《Plants》：Seed Nanopriming with Spirulina-Derived Carbon Dots Enhances Rice (Oryza sativa L.) Germination, Crop Establishment, and Seedling Metabolic Performance
Luana Vanessa Peretti Minello,
Cesar Aguzzoli,
Aline Nunes,
Eva Regina Oliveira,
Marcelo Maraschin,
Roberta Pena da Paschoa,
Vanildo Silveira and
Raul Antonio Sperotto
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滇山茶(Camellia reticulata)为兼具观赏价值与木本油料价值的特色物种，研究人员针对其野生种群与栽培品种果实表型变异规律不清、育种性状选择缺乏依据的问题，采集9份野生种群与30份栽培品种的果实，采用多元统计方法系统分析13项果实表型性状。结果显
滇山茶(Camellia reticulata)为兼具观赏价值与木本油料价值的特色物种，研究人员针对其野生种群与栽培品种果实表型变异规律不清、育种性状选择缺乏依据的问题，采集9份野生种群与30份栽培品种的果实，采用多元统计方法系统分析13项果实表型性状。结果显示，果皮颜色聚为橙黄(红)系与黄绿系两类，a*值为区分两类色系的关键指标；果形以球形为主，种形以半球形为主，种皮颜色以棕色为主。9项数量性状均存在显著差异(p < 0.05)，种群内表型变异系数范围为17.209%~60.803%，品种内为13.951%~72.911%。相关性分析表明所有数量性状间均呈极显著相关；主成分分析提取前2个主成分，累计贡献率种群达73.570%、品种达76.064%；聚类分析将材料分为3个类群，综合评价体系显示栽培品种‘Lichan’表现最优(F=2.410)。箱线图显示野生种群种子数与果皮厚度离散度更高，栽培品种心室数与果实横径分布更广；频率分布分析表明所有性状均符合正态分布(R2=0.673~0.999)。本研究揭示了滇山茶野生与栽培群体果实表型的丰富变异，明确果实大小与种子数为关键育种性状，为高油高产品种选育提供了理论支撑。
研究背景与意义
滇山茶(Camellia reticulata)属山茶科山茶属，是我国特有木本油料与观赏兼用树种，栽培历史达1500年，主要分布于云南、川西南及黔西地区，现存野生群落与859份注册栽培品种，遗传资源丰富。当前山茶属已对浙江红山茶、小果油茶、普通油茶等物种开展果实表型研究，但滇山茶的果实形态变异规律与演化趋势仍不明确，表型变异特征尚未系统解析，限制了其高产高油品种选育进程。鉴于果实性状是种质资源直接利用与创新的基础，研究人员通过开展野生种群与栽培品种的表型比较分析，旨在阐明表型分化特征，为杂交亲本选择与良种选育提供科学依据，该研究成果发表于《Plants》。
关键技术方法
研究覆盖滇山茶9个野生种群与30个栽培品种，采样区域横跨中亚热带、北亚热带与暖温带，涵盖海拔1633 m至2386 m的垂直气候梯度。于2024年9—10月采集成熟果实，每个野生种群随机选取30株母树、每株采12枚果实，混合后取20枚为实验材料；每个栽培品种选取不少于10株代表性母树，共采集20枚果实。测定13项果实表型性状，包括果皮颜色(L、a、b、C、h°)、果形、种形、种皮颜色4项质量性状，以及果实横径(FL)、纵径(FH)、单果重(FW)、果皮厚(PT)、心室数(ON)、种子横径(SL)、纵径(SH)、鲜重(SW)、种子数(SN)9项数量性状。采用Excel 2020、SPSS 23.0与Origin 2024开展统计分析，包括差异显著性检验、变异系数计算、香农多样性指数(H′)评估、相关性分析、主成分分析(PCA)、聚类分析、箱线图与频率分布拟合。
研究结果
2.1 果实数量表型性状差异分析
9项数量性状在种群与品种间均存在显著差异(p < 0.05)。单果重变异幅度最大，范围为28.499 g~149.068 g，凤庆I种群单果重最高(149.068 g)，永平I种群最低(28.499 g)；心室数变异最小，范围为1.350~4.600。结果表明单果重是最易变性状，心室数相对最稳定。
2.2 果实颜色表型差异分析
9个野生种群果皮L值范围为45.735~66.594，a值为?1.531~11.358，b值为27.200~38.465，仅黑牛山I种群与其他种群存在显著颜色差异(p < 0.05)，果皮颜色从黄绿色(a为负)到橙红色(a为正)连续过渡。30个栽培品种L值为38.784~51.825，a值为5.763~13.490，b值为23.271~38.126，品种间颜色参数差异显著(p < 0.05)，以橙红到橙黄的连续过渡为主。基于L、a、b值的聚类将果皮颜色分为两类：I类为橙黄(红)系，包含8个种群与全部30个品种；II类为黄绿系，仅含黑牛山I种群，a值是区分两类色系的关键指标。
2.3 不同种群与品种果实质量性状多样性分析
滇山茶果形以球形为主；野生种群中橙黄(红)系果皮占89.900%，黄绿色占11.100%；种形以半球形(65.556%)与圆锥形(30.556%)为主；种皮颜色以棕色为主(96.667%)。栽培品种中橙黄(红)系果皮占主导，种形以半球形为主(71.500%)，种皮颜色以棕色为主(98.167%)。
2.4 不同种群与品种果实数量性状多样性分析
