日喀則地區(qū)穗花韭天然居群結(jié)實(shí)性狀變異研究

吳海艷，旦增桑布，曲 珍，沈?qū)毐?，王曉麗，崔建釗，拉巴頓珠，賴可，扎西平措，旦增旺布，劉鴻旭，楊時(shí)海，馬玉壽*

(1.青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院/青海大學(xué)，青海 西寧 810016；2.日喀則市草原工作站，西藏 日喀則 857000；3.日喀則市科技局，西藏 日喀則 857000；4.西藏云旺實(shí)業(yè)有限公司，西藏 日喀則 857000)

鄉(xiāng)土草是指自然生長(zhǎng)于當(dāng)?shù)氐闹参?，“近自然恢?fù)”理論認(rèn)為在青藏高原退化高寒草地恢復(fù)中鄉(xiāng)土草種的種源不足是重要的制約因子，開(kāi)發(fā)兼具生產(chǎn)功能和生態(tài)功能的鄉(xiāng)土草種極為迫切[1]。種子繁殖是植物生存和發(fā)展的根本，也是鄉(xiāng)土草種推廣利用的先決條件[2]。因蔥屬植物在種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、園林造景中應(yīng)用廣泛[3-4]，近年來(lái)野生蔥屬植物引起了很多學(xué)者的關(guān)注[5-7]。穗花韭(MilulaspicataPrain)是百合科(Liliaceae)穗花韭屬(Milula)的單種屬植物，外形很象蔥韭一類植物，有蔥蒜味，但具有狗尾草似的密穗狀花序，主要分布在西藏南部、尼泊爾、錫金和印度東北部，一般生于海拔2 900～4 800 m含沙質(zhì)的草地、山坡、灌叢中或松林下[8-9]。由于穗花韭與蔥屬植物嵌套很深，穗花韭現(xiàn)已被更名為Alliumspicatum(Prain)N.Friesen[10]。它作為青藏高原的特有種，在西藏一直被當(dāng)?shù)厝罕娮鳛橐安撕驼{(diào)味品食用，并在食用、飼用、觀賞、生態(tài)等方面具有較大的開(kāi)發(fā)潛力[11]。

表型是在一定環(huán)境條件下，基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，表型性狀多樣性研究是植物遺傳多樣性研究的重要內(nèi)容之一[12]。有學(xué)者對(duì)蒙古韭(A.mongolicum)、寬葉韭(A.hookeri)、堿韭(A.polyrhizum)、細(xì)葉韭(A.tenuissimum)等的結(jié)實(shí)特性進(jìn)行了研究[13-16]，結(jié)果表明：干旱和人為干擾對(duì)種子產(chǎn)量影響較大，花序長(zhǎng)度、花序?qū)挾?、小花?shù)目等可作為蔥屬植物種質(zhì)育種的選擇指標(biāo)。目前，已有文獻(xiàn)對(duì)西藏拉薩、山南、日喀則等地的33個(gè)穗花韭居群在盛花期的遺傳多樣性[17]、礦質(zhì)元素[18]和重金屬含量[19]等進(jìn)行了報(bào)道，而關(guān)于穗花韭在結(jié)實(shí)期的結(jié)實(shí)性狀研究較少。由于受放牧和人為采挖等影響，穗花韭的野生生存環(huán)境受到了一定的破壞，資源呈減少趨勢(shì)。因此，本研究擬通過(guò)對(duì)日喀則地區(qū)海拔3 800～4 600 m分布的16個(gè)穗花韭天然居群的結(jié)實(shí)特性進(jìn)行研究，以期為穗花韭資源的保護(hù)和合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

