雷公藤種質(zhì)資源葉色遺傳多樣性

林照授，涂育合，田有圳，黃金桃，李金釬

(1.大田桃源國(guó)有林場(chǎng)，福建 大田 366101；2.永安國(guó)有林場(chǎng)，福建 永安 366031)

雷公藤(TripterygiumwilfordiiHook.f)系衛(wèi)矛科雷公藤屬落葉藤本，又稱黃藥、水莽草、斷腸草、菜蟲藥、黃根藤，分布于我國(guó)長(zhǎng)江中、下游以南及西南地區(qū).由于分布廣，變異豐富，造就了雷公藤種質(zhì)資源的遺傳多樣性.雷公藤?gòu)拇杭鹃_始萌芽，不同種源萌芽時(shí)間差異較大，開始展葉后葉片顏色有一個(gè)變化過(guò)程.在對(duì)大田桃源國(guó)有林場(chǎng)年坑工區(qū)種質(zhì)資源圃的300多個(gè)無(wú)性系進(jìn)行多年觀察后發(fā)現(xiàn)，雷公藤嫩芽開始萌發(fā)時(shí)間與早春氣溫有關(guān)，氣溫高萌發(fā)早，否則萌發(fā)遲.但種源間的嫩芽萌發(fā)時(shí)間差異較大，最早與最遲相差約60 d左右，大部分集中在2月下旬至3月上、中旬之間.不同種源、無(wú)性系間嫩梢的顏色差異很大，在綠色和紅褐色間由淺至深千變?nèi)f化.像其他植物一樣[1-2]，隨著植株的不斷生長(zhǎng)，枝條不斷伸長(zhǎng)，基部葉子的顏色向上漸漸變綠，至5月中、下旬左右，枝條頂端各種顏色的差異會(huì)漸漸消失，最后都變?yōu)榫G色[3-5].遺傳多樣性是植物長(zhǎng)期生存、進(jìn)化和適應(yīng)的結(jié)果.種質(zhì)資源是新品種選育的物質(zhì)基礎(chǔ)，準(zhǔn)確合理地評(píng)價(jià)引進(jìn)種質(zhì)的資源遺傳多樣性對(duì)品質(zhì)改良具有重要意義，有利于種質(zhì)資源的合理保存、利用[6].目前，有關(guān)雷公藤葉色的遺傳多樣性研究甚少.為此，本文研究來(lái)自福建、湖南、浙江、江西、廣西等省區(qū)的69份雷公藤種質(zhì)資源葉色遺傳多樣性，旨在為種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、品種選育提供參考.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省大田桃源國(guó)有林場(chǎng)，東經(jīng)l17.48°～117.67°，北緯25.82°～25.87°，年平均氣溫15.3～19.6 ℃，年均降水量1 491.2～1 809.6 mm，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖適中，日照充足，雨量充沛.土壤主要為紅壤、黃壤，pH為5.0～6.0，土層深厚、肥沃、濕潤(rùn)，經(jīng)檢測(cè)養(yǎng)分含量以及重金屬含量都符合國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，是雷公藤的主要自然分布區(qū)之一[3-4].

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料來(lái)源為2010年定植的雷公藤種質(zhì)資源圃.本次研究所取材料為福建福州閩清、龍巖連城、南平武夷山、泉州德化、三明大田、三明明溪、三明清流、三明永安、三明泰寧、三明尤溪，廣西桂林金州、河池宜州，湖南常德漢壽、湘潭湘鄉(xiāng)，江西萍鄉(xiāng)廂東、上饒鉛山，浙江金華武義、麗水景寧、麗水松陽(yáng)、衢州江山等地種源.雷公藤種源來(lái)源地情況見表1.

表1 雷公藤種源來(lái)源地Tab.1 Source of T.wilfordii Hook.provenances

1.3 葉色觀測(cè)

于2013年4月7日在種質(zhì)資源圃內(nèi)，各種源選取1個(gè)有代表性的枝條，分別觀測(cè)頂梢、頂梢往下第1葉至第5葉嫩葉及成熟葉的葉面顏色，逐一記錄.觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)見表2.

