2019 2020

CK1 18.29±1.12e

21.58±1.07d

9.35±0.51d

10.14±0.75c

35.49±3.11d

40.99±0.99c

CK2 26.98±1.79d

29.33±3.38c

15.62±1.56c

16.60±0.84b

48.14±3.32c

52.07±3.33b

T100 43.42±1.85ab 47.05±3.65a

23.67±1.91ab 24.66±0.99a

65.75±2.51a

67.33±2.12a

T80 46.43±0.60a

50.28±4.59a

27.45±0.34a

27.94±1.75a

67.21±3.86a

70.69±2.75a

T70 40.81±2.52bc 47.51±5.22a

24.01±2.15ab 26.92±2.00a

63.00±1.31ab 67.41±0.84a

T60 37.69±1.79c

39.09±6.60b

18.96±3.23bc 19.56±2.28b

54.26±4.28bc 55.29±5.37b

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters after the same column of data indicate significant difference (P<0.05).

3 讨论

滴灌施肥是一项将灌溉和施肥融为一体的高

效施肥技术，在甘蔗生产上多个试验已经证实滴

灌施肥技术对于分蘖率、株高、有效茎数等产量

相关因素及产量提升均有较好促进作用[11,15-17]。

本研究中膜下滴灌施肥 T100 相对于 CK1 的分蘖

率、株高、成茎率和有效茎数等农艺性状均得到

增加，产量增幅能够达到 32.20%。当滴灌施肥量

减少 20%时，T80 各项农艺性状相对 T100 无显著变

化，仍保持 27.00%的增产效果。当滴灌施肥量减

少 30%和 40%时，各农艺性状和甘蔗产量相较

T100 处理开始出现明显减少，但相对于 CK1 各项

指标并未出现显著减少。通过将滴灌施肥各处理

与另一个增加了水分滴灌的常规施肥 CK2 进行比

较时，可以发现 T100 和 T80 较 CK2 增产效果大幅

下降，分别降至 16.3%和 11.8%。上述结果表明，

滴灌施肥相对常规施肥对甘蔗生长有促进和增产

作用，有相当一部分是由增加的水分滴灌贡献，

另一部分通过少量多次的滴灌施肥模式贡献。赵

海雄[20]和杨雪等[21]的研究也证实仅通过增加膜

下滴灌可以显著促进甘蔗有效茎数增加，蔗茎产

量提升达到 10%以上。而滴灌施肥模式的加入，

可以根据甘蔗生长养分需求，将 70%以上的养分

安排在对养分需求量更多的茎伸长期分多次施

用，同时通过水肥融合作用，以促进这个阶段养

分吸收量增加，去提升甘蔗成茎率和有效茎数，

进而增加甘蔗产量。谭宏伟等[11]和彭明戈[13]研

究证实滴灌施肥少量多次的施肥方式可显著增

加在甘蔗茎伸长期氮、磷、钾元素吸收量。本研

究也证实，滴灌施肥 T100 和 T80 相对于 CK2 前期

分蘖率并无显著差异，其增产作用主要通过成茎

率和有效茎数增加来实现。

与滴灌施肥显著促进甘蔗产量提升不同，其

对甘蔗蔗糖分影响相对较小，仅在 2019 年试验

中，滴灌施肥 T100 和 T80 蔗糖分显著高于 CK1。

在 2020 年试验中，各滴灌施肥处理与 CK1 和 CK2

均无显著差异。由于甘蔗蔗糖分累积是一个由多

因素控制的复杂性状，特别在甘蔗生长中后期会

受到水分供给、不同营养元素配比以及水肥耦合

效应等多因素的正向或负向调控[22-23]，因此后期

可开展针对性的研究，在甘蔗糖分累积关键时期

通过对不同配比营养元素的科学合理供给和水肥

耦合调控来提升蔗糖分累积。

