元宝枫作为国家重点发展推广的木本油料之一，具有极大的发展前景，为了探究元宝枫种子含油率与脂肪酸组分株间变异并筛选油用元宝枫单株进行良种繁育。本试验创新性使用脉冲核磁共振仪（ pulse NMR）、气相色谱仪（ GC)对山东省泰安市 5个自然居群的 51株元宝枫单株种子含油率与脂肪酸组分进行测定。结果 表明，除芥酸外其余指标在居群间达到极显著水平，各性状在群体内差异均达到极显著水平，且 84.41%的变异来源于群体内；株间含油率差异极显著，供试种子平均含油率为 32.32%，最高为 43.12%，最低仅为 18.19%，变异系数为 16.28%；主要脂肪酸含量差异极显著，脂肪酸含量高低依次为亚油酸（ 36.39%）、油酸（ 26.02%）、芥酸（13.09%）、花生一烯酸（ 7.97%）、神经酸（ 6.04%）、棕榈酸（ 5.16%）；其中神经酸含量最高为 6.88%，最低为 4.3%,变异系数为 10.30%。性状指标间的相关分析表明，在所选形态指标中不能进行间接选择；含油率与各脂肪酸组分和脂肪酸组分间具有不同的相关性，其相关性对优质籽油种质资源的筛选具有指导意义。在株间变异分析的基础上，初步筛选出高含油率优良单株 26号、32号，高神经酸单株 16号、40号。元宝枫种子含油率与脂肪酸组分株间变异丰富，具有筛选高油、高特异组分的物质基础，测试结果表明通过优树选育可明显提高元宝枫种子出油率与籽油品质，有利于提高元宝枫经济林效益，推动元宝枫油用产业的发展。

Acer truncatum has broad prospects for development as one of the national key development woody oil.In order to know differences of seed oil content and its fatty acid composition in Acer truncatum and filter out high oil plants to breed. The experiment used pulse NMR and Gas chromatography to measure the seed oil content and its fatty acid composition. The seed came from five natural populations in Tai’an of Shandong province. The results showed that there were significant differences in the traits among populations except the erucic acid, and there were significant differences in all the traits among individuals within populations. And 84.41% of the variation came from within populations. There was very significant difference in oil content among different individuals in Acer truncatum. The average content was 32.32%, the highest was 43.12% and the lowest was only 18.19%. The coefficient of variation was 16.28%. And the main fatty acids also was significence among different individuals,the highest content of linoleic acid, followed by oleic acid, erucic acid, cis-11-Eicosenoic acid, neural acid, palmitic acid. And the average content of neural acid(a kind of functional fatty acid) was 6.04%, the highest was 6.88% and the lowest was only 4.3%. The coefficient of variation was 10.30%.The correlation analysis between the trait indicators show that it is impossible to select by shape. On the basis of variation among different individuals,we selected 2 high oil content plants (number26and32) and 2 high NA content plants (number 16 and 40). There are rich variation of seed Oil content and fatty acid components among different individuals in Acer truncatum and have materiales base for screening high-oil, high-specific components. It can significantly improve the oil yield and the oil quality by Acer truncatum plus tree breeding. That will improve the economic benefits of forest Acer truncatum and promote the development of the industry in Acer truncatum oil.

近年来，随着国家能源发展战略的调整与生物质能源林的发展，丰产能源林的培育成为了热潮，木本油料作物逐渐受到重视，元宝枫 Acer truncatum作为国务院批准重点发展推广的木本油料树种发展势头迅猛，据统计，元宝枫人工种植面积已达 4万 hm²，且种植规模仍在扩大，发展前景十分看好。元宝枫作为经济树种开发利用得较晚，始于 20世纪 70年代初，王性炎教授研究发现其为一种优良的食用木本油料，种仁出油率高达 48%，高于大豆、油菜籽等油料作物的出油率，由此揭开了对元宝枫经济价值的全面研究与开发 ^[1]；此后，对于元宝枫籽油脂肪酸成分及药理特性逐步展开研究 ^[2]。2011年，元宝枫籽油被国家卫生部批准作为新资源食品 ^[3]，成为我国食用植物油大家庭之一，再次推动元宝枫籽油产业的发展，基于元宝枫籽油中特有的神经酸（ NA）^[4]，开发出元宝枫神经酸油、元宝枫神经酸软胶囊等一系列产品。

