硃砂根（Ardisia crenata）居群的形態(tài)特征變異及聚類分析

陶萌春

硃砂根（ArdisiacrenataSim s）為紫金?？疲∕yrsinaceae）紫金牛屬（ArdisiaSw artz）的常綠灌木，主要分布于東起臺灣、西至西藏、北至湖北、南達海南的廣大地區(qū)，其中，云南、湖南、廣東、江西及福建等地為其主要分布區(qū)[1]，且多生長于海拔90～2400m疏林下的溝谷陰濕地帶。傳統(tǒng)上硃砂根主要作為藥用植物使用，其根、葉均可入藥，具有清熱降火、消腫解毒、活血去瘀和祛痰止咳等功效；硃砂根的單株掛果量大、掛果期長、果色朱紅耀眼，具有較高的觀賞價值，但將硃砂根作為觀賞花木得到較大規(guī)模的開發(fā)和利用也只有近十年的時間。

近年來，研究人員對硃砂根的研究主要集中在化學成分、組培快繁、仿生栽培、營養(yǎng)代謝和生理代謝等方面[2-6]。目前，觀賞用硃砂根種苗主要依靠將采收的硃砂根野生單株的種子進行播種繁育獲得，存在種源混雜和種質質量較低等問題，嚴重影響了觀賞用硃砂根的開發(fā)與推廣。因此，有必要對不同來源的硃砂根野生單株進行形態(tài)特征變異及其遺傳多樣性的研究和分析。

作者以分布于福建（漳平永福、漳平官田和武平東留）、江西（會昌永隆和大余庾嶺）和廣西（南寧賓陽）3個省區(qū)共6個野生居群的144個硃砂根單株為實驗材料，對植株形態(tài)特征、葉部性狀及整體觀賞性3個方面的20個形態(tài)性狀進行了比較分析，并采用歐氏距離進行UPGMA聚類分析，以明確硃砂根各居群間的形態(tài)變異幅度及親緣關系，為合理利用硃砂根野生資源及制定硃砂根品種改良策略提供一定的參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

于2008年10月至2009年2月分別對位于福建漳平永福和官田、福建武平東留、江西會昌永隆、江西大余庾嶺和廣西南寧賓陽等地6個硃砂根野生居群的144個單株進行形態(tài)特征及觀賞特性等指標的測量和評估。各居群的取樣單株數(shù)分別為：福建漳平官田居群15株、福建漳平永福居群27株、福建武平東留居群27株、江西會昌永隆居群30株、江西大余庾嶺居群30株、廣西南寧賓陽居群15株。

1.2 測量和分級方法

對硃砂根植株形態(tài)特征、葉部性狀和整體觀賞性3個方面的20個形態(tài)性狀進行測量和分級，其中，植株形態(tài)特征包含株高、干高、干徑、分枝數(shù)、枝下高和冠徑6個性狀，葉部性狀包含葉色、葉數(shù)、葉長、葉寬和葉柄長5個性狀，整體觀賞性包含果穗數(shù)、果穗長、每穗果數(shù)、果徑（縱徑和橫徑）、果穗柄長、果柄長、果實百粒重、果色和觀賞性9個性狀。

株高為地面至植株最高點的垂直距離。干高指植株的主干高。干徑指離地20 cm處主干的直徑。分枝數(shù)為每株由主干上發(fā)生的一級分枝數(shù)。枝下高指果穗下至根莖間的脫干高。冠徑為樹冠橫向最遠兩點間的水平距離。葉數(shù)為單株總葉片數(shù)，分為1～5級，1級：單株葉數(shù)≥300片；2級：250片≤單株葉數(shù) ＜300片；3級：200片≤單株葉數(shù) ＜250片；4級：150片≤單株葉數(shù) ＜200片；5級：單株葉數(shù) ＜150片。分別在每一單株上隨機摘取植株中上部的2年生葉片20片測量葉長、葉寬和葉柄長，結果取平均值。果穗數(shù)為每一單株全部的掛果枝數(shù)。在每一單株的上、中、下3個部位共隨機選擇5支果穗，測量和統(tǒng)計果穗長、每穗果數(shù)和果穗柄長，結果取平均值；從中隨機測量20個果實的果柄長，結果取平均值；在每一果穗上隨機摘取20粒果實，將5支果穗的果實混合后稱量果實百粒重；隨機測量20粒果實的縱徑和橫徑，結果取平均值。葉色和果色依標準色譜[7]分為9級，并分別賦值1～9。葉色分為：1級（C80M50）、2級（C70M50）、3級（C70M40）、4級（C60M40）、5級（C60M30）、6級（C60M20）、7級（C50M20）、8級（C40M10），9級（C30M20）。果色分為：1級（C0M100）、2級（C0M90）、3級（C0M80）、4級（C10M100）、5級（C10M90）、6級（C20M100）、7級（C30M100）、8級（C30M90）、9級（C40M100）。

