30個(gè)不同種源雷公藤葉形態(tài)特征分析

林照授，涂育合，田有圳，李金釬，鄭肇快，張春麗，連 琪

(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； 3.清流國(guó)有林場(chǎng)，福建 清流 365300)

植物的光合作用和蒸騰作用主要是在葉片中進(jìn)行，有些遺傳信息及環(huán)境變化對(duì)植物個(gè)體的影響情況都能在葉片的性狀特征中得以體現(xiàn)[1-3].葉片形態(tài)是植物種屬分類的主要特征之一[1].因此，植物葉片性狀研究受到了許多專家學(xué)者的普遍關(guān)注.雷公藤(Tripterygiumwilfordii)屬多年生藤本，為我國(guó)道地中藥材落葉植物，隨著藥用需求的增大，天然雷公藤資源逐漸枯竭，優(yōu)良品種更為稀缺.為了更好地保護(hù)雷公藤種質(zhì)資源，已經(jīng)開展了雷公藤種質(zhì)資源研究[4].2004年至今，福建省大田桃源國(guó)有林場(chǎng)與福建省永安國(guó)有林場(chǎng)收集了全國(guó)11個(gè)省區(qū)的300多個(gè)雷公藤無(wú)性系，在大田桃源建立了種質(zhì)資源圃[5].課題組前期對(duì)雷公藤的生長(zhǎng)適應(yīng)性[6]、葉片光合特性[7]、葉片營(yíng)養(yǎng)元素[8]、葉物候[9]、優(yōu)良無(wú)性系選擇[10]等進(jìn)行了大量研究，結(jié)果顯示，由于植株種源不同，其生理生化表現(xiàn)也存在差別.為了進(jìn)一步了解不同雷公藤種源葉形態(tài)特征差異，本文對(duì)從種質(zhì)資源圃中選取的、較有代表性的30個(gè)不同種源雷公藤葉片形態(tài)特征進(jìn)行調(diào)查，分析葉形態(tài)差異，評(píng)價(jià)葉多樣性，并進(jìn)行聚類分析，可為今后雷公藤種質(zhì)資源評(píng)價(jià)、葉片分類等研究提供理論依據(jù)[11-12].

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

雷公藤種源試驗(yàn)地位于福建省大田桃源國(guó)有林場(chǎng)年坑點(diǎn)，25°45′35″～25°45′39″N，117°33′28″～117°33′31″E，海拔600～650 m，坡度15°，年均氣溫17 ℃，無(wú)霜275 d，年降水量1 491.2～1 809.6 mm，中亞熱帶季風(fēng)氣候.土壤主要為紅壤、黃壤，土壤肥沃、濕潤(rùn)，土層較深厚[5].植被主要有山礬、白背葉、芒萁骨、艾草、菝葜等.

1.2 材 料

雷公藤種質(zhì)資源圃于2010年?duì)I建[5].本研究取樣的30個(gè)雷公藤材料包括福建省的4(武夷山)、10(閩清)、20A(連城)、85(德化)、30(大田)、32(大田)、永1(永安)、68A(明溪)、74(清流)、80(尤溪)、謝37(泰寧)號(hào)種源，廣西壯族自治區(qū)的99(金州)、104(融水)、110(宜州)號(hào)種源，貴州省的118B(雷公)、貴2號(hào)種源，湖南省的48(湘鄉(xiāng))、59(漢壽)、203(赫山)號(hào)種源，江西省的38(廂東)、65A(鉛山)號(hào)種源，浙江省的88(景寧)、89(武義)、90(義烏)、94(松陽(yáng))、97(江山)、浙藤1號(hào)種源，湖北省的143號(hào)(通城)種源，安徽省的189號(hào)(祁門)種源，四川省的216號(hào)(米易)種源.