元宝枫被《中国物种红色名录》列为“近危种”是我国特有树种 ^[2]，目前，国外对于元宝枫的研究较少，主要集中在元宝枫的抗性 ^[5]以及叶内含物质的提取 ^[6]方面，国内对于元宝枫的研究也多集中于叶形、叶色、树形等观赏特性和食用、药理、保健等方面 ^[7]，对于元宝枫种子含油率及脂肪酸组分的变异研究较少，市场上也未出现关于油用元宝枫品种培育的相关信息，然而在牡丹 Paeonia suffruticosa、山桐子 Idesia polycarpa、文冠果 Xanthoceras sorbifolia、油茶 Camellia oleifera、山杏 Armeniaca sibirica等 ^[8-12]木本油料树种中已逐步展开高油、高特异组分品种的筛选。鉴于此，本研究以山东泰安地区的元宝枫种子为试材，对其含油率、脂肪酸组分株间变异进行调查，旨在为油用元宝枫的良种选育及开发利用奠定基础，提高元宝枫经济林效益，推动元宝枫油用产业的发展。

• 1.1 采样

  在山东省泰安市境内对元宝枫种质资源展开广泛踏查，按照其居群群体生长状况，挑选出 5个自然居群进行采样，分别为泰山天外村居群、罗汉崖居群、天柱峰居群、傲徕峰居群、桃花峪居群，采样地点均为山脚低海拔区域，样地环境相似。由于采种年为元宝枫结实小年，故采用非常规小样本试验取样 ^[13]，每个居群选择10株左右（间隔 50 m以上）长势健壮、树龄 15～ 20 a的元宝枫高结实量单株，共计 51株，于 11月初在单株南向树冠采集千粒以上的翅果作为试验材料，自然阴干。

• 1.2 测定方法

  • 1.2.1 形态指标测定

    选取完整的双翅果，使用直尺、量角器、游标卡尺、分析天平等仪器对元宝枫翅果以下 10个表型性状进行测量：果长、翅长、果翅比、翅宽、张开角、连接角、着生痕长、果厚、果实千粒质量、种子千粒质量。测定方法参照张宝、徐廷志 ^[14-15]的叙述。

  • 1.2.2 种子含水率的测定

    每个单株各取 20 g左右种子，三次重复，采用低温烘干法 ^[16]，按照 GB/T 3543.6—1995标准进行测定，直至前后两次质量之差小于 0.005 g。

  • 1.2.3 种子含油率的测定

    每个单株各取 5 g左右种子， 3次重复，选取已知含油率的 5个样品（由索式提取测得）作为标定样品，按照国际标准方法 ISO/CD10565： 1995（E），委托中国农业科学院油料作物研究测试中心采用 Mq20脉冲核磁共振仪（ pulse NMR）测量种子含油率 ^[17-18]。

  • 1.2.4 元宝枫油的 GC分析

    取元宝枫种仁粉，采用石油醚（沸程 60～ 90℃）浸泡法提取出元宝枫籽油 ^[19]，取 0.2 g油样甲基化（碱催化）处理后获得上清液进行 GC测试，测试条件参照刘祥义 ^[20]等人所述，结果采用峰面积归一法计算。

• 1.3 统计分析方法

  对于元宝枫群体间与群体内种子含油率和脂肪酸成分变异分析采用巢式设计方差分析，参照王娅丽 ^[21]等人所述；表型分化系数计算公式为： V_st= (σ²t/s) (σ²t/s+σ²s)，式中： σ²t/s为群体间的方差分量，σ²s为群体内的方差分量。其余统计运算按照 SPSS18.0统计分析软件包进行。

• 2.1 元宝枫群体间群体内种子含油率和主要脂肪酸组分分析

  对 5个居群种子含油率和主要脂肪酸组分进行巢式方差分析（表1）可知，除芥酸外，其余指标群体间均有极显著差异，其中种子含油率差异度最大；所有指标在群体内均有极显著差异，以油酸差异度最大，不饱和脂肪酸差异度最小。对元宝枫来说，即使具有相似生境，居群内居群间仍然具有极显著的差异，说明元宝枫遗传稳定性差，存在丰富的变异。

