全 文 ：2014 年 12 月
第 43 卷 第 4 期
山 西 林 业 科 技
SHANXI FOＲESTＲY SCIENCE AND TECHNOLOGY
Dec. 2014
Vol. 43 No. 4
·试验研究·
果刺两用皂荚优良无性系选育研究
郝向春1，韩丽君1，于文珍2，高万敏3，翟 瑜1
(1．山西省林业科学研究院，山西 太原 030012;2. 襄汾县林业局，山西 襄汾 041500;
3. 运城市林业局，山西 运城 044000)
摘 要:皂荚是山西省重要的乡土经济型树种，近几年对皂荚良种苗需求不断增大，选育良种迫在眉睫。山西省林
业科学研究院乡土树种课题组科技人员从 2008 年开始，在山西省设 11 个点，以皂荚果刺两用为目标，通过初选、复
选和决选，选出 6 株皂荚优树。通过 6 a的嫁接试验，对山西省 6 个产地的皂荚优良无性系的产量和经济性状指标
进行测定和分析，并利用主成分分析法选出果刺两用皂荚最优品系为 12 号母树。嫁接 5 a后，12 号无性系单株产
刺量 1. 06 kg，刺平均长度、平均粗度、平均重分别为 16. 21 cm，0. 61 cm，4. 84 g，荚果平均产量 5. 07 kg /株，荚果平均
长度、平均宽度、平均厚度、平均重量、千粒重分别为 23. 41 cm，2. 67 cm，1. 08 cm，25. 5 g，431. 15 g． 通过和母树比
较，12 号无性系保持了良好的遗传特性。
关键词:皂荚;优良无性系;果刺两用;主成分;特征值;贡献率
中图分类号:S722. 3 + 3 文献标识码:A 文章编号:1007-726X(2014)04-0001-04
Breeding Study on Fine Clone of Fruit and
Thorn Amphibious Gleditsia sinensis
Hao Xiangchun1，Han Lijun1，Yu Wenzhen2，Gao Wanmin3，Zhai Yu1
(1. Shanxi Academy of Forestry Sciences，Taiyuan 030012，China;2. Xiangfen Forestry Bureau，
Xiangfen 041500，China;3. Yuncheng Forestry Bureau，Yuncheng 044000，China)
Abstract:Gleditsia sinensis was important economic tree in Shanxi province． The need of fine Gleditsia sinensis seedlings
was increasing in recent years，so it was urgent to breed fine variety． Fruit and thorn amphibious Gleditsia sinensis as goal，
research group of Shanxi Academy of Forestry Sciences selected 6 select trees in 11 sites in Shanxi province from 2008，and
growth and economic character of Gleditsia sinensis good clone in 6 sites were tested and analyzed，Number 12 seed tree was
selected as the best Gleditsia sinensis clone by PCA． Grafting after 5 years，thorn yield，average thorn length，average
thickness，average weight of single number 12 were 1. 06 kg，16. 21 cm，0. 61 cm，4. 84 g，average fruit yield was 5. 07 kg
per tree，average length，average width，average thickness，average weight，TKW were 23. 41 cm，2. 67 cm，1. 08 cm，
25. 5 g，431. 15 g． Comparing with seed tree，number 12 had good gene of seed tree．
Key words:Gleditsia sinensis;Fine clone;Fruit and thorn amphibious;PCA;Eigenvalue;Contribution rate
收稿日期:2014-09-21
基金项目:林业公益性行业科研专项(201104012)
作者简介:郝向春(1968— )，男，山西应县人，2004 年毕业于山西农业大学，高级工程师。
皂荚(Gleditsia sinensis)又名皂角，为豆科落叶
乔木，是一种典型的生态经济型树种，广泛用于营建
城乡景观林、农田防护林、水土保持林。皂荚种子中
分离出植物胶(瓜尔胶)是重要的战略原料资源;荚
果中含有三萜类皂甙是一种很有潜力的、极强性非
离子天然表面活性剂;皂荚刺是我国传统中药材，被
列为抗癌中草药;皂荚树叶中蛋白质含量在 20%左
右，可以作为木本饲料资源加以开发利用。
皂荚在山西省都有分布，且长势良好，是山西
省重要的乡土经济型树种。皂荚资源日趋减少，
优良种苗需求量不断增加，国内外以皂荚经济用
途为选育指标的研究尚未开展，良种选育工作迫
2 山 西 林 业 科 技 2014 年
在眉捷。课题组通过 6 a 的嫁接试验，对山西省
6 个产地的皂荚优良无性系的产量和经济性状指
标进行了测定和分析，并利用主成分分析法选出
果刺两用皂荚最优品系。旨在实现皂荚生产良种
化和产业化，增加农民收入。
1 试验地概况
试验地位于运城市盐湖区城南街办西姚村，地
理坐标为东经 111°0112″，北纬 34°5736″，海拔为
421 m．属大陆温带季风气候，四季分明，光照充足，
气候温和，年均温 13. 5 ℃，最低月均温 － 2. 2 ℃，最
高月均温 27. 4 ℃，年降水量 550 mm． 霜冻期在
10 月下旬至次年 4 月上旬，无霜期 208 d．
2 试验方法
从 2008 年开始，课题组科技人员在山西省设
11 个点，最北选到原平市，最南选到运城市平陆
县，以皂荚果刺两用为目标，通过初选、复选和决
选，选出荚果大、刺大、种子千粒重比较重、果刺产
量高、品质好、性状稳定、抗逆性强、病虫害少的皂
荚优树 6 株。2009 年 4 月中旬，对 6 株优树以野
皂荚为砧木进行嫁接繁殖，在试验区建立皂荚优
良无性系嫁接园。每个优良无性系嫁接 6 株，3 次
重复。2012 年至 2013 年嫁接的皂荚进入盛果期，
对这些优良无性系的产量和经济性状指标进行测
定和分析，利用主成分分析法选出果刺两用的皂
荚最优品系。
3 结果与分析
3. 1 皂荚果刺两用优树选择
皂荚在山西省内处于散生状态，大多分布在
村庄周围，属“四旁树”的范畴。以皂荚果刺两用
为目标，通过初选、复选和决选，选出 6 株皂荚优
树。各优树生长指标的调查结果，见表 1.
