嶗山腺齒越橘居群表型多樣性研究

張寧寧 王一 馬燕

摘要：本研究以嶗山野生腺齒越橘6個自然居群的27個樣本為材料，選取22個表型性狀進(jìn)行綜合分析，研究居群間和居群內(nèi)的表型變異程度及規(guī)律。結(jié)果表明：6個居群表型性狀的變異程度不同，平均變異系數(shù)在9%～36%之間，株高和果穗長性狀的變異最明顯，居群間的變異水平大于居群內(nèi);生殖器官性狀間具有明顯相關(guān)性，但與營養(yǎng)器官性狀不相關(guān);主成分分析共得到6個主成分，第一主成分的占比最大，為42.878%;表型性狀在各居群間的分化不明顯，光照在一定程度上影響了性狀的表達(dá)。

關(guān)鍵詞：腺齒越橘;居群;表型多樣性

中圖分類號：S663.901 ?文獻(xiàn)標(biāo)識號：A ?文章編號：1001-4942（2019）08-0016-05

Abstract Using 27 samples from 6 natural populations of wild Vaccinium oldhamii Miq. in Laoshan as materials， twenty two phenotypic traits were selected for variance analysis， principal component analysis and correlation analysis to study the variation degree and regulation among and within populations. The results showed that the phenotypic traits of 6 populations had different variation degrees， and the average variation coefficients were between 9%～36%. The variations of plant height and ear length were more obvious and variation levels between populations were greater than that within populations. There was significant correlation between reproductive organ traits， but had no correlation with vegetative organ traits. Six principal components were obtained by principal component analysis， and the proportion of first principal component was maximum as 42.878%. The phenotypic traits were not clearly differentiated among populations， and light affected trait expression to a certain extent.

Keywords Vaccinium oldhamii Miq.; Population; Phenotypic diversity

腺齒越橘（Vaccinium oldhamii Miq.）屬杜鵑花科越橘屬，主要分布在我國山東青島嶗山、煙臺昆崳山，2015年被列為中國稀有樹種[1]。腺齒越橘與藍(lán)莓同屬越橘屬，果實中含有能緩解眼部疲勞及抗癌的花青素、黃酮醇、酚酸等物質(zhì)，可直接食用或用于食品藥品加工[2，3]。腺齒越橘果實個頭大、結(jié)果率高，花青素含量高，是美國藍(lán)莓的1.9倍[4]，其花、葉、果都具有一定的觀賞性，在園林應(yīng)用上有良好前景，擁有巨大的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值。關(guān)于越橘屬生理生態(tài)[5]、繁殖技術(shù)[6]、品種分類[7]等方面的研究已見報道，但關(guān)于腺齒越橘表型和遺傳多樣性的研究較為少見。

環(huán)境因素在居群進(jìn)化過程中起著非常重要的作用，它通過選擇適應(yīng)環(huán)境的個體來改變和控制居群中的基因型頻率[8]。腺齒越橘的表型變異就是對嶗山生態(tài)環(huán)境長期適應(yīng)的結(jié)果。形態(tài)標(biāo)記是指肉眼可見的或儀器可測量的植物外部特征，包括株高、花色、葉形、果實大小等表型性狀，廣義上還包括抗蟲性等。作為最早開始被使用的遺傳標(biāo)記方法，它具有簡單直接且易于觀察記錄的優(yōu)點，在早期經(jīng)典遺傳學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。本研究以嶗山6個自然居群的27個腺齒越橘樣品的葉形、果色等22個表型性狀為研究對象，對各性狀進(jìn)行綜合性分析，以期為腺齒越橘種質(zhì)資源的保護(hù)和評價提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為腺齒越橘，分別取自6個天然居群（表1）。

1.2 試驗方法

于2018年7月腺齒越橘果期進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)其生物學(xué)特性和主要性狀的差異，選取遺傳穩(wěn)定、不易受環(huán)境影響的表型性狀（包括11個質(zhì)量性狀和11個數(shù)量性狀）作為標(biāo)記對象。每居群依據(jù)其自然分布狀況選取生長良好且間隔50 m以上的植株，在樹冠中上部4個方位選取葉和成熟果進(jìn)行相應(yīng)性狀觀察和測量，共收集27株。

1.3 測定指標(biāo)及方法

質(zhì)量性狀用同一標(biāo)準(zhǔn)觀察，數(shù)量性狀使用精確度為0.01的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，參照文獻(xiàn)[9]的方法進(jìn)行取樣、測量并記錄相關(guān)表型性狀，記錄標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用 Microsoft Excel 2010 計算各性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，以表型變異系數(shù)作為居群內(nèi)居群間各形態(tài)特征變異度的測度。用 SPSS 20.0進(jìn)行各性狀間的主成分分析和相關(guān)性分析。用UPGMA法進(jìn)行樣品間的聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)量性狀變異特征