  为进一步定量分析元宝枫种子含油率和主要脂肪酸差异来源，对各指标进行了表型分化分析（表2），群体内的平均方差分量比为 78.74%，群体间为 14.85%，且各指标均表现为群体内大于群体间，群体间表型分化系数在 8.21%～ 26.40%之间，平均为 15.59%，群体内平均表型分化系数为 84.41%；说明供试元宝枫种子含油率和主要脂肪酸成分群体间变异远小于群体内变异，变异来源以群体内为主。

  

  表1 元宝枫群体间群体内含油率与主要脂肪酸组分方差分析†
  Table 1 Varience analysis of contents of seed oil and fatty acid compositions among populations and within populations in A.truncatum

  

  表2 元宝枫含油率与主要脂肪酸组分的表型分化系数
  Table 2 Variance component and differentiation coefficients of contents of seed oil and fatty acid compositions among and within populations in A.truncatum

• 2.2 元宝枫种子含油率株间变异分析

  元宝枫种子含油率测定结果见表3，可知元宝枫种子含油率株间差异极显著，相对极差达 77.12%，具有较高的筛选价值；供试种子平均含油率为 32.32%，其中含油率最低的 12号单株仅为 18.19%，最高的 32号单株达到 43.12%，增幅为 137%，单株间种子含油率变异系数为 16.28%，变化不稳定。

  本次试验供试单株种子含油率集中在 30%到 40%之间，约占 2/3，含油率大于 40%的较少，仅出现 26号、32号两株。就含油率单一因素来说，含油率在 40%以上的可称之为高油分单株。

• 2.3 元宝枫主要脂肪酸成分株间变异分析

  通过 GC检测分析元宝枫籽油主要含有 14种脂肪酸，其中以棕榈酸、油酸、亚油酸、花生一烯酸、芥酸、神经酸含量较多，约占 95%，具体检测结果见表3。由表3可知 6种脂肪酸和不饱和脂肪酸单株间含量均达到极显著差异，表明元宝枫籽油脂肪酸组分株间变异丰富；脂肪酸含量高低依次为亚油酸（ 36.39%）、油酸（ 26.02%）、芥酸（ 13.09%）、花生一烯酸（ 7.97%）、神经酸（6.04%）、棕榈酸（ 5.16%），其中功能性脂肪酸—神经酸（ NA）的最大含量达 6.88%，最低为 4.3%,变异系数为 10.30%；元宝枫籽油不饱和脂肪酸含量高，平均含量达 92.12%，且变异系数仅为 0.82%，稳定性较好，可见元宝枫油具有较高的食用价值，可作为食用油资源开发利用。

  根据脂肪酸组分株间变异可以筛选出高特异成分单株作为优良单株进行良种繁育，本课题组根据神经酸含量株间变异初步筛选出两株含量高于 6.8%的单株，株号为 16号、40号。

• 2.4 元宝枫各指标间相关性分析

  • 2.4.1 元宝枫种实形态性状与生理指标间的相关性分析

    对元宝枫 19个指标之间相关性进行分析（表4）可知，果长与翅长呈极显著正相关，供试种子

    

    表3 元宝枫种子含油率及主要脂肪酸组分含量的测定结果†
    Table 3 Determination result of contents of seed oil and fatty acid compositions in A.truncatum

    平均果长与翅长分别为 1.345 5和 1.510 0，平均果翅比为 0.866 5，与《中国植物志》对元宝枫果翅的描述相吻合；果厚仅与果实千粒重和种子千粒重具有极显著正相关性，相关系数分别为 0.404、

    0.621，与其它指标间相关性不显著；种子含水率与果长、翅长、翅宽、果实千粒重呈显著正相关，相关系数分别为 0.283、0.316、0.325、0.345，表明种子的含水率与果实的外形之间有较大的关系，且果实外形越大含水率越高。种子含油率仅与含油率呈极显著负相关，相关系数高达 -0.842，与其它指标间没有显著相关关系；主要脂肪酸组分仅棕榈酸和翅宽有显著正相关，相关系数为 0.396，与其它形态指标间无相关关系；这说明形态指标和生理指标间关联性较小，在所选形态指标中，不能用来进行高油、高特异成分优良单株的初选。

