三椏烏藥天然群體種子表型多樣性研究

趙永軍 魯儀增 劉立江 楊海平 吳府勝 翟利

摘要：為提高三椏烏藥種質(zhì)資源保護與利用成效，以河南、山東天然分布的7個三椏烏藥群體的種子為材料，對其5個表型性狀進行方差分析、相關(guān)分析及聚類分析。方差分析結(jié)果表明，三椏烏藥種子表型性狀在群體間和群體內(nèi)均存在豐富變異，MP1天然群體種子的長度、寬度、體積和表面積與其它6個天然群體的相應(yīng)性狀均存在差異，且達到極顯著水平；LS群體與MP1、MP2群體，MP1群體與其它6個群體的種子體積也均存在極顯著差異。相關(guān)性分析結(jié)果表明，7個三椏烏藥天然群體種子的5個表型性狀與其采集地的海拔、經(jīng)緯度、年均溫和年降水量均存在一定相關(guān)性。聚類分析結(jié)果表明，在距離為2時，可以明顯將7個群體分成4組：第一組包括MP1，第二組包括LS，第三組包括QX、MP2和MP3，第四組包括ZY和LC。昆崳山MP1和嶗山LS天然群體資源對整個三椏烏藥種質(zhì)資源的保護和創(chuàng)新利用具有重要價值。

關(guān)鍵詞：三椏烏藥；種子；天然群體；表型多樣性

中圖分類號：S792.230.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）02-0019-05

Abstract To improve the efficiency of conservation and utilization of the germplasm resources of Lindera obtusiloba，the variance analysis， correlation analysis and cluster analysis were carried out on five phenotypic traits of the seeds of 7 L.obtusilobanatural populations distributed in Henan and Shandong provinces. The analysis of variance showed that there was abundant variation in the phenotypic traits of seeds between and within populations. The length， width， volume and surface area of MP1 seeds were extremely significantly different from those of the other six natural populations. The seed volume of LS was significantly different from that of MP1 and MP2， and that of MP1 was also significantly different from that of the other six natural populations. The correlation analysis showed that the five phenotypic traits of the seven natural populations of L. obtusiloba had certain correlations with altitude， latitude and longitude， annual mean temperature and annual precipitation. The cluster analysis showed that the seven populations could be divided into four groups at the distance value of 2： the first one included MP1， the second one included LS， the third one consisted of QX，MP2 and MP3，and the fourth one included ZY and LC. The natural populations of MP1 from Kunyu Mountain and LS from Laoshan Mountain have important values for conservation and innovation of L. obtusiloba germplasm resources.

Keywords Lindera obtusiloba；Seed；Natural population；Phenotypic diversity

三椏烏藥（Lindera obtusiloba）為樟科（Lauraceae）山胡椒屬（Lindera）落葉灌木或小喬木，分布于我國遼寧、陜西、甘肅、河南、安徽、江蘇、浙江、福建、江西、湖北、湖南、四川、西藏等?。ㄗ灾螀^(qū)），朝鮮、日本也有，是樟科植物中分布最北界的物種[1]。其在山東主要分布于青島、臨沂、濟南、濰坊、泰安、日照、煙臺、威海等地，多散生于海拔200～1 000 m山坡、山溝中的陰濕處，由于干旱、人為濫挖利用等原因，致使其處于近危狀態(tài)，是山東重要的珍稀樹種之一[2，3]。其在樟科植物地理分布和演化方面具有重要意義[1，4，5]，也是重要的野生油料、芳香油、藥用樹種及材用樹種等[1-3]。

多年來，國內(nèi)外學(xué)者對三椏烏藥給予了廣泛關(guān)注，眾多研究主要集中在種質(zhì)資源調(diào)查[6]、群落結(jié)構(gòu)[7-10]、耐陰性[11]、遺傳多樣性[12]、種子萌發(fā)特性及繁育[13，14]、藥用價值開發(fā)[15-20]、水分生理生態(tài)特性[21]等方面。但尚無天然群體種子表型多樣性研究。表型多樣性通常作為遺傳變異的表征揭示遺傳多樣性水平，無論天然群體還是栽培群體，采用遺傳學(xué)上較為穩(wěn)定以及不易受環(huán)境影響的性狀進行研究，對揭示天然群體遺傳變異規(guī)律具有重要意義，對于種質(zhì)資源的保護與利用具有重要參考價值[22-24]。本試驗以河南、山東兩省7個天然群體的三椏烏藥種子為研究對象，開展其表型多樣性研究，以期為三椏烏藥種質(zhì)資源的保護與利用提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2016年8—9月，調(diào)查了山東省、河南省的5個三椏烏藥種源，完成了7個群體的種子混合采集，每個群體采集15～20個單株，每個采樣單株間距50 m以上。7個群體分別位于河南欒川縣老君山（LC）和山東青島市嶗山（LS）、招遠市羅山（ZY）、棲霞市牙山（QX）、煙臺牟平區(qū)昆崳山（MP1、MP2、MP3）。詳細信息見表1。