各數(shù)量性狀的變異分析結(jié)果見表3，6個居群表型性狀的變異程度不同，平均變異系數(shù)在9%～36%之間。各性狀平均變異系數(shù)由高到低依次為：果穗長>株高>頂生葉長>營養(yǎng)枝小葉寬>營養(yǎng)枝小葉長、頂生葉寬>生花枝小葉寬、果縱徑>果橫徑>果橫縱徑比>生花枝小葉長。其中果穗長平均變異系數(shù)為36%，生花枝小葉長為9%。

同一種群內(nèi)各性狀的變異程度各不相同，同一生態(tài)環(huán)境會對不同性狀產(chǎn)生不同程度的影響。蔚竹庵、潮音瀑居群各性狀變異程度較大，變化范圍分別為4%～ 59%、3%～58%，果穗長變異系數(shù)均為最大;滑溜口居群的變異幅度最小，在9%～28%之間，果穗長變異系數(shù)最大，頂生葉長與營養(yǎng)枝小葉長變異系數(shù)較小，均為9%（表3）。本研究中6個居群的性狀變異幅度由高到低為蔚竹庵、潮音瀑、華嚴(yán)寺、棧道、太清宮、滑溜口。

同一性狀在不同居群內(nèi)的變異系數(shù)相差較大。變異幅度最大的性狀是株高，變幅在4%～52%之間，該性狀在華巖寺居群中變異系數(shù)最大，潮音瀑居群中最小;頂生葉寬的變幅次之，在3%～49%之間，棧華嚴(yán)寺居群的該性狀變異系數(shù)為49%，太清宮居群為3%;果縱徑的變幅最小，在不同居群的變異系數(shù)僅相差8%（表3）。說明株高和頂生葉寬這類性狀在生長過程中受環(huán)境影響較大。

各數(shù)量性狀在物種水平上的變異系數(shù)在16%～56%之間，與各居群平均變異系數(shù)（9%～36%）相比，變幅更大。在居群內(nèi)變異最大的果穗長性狀，在居群間的變異系數(shù)為33%，而居群內(nèi)變異最小的果橫徑（2%），在物種水平上有25%（表3）。居群間株高、果縱徑等性狀也高于居群內(nèi)水平。

2.2 主成分分析

各性狀指標(biāo)的主成分分析結(jié)果如表4所示：共獲得6個主成分，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到81.410%。其中第一主成分的貢獻(xiàn)率最大，為42.878%，特征根值較大的性狀有12個，反映了植株高度、果實生長狀況以及頂生葉等情況，其中生花枝小葉長（0.896）、生花枝小葉寬（0.907）、果實被粉（0.900）、果粒分布（0.898）、果色（0.927）、果橫徑（0.932）、果縱徑（0.911）、果橫縱徑比（0.848）及果穗長（0.945）起決定性作用;第二主成分貢獻(xiàn)率為14.143%，特征向量較大性狀反映葉形、葉色、葉表被毛等;第三主成分的貢獻(xiàn)率為8.494%，主要反映營養(yǎng)枝的生長狀況、葉背被毛;第四主成分的貢獻(xiàn)率為5.832%，特征向量大于0.5的則是幼枝顏色及小枝被毛性狀;第五、第六主成分的貢獻(xiàn)率分別為5.144%、4.919%，反映了葉形、葉表被毛及葉色等情況。

2.3 相關(guān)性分析

采用Pearson積矩相關(guān)系數(shù)分析22個性狀之間的相關(guān)性，有76對性狀的相關(guān)性達(dá)到顯著水平。由表5可以看出，果色、果實被粉、果粒分布、頂生葉寬、生花枝小葉長、生花枝小葉寬、果橫徑、果縱徑、果橫縱徑比、果穗長均與株高呈極顯著正相關(guān)，頂生葉長與株高呈顯著正相關(guān)，葉表被毛情況與株高呈顯著負(fù)相關(guān);葉形分別與葉基、葉邊緣鋸齒顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.396;葉邊緣鋸齒、葉表被毛、葉背被毛之間兩兩相關(guān)，其中葉邊緣鋸齒與葉表被毛的相關(guān)性達(dá)極顯著水平;營養(yǎng)枝小葉長與營養(yǎng)枝小葉寬、頂生葉長與頂生葉寬、生花枝小葉長與生花枝小葉寬之間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為為0.528、0.762、0.917，說明腺齒越橘各部位的葉片長寬之間均有相關(guān)性，葉形較穩(wěn)定;果色、果實被粉、果粒分布、生花枝小葉長、生花枝小葉寬、果橫徑、果縱徑、果橫縱比、果穗長這些性狀相互間均呈顯著正相關(guān)，說明腺齒越橘生殖性狀之間具有同步性，而頂生葉長、頂生葉寬與這些性狀之間也呈顯著正相關(guān)，說明長在有生花枝的營養(yǎng)枝上的頂生葉更大。幼枝顏色、小枝被毛情況、葉色、葉基、葉邊緣鋸齒之間無明顯相關(guān)性，說明這些性狀之間沒有規(guī)律，在研究腺齒越橘表型性狀時可舍棄，對研究遺傳變異關(guān)系無意義。