樣本踏查和采集在西藏日喀則地區(qū)進(jìn)行，以文獻(xiàn)報(bào)道的縣鄉(xiāng)分布點(diǎn)和生境為參考[8-9,17-19]，盡可能尋找新的縣鄉(xiāng)區(qū)域分布點(diǎn)。日喀則地區(qū)位于西藏自治區(qū)西南部，地理坐標(biāo)為82°01′～90°20′E，27°13′～31°19′N，平均海拔在4 000 m以上，大致有三種氣候特征：高原溫帶半干旱氣候，高原亞寒帶季風(fēng)半干旱、干旱氣候，高山亞熱帶氣候。該地5至9月為雨季，年平均降雨量約270.5 mm～645.3 mm，無(wú)霜期在120 d以上[20]。草原可利用面積為1 242.13 萬(wàn)hm2，其中高寒草甸類面積最大，高寒草原類則是該地區(qū)最主要且具有高原地帶性分布特征的草地類型之一[21]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在2021年9月通過(guò)踏查確定穗花韭分布較為集中的16個(gè)居群，進(jìn)行花序采集和種子采集。調(diào)查地區(qū)的海拔梯度為3 832.5～4 624.90 m，經(jīng)度范圍為87.15～89.89° E，緯度范圍為28.20～29.91° N。16個(gè)居群依次編號(hào)為NT，SJ，SC，LP，LQ，XR，XK，AQ，SM，KN，AK，NL，GL，KS，JJ，GG(表1)。環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)源于世界氣候環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.worldclim.org)中的19個(gè)氣候變量(bioclim)，選取19個(gè)當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)(Current，1970～2000年)，空間分辨率為30 arc-seconds resolution(1km分辨率柵格數(shù)據(jù))(表2)。

表1 穗花韭居群信息

表2 本研究使用的氣候因子

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

在確定的居群內(nèi)選擇穗花韭分布較為均勻的區(qū)域，由于研究區(qū)的穗花韭居群以單穗頭花序?yàn)橹?，因此，每間隔10 m隨機(jī)采集已成熟的密穗狀花序10個(gè)為1組，共采3組作為3個(gè)重復(fù)。用游標(biāo)卡尺測(cè)量每個(gè)花序的長(zhǎng)、寬，并用電子秤稱鮮重后做好標(biāo)記，單獨(dú)包裝帶回室內(nèi)自然風(fēng)干，稱其干重，同時(shí)計(jì)數(shù)每個(gè)密穗狀花序小花數(shù)，在此基礎(chǔ)上隨機(jī)選5朵小花計(jì)數(shù)每朵小花包含的種子粒數(shù)。此外，采集各居群的穗花韭成熟花序，帶回室內(nèi)自然風(fēng)干后清選種子，測(cè)3次千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用ArcGis10.4.1提取19個(gè)環(huán)境氣候因子，用SPSS 20軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)、Duncan’s多重比較、主成分分析和聚類分析，用Minitab 19對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行巣式方差分析，用R3.6.3制作相關(guān)性分析熱圖(用corrplot包)，用Excel 2016計(jì)算變異系數(shù)(CV)、表型分化系數(shù)(Vst)和Shannon-wiener指數(shù)(H)等[22-24]。將結(jié)實(shí)性狀數(shù)據(jù)和環(huán)境氣象因子數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行偏相關(guān)分析、相關(guān)分析、主成分分析(Principal component analysis,PCA)、聚類分析(采用Ward法，居群間遺傳距離為平方Euclidean距離)[25-26]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)實(shí)性狀變異分析及遺傳多樣性

