秦嶺地區(qū)‘鳳丹’牡丹居群果期相關(guān)性狀的表型多樣性研究

李林昊，張延龍，牛立新，張曉驍，任利益

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院，陜西 楊陵712100）

表型多樣性主要研究居群在其分布區(qū)內(nèi)各種環(huán)境下的表型變異，是遺傳多樣性與環(huán)境多樣性的綜合體現(xiàn)［1］。表型性狀變化常常作為遺傳變異的表征，因此如何根據(jù)表現(xiàn)型差異來反映基因型差異就成為形態(tài)學(xué)標(biāo)記檢測遺傳多樣性的關(guān)鍵［2］。通過有效的采樣、合理的數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法，采用遺傳上較穩(wěn)定的、不易受環(huán)境影響的性狀，可以揭示群體的遺傳規(guī)律、變異大?。?］。

牡丹（Paeonia suffruticosa）是芍藥科（Paeoniaceae）芍藥屬（Paeonia）牡丹組（Sect.Mouton）的多年生落葉小灌木，是原產(chǎn)中國的一種名貴花卉［4］，同時中國也是其栽培及遺傳多樣性的中心［5］?！P丹’牡丹是牡丹野生種楊山牡丹（Paeonia ostii）的栽培變種，主要應(yīng)用于牡丹皮和籽油的生產(chǎn)，是一種很好的藥食兼?zhèn)渲参?，同時也是我國江南牡丹品種群的源種之一［6］。秦嶺地區(qū)氣候和地形地貌復(fù)雜多變，是我國多種植物的起源地，這其中就包括楊山牡丹［7］。雖然對該地區(qū)野生楊山牡丹的資源分布有報道［8-9］，但迄今為止缺乏有關(guān)‘鳳丹’牡丹資源變異情況的研究。

本研究選擇陜西境內(nèi)秦嶺分布的8個具有代表性的‘鳳丹’牡丹居群（含2個楊山牡丹居群）為對象，對其表型特征進行分析，旨在了解‘鳳丹’牡丹的表型變異情況，揭示其變異程度、變異格局，為選擇優(yōu)良變異、合理開發(fā)利用資源供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 居群選擇與樣本采集

2013年7月下旬至8月上旬在陜西省境內(nèi)秦嶺‘鳳丹’牡丹分布區(qū)內(nèi)，抽取略陽（LY）、鳳縣（FX）、眉縣（MX）、留壩（LB）、山陽（SY）、商州（SZ）、白河（BH）、商南（SN）等市縣境內(nèi)的8個居群，采樣地地理生態(tài)因子、樣點特征分別見表1、表2。入選居群必須保存完好，具備自然更新能力，植株無嚴重缺陷，無明顯病蟲害，且應(yīng)為主要灌木種。在每個結(jié)實單株上采集不同方位的3片完整、成熟葉片及3個成熟但果莢未開裂果實。

表1 ‘鳳丹’牡丹8個居群的地理生態(tài)因子Table 1 Geo-ecological factors of P.ostii‘Feng Dan’in 8populations

1.2 性狀選取測定與統(tǒng)計分析

該研究所選性狀包括坐果量、果莢數(shù)、單果內(nèi)種子數(shù)、果實橫徑、果實厚徑、單果莢長度、單果莢寬度、種子徑長、葉片長、葉片寬、葉柄長、二回葉長、二回葉寬、小葉數(shù)等14個數(shù)量性狀，以及株形、分枝類型、葉柄顏色、葉形、果實顏色、果實是否有毛、果實飽滿程度、種子飽滿程度等8個質(zhì)量性狀。果實橫徑為果實平面最長處長度，果實厚徑為果實立面最厚處長度，單果莢寬度為果莢最寬處長度，種子徑長為種子直徑平均長度，葉片長、寬均為二回羽狀復(fù)葉的長、寬。葉片長、葉片寬、二回葉長、二回葉寬用卷尺測量，精度為0.1cm，其他需要測量的表型數(shù)量性狀用游標(biāo)卡尺測量，精度為0.1mm。每個居群隨機測10個植株的性狀數(shù)值，重復(fù)3次。對各性狀值用SPSSv 18.0軟件進行相關(guān)分析，其他統(tǒng)計分析按照常規(guī)方法并利用Excel 2003等提供的有關(guān)程序進行。

