龍須草居群間葉片光合性能參數(shù)分析

鄒 典，朱育鋒，喻夜蘭，簡 燕

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙410128;2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙410128)

龍須草(Eulaliopsis binate)屬禾本科擬金茅屬，俗稱蓑草、擬金茅、羊胡子草、羊草等，是多年生宿根性纖維植物[1]。與其它草類植物相比，龍須草因其葉片纖維含量高(達(dá)55%以上)、木質(zhì)素含量低(少于14%)，且纖維細(xì)長柔軟(平均長度達(dá)20 mm、長寬比平均超過200倍)、拉力強(qiáng)、韌性好，而成為目前草本纖維植物中能與木材媲美的優(yōu)質(zhì)造紙?jiān)希⒖捎米魅嗽烀?、人造絲的原料及多種編織材料[2～4]。

龍須草分布地域廣，在世界上主要分布于中國、印度及東南亞諸國，我國南至廣東北至陜西的9個(gè)省市均有分布[2，5，6]。多年來，在我國各地龍須草大面積人工栽培中，所使用的均為野生種質(zhì)資源，尚無人工培育的龍須草品種。為此，筆者在首次收齊全國9省20個(gè)縣龍須草野生種質(zhì)資源(居群)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)龍須草居群間葉片光合性能參數(shù)的差異性、相關(guān)性和聚類分析，以為葉片光合性能優(yōu)良的龍須草種質(zhì)資源篩選與利用，以及龍須草高光效新品種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

田間試驗(yàn)于2010～2012年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園基地進(jìn)行。該基地屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，多年平均氣溫 16.8℃ ～17.2℃，1月平均氣溫4.6℃，7月平均氣溫29.7℃，無霜期275 d;多年平均降雨量1 400 mm，主要集中于4～8月，冬季降雨較少。試驗(yàn)地土壤是為第四紀(jì)紅色粘土母質(zhì)發(fā)育成的紅壤，土層厚度35 cm左右，地勢較為平坦。供試材料分別來自我國廣東、廣西、云南、貴州、重慶、湖南、湖北、河南、陜西9省20個(gè)縣的龍須草居群。供試材料實(shí)行露地栽培，實(shí)施田間統(tǒng)一管理，待年底成熟后統(tǒng)一收割。小區(qū)面積18 m2，單行定植，隨機(jī)區(qū)組排列，行株距為33.3 cm×66.6 cm，3次重復(fù)。

1.2 測定指標(biāo)與方法

葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)等指標(biāo)，采用LI－6400型便攜式光合作用測定系統(tǒng)測定，水分利用率(WUE)=Pn/Tr;樣葉為各居群同期正常生長且具有代表性植株的倒數(shù)第3葉中部，重復(fù)3次;測定時(shí)間為7月下旬，晴天上午9:00～11:30;測定光強(qiáng)(PAR)、大氣CO2濃度(Ca)和葉溫(T1)等參數(shù)均由測定儀器自控系統(tǒng)控制，測定時(shí)設(shè)定光強(qiáng)(PAR)為(1 000 ±10)μmol/m2·s，大氣 CO2濃度(Ca)為(400±10)μL/L，葉溫(T1)為(28±1)℃。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)由Excel2003整理;采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合性能參數(shù)差異性分析

龍須草的光合器官主要是葉片。將葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度等光合性能參數(shù)測定數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果供試龍須草居群間葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度的差異，均達(dá)到極顯著水平(p＜0.01)。為了進(jìn)一步明確葉片光合性能參數(shù)在供試龍須草居群間的差異狀態(tài)，將供試龍須草居群間葉片光合性能參數(shù)平均值統(tǒng)計(jì)描述結(jié)果列于表1。

表1 龍須草居群葉片光合性能參數(shù)平均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從表1看出，在20個(gè)供試龍須草居群間葉片光合性能參數(shù)中:凈光合速率變異系數(shù)為17.79%、極差為204.48%，蒸騰速率變異系數(shù)為19.52%、極差為211.35%，氣孔導(dǎo)度變異系數(shù)為18.55%、極差為230.76%，胞間CO2濃度變異系數(shù)為20.59%、極差為260.78%，水分利用率變異系數(shù)為28.89%、極差為312.58%。上述結(jié)果表明，在供試龍須草居群中可以選出葉片光合性能相對(duì)優(yōu)良的資源，以供高光效育種利用。