1.2 試驗方法

參照文獻[25]，利用加拿大Regent Instrument公司W(wǎng)inSeedle軟件結(jié)合Epson4990型平面掃描儀，獲得種子長、種子寬、種子體積、種子表面積和種子形狀指數(shù)（種子長寬比）等指標。每家系分析30粒種子。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，利用SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)分析，用Duncans法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 三椏烏藥7個群體種子性狀變異特征

三椏烏藥種子在WinSeedle分析系統(tǒng)中的成像如圖1。

7個三椏烏藥天然群體種子的長、寬、體積、表面積以及種子形狀指數(shù)等性狀的測量結(jié)果見表2。各天然群體的種子形狀指數(shù)均接近1，且天然群體間不存在顯著差異，說明三椏烏藥種子的成像面形狀均為近圓形。

7個三椏烏藥天然群體的種子長均值為5.170～6.633 mm，種子寬均值為4.953～6.320 mm，種子體積的均值為67.217～144.796 mm3，種子表面積的均值為64.237～105.027 mm2，其中種子長、種子寬、種子體積和種子表面積均以LS天然群體的指標最大，MP1天然群體的相應(yīng)指標為最??；種子形狀指數(shù)為1.023～1.060，其中QX天然群體種子形狀指數(shù)最大，其次為MP2、LS、LC、MP3和MP1，ZY的最小。以上綜合說明，三椏烏藥各天然群體種子的表型性狀的變化基本趨勢一致。

三椏烏藥的種子長、種子寬、種子體積、種子表面積和種子形狀指數(shù)在群體間均存在差異，其中MP1天然群體種子的長度、寬度、體積和表面積與其它6個天然群體的相應(yīng)性狀均存在極顯著差異。另外，LS群體與MP1、MP2群體，MP1群體與其它6個群體的種子體積也均存在極顯著差異。

2.2 三椏烏藥7個群體種子表型變異分析

三椏烏藥天然群體種子表型性狀在群體間和群體內(nèi)均存在豐富變異（表3）。其中，群體間的種子表型性狀變異系數(shù)為5.957%～16.427%，以LS天然群體種子表型性狀的變異最大，其次分別為LC、ZY、MP1、QX和MP3，MP2的變異最小。在5個表型性狀中變異最大的是種子體積，其群體間變異系數(shù)為11.496%～23.493%，平均變異系數(shù)為14.129%，以LS天然群體種子體積的變異最大，其次為MP1、LC、ZY、QX和MP3，MP2的變異最小；其次為種子表面積（從大到小依次為LS、LC、MP1、ZY、QX、MP3和MP2天然群體）、種子長（從大到小依次為LS、LC、ZY、MP1、QX、MP3和MP2天然群體）和種子寬（從大到小依次為LS、LC、ZY、QX、MP3、MP1和MP2天然群體）。4個表型性狀的變異系數(shù)均值都超過7%，其中種子長、種子寬變異系數(shù)較為接近，分別為7.323%和7.021%。綜合分析表明，LS、LC天然群體的種子長、種子寬、種子體積和種子表面積性狀的變異系數(shù)均大，其次為ZY、QX天然群體的種子性狀，MP1、MP2和MP3天然群體較小。這說明不同天然群體的種子表型變異存在一定差異，同一天然群體種子的表型變異也存在一定差異，其性狀間變異趨勢基本一致。

種子形狀指數(shù)的變異最小，其變異系數(shù)為0.553%～3.402%，其變異趨勢與上述4個性狀指標存在一定差異，以QX天然群體的變異系數(shù)最大，其次分別為LC、MP2、MP3、ZY和LS，MP1的變異系數(shù)最小，平均變異系數(shù)為1.747%。LC、QX的種子形狀存在較為豐富的變異。