表2 ‘鳳丹’牡丹8個居群的樣點特征Table 2 Sample features of P.ostii‘Feng Dan’in 8populations

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量性狀的變異

對不同居群的主要質(zhì)量性狀觀察表明（表3），‘鳳丹’牡丹8個居群的質(zhì)量性狀在居群內(nèi)與居群間都存在著很明顯的變異，其株形在居群間與居群內(nèi)均存在變異，而分枝類型、新枝顏色、葉形、果實顏色、果實是否有毛、果實飽滿程度、種子飽滿程度等僅在居群間存在明顯變異，在種群內(nèi)則趨于一致性。其中，MX居群和SY居群內(nèi)及居群間株形差別較大，有直立形、半開展形，這可能是由于種群密度不同所導(dǎo)致，密度大時牡丹生長空間有限，導(dǎo)致植株直立生長，密度小時，生長空間充足，植株則枝條開展；分枝類型均為單枝型；新枝顏色有綠色和綠色帶紫紅色條紋；葉形有大形長葉和中形葉；果實顏色由綠色到褐綠色過渡 ，這可能是由于不同種群受當(dāng)?shù)匚锖驐l件影響而導(dǎo)致果實成熟期不同；果實上均被短絨毛；果實飽滿程度不一，除了SY居群果實有部分干癟以外，其他居群果實均飽滿，這可能與花期氣候有關(guān)系；不同居群的種子均較飽滿，SY居群盡管有些果實不飽滿，但所結(jié)種子仍較飽滿。

表3 ‘鳳丹’牡丹8個天然種群的質(zhì)量性狀Table 3 Qualitative traits of‘Feng Dan’in 8populations

2.2 數(shù)量性狀的變異

試驗調(diào)查的楊山牡丹在居群內(nèi)和居群間均存在顯著或者極顯著差異，說明這些性狀在居群間與居群內(nèi)均存在明顯變異，而且變異不同。

2.2.1 均值比較 對8個居群內(nèi)與居群間14個數(shù)量性狀大小進行了測定比較（表4）。就果實性狀而言，坐果量以LY居群的均值最大（15.0），SN居群的均值最?。?.7）；果莢數(shù)在所有居群中差異不顯著；單果內(nèi)種子數(shù)以BH居群的均值最大（70.3），F(xiàn)X居群的均值最?。?7.7），兩者之間存在顯著性差異；果實橫徑以SY居群的均值最大（118.3 mm），F(xiàn)X居群和MX居群的均值較小（84.7mm和86.5mm），且他們之間存在顯著性差異，其余居群均值居中且其間差異不大；果實厚徑以FX居群MX居群的均值較大（30.0mm和29.6mm），MX居群和SN居群的均值較?。?6.9mm和16.5 mm），BH居群、LY居群、SZ居群、SY居群的均值居中且其間差異不大；單果莢長度在所有種群中均差異不大；單果莢寬度以BH居群的均值最大（19.7 mm），SZ居群的均值最?。?4.5mm）；種子徑長在所有種群中均差異不大。就葉片性狀而言，葉片長、葉片寬均以LY居群的均值較大（71.8cm和34.8 cm），SZ居群的均值最?。?7.8cm和25.9cm），其他居群均值居中且其間差異不顯著；葉柄長以BH居群的均值最大（226.2mm），SZ居群的均值最?。?40.0mm），其他居群均值居中但差異不顯著；二回葉長、二回葉寬分別以LB居群和SN居群的均值較大（2 6.7cm和1 5.7cm），但均以MX居群的均值最小，其他居群差異不顯著；小葉數(shù)以LB居群和SN居群的均值最大（15.0），SZ居群的均值最小（10.0），其他居群居中且差異不大。

表4 ‘鳳丹’牡丹8個居群數(shù)量性狀的比較（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）Table 4 Comparison on quantitative traits of P.ostii‘Feng Dan’in 8populations（Mean±SE）

