數(shù)量分類學(xué)研究進(jìn)展及其在植物檢疫領(lǐng)域的應(yīng)用

鄭 煒

(浙江省寧波北侖出入境檢驗(yàn)檢疫局，浙江 寧波 315800)

數(shù)量分類學(xué) (numerical taxonomy)也稱數(shù)值分類學(xué)，是一門使用數(shù)學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)研究解決生物學(xué)中分類問(wèn)題的科學(xué)。20世紀(jì)60年代以后，數(shù)量分類學(xué)被廣泛應(yīng)用到生物分類中。數(shù)量分類通常是通過(guò)數(shù)學(xué)方法將所有的分類性狀加以等權(quán)處理，再以性狀間的相似性來(lái)進(jìn)行歸類。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)Υ罅?、多元的?shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，分類效率和分類的客觀性都比傳統(tǒng)的分類方法大為提高［1-2］。

1 研究進(jìn)展

目前常用的數(shù)量分類方法，通過(guò)采用盡可能多的性狀進(jìn)行等權(quán)處理，將所有的性狀信息濃縮為分類運(yùn)算單位間的相似性系數(shù)，形成相似性系數(shù)矩陣，然后進(jìn)行聚類分析。目前，數(shù)量分類學(xué)已經(jīng)成功地應(yīng)用于生物學(xué)分類各領(lǐng)域中，尤其是廣泛應(yīng)用在植物學(xué)分類以及品種分析上。早在1987年，鐘揚(yáng)等［3］就已經(jīng)運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)對(duì)荷花品種進(jìn)行了數(shù)量分類研究;楊果等［4］2010年對(duì)全國(guó)梅花品種資源進(jìn)行規(guī)范系統(tǒng)的調(diào)查，選出了36個(gè)性狀，對(duì)其中255個(gè)品質(zhì)進(jìn)行了數(shù)量分類研究。到目前為止，數(shù)量分類學(xué)方法已經(jīng)成功的應(yīng)用于百合［5］、薔薇［6］、桂花［7］、蘭 花［8］、海 棠［9］等花卉的品種分類。除了應(yīng)用數(shù)量分類學(xué)方法進(jìn)行植物品種分析外，還被廣泛應(yīng)用在植物學(xué)分種、種內(nèi)變異及醫(yī)學(xué)昆蟲分類研究等。朱穎等［10］選取37個(gè)形態(tài)學(xué)性狀，應(yīng)用數(shù)量分類學(xué)原理和方法對(duì)15種忍冬屬植物進(jìn)行了研究;鄧超宏等［11］以苜蓿屬和胡盧巴屬植物的40個(gè)形態(tài)性狀為依據(jù)，應(yīng)用數(shù)量分類方法對(duì)16個(gè)種類進(jìn)行了聚類分析和主成分分析;辛海量等［12］應(yīng)用數(shù)量分類的方法分析了國(guó)內(nèi)分布單葉蔓荊的種內(nèi)變異;詹希美等［13］早在1997年就采用聚類分析和特征排序?qū)Σ⒅澄x進(jìn)行了數(shù)量分類研究;羅禮溥等［14］以云南省57種醫(yī)學(xué)革螨作為分類單元，以形態(tài)特征為主列出60 項(xiàng)分類性狀特征來(lái)探討云南省醫(yī)學(xué)革螨不同屬和種的親緣關(guān)系。大量的實(shí)踐證明，數(shù)量分類方法能夠?qū)Υ罅可飳W(xué)性狀進(jìn)行比較全面的綜合分析，擺脫了傳統(tǒng)分類的主觀性，能夠得出相對(duì)正確的分類結(jié)果。

2 在植物檢疫領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易的飛速發(fā)展，進(jìn)出口農(nóng)產(chǎn)品的種類和數(shù)量都有大幅的增加。當(dāng)前，檢驗(yàn)檢疫系統(tǒng)對(duì)出入境貨物攜帶的植物檢疫性真菌、雜草、昆蟲和線蟲等有害生物的鑒定主要還是依靠人工，從形態(tài)學(xué)方面進(jìn)行分類鑒定。形態(tài)學(xué)鑒定不僅需要專業(yè)技術(shù)人員具有一定的專業(yè)知識(shí)與長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，而且還具有耗時(shí)長(zhǎng)、主觀性強(qiáng)的缺點(diǎn)。數(shù)量分類學(xué)方法與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分類方法的主要區(qū)別在于，數(shù)量分類學(xué)方法是以相似性為基礎(chǔ)的自然分類學(xué)，是用等權(quán)原則對(duì)待分類對(duì)象的表現(xiàn)性狀，所有的特征都平等地列入分類的考慮范圍。而且從現(xiàn)有的研究結(jié)果看，數(shù)量分類結(jié)果與傳統(tǒng)形態(tài)分類結(jié)果基本一致。

數(shù)量分類學(xué)在植物檢疫領(lǐng)域的應(yīng)用并不是偶然的。1988年，戴玉成［15］就對(duì)數(shù)量分類學(xué)在真菌分類中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和分析。近年來(lái)，數(shù)量分類學(xué)又在雜草種子鑒定方面取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。謝敏等［16］首次應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)特征提取軟件獲取了3種菟絲子圖像的13 項(xiàng)數(shù)學(xué)形態(tài)特征值，并做了方差分析和聚類分析;傅怡寧等［17］用數(shù)量分類學(xué)的方法對(duì)35個(gè)來(lái)源的曼陀羅屬和木曼陀羅屬種子形態(tài)進(jìn)行了聚類分析，為今后的種子形態(tài)鑒定工作提供了參考。

3 在植物檢疫領(lǐng)域應(yīng)用前景

目前為止，還未有數(shù)量分類學(xué)方法在植物寄生線蟲方面的應(yīng)用研究。長(zhǎng)期以來(lái)，植物線蟲的分類和鑒定都是以形態(tài)特征為主要依據(jù)，由于同一種線蟲其形態(tài)和測(cè)量值等存在一定的變異，常常很難與近緣種區(qū)分開(kāi)來(lái)。近年來(lái)，分子生物學(xué)的技術(shù)和方法廣泛應(yīng)用于植物線蟲的分類和鑒定，如Burgermeister 等［18］曾對(duì)26種傘滑刃屬線蟲進(jìn)行了ITS-RFLP 的分類比較;鄭煒等［19］曾對(duì)寧波地區(qū)松木中的松材線蟲和擬松材線蟲進(jìn)行了分子生物學(xué)方法鑒定區(qū)分。但分子生物學(xué)方法還是存在費(fèi)用高、操作技術(shù)要求高等問(wèn)題。數(shù)量分類學(xué)方法能同時(shí)考慮到眾多來(lái)源不同的性狀指標(biāo)，可以利用結(jié)構(gòu)特征及DNA 特征等進(jìn)行分析，還可以結(jié)合生態(tài)和分布等指標(biāo)綜合分析。所以數(shù)量分類學(xué)方法是進(jìn)行分類的一種有益的輔助方法，其在植物寄生線蟲分類上的應(yīng)用是可行的，此方面的工作有待進(jìn)一步展開(kāi)。

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