2.2 光合性能參數(shù)相關(guān)性分析

表2列出了20個(gè)供試龍須草居群葉片光合性能參數(shù)相關(guān)分析結(jié)果。從表2中看出，龍須草居群葉片胞間CO2濃度與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和水分利用率呈極顯著線性正相關(guān);凈光合速率與氣孔導(dǎo)度和水分利用率分別呈顯著和極顯著線性正相關(guān);氣孔導(dǎo)度與凈光合速率顯著線性正相關(guān)，與胞間CO2濃度和蒸騰速率呈極顯著線性正相關(guān);蒸騰速率與胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度呈極顯著線性正相關(guān)，與水分利用率呈極顯著線性負(fù)相關(guān);水分利用率與凈光合速率呈極顯著線性正相關(guān)，與胞間CO2濃度和蒸騰速率呈極顯著線性負(fù)相關(guān)。

表2 龍須草居群葉片光合性能參數(shù)間相關(guān)性分析

2.3 光合性能參數(shù)聚類分析

采用居群間聯(lián)接的聚類方法，以平方Euclidean距離為度量標(biāo)準(zhǔn)，考慮到各光合性能參數(shù)的單位不一致，用Z得分法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。表3列出了用平方Euclidean距離計(jì)算的近似矩陣。這個(gè)近似矩陣是一個(gè)不相似矩陣，其中的數(shù)值表示各個(gè)居群之間的相似系數(shù)，數(shù)值越大，居群間的距離越大。

表3 龍須草居群葉片光合性能參數(shù)近似矩陣表

(續(xù)表3)

為了更直觀地展示供試龍須草居群葉片光合性能參數(shù)聚類結(jié)果，將20個(gè)供試龍須草居群葉片光合性能參數(shù)聚類樹狀圖于圖1。從圖1中看出，當(dāng)遺傳距離為15時(shí)，20個(gè)龍須草居群樣本可以分為4類:第一類為凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率低，胞間CO2濃度和水分利用率中等型，此類只有貴州安龍1個(gè)居群;第二類為凈光合速率、水分利用率較高，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率較低，胞間CO2濃度中等型，此類有湖北鄖縣和湖北鄖西2個(gè)居群;第三類為光合速率、氣孔導(dǎo)度較高，胞間CO2濃度、水分利用率和蒸騰速率中等型，此類有湖南慈利和湖北丹江2個(gè)居群;第四類為凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率低、胞間CO2濃度和水分利用率中等型，此類有重慶巫山、云南元謀、云南金平、陜西洋縣、湖南衡陽、河南淅川、河南西峽、貴州興義、貴州麻江、貴州黃平、廣西田東、廣西柳城、廣西河池、廣西大化、廣東連州等15個(gè)居群。從高光效育種需求而言，處于第三類中的湖南慈利居群和湖北丹江居群是龍須草高光效育種可利用的最優(yōu)良種質(zhì)資源，其次為處于第二類中的湖北鄖縣居群和湖北鄖西居群，而處于第一類中的貴州安龍居群則最差。

圖1 20個(gè)龍須草居群葉片光合性能參數(shù)的聚類分析圖

3 小結(jié)

本研究將引自國內(nèi)9省20個(gè)縣的龍須草野生種質(zhì)資源(居群)移植于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地，統(tǒng)一田間栽培管理，在龍須草夏季快速生長期，選擇具有代表性植株倒數(shù)第3葉為樣葉，用LI－6400型便攜式光合作用測定系統(tǒng)實(shí)地測定了葉片光合性能參數(shù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2003整理后，采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析和聚類分析。結(jié)果表明:龍須草葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)和水分利用率不僅在20個(gè)供試居群間均存在極顯著差異，而且彼此間還存在不同程度和不同性質(zhì)的相關(guān)性。此外，按遺傳距離為15，可將20個(gè)供試龍須草居群葉片光合性能參數(shù)聚為四類，其中第一類為凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率低，胞間CO2濃度和水分利用率中等型，第二類為凈光合速率、水分利用率較高，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率較低，胞間CO2濃度中等型，第三類為光合速率、氣孔導(dǎo)度較高，胞間CO2濃度、水分利用率和蒸騰速率中等型，第四類為凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率低、胞間CO2濃度和水分利用率中等型。

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