野生种群9项数量性状变异系数范围为17.209%~60.803%，平均为31.655%，按变异程度排序为种子鲜重(SW, 60.803%)>单果重(FW, 49.536%)>种子数(SN, 43.883%)>果皮厚(PT, 32.642%)>果实纵径(FH, 22.685%)>心室数(ON, 21.835%)>种子纵径(SH, 18.377%)>种子横径(SL, 17.924%)>果实横径(FL, 17.209%)。栽培品种变异系数范围为13.951%~72.911%，平均为35.290%，排序为种子数(SN, 72.911%)>种子鲜重(SW, 67.243%)>单果重(FW, 50.737%)>心室数(ON, 35.271%)>果皮厚(PT, 25.417%)>果实纵径(FH, 18.614%)>果实横径(FL, 18.581%)>种子横径(SL, 14.883%)>种子纵径(SH, 13.951%)。基于变异系数的权重计算显示，野生种群中种子鲜重权重最高(21.342%)，果实横径最低(6.040%)；栽培品种中种子数权重最高(22.956%)，种子纵径最低(4.392%)。
2.5 不同种群与品种果实表型性状相关性分析
所有数量性状间均呈极显著相关(p < 0.05)。野生种群中单果重与果实横径(r=0.955)、纵径(r=0.879)、果皮厚(r=0.818)呈极显著正相关；栽培品种中单果重与果实横径(r=0.945)、纵径(r=0.870)、种子鲜重(r=0.853)呈极显著正相关。种子纵径与种子数呈极显著负相关，种子鲜重与种子数呈极显著正相关(r=0.870)。
2.6 不同种群与品种果实表型性状主成分分析
按特征值大于1的标准提取2个主成分，野生种群累计贡献率达76.064%，第一主成分特征值4.948，单果重载荷最高(0.944)，贡献率54.979%；第二主成分特征值1.898，种子数载荷最高(0.912)。栽培品种累计贡献率达73.570%，第一主成分特征值5.047，单果重载荷最高(0.962)，贡献率56.077%；第二主成分特征值1.574，种子数载荷最高(0.815)。主成分双标图显示野生种群表型离散度更高，栽培品种更聚集，两类群沿PC1(果实大小相关)与PC2(种子数、心室数相关)轴显著分化。
2.7 不同种群与品种果实表型性状综合评价
基于主成分贡献率构建综合评价模型，野生种群中凤庆I(1.624)、禾木村I(1.567)、紫溪山II(1.459)得分前三；栽培品种中‘Lichan’(2.410)、‘Shizitou’(2.148)、‘Kunming Chun’(2.070)、‘Fengshan Cha’(1.544)、‘Lifang’(1.404)得分前五，‘Lichan’综合表现最优。
2.8 果实表型性状聚类分析
在欧氏距离15.0处将所有材料分为3个类群：类群I含4个野生种群与21个栽培品种，各性状均值居中，平均变异系数34.115%；类群II含3个野生种群与9个栽培品种，果实与种子大小相关性状均值最高，平均变异系数26.812%；类群III含2个野生种群，果实与种子较小但种子数最多，平均变异系数18.621%，性状稳定性最高。
2.9 不同种群与品种果实表型性状箱线图分析
除果实横径、种子横径、种子纵径与心室数外，栽培品种多数性状分布较野生种群下移。数量性状中野生种种群子数分布更广，栽培品种心室数分布更广；质量与尺寸性状中野生种群果实纵径、果皮厚、种子横径、种子纵径分布更广，栽培品种果实横径、种子鲜重、单果重分布更广。野生种群种子鲜重异常值比例最高(4.444%)，栽培品种果实相关性状异常值比例更低。
2.10 不同种群与品种果实表型性状变异频率分布函数分析
所有数量性状均符合正态分布(R2=0.673~0.999)。质量性状中种子鲜重分布偏移最明显，变异度最高；尺寸性状中果实横径、果皮厚、种子纵径分布偏移明显，变异度较高；果实形状指数与果实纵径分布无显著偏移，变异度较低。数量性状中野生种种群子数分布右偏，变异度高于栽培品种；心室数分布无显著偏移，变异度较低。
讨论与结论
研究人员指出，表型多样性是遗传多样性的直接体现，滇山茶作为异交且常自交不亲和的物种，母本组织性状(如果皮)反映母本遗传背景，种子性状整合双亲核遗传贡献，变异潜力更高。本研究将4项质量性状与9项数量性状纳入统一评价体系，明确了果皮颜色的a*值为野生与栽培群体分化的关键指标，种子形状在栽培品种中半球形占比进一步提升，种皮颜色高度保守。野生种群香农多样性指数范围为1.273~1.735，栽培品种为1.439~1.868，整体低于浙江红山茶、越南油茶与小果油茶的报道，提示滇山茶遗传资源保护与利用仍有较大提升空间。变异系数分析显示野生种种群子鲜重变异最高，栽培品种种子数变异最高，与同属其他物种研究规律一致，且多样性指数与变异系数呈负相关，为植物表型多样性的普遍特征。相关性分析证实果实大小相关性状间高度协同，主成分分析明确果实大小与种子数为核心育种性状，聚类分析划分的三类群可分别对应优质亲本、观赏专用与稳定种质的不同育种用途。综合评价显示‘Lichan’为最优栽培品种，可作为遗传改良的核心亲本。
研究结论明确，滇山茶野生与栽培群体存在显著果实表型分化，果实大小与种子数为驱动变异的关键性状，为高产高油品种选育提供了表型基础。种群内表型多样性指数与变异系数呈负相关，可能与异交自交不亲和系统的遗传结构相关。‘Lichan’的综合表现最优，是遗传改良的首选亲本。该研究系统阐明了滇山茶的性状变异规律与遗传特征，强调育种中需平衡母本性状稳定性与双亲性状杂种优势潜力，为种质资源评价、亲本选择与高产高油品种选育提供了理论与实践支撑。