對(duì)16個(gè)穗花韭居群的穗鮮重、穗干重、花序長(zhǎng)、花序?qū)挕⑿』〝?shù)、種子粒數(shù)、千粒重7個(gè)結(jié)實(shí)性狀進(jìn)行居群間的變異分析(表3)。結(jié)果表明：7個(gè)結(jié)實(shí)性狀的變異系數(shù)為17.92%～74.18%，均值為42.40%，其中穗干重的變異系數(shù)最大(74.18%)，其變異幅度為0.04～2.10 g，其次是穗鮮重(61.32%)，小花數(shù)(56.40%)，花序長(zhǎng)(41.34%)，花序?qū)?23.65%)，種子粒數(shù)(21.99%)，千粒重的變異系數(shù)最小(17.92%)。7個(gè)結(jié)實(shí)性狀的Shannon-Wiener指數(shù)(H)在1.42～1.75之間，均值為1.59，其中穗鮮重的多樣性指數(shù)最大(1.75)，其次是花序?qū)?1.68)，小花數(shù)(1.65)，千粒重(1.63)，花序長(zhǎng)(1.56)，穗干重(1.43)，種子粒數(shù)的多樣性指數(shù)最小(1.42)。7個(gè)結(jié)實(shí)性狀穗鮮重(Spike fresh weight，SFW)、穗干重(Spike dry weight，SDW)、花序長(zhǎng)(Inflorescence length，IL)、花序?qū)?Inflorescence width，IW)、小花數(shù)(Spikelet number，SPN)、種子粒數(shù)(Seed number，SEN)、千粒重(1 000-grain weight，TKW)的極大值和極小值的比值依次為32.28，52.50，12.50，4.75，20.29，4.50，2.20，平均為18.29。說(shuō)明，居群間穗干鮮重和小花數(shù)的變異較大，且具有較高的進(jìn)化或適應(yīng)性潛力，同時(shí)，穗鮮重、花序?qū)?、小花?shù)、千粒重在個(gè)體水平上具有較為豐富的變異。

表3 穗花韭居群結(jié)實(shí)性狀變異分析

對(duì)16個(gè)穗花韭居群的7個(gè)結(jié)實(shí)性狀進(jìn)行居群內(nèi)的變異分析(表4)。結(jié)果表明：16個(gè)居群的變異系數(shù)在15.62%～33.72%之間，平均為25.99%。其中，GL變異系數(shù)最大(33.72%)，其次是XK(32.59%)，SM(29.54%)，LQ(27.86%)，NT(27.51%)，JJ(27.23%)，KN的變異系數(shù)最小(15.62%)；16個(gè)居群的Shannon-Wiener指數(shù)(H)在1.48～1.74之間，均值為1.60。16個(gè)居群的Shannon-Wiener指數(shù)(H)由高到低排序依次為：AK>GG>SJ>NL>LP>KN>AQ>SC>GL>SM>XR>KS>JJ>NT>LQ>XK。

表4 穗花韭居群結(jié)實(shí)特性變異系數(shù)和多樣性指數(shù)

對(duì)16個(gè)穗花韭居群的7個(gè)結(jié)實(shí)性狀進(jìn)行巣式方差分析(表5)。結(jié)果表明，7個(gè)結(jié)實(shí)性狀的表型分化系數(shù)在37.304%～82.353%之間，平均為55.492%。其中，千粒重的表型分化系數(shù)最大(82.353%)，其次是花序?qū)?58.974%)，花序長(zhǎng)(55.712%)，穗干重(54.237%)，穗鮮重(51.852%)，小花數(shù)(44.370%)，種子粒數(shù)的表型分化系數(shù)最小(37.304%)。說(shuō)明千粒重在居群間分化程度最大，其次是花序?qū)捄突ㄐ蜷L(zhǎng)，而種子粒數(shù)的分化程度最小，穗花韭的7個(gè)結(jié)實(shí)性狀變異中居群間的貢獻(xiàn)為55.492%，居群內(nèi)的貢獻(xiàn)為44.508%，居群間的變異程度大于居群內(nèi)的變異程度，即穗花韭結(jié)實(shí)特性變異的主要來(lái)源是居群間的變異。

表5 穗花韭居群結(jié)實(shí)特性的巣式方差分析和表型分化系數(shù)

對(duì)不同居群結(jié)實(shí)性狀的Duncan多重比較結(jié)果見(jiàn)表6，7個(gè)性狀在居群間存在不同程度的差異。NT的穗鮮重、穗干重、花序長(zhǎng)、小花數(shù)均最大，分別為2.40 g，0.79 g，6.40 cm，195.33 粒，顯著大于其余居群(P<0.05)；GL的花序?qū)掞@著寬于其余居群(P<0.05)，為1.12 cm；GL種子粒數(shù)為4.31粒，與GG，SM，KS的種子粒數(shù)差異不顯著，但顯著多于其余居群(P<0.05)；SM和NL的千粒重差異不顯著，分別為0.95 g和0.93 g，但均顯著高于其余居群(P<0.05)。