1.3 方 法

2021年5月，在參試種源植株(每個(gè)種源取3個(gè)單株)中，按上、下、左、右4個(gè)方位各選取1枝標(biāo)準(zhǔn)枝[12].從標(biāo)準(zhǔn)枝的下部往上部取10片生長(zhǎng)正常(葉柄、葉形完整)葉片，放入封口袋中，標(biāo)記好種源號(hào)帶回.用Yaxin-1241葉面積儀掃描采集回來(lái)的雷公藤葉片，保存葉面積、葉周長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬等數(shù)據(jù)；用量角器測(cè)量葉片葉尖夾角和葉基夾角；用三角板測(cè)量葉片最寬處距葉基的長(zhǎng)度和葉柄長(zhǎng)度；計(jì)數(shù)側(cè)脈數(shù)量.

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2013統(tǒng)計(jì)、計(jì)算葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子(4×葉面積/葉周長(zhǎng)，反映葉片總體形態(tài)特征的參數(shù))、葉尖夾角、葉基夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)等指標(biāo)的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)[1，13]；通過DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析相關(guān)性、主成分、聚類及方差.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種源雷公藤葉形態(tài)變異

不同種源間葉形態(tài)指標(biāo)方差分析結(jié)果見表1.由表1可知：葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉周長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)、葉尖夾角、葉基夾角、葉形態(tài)因子10個(gè)指標(biāo)的差異均極顯著，種源間F值都大于F0.01(29，87)=1.935 8，由此說明，不同種源雷公藤間的葉片差異存在廣泛性，葉形態(tài)的遺傳是多樣的、豐富的.

表1 不同雷公藤種源葉形態(tài)指標(biāo)方差分析Tab.1 Variance analysis of leaf shape indexes in different provenances of Tripterygium wilfordii

不同種源雷公藤葉形態(tài)多重比較結(jié)果見表2.由表2可知：不同種源雷公藤間葉形態(tài)存在一定差異，葉面積、葉尖夾角差異大，分別為27.96～79.82 cm2、27.63°～62.43°；葉寬、葉長(zhǎng)、葉形態(tài)因子、葉周長(zhǎng)差異較大，分別為4.65～8.32 cm、8.70～15.01 cm、5.51～9.30、20.18～33.88 cm；差異較小的是長(zhǎng)寬比，為1.50～2.21.

表2 不同雷公藤種源葉形態(tài)指標(biāo)多重比較Tab.2 Multiple comparisons of leaf shape indexes in different provenances of Tripterygium wilfordii

雷公藤各種源內(nèi)葉形態(tài)指標(biāo)的變異系數(shù)隨著來(lái)源地的不同而存在差異.由表3可知：葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子等變異系數(shù)最大的是88號(hào)種源，分別為16.41%、17.91%、33.31%、17.13%、16.88%，最小的是97號(hào)種源，分別為4.39%、5.85%、10.36%、4.99%、5.89%；20A號(hào)種源的長(zhǎng)寬比變異系數(shù)為11.50%，為參試種源中最大的，最小的是97號(hào)種源，為3.66%；葉尖夾角、葉基夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)變異系數(shù)最大的分別為88、貴2、90、80號(hào)種源，變異系數(shù)分別為38.14%、21.35%、14.07%、25.71%，最小的分別是4(0)、謝37(5.51%)、84(7.42%)、99(8.82%)號(hào)種源.綜合種源內(nèi)各葉形態(tài)指標(biāo)可見，88號(hào)種源的變異系數(shù)最大，為23.12%，189號(hào)種源最小，為9.16%；在葉形態(tài)指標(biāo)中，葉尖夾角的變異系數(shù)最大，為21.06%，長(zhǎng)寬比最小，為6.48%.

表3 雷公藤葉形態(tài)指標(biāo)變異系數(shù)Tab.3 Variation coefficients of leaf shape index of Tripterygium wilfordii /%

2.2 不同種源雷公藤葉形態(tài)指標(biāo)相關(guān)性

30個(gè)不同種源雷公藤葉形態(tài)指標(biāo)相關(guān)分析結(jié)果見表4.結(jié)果表明：葉長(zhǎng)與葉寬、葉面積、葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)，葉寬與葉面積、葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子、葉基夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉面積與葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉周長(zhǎng)與葉形態(tài)因子、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉形態(tài)因子與葉基夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)，側(cè)脈數(shù)量與葉柄長(zhǎng)極顯著正相關(guān)；長(zhǎng)寬比與葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)，葉面積與葉基夾角顯著正相關(guān)；葉基夾角與葉長(zhǎng)、葉周長(zhǎng)、葉尖夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉尖夾角與葉寬、葉面積、葉形態(tài)指標(biāo)，長(zhǎng)寬比與葉周長(zhǎng)、側(cè)脈數(shù)量，側(cè)脈數(shù)量與葉基夾角正相關(guān)性不明顯；長(zhǎng)寬比與葉尖夾角、葉基夾角極顯著負(fù)相關(guān).