2.3 三椏烏藥種子表型與地理氣候條件的相關(guān)性

7個三椏烏藥天然群體種子的5個表型性狀與其采集地的海拔、經(jīng)緯度、年均溫和年降水量均存在一定相關(guān)性，但未達到顯著水平（表4）。

種子長、種子寬、種子體積和種子表面積這4個表型性狀與其采集地的海拔、緯度、經(jīng)度、年降水量呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，且其變化趨勢基本一致。其中4個表型性狀均受年降水量影響較大，種子長和種子寬受海拔的影響較大，種子體積和種子表面積受緯度影響較大，說明在7個調(diào)查天然群體中，自東北向西南方向，三椏烏藥種子有變大趨勢，且隨年降水量減少、海拔降低，其種子也趨于變大；隨著年均溫升高，種子發(fā)育生長期可能越長，種子體積和表面積隨其有增大趨勢，但相關(guān)性較弱。種子形狀指數(shù)與緯度呈負相關(guān)、與年降水量呈正相關(guān)，與海拔呈弱負相關(guān)、與經(jīng)度和年均溫呈弱正相關(guān)。說明三椏烏藥群體分布越靠北、年降水量越低，其種子形狀指數(shù)變異越小，形狀越趨于圓球形。

2.4 聚類分析

利用7個天然群體的5個種子表型性狀數(shù)據(jù)，以Minkowski距離、組間聯(lián)接法進行聚類分析（圖2）。結(jié)果表明，在距離為2時，可以明顯將7個群體分成4組：第一組包括MP1天然群體；第二組包括LS天然群體；第三組包括QX、MP2和MP3天然群體，其種子表型性狀具有較大相似性；第四組包括ZY和LC天然群體，其種子表型性狀具有較大相似性。

3 討論與結(jié)論

3.1 三椏烏藥天然群體種子表型性狀在群體間和群體內(nèi)均存在豐富的變異。其中，群體間的種子表型性狀變異系數(shù)為5.957%～16.427%，以LS天然群體種子表型性狀變異最大，其次分別為LC、ZY、MP1、QX和MP3，MP2的變異最小。在5個表型性狀中，LS、LC天然群體的種子長、種子寬、種子體積和種子表面積性狀的變異系數(shù)均大，其次為ZY、QX天然群體，MP1、MP2和MP3天然群體較小。MP1天然群體種子的長度、寬度、體積和表面積與其它6個天然群體的相應(yīng)性狀均存在極顯著差異。另外，LS群體與MP1、MP2群體，MP1群體與其它6個群體的種子體積也均存在極顯著差異。

3.2 7個三椏烏藥天然群體種子的5個表型性狀與其采集地的海拔、經(jīng)緯度、年均溫和年降水量均存在一定相關(guān)性，但未達到顯著水平。

3.3 在距離為2時，可以明顯將7個群體分成4組，其中，第一組包括MP1天然群體，第二組包括LS天然群體，第三組包括QX、MP2和MP3天然群體，其種子表型性狀具有較大相似性；第四組包括ZY和LC天然群體，其種子表型性狀也具有較大相似性。

3.4 開展煙臺市牟平區(qū)昆崳山MP1群體、青島市嶗山LS群體種質(zhì)資源收集保護對其保護和創(chuàng)新利用具有極為重要的意義。WinSeedle系統(tǒng)能夠獲取高清晰圖像，將種子表型指標數(shù)字化，并對測量數(shù)據(jù)做簡單分析處理，提高了數(shù)據(jù)精度，簡化了數(shù)據(jù)獲取的步驟，降低了人工工作量，提高了工作效率。本研究對三椏烏藥部分天然群體種子的部分表型性狀做了相關(guān)研究分析，為三椏烏藥種質(zhì)資源的收集保護與研究利用提供了重要信息，但參試種源少、范圍較窄、性狀指標較少，且未對母樹相關(guān)表型性狀變異進行觀測分析，無法系統(tǒng)分析研究三椏烏藥天然群體種子的地理變異情況以及種子性狀變異與母樹變異存在的聯(lián)系，今后還需要擴大種源范圍和表型性狀開展更系統(tǒng)深入的研究。

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