  • 2.4.2 元宝枫含油率和主要脂肪酸成分间的相关性分析

    对于元宝枫籽油， 60%的不饱和脂肪酸成分为棕榈酸，经相关性分析（表4），元宝枫种子含油率和棕榈酸呈极显著负相关，相关系数为 -0.755，与不饱和脂肪酸呈极显著正相关，相关系数为 0.590，与花生一烯酸呈显著正相关，相关系数为 0.412，与其它脂肪酸组分相关性不显著，相关性分析表明随着含油率的不断升高，不饱和脂肪酸的增量高于饱和脂肪酸，意味着种子含油率越高其食用价值越高；各脂肪酸组分，棕榈酸和花生一烯酸、不饱和脂肪酸呈极显著负相关，相关系数分别为 -0.540、-0.911；油酸与亚油酸、芥酸、

    

    表4 元宝枫各指标间相关性分析
    Table 4 Correlations coefficients matrix among all indexs in A. truncatum

    神经酸均具有极显著负相关性，相关系数分别为 -0.683、-0.666、-0.703，这可能与碳链的不断延长有关；花生一烯酸与不饱和脂肪酸呈极显著正相关，相关系数为 0.585；神经酸和芥酸呈极显著正相关，相关系数为 0.892，可能源于芥酸向神经酸的转化具有固定的比例；其余组分间相关性不显著。

• 3 讨论与结论

  • 3.1 讨论

    林木遗传育种以遗传学为原理，对基因资源进行选择 ^[22]，需要育种材料具有一定筛选的物质基础，并选择出变异，才能实现良种选育与繁育的第一步。

    （1）居群内居群间差异

    前人研究认为元宝枫在叶形、叶色、翅果形态、树形、观赏特性等表型性状方面具有丰富的变异，具有筛选优良性状的基础，通过本研究证实元宝枫不仅表型性状差异度大，其种子含油率与脂肪酸组分间也具有丰富变异，而且居群间和居群内差异均达到极显著差异水平（除芥酸群体间不显著），遗传稳定性差，其中 84.41%的变异来源于群体内，此结果与李伟 ^[23]对中国南方皂荚 Gleditsia sinensis遗传变异分析和王娅丽 ^[24]对祁连山青海云杉 Picea crassifolia种实性状变异分析结果相似，但与柴春山、敖妍 ^[7,25]等对文冠果不同居群种子含油量差异分析有所不同，体现出不同物种由于其生物学特性以及对于环境的变化适应性不同，在外部形态表现与内在生理状态均发生了不同程度的变化。就元宝枫来说，在一定区域内进行油用良种选育材料选取以个体为主。

    （2）种子含油率和脂肪酸组分株间变异

    供试种子含油率和主要脂肪酸组分差异极显著，株间变异丰富具有筛选优良油用单株的物质基础；平均含油率为 32.32%，最低为 18.19%，最高为 43.12%，增幅达 137%，变异系数为 16.28%，可见筛选高油元宝枫单株进行良种繁育对于提高元宝枫油用价值意义重大，可显著提高元宝枫经济林的效益；本次试验所测平均脂肪酸含量高低依次为亚油酸（ 36.39%）、油酸（ 26.02%）、芥酸（13.09%）、花生一烯酸（7.97%）、神经酸（ 6.04%）、棕榈酸（ 5.16%），这与刘祥义等 ^[26]对云南元宝枫籽油脂肪酸测试稍有不同，所测芥酸基本相同，亚油酸、花生一烯酸稍低，棕榈酸、油酸、神经酸稍高，其中神经酸含量比其所述 5.52%的含量高 0.52%，可见泰安地区元宝枫神经酸含量较高，具有选育价值。总体来说元宝枫籽油营养价值高，可作为良好的食用油资源开发与利用。在株间变异的基础上初步筛选出高油单株 26号、32号，高神经酸单株 16号、40号，基于采样地点的局限性，难以达到最优性状，需进一步扩大筛选范围。