表4 雷公藤葉形態(tài)指標(biāo)偏相關(guān)系數(shù)Tab.4 Partial correlation coefficients of leaf shape indexes of Tripterygium wilfordii

2.3 不同種源雷公藤葉形態(tài)指標(biāo)主成分分析

用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)葉長(zhǎng)、葉寬、長(zhǎng)寬比、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)、葉尖夾角、葉基夾角、葉形態(tài)因子等雷公藤葉形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，其特征根和特征向量見表5.由于從第4項(xiàng)開始主成分值占比較小，故不進(jìn)行分析.由表5可見：前3個(gè)主成分的方差累積貢獻(xiàn)率分別為47.755 6%、32.974 8%、7.561 2%，三者累積高達(dá)88.291 6%.從第1主成分(Y1)看，對(duì)Y1正向負(fù)荷較強(qiáng)的主導(dǎo)因子有葉長(zhǎng)、葉寬及葉形態(tài)因子，說明葉長(zhǎng)、葉寬、葉形態(tài)因子等性狀指標(biāo)對(duì)葉片形態(tài)特征的作用較大，尤其是葉長(zhǎng)；葉尖夾角、葉基夾角對(duì)第2主成分(Y2)具有較強(qiáng)的正向負(fù)荷，由此說明，對(duì)葉片形態(tài)特征起主導(dǎo)作用的因子是葉尖夾角、葉基夾角，同時(shí)，長(zhǎng)寬比對(duì)Y2有較強(qiáng)的逆向負(fù)荷；從第3主成分(Y3)看，葉尖夾角對(duì)Y3有較強(qiáng)的正向負(fù)荷，說明葉尖夾角是第3主成分中對(duì)葉片起主導(dǎo)作用的因子.

2.4 不同種源雷公藤葉形態(tài)指標(biāo)聚類分析

對(duì)30個(gè)不同種源雷公藤葉長(zhǎng)、葉寬、葉形態(tài)因子、葉尖夾角、葉基夾角、長(zhǎng)寬比等6個(gè)葉形態(tài)特征的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化轉(zhuǎn)換，再采用卡方距離計(jì)算距離系數(shù)，用離差平方和法進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見表6、圖1.由表6、圖1可知，在閾值為1.00時(shí)，可把30個(gè)不同種源雷公藤分為3個(gè)類別：第Ⅰ類種源有74、謝37、89、65A、88、38、貴2、59、浙藤1號(hào)、94、90號(hào)，葉片較長(zhǎng)(10～13 cm)，葉片較寬(7～8 cm)，葉面積較大(50～70 cm2)，葉周長(zhǎng)較大(25～31 cm)，葉尖夾角較大(35°～52°)，葉基夾角較大(113°～141°)，側(cè)脈數(shù)量較少(11～13條)，葉柄較長(zhǎng)(0.8～1.3 cm)，葉片呈寬卵形；第Ⅱ類種源有20A、118B、4、104、216號(hào)，葉片較長(zhǎng)(13～15 cm)，葉較寬(6～7 cm)，葉面積較大(60～70 cm2)，葉周長(zhǎng)較大(31～33 cm)，葉尖夾角較小(28°～35°)，葉基夾角較大(92°～120°)，側(cè)脈數(shù)量較多(12～14條)，葉柄較長(zhǎng)(1.3～1.7 cm)，葉片呈卵形；第Ⅲ類種源有32、97、80、68A、30、85、10、143、110、99、永1、48、189、203號(hào)，葉片較短(10～12 cm)，葉片較窄(5～6 cm)，葉面積較小(35～47 cm2)，葉周長(zhǎng)較小(22～27 cm)，葉尖夾角較大(31°～41°)，葉基夾角較小(84°～104°)，側(cè)脈數(shù)量較少(10～12條)，葉柄較短(0.7～1.1 cm)，葉片呈橢圓形.