觀賞性根據(jù)花卉專業(yè)人士目測結果分為“好”、“中等”和“一般”3個級別，分別賦值1、2、3。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗采用變異系數(shù)（CV）作為群體內(nèi)各形態(tài)特征變異度的測量尺度，采用單因素方差分析法（ANOVA法）測定群體間形態(tài)特征的變異度，并采用UPGMA聚類分析法度量群體間的形態(tài)分化度。變異系數(shù)和單因素方差分析均采用DPS3.01程序進行統(tǒng)計。其中，葉數(shù)、葉色、果色和觀賞性等性狀的等級值經(jīng)反正弦平方根轉換后再進行方差分析，其他性狀指標數(shù)據(jù)直接進行方差分析。聚類分析則以株高、干高、干徑、分枝數(shù)、枝下高、冠徑、葉色、葉數(shù)、葉長、葉寬、葉柄長、果穗數(shù)、果穗長、每穗果數(shù)、果徑、果穗柄長、果柄長、果實百粒重和果色等19個性狀觀測值為基礎，運用 SPSS13.0軟件計算歐氏距離并結合類平均分析法[8]對硃砂根6個居群的所有單株進行聚類分析。

2 結果和分析

2.1 不同居群硃砂根植株的主要形態(tài)性狀變異分析

根據(jù)6個硃砂根居群144個單株的20個形態(tài)性狀的測量數(shù)據(jù)（另文發(fā)表），計算分析這些性狀的變異系數(shù)，結果見表1；采用ANOVA法對6個居群20個性狀的變異度進行單因素方差分析，結果見表2。

表1 不同居群硃砂根主要形態(tài)性狀的變異系數(shù)Table1 Var ia tion coeffic ien t of m a inm orpholog ica l characters of A rd isia crena ta Sim s from d ifferen t popu la tion s

表2 不同居群硃砂根主要形態(tài)性狀的單因素方差分析（ANOVA）的 F檢驗結果Table2 F-test resu lt of sing le factor var iance ana lysis（ANO VA） of m a in m orpho log ica l characters of A rd isia crena ta Sim s from d ifferen t popu la tion s

2.1.1 植株形態(tài)特征變異分析 測量結果（另文發(fā)表）表明，株高、干高、干徑、枝下高和冠徑5個性狀的平均值均以廣西南寧賓陽居群為最大，福建武平東留居群最?。欢鲿缆【尤旱姆种?shù)平均值最大，福建漳平永福居群的分枝數(shù)平均值最小。

由表1可見，在6個植物形態(tài)特征中，6個居群144個硃砂根單株的分枝數(shù)和枝下高2個性狀的變異幅度最大，總變異系數(shù)分別達38.66％和37.19％；株高的總變異系數(shù)最小，僅為15.98％。同一居群不同單株間也有明顯變異，其中，江西大余庾嶺居群不同單株間的株高、干高和干徑3個性狀差異最大，變異系數(shù)分別為12.57％、12.45％和23.08％；江西會昌永隆居群不同單株間的枝下高和冠徑差異最大，變異系數(shù)分別達38.83％和23.27％；廣西南寧賓陽居群不同單株間的分枝數(shù)差異最大，變異系數(shù)為28.68％。

方差分析結果（表2）表明，硃砂根的分枝數(shù)和枝下高在不同居群間的差異均達到極顯著水平（P＜0.01），冠徑的差異也達到顯著水平（P＜0.05），其余3個性狀差異不顯著。

2.1.2 葉部性狀變異分析 由不同居群的葉部性狀的測量值（另文發(fā)表）可見，不同居群硃砂根的葉色從黃綠色、純綠色、深橄欖綠到墨綠色，呈連續(xù)色階分布，按照葉色由淺至深排序依次為廣西南寧賓陽居群、江西會昌永隆居群、福建漳平永福居群、福建漳平官田居群、江西大余庾嶺居群、福建武平東留居群。福建武平東留居群的葉片和葉柄最長，廣西南寧賓陽居群的葉片最短，福建漳平官田居群的葉柄最短；葉數(shù)最多的居群是福建漳平永福居群，葉數(shù)最少的是福建武平東留居群；江西大余庾嶺居群的葉片最寬，福建漳平官田居群的葉片最窄。