表6 穗花韭居群結(jié)實(shí)特性的均值、標(biāo)準(zhǔn)差及多重比較

2.2 穗花韭結(jié)實(shí)特性相關(guān)性分析

穗花韭居群間結(jié)實(shí)特性相關(guān)性分析結(jié)果(圖1)表明，穗鮮重與穗干重、花序長(zhǎng)、花序?qū)挕⑿』〝?shù)、種子粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.89，0.95，0.62，0.91，0.47；穗干重與花序長(zhǎng)、小花數(shù)、種子粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.78，0.76，0.44，與花序?qū)挸曙@著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；穗鮮重和穗干重均與千粒重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；花序長(zhǎng)與花序?qū)挕⑿』〝?shù)、種子粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.61，0.96，0.41；花序?qū)捙c小花數(shù)、種子粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，小花數(shù)與種子粒數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；花序長(zhǎng)、花序?qū)挕⑿』〝?shù)、種子粒數(shù)與千粒重呈正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明，穗花韭花序長(zhǎng)寬、小花數(shù)、穗鮮干重、種子粒數(shù)都對(duì)種子產(chǎn)量影響較大，但千粒重受其它結(jié)實(shí)性狀的影響相對(duì)較小。

圖1 穗花韭居群間結(jié)實(shí)性狀相關(guān)分析

穗花韭居群內(nèi)結(jié)實(shí)性狀相關(guān)性分析結(jié)果(圖2)表明，NT花序?qū)捙c穗鮮重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；SJ花序長(zhǎng)和穗鮮重呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，花序?qū)捄退敫芍爻曙@著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；SC,AK花序長(zhǎng)和穗干重呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，SC,XR,NL千粒重和穗干重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，SC千粒重和花序長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；LP小花數(shù)和穗鮮重呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；LQ穗干重和穗鮮重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，花序?qū)捄突ㄐ蜷L(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；XK,SM,KN各性狀間的相關(guān)性沒(méi)有達(dá)到顯著水平；AQ穗干重、千粒重和穗鮮重呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，種子粒數(shù)和花序長(zhǎng)、花序?qū)挸曙@著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；GL種子粒數(shù)和穗干重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；KS千粒重和穗鮮重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；JJ花序?qū)捄退膈r重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，小花數(shù)和花序長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；GG穗干重、花序?qū)捄退膈r重顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，千粒重和種子粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。說(shuō)明，穗花韭不同的居群影響其結(jié)實(shí)的關(guān)鍵性狀有所不同。

圖2 穗花韭居群內(nèi)結(jié)實(shí)性狀相關(guān)分析

2.3 結(jié)實(shí)性狀與環(huán)境氣候因子的偏相關(guān)分析

穗花韭結(jié)實(shí)性狀和環(huán)境氣候因子的偏相關(guān)分析結(jié)果表明(圖3)，除千粒重與經(jīng)度，Bio2，Bio3，Bio7呈負(fù)相關(guān)關(guān)系外，其余6個(gè)性狀均與其呈正相關(guān)關(guān)系。其中穗鮮重和Bio2，Bio7顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，穗干重和經(jīng)度，Bio7顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，花序長(zhǎng)和Bio7顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；除千粒重與緯度，Bio17，Bio19呈正相關(guān)關(guān)系外，其余6個(gè)性狀與緯度，Bio17，Bio19呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但沒(méi)有達(dá)到顯著水平；穗鮮重、花序長(zhǎng)和小花數(shù)與海拔呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，穗干重、花序?qū)挕⒎N子粒數(shù)、千粒重與海拔呈正相關(guān)關(guān)系。其中，種子粒數(shù)與海拔呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，而與Bio1，Bio6，Bio11，Bio12，Bio13，Bio16，Bio18呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；7個(gè)結(jié)實(shí)性狀均與Bio4呈正相關(guān)關(guān)系，但未達(dá)到顯著水平；穗鮮重、花序長(zhǎng)、小花數(shù)與Bio1，Bio5，Bio9，Bio10，Bio18呈正相關(guān)關(guān)系外，其它性狀與其呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，未達(dá)到顯著水平；花序長(zhǎng)、小花數(shù)與Bio11，Bio13，Bio16呈正相關(guān)關(guān)系外，其余性狀與其呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，未達(dá)到顯著水平。表明在一定范圍內(nèi)，穗花韭結(jié)實(shí)性狀受經(jīng)度、海拔、溫度和降水的影響較多，存在顯著的地域差異。