表6 雷公藤葉片形態(tài)類型間差異Tab.6 Differences between leaf morphology types of Tripterygium wilfordii

表6(續(xù))

3 結(jié)論和討論

植物葉片的形態(tài)特征不僅受遺傳物質(zhì)內(nèi)部因素控制，還受外部環(huán)境因素影響[3].由30個(gè)不同種源雷公藤葉片形態(tài)指標(biāo)分析可知：同一種源葉的形態(tài)各異，具有一定變異性，變異最大的是88號(hào)(浙江景寧)，變異系數(shù)達(dá)23.12%；變異最小的是189號(hào)(安徽祁門)，變異系數(shù)為9.16.對(duì)30個(gè)不同種源雷公藤的葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉周長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、葉形態(tài)因子、葉尖夾角、葉基夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄等指標(biāo)進(jìn)行了方差分析，結(jié)果顯示：不同種源差異顯著，說明不同種源間存在明顯差異.

本研究所選30個(gè)雷公藤材料來(lái)自9省區(qū)的29個(gè)縣市，分布極為廣泛.由于葉形態(tài)差別較大，因此，定量描述困難.葉片指標(biāo)相關(guān)分析顯示，葉長(zhǎng)與葉寬、葉面積、葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)，葉寬與葉面積、葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子、葉基夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉面積與葉周長(zhǎng)、葉形態(tài)因子、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉周長(zhǎng)與葉形態(tài)因子、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉形態(tài)因子與葉基夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄長(zhǎng)，側(cè)脈數(shù)量與葉柄長(zhǎng)極顯著正相關(guān)；長(zhǎng)寬比與葉長(zhǎng)、葉柄長(zhǎng)，葉面積與葉基夾角顯著正相關(guān)；葉基夾角與葉長(zhǎng)、葉周長(zhǎng)、葉尖夾角、側(cè)脈數(shù)量、葉柄，葉尖夾角與葉寬、葉面積、葉形態(tài)指標(biāo)，長(zhǎng)寬比與葉周長(zhǎng)、側(cè)脈數(shù)量，側(cè)脈數(shù)量與葉基夾角正相關(guān)性不明顯；長(zhǎng)寬比與葉尖夾角、葉基夾角極顯著負(fù)相關(guān).主成分分析顯示，選出的3個(gè)主成分中起主要作用的是葉長(zhǎng)、葉寬、長(zhǎng)寬比、葉尖夾角、葉基夾角、葉形態(tài)因子等6個(gè)指標(biāo).進(jìn)一步進(jìn)行聚類分析可知，30個(gè)不同種源雷公藤可分為3個(gè)類別：第Ⅰ類種源有74、謝37、89、65A、88、38、貴2、59、浙藤1號(hào)、94、90號(hào)，葉片較長(zhǎng)、較寬，葉面積、葉周長(zhǎng)、葉尖夾角和葉基夾角較大，側(cè)脈數(shù)量較少，葉柄較長(zhǎng)，葉片呈寬卵形；第Ⅱ類種源有20A、118B、4、104、216號(hào)，葉片較長(zhǎng)、較寬，葉面積、葉周長(zhǎng)、葉基夾角較大，葉尖夾角較小，側(cè)脈數(shù)量較多，葉柄較長(zhǎng)，葉片呈卵形；第Ⅲ類種源有32、97、80、68A、30、85、10、143、110、99、永1、48、189、203號(hào)，葉片較短、較窄，葉面積、葉周長(zhǎng)、葉基夾角較小，葉尖夾角較大，側(cè)脈數(shù)量較少，葉柄較短，葉片呈橢圓形.以上葉片形態(tài)聚類分析結(jié)果充分體現(xiàn)了雷公藤種源葉片形態(tài)的遺傳多樣性.葉片形態(tài)差異可為雷公藤種質(zhì)資源分類提供一定的理論依據(jù)，同時(shí)可以結(jié)合葉片光合特性、葉片營(yíng)養(yǎng)含量等為進(jìn)一步選擇優(yōu)良種源提供參考.