    （3）性状相关性分析

    性状相关性表明元宝枫种子含油率和主要脂肪酸组分与形态指标间无显著相关性，证明在所选形态指标中不能对油用优良单株进行间接选择；元宝枫种子含油率和脂肪酸组组分间相关性表明种子含油率和棕榈酸呈极显著负相关，与不饱和脂肪酸呈极显著正相关，这或许预示着培育高含油率品种会相应提高元宝枫籽油的食用价值；脂肪酸组分间具有不同的相关性，油酸与亚油酸、芥酸、神经酸均呈极显著负相关性，邬贤梦 ^[27]在油菜 Brassica campestris脂肪酸品质改良研究中认为油酸是多不和脂肪酸合成的前体，其转化有两个方向，一是去饱和生成亚油酸，二是碳链延长依次生成花生一烯酸、芥酸、神经酸，元宝枫籽油脂肪酸成分间的转化关系是否具有这种关系，还有待于研究验证；神经酸和芥酸表现极显著正相关性，可能源于芥酸向神经酸的转化具有固定的比例，具体原因有待验证，对于元宝枫高神经酸、低芥酸特异种质资源筛选具有重要意义。

    （4）油用单株的选择

    油用元宝枫的选育不仅要考虑单一指标性状，还需考虑整体产量，张朋 ^[28]通过对元宝枫的长期观察认为元宝枫存在花性年际变化、果实产量存在大小年变化，表明在油用元宝枫的选育过程中还需对采种母树单株花性年际变化、单株果实产量年际变化等指标进行统计调查，综合考量各指标筛选优良单株；张党权等 ^[29]采用基因克隆技术寻找出油茶油脂生物合成的关键基因，温强等 ^[30]采用 ISSR分子标记技术对高产油茶无性系进行鉴定，可见分子技术已成为林木遗传育种工作共不可缺少的一部分，在油用元宝枫选育工作中也应借助分子技术，探索其分子机理，需找关键基因，分析人工改造的可能性；同时对入选单株进行无性繁殖形成无性系，通过无性系对比试验，研究含油率和单一脂肪酸成分的遗传力与遗传增益，选育高油和高神经酸含量的优良无性系。

  • 3.2 结论

    本研究通过对泰安地区 5个居群的元宝枫种子含油率与脂肪酸组分进行测试，结果表明，元宝枫在居群间、居群内均具有丰富的变异，遗传稳定性差，差异来源较多出现在居群内，株间差异极显著，具有筛选高油、高特异组分的物质基础，为油用元宝枫良种选育提供了理论基础；同时通过相关性分析表明在优良油用单株的选择过程中不能通过外部形态指标进行初选，要以仪器测试结果为基础，结合产果量等指标综合选择。试验表明通过优树选育可明显提高元宝枫种子的出油率与籽油品质，有利于提高元宝枫经济林效益，推动元宝枫油用产业的发展。

  • 参考文献

    • [1] 王性炎 .中国元宝枫 [M].杨凌 :西北农林科技大学出版社 , 2013.
      
    • [2] 吴裕 ,段安安 .元宝枫研究现状及未来发展趋势 [J].西南林学院学报 ,2006,26(3): 71-75.
      
    • [3] 中华人民共和国卫生部 .卫生部关于批准元宝枫籽油和牡丹籽油作为新资源食品的公告（ 2011年第 9号）[EB/OL]. (2011-03-29) [2011-05-20].http://www.moh.gov.cn
      
    • [4] 王性炎 ,王姝清 .神经酸新资源—元宝枫油 [J].中国油脂 , 2011, 36(9): 56-59.
      
    • [5] Li Li, Xiaoke Wang, Junfeng Niu, et al. Effects of elevated atmospheric O3 concentrations on early and late leaf growth and elemental contents of Acer truncatum Bung under mild drought[J].Acta Ecologica Sinica,2017,37(1):31-34.
      
    • [6] Xiaofeng Ma, Linhuan Wu, Yoichiro Ito, et al. Application of preparative high-speed counter-current chromatography for separation of methyl gallate from Acer truncatum Bunge[J]. Journal of Chromatography A,2005,1076(1):212-215.
      
    • [7] 杨科家 .元宝枫叶色、叶形与翅果的变异研究 [D]. 泰安 : 山东农业大学 , 2010.
      