表 1 皂荚优树各生长指标调查
系号
树龄
/ a
树高
/m
胸径
/ cm
冠幅
/m 地点
12 100 12. 0 80. 0 20 × 20 平陆县张店镇
16 20 11. 0 21. 7 5 × 6 平陆县张店镇张店村
18 40 8. 5 35. 0 7 × 7 平陆县部官乡柳树凹
19 40 9. 0 34. 4 6 × 7 平陆县部官乡堡峡村
41 50 16. 0 36. 0 12 × 10 平顺县刘家村
59 75 15. 0 30. 0 6 × 7 万荣县裴庄乡西范村
3. 2 优树无性系调查
2009 年调查优树无性系嫁接成活率达 100%，
嫁接后第 2 年开花，第 3 年进入初果期，第 5 年进入
盛果期。2012 年和 2013 年，连续 2 年调查 6 个无性
系的丰产性状和经济性状，见表 2.
表 2 优树无性系丰产和经济性状调查
系号
枝刺 荚果
单株产量
/kg
平均长
/ cm
平均粗
/ cm
平均重
/ g
单株产量
/kg
平均长
/ cm
平均宽
/ cm
平均厚
/ cm
平均重
/ g
千粒重
/ g
12 1. 06 16. 21 0. 61 4. 84 5. 07 23. 41 2. 67 1. 08 25. 50 431. 15
16 0. 98 15. 16 0. 58 4. 21 4. 12 19. 38 2. 62 0. 91 17. 71 417. 53
18 0. 82 11. 32 0. 42 3. 24 4. 57 16. 68 2. 59 1. 02 18. 71 426. 36
19 0. 64 10. 24 0. 51 2. 98 3. 17 23. 60 2. 83 0. 80 22. 54 381. 18
41 0. 75 14. 31 0. 39 3. 54 3. 81 14. 72 3. 08 0. 84 15. 22 206. 39
59 0. 58 15. 26 0. 47 4. 03 4. 52 24. 45 2. 95 1. 02 26. 42 445. 23
从表 2 可以看出，在 6 个皂荚无性系中，枝刺的
单株产量平均长、平均粗、平均重最优的是 12 号，荚
果单株产量、平均厚最优的是 12 号，荚果平均长、平
均宽、平均重、千粒重最优的是 59 号。
3. 3 果刺两用优良无性系关键指标的筛选
采用主成分分析法，对不同个体无性系的性状
进行混合分析，以提高所选优良无性系的科学性。
选取无性系的单株产量 X1，刺平均长 X2，刺平均粗
X3，刺平均重 X4，荚果单株产量 X5，果平均长 X6，果
平均宽 X7，果平均厚 X8，果平均重 X9，果千粒重 X10
等 10 个主要性状指标进行特征值、贡献率的分析，
见表 3.