圖3 穗花韭結(jié)實(shí)性狀與環(huán)境氣候因子的偏相關(guān)分析

隨著晝夜溫差月均值(Bio2)和年溫差(Bio7)增大，穗鮮重呈顯著增加趨勢(shì)；隨著年溫差增大，穗干重和花序長(zhǎng)呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢(shì)；隨著經(jīng)度增加，除千粒重外，其它結(jié)實(shí)性狀均與經(jīng)度呈正相關(guān)關(guān)系，尤其是穗干重表現(xiàn)出顯著的增加趨勢(shì)；隨著海拔的升高，年均溫(Bio1)、最冷月最低溫(Bio6)、最冷季節(jié)平均溫度(Bio11)、年均降水(Bio12)、最濕月降水(Bio13)、最濕季度降水量(Bio16)、最暖季度降水量(Bio18)下降，種子粒數(shù)呈增加趨勢(shì)。結(jié)合結(jié)實(shí)性狀相關(guān)性分析結(jié)果，種子粒數(shù)與穗鮮重、穗干重、花序長(zhǎng)和花序?qū)挼脑黾用芮邢嚓P(guān)，即隨著海拔和經(jīng)度的增加，溫差增大、溫度降低、降水量減少，穗花韭則通過(guò)提高自己的繁殖性能表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性。

2.4 主成分分析

對(duì)16個(gè)穗花韭居群的7個(gè)結(jié)實(shí)性狀進(jìn)行主成分分析，按照主成分特征值大于1的原則，共提取到4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率97.39%。第1主成分特征值4.36，貢獻(xiàn)率62.25%，載荷較高的有穗鮮重、花序長(zhǎng)、小花數(shù)；第2主成分特征值1.17，貢獻(xiàn)率16.78%，第3主成分特征值0.83，貢獻(xiàn)率11.79%，第2和第3主成分都是千粒重的載荷因子較高；第4主成分特征值0.46，貢獻(xiàn)率6.58%，穗干重載荷因子較高。說(shuō)明第1，4主成分基本反映了穗花韭密穗狀花序生物量的信息，第2，3主成分基本反映了穗花韭種子質(zhì)量的信息。

根據(jù)主成分綜合得分(表7)，16個(gè)穗花韭居群得分由高到低依次為：NT>GG>SM>GL>NL>AK>KS>SJ>JJ>XK>KN>LP>SC>AQ>XR>LQ。

表7 穗花韭結(jié)實(shí)性狀主成分分析

2.5 聚類分析

采用Ward法對(duì)16個(gè)穗花韭居群通過(guò)7個(gè)結(jié)實(shí)性狀進(jìn)行聚類分析，構(gòu)建聚類樹(shù)狀圖(圖4)。結(jié)合本研究選育目標(biāo)，當(dāng)歐式距離為5時(shí)(圖4虛線所示)，可將16個(gè)居群劃分為4個(gè)類群。