2.2.2 變異系數(shù)比較 變異系數(shù)反映性狀在種群內(nèi)與種群間的變異情況，變異系數(shù)越大，性狀的離散程度越大，個體間的差異越大，性狀越不穩(wěn)定。‘鳳丹’牡丹8個居群數(shù)量性狀的變異系數(shù)見表5。從表5可以看出8個居群內(nèi)數(shù)量性狀的平均變異系數(shù)有一定的差異。結(jié)果顯示：坐果量＞單果內(nèi)種子數(shù)＞單果莢長度＞果實厚徑＞二回葉寬＞果莢數(shù)＞葉柄長＞葉片寬＞二回葉長=果實橫徑＞小葉數(shù)＞葉片長＞單果莢寬度＞種子徑長，說明不同數(shù)量性狀的離散程度不同，穩(wěn)定性也不同，并以種子徑長最穩(wěn)定，坐果量最不穩(wěn)定。這些不同數(shù)量性狀間變異系數(shù)的差異，可能是因為‘鳳丹’牡丹在長期的自然選擇條件下，不同數(shù)量性狀對環(huán)境具有不同適應(yīng)能力的結(jié)果。同時，‘鳳丹’牡丹各個居群數(shù)量性狀的平均變異系數(shù)表現(xiàn)為：BH居群＞FX居群＞SY居群＞SZ居群＞MX居群＞LY居群＞SN居群＞LB居群，說明不同種群間的性狀離散程度與穩(wěn)定性不同，并以BH居群的性狀最不穩(wěn)定，LB居群的性狀最穩(wěn)定。

表5 ‘鳳丹’牡丹8個種群數(shù)量性狀的變異系數(shù)Table 5 Coefficients of variation of quantitative traits of 8populations in‘Feng Dan’

2.3 表型性狀與地理因子的關(guān)系

對‘鳳丹’牡丹不同居群14個數(shù)量性狀與采樣地的海拔、緯度、年均溫及年降水量進行了相關(guān)分析和檢驗（表6）。結(jié)果表明，緯度、年均溫與果莢數(shù)、單果內(nèi)種子數(shù)、果實橫徑關(guān)系密切，且與單果內(nèi)種子數(shù)達到極顯著相關(guān)水平（-0.950＊＊和0.861＊＊）；海拔與果莢數(shù)、單果內(nèi)種子數(shù)、果實厚徑關(guān)系密切，但均未達到顯著相關(guān)水平；年降水量僅與坐果量關(guān)系密切，與其他性狀只具有一般的相關(guān)性?？梢?，‘鳳丹’牡丹居群數(shù)量性狀變異受分布地的緯度和年均溫影響較大，并以單果內(nèi)種子數(shù)對緯度和年均溫反應(yīng)最敏感，與年均溫呈極顯著的正相關(guān)，與緯度則呈極顯著的負相關(guān)；果莢數(shù)對經(jīng)度反應(yīng)最敏感，而年降水量則對各性狀影響最小。

3 結(jié)論與討論

從質(zhì)量性狀上看，‘鳳丹’牡丹株形在居群內(nèi)與居群間均存在變異外，其他表型性狀只在居群間存在變異，且居群間的變異明顯多于居群內(nèi)。從數(shù)量性狀上看，‘鳳丹’牡丹居種群內(nèi)與居群間均有顯著變異，表型性狀的離散程度高，居群間比居群內(nèi)變異稍豐富，如8個居群的13個數(shù)量性狀均值在種群間差異全部達到了極顯著水平。種群間與種群內(nèi)的變異同等重要［10］，因為分布在居群間的變異反映了地理和生殖隔離上的差異，而居群內(nèi)的變異是構(gòu)成居群間變異的基礎(chǔ)，也是居群內(nèi)多樣性的重要組成部分［11］。因此，‘鳳丹’牡丹表型性狀在居群間與居群內(nèi)豐富的變異，都是其種質(zhì)資源表型多樣性的來源。

表6 ‘鳳丹’牡丹表型性狀與生態(tài)因子的相關(guān)性分析Table 6 Correlation of phenotypic characteristics and ecological factors of‘Feng Dan’

環(huán)境因素多樣性是影響植物變異的重要因子之一，分布區(qū)的環(huán)境條件越復(fù)雜，則種群的表型變異越大［12-13］。試驗所選擇的8個居群，地理跨度較大，海拔、氣壓、年降水量及土壤條件都有差異，而且其分布呈間斷的不連續(xù)，使得‘鳳丹’牡丹的表型變異較大。本研究中‘鳳丹’牡丹的單果內(nèi)種子數(shù)對緯度和年均溫的極顯著相關(guān)性充分說明這點。

‘鳳丹’牡丹作為當(dāng)今油用牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推廣品種，其籽油中含有大量對人體健康有益的不飽和脂肪酸及微量元素［14-15］，同時其高產(chǎn)量和強適應(yīng)能力是其他牡丹品種所不能比的。通過對陜西省秦嶺地區(qū)不同‘鳳丹’牡丹居群果期相關(guān)性狀的表型多樣性分析，探討環(huán)境因素對果實的影響，這對陜西油用牡丹產(chǎn)業(yè)的推廣及發(fā)展具有重要參考價值。

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