由不同居群硃砂根葉部5個性狀的變異系數(shù)（表1）可見，在6個居群的144個硃砂根單株中，葉色與葉數(shù)的變異幅度最大，總變異系數(shù)分別為42.57％和42.48％；葉寬的變異幅度最小 ，總變異系數(shù)僅9.52％。同一居群內(nèi)不同單株間葉色變異最大的是江西大余庾嶺居群，變異系數(shù)達48.23％；葉數(shù)和葉長變異最大的均是福建武平東留居群，變異系數(shù)分別達到50.89％和9.07％；葉寬變異最大的是福建漳平永福居群，變異系數(shù)為9.21％；葉柄長變異最大的是江西會昌永隆居群，變異系數(shù)為19.54％。

方差分析結果（表2）表明，在5個葉部性狀指標中，只有葉色在不同居群間的差異達極顯著水平（P＜0.01），不同居群間葉數(shù)、葉長、葉寬和葉柄長4個性狀的差異均不顯著。

2.1.3 整體觀賞性變異分析 由不同居群硃砂根整體觀賞性的測定結果（另文發(fā)表）可見，與果實大小和質量相關的果徑、果實百粒重、果穗柄長和果柄長4個性狀均為福建漳平永福居群最大；而廣西南寧賓陽居群的果穗數(shù)和每穗果數(shù)最多。雖然福建漳平永福居群的果實最大、單果質量最重、果柄也最長，但結果量卻較少；而廣西南寧賓陽居群的結果量最多，果色也更醒目，觀賞價值較高。

由表1中整體觀賞性9個性狀的變異系數(shù)可見，在6個居群的144個硃砂根單株中，果色與果穗數(shù)2個性狀的變異幅度最大，總變異系數(shù)分別為52.34％和50.36％；而果實百粒重的變異幅度最小，總變異系數(shù)僅11.34％。福建漳平永福居群各單株間的果穗數(shù)和每穗果數(shù)的變異系數(shù)最大，分別達到了56.41％和30.42％；而該居群的果穗長、果徑和果柄長3個性狀的變異幅度最小，分別為5.07％、3.99％和8.01％。

方差分析結果（表2）表明，在硃砂根的9個整體觀賞性指標中，只有果穗數(shù)和果色2個性狀在居群間的差異達極顯著水平（P＜0.01），每穗果數(shù)的差異達顯著水平（P＜0.05），其余性狀在居群間的差異均不顯著。

2.2 基于植株主要形態(tài)特征變異的不同居群硃砂根的聚類分析

基于上述形態(tài)特征變異系數(shù)、運用 SPSS13.0軟件計算單株間的歐氏距離，根據(jù)計算結果對6個居群144個硃砂根單株進行聚類分析，詳細的聚類結果見圖1。

在歐氏距離30處，6個居群的144個單株可被劃分為A、B、C、D、E和 F共6個表征群。表征群A共包含50個單株，分別來自江西大余庾嶺、江西會昌永隆、福建漳平永福和廣西南寧賓陽4個居群；表征群B包含2個單株，分別來自江西會昌永隆和廣西南寧賓陽2個居群；表征群 C共包含53個單株，分別來自江西大余庾嶺、江西會昌永隆、福建武平東留和福建漳平永福4個居群；表征群D包含28個單株，分別來自福建漳平永福和福建漳平官田2個居群；表征群 E包含3個單株，均來自江西會昌永隆居群；表征群 F包含8個單株，均來自廣西南寧賓陽居群。在6個表征群中，有2個居群的所有單株完全歸聚在同一個表征群中，即：福建武平東留居群的全部單株被聚在表征群 C中，而福建漳平官田居群的全部單株被聚在表征群D中；有2個表征群包含的單株完全來自同一居群，即：表征群 E的3個單株均來自江西會昌永隆居群，表征群 F的8個單株均來自廣西南寧賓陽居群。聚類分析結果表明，144個單株的形態(tài)特征表現(xiàn)出較明顯的地理分化特征，顯示硃砂根不同居群的形態(tài)分化程度較高。

在歐氏距離26處還可將6個表征群中的4個表征群進一步劃分成14個亞表征群，其中，表征群A、C和 F各可分為4個亞表征群，表征群D可分為2個亞表征群。在14個亞表征群中，有6個亞表征群由10～34個單株組成，分別是亞表征群 A1、A3、C1、C3、D1和D2，其余8個亞表征群所含單株數(shù)均少于5個。而且，只有亞表征群 C1包含的單株來自4個居群，其余13個亞表征群所包含的單株均分別來自1～3個居群。