圖4 穗花韭居群聚類分析

第1類群為SJ，LP，XK，AK，KS，JJ，這類居群最大穗鮮重(KS，1.19 g)比平均值高14.29%，最大穗干重(KS，0.54 g)比平均值高40.74%，最大花序長(zhǎng)(AK，3.97 cm)比平均值高17.13%，最大花序?qū)?SJ，0.88 cm)比平均值高6.82%，最大小花數(shù)(XK，112.70 個(gè))比平均值高20.74%，最大種子粒數(shù)(KS，3.95 粒)比平均值高9.07%，最大千粒重(AK，0.80 g)比平均值高10.31%。

第2類群為SM，NL，GL，GG，這類居群最大穗鮮重(GG，1.51 g)比平均值高32.33%，最大穗干重(GG，0.52 g)比平均值高37.86%，最大花序長(zhǎng)(GG，3.80 cm)比平均值高13.39%，最大花序?qū)?GL，1.12 cm)比平均值高26.51%，最大小花數(shù)(SM，112.63 個(gè))比平均值高20.69%，最大種子粒數(shù)(GL，4.31 粒)比平均值高16.66%，最大千粒重(SM，0.95 g)比平均值高24.47%。

第3類群為AQ，KN，LQ，XR，SC，這類居群除最大千粒重(XR，0.82 g)和最大種子粒數(shù)(KN和AQ，3.72粒)高于平均值，最大花序?qū)?KN，0.82 cm)等于平均值外，最大穗鮮重、最大穗干重、最大花序長(zhǎng)、最大小花數(shù)均低于平均值。

第4類群僅有NT。這類居群穗鮮重(2.40 g)比平均值高57.42%，穗干重(0.79 g)比平均值高59.10%，花序長(zhǎng)(6.40 cm)比平均值高48.57%，花序?qū)?1.00 cm)比平均值高17.69%，小花數(shù)(195.33個(gè))比平均值高54.27%，種子粒數(shù)(3.66 粒)比平均值高1.86%，最大千粒重(0.68 g)比平均值低5.51%。

綜上，第4類群最優(yōu)，其次是第2類群、第1類群，第3類群最差，可將第4類群和第2類群的5個(gè)居群作為今后引種馴化的重點(diǎn)材料，將第1類群的6個(gè)居群作為備選材料。

3 討論

3.1 穗花韭結(jié)實(shí)性狀的多樣性及變異來(lái)源

種子是植物擴(kuò)大種群空間的生命載體，其繁殖性能的高低是植物生存能力的體現(xiàn)[27]?；ú烤C合特征是植物繁育系統(tǒng)中影響后代遺傳性狀的一個(gè)因素，花比其它繁殖器官具有更高的變異性[28]?；ㄐ蛏系男』〝?shù)量的多少是影響種子產(chǎn)量的重要因素之一[29]。植物的表型變異系數(shù)可反應(yīng)不同群體性狀間的變異程度，對(duì)優(yōu)良材料的選擇具有重要意義，一般變異系數(shù)大于10%，說(shuō)明該性狀在種質(zhì)個(gè)體間差距較大，變異系數(shù)越大，表明可選擇的潛力越大[30]。本研究對(duì)成熟期的穗花韭穗狀花序的鮮重、干重、花序長(zhǎng)、花序?qū)?、小花?shù)、種子粒數(shù)、千粒重等7個(gè)結(jié)實(shí)性狀進(jìn)行居群間變異分析，得出7個(gè)性狀的變異系數(shù)在17.92%～74.18%，其中穗干重的變異系數(shù)最大，其次是穗鮮重、小花數(shù)，花序長(zhǎng)、花序?qū)挘尤洪g存在極顯著差異；16個(gè)居群內(nèi)的變異系數(shù)在15.62%～33.72%之間，GL，XK，SM，LQ，NT，JJ的變異系數(shù)高于27.00%，說(shuō)明這6個(gè)居群的變異較為豐富。Shannon-wiener指數(shù)(H)反映的是種質(zhì)資源間性狀的豐富及均勻程度[22]。本研究中居群間7個(gè)結(jié)實(shí)性狀的Shannon-Wiener指數(shù)(H)在1.42～1.75之間，穗鮮重的多樣性指數(shù)最大，其次是花序?qū)捄托』〝?shù)、千粒重、花序長(zhǎng)；居群內(nèi)的Shannon-wiener指數(shù)(H)在1.48～1.74之間，AK，GG，SJ，NL，LP的多樣性指數(shù)高于1.65，說(shuō)明這5個(gè)居群結(jié)實(shí)性狀多樣性較高。不同環(huán)境條件下，植物不同的表型性狀的極大值和極小值的比值可在一定程度上反映出該性狀的進(jìn)化及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性潛力[22]。本研究中穗干鮮重和小花數(shù)具有較高的進(jìn)化和適應(yīng)性潛力。綜合居群內(nèi)和居群間的變異系數(shù)、極值比值、Shannon-Wiener指數(shù)(H)和Duncan多重比較結(jié)果，本研究得出穗干鮮重和小花數(shù)變異最大，具有較高的適應(yīng)潛力，居群間的變異大于居群內(nèi)的變異，但Shannon-Wiener指數(shù)(H)在居群間和居群內(nèi)相當(dāng)，這與曹可凡[17]、李鴻雁等[14]的研究結(jié)果相似。居群NT，GL，SM，NL，GG可作為種質(zhì)收集時(shí)的重點(diǎn)區(qū)域，而其它表現(xiàn)出較高變異的居群可有針對(duì)性的收集個(gè)體植株。