经济效益是滴灌施肥技术能否可持续发展的

重要指标。本研究中，甘蔗收益在扣除肥料和滴

灌成本后，仅滴灌施肥 T100 和 T80 纯收益显著高

于 CK1。CK2 和 T60 处理相对 CK1 均出现增产不

增收的现象，2 年平均收益分别减少 3446、2350

元/hm2

。成本较高的滴灌设施投入一直是阻碍滴

灌施肥技术在甘蔗生产应用的主要限制因子，但

供水管道和水泵等滴灌设施均可通过扩大种植规

模和多年重复利用来摊低前期投入成本，逐步提

高植蔗整体收益。因此，通过利用滴灌施肥技术

设置适宜施肥量，加上规模化和持续性经营，可

极大降低甘蔗滴灌施肥技术的应用成本。

滴灌施肥除了能够促进作物生长、提升产量

和效益外，还能够大幅提升肥料的利用率[9]。在

本研究中，所有滴灌施肥处理及 CK2 的肥料利用

率均较 CK1 显著提高，特别是 T80 的养分利用率

提升最高，2 年平均氮肥利用率从 19.94%增长至

48.36%、磷肥从 9.75%增长至 27.70%，钾肥从

38.24%增长至 68.95%。这表明常规施肥的大量养

分未被甘蔗吸收利用而进入了环境，给环境带来

了巨大潜在风险。膜下滴灌减量施肥技术的应用，

2328 热带作物学报 第 44 卷

不仅可以大幅提升肥料利用率，降低肥料成本，

还可以有效减缓农业面源的污染问题。

本研究通过 2 年田间试验表明，在中等肥力

砖红壤蔗区，应用膜下滴灌施肥系统，采用较常

规施肥减量 20%处理 T80 的施肥模式，化肥利用

率最高，同时增产效果显著，在甘蔗生产中具有

较好的应用前景。同时，在本研究中也还存在着

滴灌施肥对蔗糖分的提升并不明显，以及试验仅

针对蔗区砖红壤开展，不同生态蔗区土壤质地差

异也会对滴灌施肥效果产生影响。因此，在今后

的研究中，一方面可进一步针对甘蔗不同发育时

期对氮、磷、钾及各种中微量元素的差异化需求，

研发适宜各生长阶段的水溶性肥料套餐，配合滴

灌施肥技术，促进甘蔗产量、蔗糖分、肥料利用

率继续提升；另一方面，还需要针对不同蔗区生

态环境和土壤质地差异，对甘蔗滴灌施肥频次、

浓度等关键参数进行研究和优化，完善甘蔗滴灌

施肥技术体系，以促进滴灌施肥技术在我国甘蔗

生产上规模化应用。

参考文献

[1] 谭宏伟, 周柳强, 谢如林, 黄美福. 蔗区降雨分布与甘蔗

需水及加肥灌溉效应[J]. 西南农业学报, 2008, 21(5):

1381-1384.

TAN H W, ZHOU L Q, XIE R L, HUANG M F. Sugarcane

requirement of water and effect of application fertigation on

sugarcane[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2008, 21(5): 1381-1384. (in Chinese)

[2] 黄维, 姚裕群, 段居琦, 刘永裕，吴炫柯，韦剑锋. 1961—

2020 年广西甘蔗干旱的时空变化特征分析[J]. 西南农业

学报, 2022, 35(5): 1193-1201.

HUANG W, YAO Y Q, DUAN J Q, LIU Y Y, WU X K,

WEI J F. Temporal and spatial characteristic of sugarcane

drought in Guangxi during 1961—2020[J]. Southwest China

Journal of Agricultural Sciences, 2022, 35(5): 1193-1201. (in

Chinese)

[3] 谭宏伟, 周柳强, 谢如林, 黄美福, 黄金生. 甘蔗实现减

量施肥的理论与实践[J]. 广西糖业, 2014(6): 9-11.