2.4 聚類分析

由圖1可以看出，在0.23水平上腺齒越橘可分為兩大類。來自滑溜口居群的編號8～15的樣品聚為一類，來自潮音瀑居群的18、20樣品聚為一類，來自太清宮居群的26、27樣品聚為一類，而來自棧道居群的1～7樣品沒有聚為一類，來自華嚴(yán)寺居群的16、17、19樣品沒有聚為一類，來自蔚竹庵居群的20～25樣品也未能聚為一類。說明嶗山地區(qū)腺齒越橘的性狀在各居群間的分化現(xiàn)象不明顯。

3 討論與結(jié)論

表型是物種進(jìn)化和變異的表現(xiàn)，一般受到基因與生態(tài)氣候環(huán)境共同作用[10]，能最直觀地反映物種的遺傳多樣性，而腺齒越橘各居群的生長環(huán)境差異正是種內(nèi)進(jìn)化過程中對環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。本研究發(fā)現(xiàn)6個腺齒越橘居群的各性狀均存在不同程度的差異，而同一性狀在各居群間的差異程度也不相同，說明地理環(huán)境在一定程度上影響了表型性狀的表達(dá)。果穗長能夠反映結(jié)實率的變化，結(jié)實率往往受到植株生長情況、海拔、光照和人為干擾等因素的影響[11]，因而海拔較低的蔚竹庵居群、棧道居群和潮音瀑居群的結(jié)實率變化較大，而滑溜口居群的生態(tài)環(huán)境受人為干擾程度較小，成年植株的結(jié)實率較好。腺齒越橘同其它越橘屬植物一樣，喜光耐蔭，在林分郁閉度較大的環(huán)境也能生長，但在林分郁閉度低的環(huán)境中結(jié)實率高[12]，這可能是太清宮居群沒有結(jié)果的植株，而滑溜口居群結(jié)實率高，生長均勻，果穗長變異較小的原因。

通過主成分和相關(guān)性分析可知，相關(guān)性水平達(dá)到顯著的性狀有76對，生殖器官性狀在腺齒越橘性狀中占較重要地位。生殖器官性狀如生花枝小葉長、生花枝小葉寬、果實被粉、果粒分布、果色、果橫徑、果縱徑、果橫縱比及果穗長之間均具有極顯著相關(guān)性。株高與這些生殖器官性狀之間顯著相關(guān)，但與營養(yǎng)器官性狀并無明顯相關(guān)。營養(yǎng)器官性狀與生殖器官性狀之間也無明顯相關(guān)，說明在腺齒越橘生長過程中，營養(yǎng)器官對生殖器官的影響不大，這與代英超[13]對大別山山核桃的研究結(jié)果一致。

經(jīng)過聚類分析發(fā)現(xiàn)，來自不同居群的樣本相似性系數(shù)更高，而來自同一居群的樣品并不能聚為一類，居群之間相互夾雜，說明腺齒越橘性狀在居群間分化并不明顯，遺傳變異主要在居群內(nèi)。根據(jù)實地調(diào)查結(jié)果結(jié)合聚類分析得到，生長在陽坡或半陽坡的4、8、9、10、11、12、13、14、15、18、19、20、24、25聚為Ⅰ類，生長在陰坡或半陰坡的1、2、3、5、6、7、16、21、22、23、26、27聚為Ⅱ類，說明環(huán)境在一定程度上影響了腺齒越橘性狀的表達(dá)，這也是腺齒越橘適應(yīng)環(huán)境的表現(xiàn)。

對嶗山野生腺齒越橘的表型多樣性研究表明，不同樣本的22個性狀的變異程度存在差異，各性狀間的相關(guān)性不等，聚類分析結(jié)果表明相同環(huán)境下生長的腺齒越橘聚為一類，說明生長環(huán)境對腺齒越橘的外部形態(tài)存在較明顯的影響，研究結(jié)果可為今后越橘屬栽培種藍(lán)莓種質(zhì)資源的育種選擇提供參考價值。

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