    • [8] 张延龙 , 韩雪源 , 牛立新 , 等 .9种野生牡丹主要脂肪酸成分分析 [J].中国粮油学报 , 2015,30(4):72-76.
      
    • [9] 龚榜初 ,李大伟 ,江锡兵 ,等 .不同种源山桐子果实脂肪酸组成变异分析 [J].植物生理学报 , 2012,48(5):505-510.
      
    • [10] 柴春山 ,戚建莉 ,蔡国军 ,等 .文冠果籽油含量及其脂肪酸组分的变异分析 [J].经济林研究 , 2013,31(2): 100-103.
      
    • [11] 仲山民 ,杨凯 ,王超 ,等 .不同种类油茶籽油的品质分析与比较 [J].经济林研究 ,2015,33(2): 26-33.
      
    • [12] 包文泉 ,乌云塔娜 ,王淋 .内蒙古野生山杏优良单株核仁成分的遗传变异分析 [J].中南林业科技大学学报 ,2016,36(4):25-29.
      
    • [13] 蔡杰 ,张挺 ,刘成 ,等 .野生植物种子采集技术规范 [J].植物分类与资源学报 , 2013, 35(3): 221-233.
      
    • [14] 张宝 ,丰震 ,王长宪 .槭树种质资源的翅果数量性状研究 [J].植物遗传资源学报 , 2007, 8(1): 82-85.
      
    • [15] 徐廷志 .翅果形态及其在槭树科分类与演化上的意义 [J].广西植物 ,1996, 16(2):109-122.
      
    • [16] 李淑娴 ,吴雷 ,李运红 ,等 .低温烘干法测定种子含水量条件的研究 [J].种子 , 2011, 30(5):72-74.
      
    • [17] 徐玉书 .利用核磁共振方法测定油料种子含油量 [J].大豆科学 , 1990, 9(2): 177-181.
      
    • [18] 宋丹阳 ,李陪武 ,赵永国 ,等 .脉冲核磁共振仪在大豆含油量测定中的应用 [J].中国油料作物学报 , 2006,28(2): 199-202.
      
    • [19] 陈阳 , 杨水平 ,王卫 ,等 .3种油茶种仁含油率及脂肪酸组成的比较研究 [J].西南大学学报，2015,37(10): 38-42.
      
    • [20] 刘祥义 ,付惠 ,陈玉慧 .元宝枫油理化特性及脂肪酸组成研究 [J].中国油脂 , 2003, 28(3): 66-67.
      
    • [21] 王娅丽 , 李毅 , 陈晓阳 .祁连山青海云杉天然群体表型性状遗传多样性分析 [J].林业科学 , 2008,44(2): 70-77.
      
    • [22] 万志兵 , 戴晓港 , 尹佟明 .林木遗传育种基础研究热点述评 [J].林业科学 , 2012,48(2): 150-154.
      
    • [23] 李伟 .中国南方皂荚遗传资源评价研究 [D]. 北京 : 中国林业科学研究院 , 2013.
      
    • [24] 王娅丽 , 李毅 .祁连山青海云杉天然群体的种实性状表型多样性 [J].植物生态学报 , 2008,32(2): 355-362.
      
    • [25] 敖妍 .不同地区文冠果群体种子含油率∙产量变异规律 [J].安徽农业科学 ,2009,37(25):11967-11969.
      
    • [26] 刘祥义 ,付惠 ,张加研 .云南元宝枫种子含油量及其脂肪酸成分分析 [J].天然产物研究与开发 , 2003, 15(1):38-39.
      
    • [27] 邬贤梦 ,官春云 ,李栒 .油菜脂肪酸品质改良的研究进展 [J].作物学报 , 2003, 17(3):152-158.
      
    • [28] 张朋 ,丰震 ,杨凯 ,等 .元宝枫花性变异初探 [J].农学学报 , 2014,4(4): 41-44.
      
    • [29] 张党权 , 谭晓风 , 陈鸿鹏 .油茶油脂的生物合成及调控基因的特性 [J].中南林业科技大学学报 , 2007,27(5): 106-110.
      
    • [30] 温强 , 雷小林 , 叶江山 , 等 .油茶高产无性系的 ISSR分子鉴别 [J].中南林业科技大学学报 , 2008,28(1):39-43.