表2 雷公藤種質(zhì)資源葉色分類標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Leaf color classified standard of T.wilfordii Hook.germplasm resources

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel軟件計(jì)算葉色遺傳多樣性指數(shù)，用DPS7.05數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行聚類分析.葉色的遺傳多樣性指數(shù)采用Shannon-Weave指數(shù)計(jì)算：

H′=-∑pilnpi，

其中：pi為葉色性狀第i個(gè)代碼出現(xiàn)的頻率.計(jì)算H′前，先對(duì)葉色性狀進(jìn)行數(shù)量化處理，按18級(jí)分類[7]，結(jié)果見表3.

表3 雷公藤種質(zhì)資源描述型性狀葉色18級(jí)分類Tab.3 18 classified levels of leaf color for T.wilfordii Hook.germplasm resources

注：s為標(biāo)準(zhǔn)差；x為平均數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 葉色遺傳多樣性

根據(jù)頂梢、頂梢下第1葉至第5葉嫩葉及成熟葉葉面顏色的差異，共采集了69個(gè)種質(zhì)資源的葉面顏色.不同種質(zhì)資源葉面顏色在其描述級(jí)別上有不同程度表現(xiàn)，同一種源在不同生長(zhǎng)階段葉面顏色也有不同程度表現(xiàn).采用Shannon-Weave指數(shù)對(duì)69個(gè)種質(zhì)資源葉面顏色在不同生長(zhǎng)階段的遺傳性多樣進(jìn)行計(jì)算，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表4.由表4可見：遺傳多樣性指數(shù)從頂梢葉開始逐漸增高，到第3葉又逐漸降低.

第3葉的葉色遺傳多樣性指數(shù)最高，為2.300 2.分布頻率最高的是9級(jí)，達(dá)到了0.350 5，排在2～5位的是6級(jí)、15級(jí)、10級(jí)、13級(jí)和16級(jí)，分別為0.279 9，0.249 8，0.212 4，0.190 2.葉色主要有褐綠色、淡綠褐色、深褐色、紅褐色、綠褐色和深紅褐色.

遺傳多樣性指數(shù)第2高的是第2葉，為2.254 2.分布頻率前5位的是9級(jí)、10級(jí)、5級(jí)、3級(jí)和16級(jí)、13級(jí)，葉色主要是褐綠色、紅褐色、淡黃褐色、淡褐色和深紅褐色、綠褐色.

遺傳多樣性指數(shù)排在第3位是第4葉，為2.049 5.分布頻率前5位是9級(jí)、14級(jí)、15級(jí)、6級(jí)、10級(jí)、18級(jí)，分別為0.338 9，0.292 7，0.265 7，0.190 2，0.102 6，葉色為褐綠色、綠色和深褐綠色、淡綠褐色、紅褐色、深綠色.

遺傳多樣性指數(shù)最低的是成熟葉，只有0.846 6，分布頻率最高的是18級(jí)，其次是12級(jí)，第3是14級(jí)，葉色分別是深綠色、黃綠色、綠色.從頂梢葉到成熟葉，分布頻率最高的變化情況是1級(jí)、2級(jí)、9級(jí)、9級(jí)、9級(jí)、14級(jí)、18級(jí)，葉色變化是從淡黃綠色、淡褐綠色、褐綠色、綠色、深綠色；分布頻率第2高的變化情況是2級(jí)、10級(jí)、10級(jí)、6級(jí)、15級(jí)、9級(jí)、12級(jí)，葉色變化是淡褐綠色、紅褐色、紅褐色、淡綠褐色、深褐綠色、褐綠色、黃綠色.

由以上可見：不同種質(zhì)資源葉色在嫩葉階段表型性狀變化豐富，即使是同一種質(zhì)資源在嫩葉不同生長(zhǎng)階段表型性狀顯示的葉色也不同.可見，葉色表現(xiàn)不僅與不同種質(zhì)資源的遺傳性有關(guān)，還與不同生長(zhǎng)階段葉子所含的內(nèi)在物質(zhì)有關(guān)，至于內(nèi)在物質(zhì)如何影響，有待進(jìn)一步研究.