為進(jìn)一步了解穗花韭居群間和居群內(nèi)的變異情況和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，本研究通過(guò)巣式方差分析計(jì)算了7個(gè)結(jié)實(shí)性狀的表型分化系數(shù)[23]，結(jié)果表明穗花韭居群間的貢獻(xiàn)為55.492%，居群內(nèi)的貢獻(xiàn)為44.508%，居群間的變異程度大于居群內(nèi)的變異程度，即穗花韭結(jié)實(shí)性狀變異的主要來(lái)源是居群間的變異。

3.2 穗花韭結(jié)實(shí)性狀的相關(guān)性及與環(huán)境氣候因子的相關(guān)性

了解多個(gè)性狀間的關(guān)聯(lián)，有助于在多個(gè)性狀中做優(yōu)化選擇[31]。牧草種子產(chǎn)量取決于各產(chǎn)量構(gòu)成因素，千粒重是種子產(chǎn)量的重要因素之一，但在豐產(chǎn)研究中發(fā)現(xiàn)各類種子的千粒重變化不大[30]。在本研究中，穗花韭7個(gè)結(jié)實(shí)性狀除千粒重外其它性狀間大多存在顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系[32]，尤其是穗鮮重與花序長(zhǎng)寬，花序長(zhǎng)與小花數(shù)的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.90以上，說(shuō)明穗干鮮重、花序長(zhǎng)寬、小花數(shù)是影響穗花韭結(jié)實(shí)的最關(guān)鍵性狀，花序越大，小花數(shù)越多。種子量就越多。各居群內(nèi)的結(jié)實(shí)性狀相關(guān)分析表明，各居群與種子量相關(guān)的關(guān)鍵結(jié)實(shí)性狀有所差異。植物生長(zhǎng)受遺傳因子和環(huán)境因子的雙重影響[33]。如披堿草(Elymusdahuricus)居群遺傳分化的最重要因素是地理位置(經(jīng)度和緯度)[34]；沙蔥因氣候、土壤差異而形成了兩種生態(tài)型，而水分條件是影響其種子量的制約因素[13,35]；在海拔相對(duì)較高、年均溫相對(duì)較低、年均降水量相對(duì)較少的區(qū)域，野生羊草(Leymuschinensis)遺傳多樣性高于同質(zhì)園栽培羊草[36]；晝夜溫差交替更有利于多星韭(A.wallichii)和高葶韭(A.obliquum)的萌發(fā)[37-38]。在本研究中，也得到了類似的結(jié)果，7個(gè)結(jié)實(shí)特性與環(huán)境氣候因子的相關(guān)性分析表明，晝夜溫差和年溫差與穗鮮重顯著正相關(guān)，穗干重與經(jīng)度顯著正相關(guān)，種子粒數(shù)與海拔顯著正相關(guān)，與年均溫、最冷月最低溫、最冷季節(jié)平均溫度、年均降水、最濕月降水、最濕季度降水量、最暖季度降水量顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明隨著海拔升高和經(jīng)度增加，溫度降低的同時(shí)溫差增大，降水量減少，為適應(yīng)這種寒冷干燥的生存環(huán)境，穗花韭生育期隨之縮短，在最暖季度和最濕季度快速進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，并將營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在生長(zhǎng)后期盡可能較多的分配給生殖器官來(lái)完成生活史[39]，如穗花韭密穗狀花序上每朵小花子房3室，每室具有的2胚珠發(fā)育成含6個(gè)種子的機(jī)率變大，種子的飽滿度和硬度隨之增加，加之適宜的溫差有利于種子萌發(fā)，從而在一定程度上緩解惡劣環(huán)境對(duì)繁殖成功造成的壓力，種群得以繁衍。植物結(jié)實(shí)能力的高低，是植物適應(yīng)不良環(huán)境的基礎(chǔ)[13]。在本研究中，海拔4 300～4 600 m穗花韭天然居群在結(jié)實(shí)性狀上表現(xiàn)出對(duì)生境具有較好的適應(yīng)性。