表 3 主成分特征值与贡献率及累计贡献率
指标 特征值
贡献率
/%
累积贡献率
/%
X1 4. 861 48. 609 48. 609
X2 2. 017 20. 169 68. 778
X3 1. 685 16. 848 85. 626
X4 1. 142 11. 425 97. 050
X5 0. 295 2. 950 100. 000
X6 2. 940E － 16 2. 940E － 15 100. 000
X7 1. 474E － 16 1. 474E － 15 100. 000
X8 2. 193E － 17 2. 193E － 16 100. 000
第 4 期 郝向春，等:果刺两用皂荚优良无性系选育研究 3
由表 3 可见，前 3 个主成分的贡献率分别为
48. 609%，20. 169%，16. 848%，累积贡献率最高达
到 85. 626% ．说明前 3 个主成分反映的各指标在皂
荚优良无性系测定中所起的作用有差异。
10 个性状指标的相关矩阵及主成分分析因子
的载荷阵分析，见表 4．
表 4 主成分分析因子的载荷阵
指标
主成分
PC1(y1) PC2(y2) PC3(y3)
X1 0. 552 0. 558 － 0. 425
X2 0. 695 0. 543 0. 321
X3 0. 742 － 0. 118 － 0. 135
X4 0. 896 0. 378 0. 142
X5 0. 812 0. 285 － 0. 156
X6 0. 675 － 0. 628 0. 314
X7 0. 117 0. 221 0. 946
X8 0. 820 0. 055 － 0. 175
X9 0. 681 － 0. 634 0. 342
X10 0. 675 － 0. 569 － 0. 444
由表 4 可知，第一主成分(PC1)中主要由刺平
均长、刺平均粗、刺平均重、荚果单株产量、果平均
长、果平均厚、果平均重、果千粒重变量决定，它们作
用的荷载分别为 0. 695，0. 742，0. 896，0. 812，0. 675，
0. 820，0. 681，0. 675;第二主成分(PC2)主要由枝刺
单株产量决定，作用载荷为 0. 558;第三主成分
(PC3)主要由果平均宽决定，其作用载荷为
0. 946;由于第一主成分贡献率达 48. 609%，因此刺
平均长、刺平均粗、刺平均重、荚果单株产量、果平均
长、果平均厚、果平均重、果千粒重在皂荚优良无性
系评价的 10 个性状指标中占据决定性地位。
3. 4 果刺两用优良无性系综合评价
通过所有参试品种的 3 个主成分值，根据主成
分计算模型比较皂荚无性系各品系的优劣。
以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分
总的特征值之和的比例作为权重计算主成分模型:
Y =
λ1
λ1 + λ2 + λ3
Y1 +
λ2
λ1 + λ2 + λ3
Y2 +
λ3
λ1 + λ2 + λ3
Y3 ． (1)
式中:λ ———特征值;
Y ———综合主成分值;
Y1———第一主成分值;
Y2———第二主成分值;
Y3———第三主成分值。
根据主成分模型得出 6 个皂荚品系相应综合
主成分值，并对其按综合主成分值进行排序，见
表 5 ．
表 5 皂荚优良无性系综合比较
系号 综合主成分值 排序
12 105. 027 70 1
16 96. 084 16 3
18 94. 530 55 4
19 88. 193 75 5
41 58. 508 36 6
59 104. 632 60 2
由表 5 可知，12 号皂荚优良无性系的综合主成
分值最高。所以，性状最优的品系为 12 号。
3. 5 12 号无性系与母树经济性状的比较
12 号母树生长在平陆县张店镇一个村庄旁边
开阔平坦的田野里，树龄在 120 a 以上，胸径达到
80 cm，冠幅 20 m ×20 m，树高达到 12 m，枝繁叶茂，
荚果丰硕，刺大而密，是所选优树中性状最优的品
系。2010 年 12 号母树的嫁接苗开始长刺，2011 年
开始挂果，但只有零星果刺;通过浇水、施肥、修剪等
管理，2012 年果刺增多;2013 年单株平均刺产量超
过 1 kg，单株荚果产量超过 5 kg．从刺的大小、形状、
粗度，果的长度、形状、厚度等性状进行母树与嫁接
苗的对比，见第 4 页图 1．
从图 1 可以看出，12 号无性系与母树相比，荚
果的平均重量分别为 25. 5 g，26. 1 g，平均长度分别
为 23. 41 cm，24. 45 cm，平均厚度分别为 1. 08 cm，
1. 09 cm，平均宽度分别为 2. 67 cm，3. 51 cm，千粒
重分别为 431. 15 g，452. 13 g． 12 号无性系与母树枝
刺的平均长度分别为 16. 21 cm，17. 25 cm，平均粗度
分别为 0. 61 cm，0. 69 cm，平均重分别为 4. 84 g，
5. 19 g． 12 号无性系荚果的平均重量、厚度、枝刺的
粗度和平均重量接近母树，说明遗传了母树的优良
基因;但荚果的长度、宽度，枝刺的长度、千粒重比母
树小，这可能与皂荚嫁接苗树龄小有关。
4 结论与讨论
采用主成分分析法将皂荚优良无性系的 10 个
性状筛选为 3 个主成分，通过分析得出果刺两用皂
荚最优品系为 12 号。3 个主成分的累积贡献率达
85. 626%，且决定性指标是综合的、相互独立的，所
以将主成分分析法用于皂荚优树的比较与优中选
优，既能把握品系的综合性状，又能简化选择程序，
较人工打分快捷，且更具有科学性。
4 山 西 林 业 科 技 2014 年
图 1 12 号无性系与母树经济性状比较
嫁接 5 a后，12 号无性系单株产刺量 1. 06 kg，
刺平均长度、平均粗度、平均重分别为 16. 21 cm，
0. 61 cm，4. 84 g;荚果单株平均产量 5. 07 kg，荚果平
均长度、平均宽度、平均厚度、平均重量、千粒重分别
为 23. 41 cm，2. 67 cm，1. 08 cm，25. 5 g，431. 15 g．
12 号无性系刺大、种粒饱满、果刺产量高、品质好、
性状稳定、长势旺盛、病虫害少。通过和母树比较，
12 号优良无性系很好地遗传了母树的优良基因。
参考文献:
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櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔
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櫔
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毆
毆
毆
毆
40.
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