TAN H W, ZHOU L Q, XIE R L, HUANG M F, HUANG J

S. The theory and practice of reducing sugarcane implement

fertilization[J]. Guangxi Sugar Industry, 2014(6): 9-11. (in

Chinese)

[4] 朱宁, 曹博. 甘蔗种植的化肥利用率及碳减排潜力分析[J].

资源开发与市场, 2018, 34(10): 1397-1399.

ZHU N, CAO B. Analysis of chemical fertilizer utilization

ratio and carbon emission reduction potential of sugarcane

cultivating[J]. Resource Development and Market, 2018,

34(10): 1397-1399. (in Chinese)

[5] 谢金兰, 李长宁, 何为中, 梁强, 李毅杰, 刘晓燕, 梁阗, 罗

亚伟, 谭宏伟, 王维赞. 甘蔗化肥减量增效的栽培技术[J].

中国糖料, 2017, 39(1): 38-41.

XIE J L, LI C N, HE W Z, LIANG Q, LI Y J, LIU X Y,

LIANG T, LUO Y W, TAN H W, WANG W Z. Cultivation

techniques of reducing fertilizer and increasing efficiency on

sugarcane[J]. Sugar Crops of China, 2017, 39(1): 38-41. (in

Chinese)

[6] TAN H W, ZHOU L Q, XIE R L, HUANG M F. Effect of

fertilizer application and the main nutrient limiting factors

for yield and quality of sugarcane production in Guangxi red

soil[J]. Tropics, 2005, 14(4): 383-392.

[7] 黄振瑞, 周文灵, 江永, 李奇伟, 陈清, 张福锁. 优化施肥

对甘蔗产量、养分吸收及肥料利用率的影响[J]. 热带作物

学报, 2015, 36(9): 1568-1573.

HUANG Z R, ZHOU W L, JIANG Y, LI Q W, CHEN Q,

ZHANG F S. Effect of optimum fertilization on sugarcane

yield, nutrient uptake and fertilizer use efficiency[J]. Chinese

Journal of Tropical Crops, 2015, 36(9): 1568-1573. (in Chinese)

[8] 李传哲, 许仙菊, 马洪波, 安霞, 盛金元, 张永春. 水肥一

体化技术提高水肥利用效率研究进展[J]. 江苏农业学报,

2017, 33(2): 469-475.

LI C Z, XU X J, MA H B, AN X, SHENG J Y, ZHANG Y C.

Research advances in fertigation technology improving water

and fertilizer use efficiency[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences, 2017, 33(2): 469-475. (in Chinese)

[9] 区惠平, 周柳强, 黄金生, 曾艳, 朱晓晖, 谢如林, 谭宏伟,

黄碧燕. 长期不同施肥对甘蔗产量稳定性、肥料贡献率及

养分流失的影响 [J]. 中国农业科学 , 2018, 51(10):

1931-1939.

OU H P, ZHOU L Q, HUANG J S, ZENG Y, ZHU X H,

XIE R L, TAN H W, HUANG B Y. Effects of long-term

different fertilization on sugarcane yield stability, fertilizer

contribution rate and nutrition loss[J]. Scientia Agricultura

Sinica, 2018, 51(10): 1931-1939. (in Chinese)

[10] 许文其, 宋时雨, 杨昊霖, 余杨. 滴灌水肥一体化技术研

究进展[J]. 现代农业科技, 2018(3): 196-197.

XU W Q, SONG S Y, YANG H L, YU Y. Research progress

of drip fertigation technology[J]. Modern Agricultural Science and Technology, 2018(3): 196-197. (in Chinese)

[11] 谭宏伟, 刘永贤, 周柳强, 谢如林, 杨尚东, 黄金生, 黄美

福. 基于滴灌条件下的甘蔗施肥减量技术研究[J]. 热带作

物学报, 2013, 34(1): 24-28.

TAN H W, LIU Y X, ZHOU L Q, XIE R L, YANG S D,

HUANG J S, HUANG M F. Reduction fertilization tech-