表4 雷公藤種質(zhì)資源葉色的分布頻率及多樣性指數(shù)Tab.4 Diversity index and frequency distribution of leaf color of T.wilfordii Hook.germplasm resource

2.2 雷公藤種質(zhì)資源聚類分析

綜合考慮第1葉到第5葉的形態(tài)性狀，對(duì)數(shù)量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化轉(zhuǎn)換，用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行聚類分析.經(jīng)分析可知，按卡方距離，采用可變類平均法聚類效果最好.根據(jù)葉色可把種質(zhì)資源分為3類(圖1、圖2)：第1類以紅褐色為主(圖1 a)，也有部分是粉紅褐色、紅紫色、深紅褐色，其種質(zhì)資源有21、謝37、長(zhǎng)36、江34、28、江76、長(zhǎng)24、江73、68A、72、70A、長(zhǎng)38、優(yōu)1、永安上坪、永1、謝24、謝11、20A、66A、69、88、78、102、86、80，主要來(lái)源于福建的龍巖連城、三明泰寧、三明永安、三明尤溪、三明明溪、泉州德化，江西上饒鉛山，浙江麗水景寧，廣西桂林金州；第2類以綠褐色為主(圖1 b)，也有部分為黃綠色、深綠色，其種質(zhì)資源有45、4、49A、42D、57A、47、85、48、32、87、38、37、40A、41A79、56A、31、110、30、91、94、89、81，主要來(lái)源于湖南的湘潭湘鄉(xiāng)、常德漢壽，福建南平武夷山、泉州德化、三明大田、三明尤溪，江西萍鄉(xiāng)廂東，廣西河池宜州，浙江麗水松陽(yáng)、金華武義；第3類以褐綠色為主(圖1 c)，部分為深褐綠色、深褐色，其種質(zhì)資源有9A、13A、61A、10、74、59、92、96、19、97、36A、77、76、75、67A、3、11A、60A、63A、65A、95，主要來(lái)源于福州閩清、龍巖連城、三明清流、南平武夷山，湖南常德漢壽，浙江麗水松陽(yáng)、衢州江山，江西萍鄉(xiāng)廂東、上饒鉛山.

圖1雷公藤葉色Fig.1Leaf color of T.wilfordii Hook.

由圖2可知：歸于同一類別的種質(zhì)資源并未突破地理區(qū)域進(jìn)行遺傳，如福州閩清、三明大田、三明明溪、三明清流、三明泰寧、三明永安，湖南湘潭湘鄉(xiāng)及浙江衢州江山等；龍巖連城、南平武夷山、泉州德化、三明尤溪，湖南常德漢壽，江西上饒鉛山、萍鄉(xiāng)廂東及浙江麗水松陽(yáng)，這些地方的種質(zhì)資源并未歸于同一類，說(shuō)明這些區(qū)域的資源個(gè)體之間可能存在比較明顯的變異.

圖2雷公藤種質(zhì)資源葉色聚類分析Fig.2Clustering analysis of leaf color of T.wilfordii Hook.germplasm resources

3 結(jié)論與討論

表型遺傳多樣性是遺傳多樣性的重要組成部分，是遺傳多樣性與環(huán)境多樣性的綜合體現(xiàn)[8-9].植物葉片是重要的光合器官，不但為植物的生長(zhǎng)發(fā)育儲(chǔ)備能量，而且還直接與外界環(huán)境接觸，容易受環(huán)境影響而發(fā)生各種變異[10-11].本次研究選取雷公藤頂梢葉、頂梢下第1葉至第5葉的嫩葉及成熟葉的葉色表型性狀對(duì)來(lái)自不同區(qū)域的種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析.結(jié)果顯示：不同葉片的遺傳多樣性指數(shù)不同，第3葉的葉色遺傳多樣性指數(shù)最高，為2.300 2;成熟葉最低，只有0.846 6.從頂梢葉到成熟葉，葉色多樣性指數(shù)呈現(xiàn)出由小逐步變大又變小的規(guī)律.不同種質(zhì)資源葉色在嫩葉階段表型性狀變化豐富，即使同一種質(zhì)資源在嫩葉不同生長(zhǎng)階段表型性狀顯示的葉色也不同.

綜合考慮第1葉到第5葉的形態(tài)性狀，對(duì)數(shù)量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化轉(zhuǎn)換，用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行聚類分析：各類種質(zhì)資源葉色表型性狀差異明顯，第1類以紅褐色為主，也有部分是粉紅褐色、紅紫色、深紅褐色；第2類以綠褐色為主，也有部分為黃綠色、深綠色；第3類以褐綠色為主，部分為深褐綠色、深褐色.另外，部分種質(zhì)資源沒有歸在同一類，可見這些資源個(gè)體存在較為豐富的遺傳變異.