另外，表征群與亞表征群的劃分水平僅相距4個歐氏距離單位，說明硃砂根的形態(tài)分化不僅存在于不同居群間，而且存在于居群內(nèi)的不同單株間。

3 討論和結論

研究結果顯示，硃砂根不同居群間的分枝數(shù)、枝下高、葉色、葉數(shù)、果色和果穗數(shù)等數(shù)量特征的變異最大，總變異系數(shù)分別為38.66％、37.19％、42.57％、42.48％、52.34％和50.36％，不同單株間也有明顯的變異；硃砂根不同居群間的分枝數(shù)、枝下高、冠徑、葉色、果穗數(shù)、果色和每穗果數(shù)7個性狀以及同一居群不同單株間的主要性狀有顯著或極顯著差異。不同單株間植株形態(tài)特征按總變異系數(shù)從大至小依次排序為：分枝數(shù)、枝下高、干徑、冠徑、干高、株高；葉部性狀中，以葉色變化最為豐富，且將6個居群按葉色從深至淺依次排序為：福建武平東留居群、江西大余庾嶺居群、福建漳平官田居群、福建漳平永福居群、江西會昌永隆居群、廣西南寧賓陽居群；而整體觀賞性中，福建漳平永福居群的果色最深（朱紅色），果實最大，果實百粒重達31.60 g，果穗柄和果柄也最長，但單株掛果數(shù)明顯低于廣西南寧賓陽居群，后者的果穗數(shù)和每穗果數(shù)均位于6個居群的首位，分別達22.93和60.27。江香梅等[9]的研究結果顯示：在DNA水平上硃砂根群體存在豐富的遺傳多態(tài)性，且群體內(nèi)的遺傳多樣性高于群體間。作者根據(jù)形態(tài)特征的變異所得出的結果也與此相吻合，即：硃砂根的形態(tài)變異普遍存在于居群內(nèi)和居群間。

圖1 基于主要形態(tài)特征變異系數(shù)的6個居群144個硃砂根單株的聚類圖Fig.1 C luster dendrogram of 144 ind iv idua ls in6 popu la tions of A rd isia crena ta Sim s based on var ia tion coefficien t of m a in m orpholog ica l characters

聚類分析結果表明，在歐氏距離30處可將6個居群的144個硃砂根單株劃分為A、B、C、D、E和 F共6個表征群，在歐氏距離26處又可將其中的4個表征群（A、C、D和 F）進一步劃分為14個亞表征群，且多數(shù)居群的多數(shù)單株常常被聚在同一個表征群中。其中，福建武平東留和福建漳平官田居群的所有單株分別被聚在表征群 C和表征群 D中，而表征群 E則由江西會昌永隆居群的3個單株組成，表征群 F由廣西南寧賓陽居群的8個單株組成，說明通過表征群可區(qū)分硃砂根的大部分地理居群。然而，進一步劃分的14個亞表征群則表現(xiàn)出居群內(nèi)的形態(tài)分化，亞表征群C1所包含的單株屬于4個居群，另外13個亞表征群所包含的單株則分別屬于其中的1～3個居群，表明各地理居群內(nèi)產(chǎn)生了較明顯的形態(tài)特征分化。江香梅等[9]基于Nei’s非偏差遺傳距離、采用聚類分析方法對硃砂根的地理居群進行了劃分，其結果與本研究的結果相似。

由于硃砂根的種子數(shù)量多且又是鳥類喜食的食物，其種子具有自播能力，自花授粉和異花授粉均能結實，加之分布區(qū)域廣泛，因而產(chǎn)生植株形態(tài)特征變化豐富的現(xiàn)象，這給人工利用野生硃砂根資源以及硃砂根的引選育種工作和大規(guī)模馴化栽培帶來更多的選擇與不確定性。一方面，在硃砂根的選種育種工作中，因形態(tài)變異幅度大，在優(yōu)良個體、優(yōu)良群系和優(yōu)良種源選擇上具有較大的潛力，可為實現(xiàn)多項育種目標提供豐富的種質資源；另一方面，對目前欲邁上產(chǎn)業(yè)化步伐的硃砂根大規(guī)模馴化栽培工作無疑是不利的。硃砂根人工栽培種源的種質質量較低、野生種源混雜，已成為硃砂根產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，因而，如何保持硃砂根后代性狀的穩(wěn)定性是當前生產(chǎn)中迫切需要解決的問題，而本文的研究結果則可為硃砂根品種改良及優(yōu)良種質的選育提供可靠的依據(jù)。

致謝：本研究工作得到福建省林木種苗總站陳璋、福建武平盛金農(nóng)場羅盛金、福建漳平市林業(yè)局蔡智勇和作者所在學院研究生黎櫟等同志的支持和幫助，謹此致謝!

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