3.3 穗花韭結(jié)實(shí)性狀的主成分分析和聚類分析

主成分分析通過(guò)降維處理較全面的衡量了每個(gè)性狀在某個(gè)居群中所處的位置和分量，清楚的描述各因素在形態(tài)多樣性構(gòu)成中的作用，在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)各性狀對(duì)居群進(jìn)行聚類，兩種分析方法的組合模式分析在種質(zhì)分析及評(píng)價(jià)中應(yīng)用效果較好[26,40]。曹可凡[17]對(duì)西藏拉薩、山南、日喀則分布的33個(gè)穗花韭居群的24個(gè)表型性狀進(jìn)行主成分分析和聚類分析，共提取到5個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率81.55%，并在歐氏距離4.83處將33個(gè)居群分為了4類。本研究就穗花韭的7個(gè)結(jié)實(shí)性狀對(duì)16個(gè)居群進(jìn)行了主成分分析，共提取到4個(gè)主成分，主要與密穗狀花序生物量和千粒重性狀有關(guān)，累計(jì)貢獻(xiàn)率97.39%。結(jié)合選育目標(biāo)，聚類分析在歐式距離為5時(shí)將這16個(gè)居群劃分為4個(gè)類群，第4類群表現(xiàn)最優(yōu)，其次是第2類群、第1類群、第3類群。

綜合變異分析、主成分和聚類分析等結(jié)果，可將NT，SM，NL，GL，GG作為今后穗花韭選育的重點(diǎn)區(qū)域，將SJ，LP，XK，AK，KS，JJ作為進(jìn)行個(gè)體選擇的區(qū)域。

4 結(jié)論

本研究中16個(gè)穗花韭居群間的穗鮮重、穗干重、花序長(zhǎng)、花序?qū)?、小花?shù)、種子粒數(shù)、千粒重7個(gè)結(jié)實(shí)性狀存在極顯著差異，居群間和居群內(nèi)均存在較大的變異和多樣性，但居群間的變異是穗花韭結(jié)實(shí)性狀變異的主要來(lái)源。穗干鮮重、花序長(zhǎng)寬和小花數(shù)是影響穗花韭結(jié)實(shí)的最關(guān)鍵性狀。經(jīng)度、海拔、溫度和降水是影響穗花韭結(jié)實(shí)性狀的主要環(huán)境因子，海拔4 300～4 600 m的穗花韭野生居群對(duì)環(huán)境表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性。綜合來(lái)講，居群NT，SM，NL，GL，GG可選育潛力較大。