野生石蒜種質(zhì)資源表型和生理生化性狀的qp類分析

野生石蒜種質(zhì)資源表型和生理生化性狀的qp類分析

大蒜radita色澤鮮艷，花期葉片強(qiáng)烈褶皺，反射性強(qiáng)，雌花細(xì)長(zhǎng)，顯著伸展。它具有很高的觀賞價(jià)值，不僅可以盆栽栽培，還可以成群種植。環(huán)境美化效果良好。石蒜作為石蒜屬Lycoris2個(gè)廣布種之一,其分布遍及中國15個(gè)省區(qū)。我們于2004-2006年對(duì)中國主要分布省區(qū)的石蒜種質(zhì)資源進(jìn)行了收集,并對(duì)引種的大部分群體形態(tài)、生物學(xué)習(xí)性進(jìn)行觀察記載,發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的石蒜種質(zhì)外部形態(tài)及生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性存在較大的差異,特別在花器官形態(tài)、鱗莖大小、盛花期、綠葉期等方面差異明顯。石蒜鱗莖中的生物堿含量研究一直是藥學(xué)研究的重點(diǎn),研究結(jié)果表明不同產(chǎn)地石蒜中加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異大。石蒜中加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)與外部形態(tài)特征、生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性是否有關(guān)?目前有關(guān)野生石蒜種質(zhì)資源的形態(tài)和生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性研究較少,尚未見將其鱗莖中生物堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其形態(tài)性狀進(jìn)行相關(guān)分析或綜合探討的報(bào)道。況且,石蒜與其變種矮小石蒜Lycorisradiatavar.pumila,近緣種玫瑰石蒜L.rosea和紅藍(lán)石蒜L.haywardii在外部形態(tài)和生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性十分相似,依靠傳統(tǒng)分類法較難以區(qū)分,而數(shù)量分類法將數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到植物分類研究中,更為客觀。近年來,數(shù)量分類法已廣泛應(yīng)用于植物的分類,從科、屬、種到品種甚至不同的居群,均取得了比較理想的效果。鑒于此,筆者在形態(tài)和物候期觀測(cè)的基礎(chǔ)上,對(duì)不同產(chǎn)地石蒜種質(zhì)及其相似種鱗莖中加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)定,然后運(yùn)用數(shù)量分類手段探討石蒜種質(zhì)資源遺傳多樣性豐富程度,同時(shí)揭示石蒜與相似種的區(qū)別與聯(lián)系,為石蒜種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和新優(yōu)品種培育奠定基礎(chǔ)。1材料和方法1.1石蒜種質(zhì)分類來自江蘇江寧(JS1),江蘇宜興(JS2),安徽宏村(AH),湖北武當(dāng)山(HB),湖南宜章(HN1),湖南郴州(HN2),廣東樂昌(GD),廣西雁山(GX1),廣西全州(GX2),貴州安順(GZ1),貴州遵義(GZ2),云南大理(YN)和福建明溪(FJ)等13份野生石蒜種質(zhì)以及矮小石蒜(杭州植物園)、玫瑰石蒜(南京中山植物園)和紅藍(lán)石蒜(杭州植物園),共16個(gè)分類運(yùn)算單位(OTUs)。因未收集到山東和河南野生石蒜種質(zhì)資源,陜西種質(zhì)又缺少花的性狀,暫未對(duì)這3個(gè)產(chǎn)地種質(zhì)進(jìn)行研究。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1花蚤性狀分類除借鑒經(jīng)典分類運(yùn)用的主要性狀外,還注意選取植物體不同器官性狀,共28個(gè)性狀,其中13個(gè)為定性性狀、15個(gè)為數(shù)量性狀。性狀取值以作者觀察和測(cè)量為主,并參考花卉品種數(shù)量分類學(xué)方法。性狀分3種類型(表1):定性二元性狀,定性多態(tài)性狀和數(shù)量性狀?；ㄝ慊质侵富ㄝ慊恐睆?花柄長(zhǎng)是指一個(gè)花序上最長(zhǎng)與最短花柄的差值。除加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)這一指標(biāo)外,其他數(shù)量性狀皆為10個(gè)單株的觀測(cè)平均值。1.2.2加蘭他敏標(biāo)準(zhǔn)品溶液的配制參照袁菊紅等中的方法,并進(jìn)行線性關(guān)系及回收率考察實(shí)驗(yàn):配制加蘭他敏標(biāo)準(zhǔn)溶液,精密量取標(biāo)準(zhǔn)品溶液1,2,5,6,8,15μL分別注入液相色譜儀,記錄色譜圖,以濃度為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo)作線性回歸方程,根據(jù)回歸方程算出加蘭他敏的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。并用3份樣品按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。1.3分類種分類的確定利用SPSS12.0將定性性狀和數(shù)量性狀的原始數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換后,計(jì)算各OTUs之間的歐氏距離,作為表征相似程度的度量指標(biāo),用分類效果較好的類平均法(UPGMA)進(jìn)行系統(tǒng)聚類,得出樹系圖。為便于研究,需確定分類等級(jí)的劃分線,由結(jié)合線上聚合水平較大的跳變位置確定等級(jí)分界值。對(duì)各類性狀進(jìn)行R聚類分析,以尋求性狀之間的相關(guān)性。2結(jié)果與分析2.128個(gè)性能值結(jié)果見表2和表3。2.2紅藍(lán)石蒜的親緣關(guān)系從Q聚類圖1可以看出,以聚合水平2次較大的跳變劃分結(jié)合線L1=14.12,L2=8.69,L1正好將16個(gè)分類運(yùn)算單位按種分成了3個(gè)大類。第Ⅰ類包括石蒜和其變種矮小石蒜,第Ⅱ類為玫瑰石蒜,第Ⅲ類為紅藍(lán)石蒜。第I類中14個(gè)OTUs在L2=8.69處又可分為3個(gè)亞類,Ⅰ1亞類由湖南宜章(HN1)、廣東樂昌(GD)、廣西桂林雁山(GX1)和福建明溪(FJ)的石蒜種質(zhì)組成,它們之間親緣關(guān)系最近;Ⅰ2亞類的種質(zhì)最多,地理跨度大,包括了貴州安順(GZ1)、貴州遵義(GZ2)、湖南郴州(HN2)、云南大理(YN)、湖北武當(dāng)山(HB)、廣西全州(GX2)、安徽黃山宏村(AH)和江蘇宜興(JS2)等8個(gè)不同地理種源石蒜以及矮小石蒜。江蘇江寧的石蒜(JS1)獨(dú)自形成Ⅰ3亞類,與其他各地石蒜種質(zhì)的親緣關(guān)系遠(yuǎn)。圖中還揭示出石蒜與矮小石蒜的親緣關(guān)系很近,而與紅藍(lán)石蒜親緣關(guān)系最遠(yuǎn)。2.3a、c、d類性狀間的相關(guān)性對(duì)28個(gè)性狀進(jìn)行R聚類分析,結(jié)果如圖2。從圖2中可以看出,在結(jié)合線L1=16.45處,所有性狀可明顯分為A,B,C,D四大類。其中A類性狀在較低的聚合水平(L2=8.11)明顯形成了A1~A5幾個(gè)組。A1組反映的是花、葉、花葶等性狀;A2組主要反映的是花部性狀;A3組為葉和苞片性狀;A4和A5分別為X12(綠葉期)和X28(加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù))兩方面的性狀。X10(種子)、X8(花葶顏色)分別對(duì)應(yīng)于B和C類性狀。D類中不僅包括出葉期與盛花期這一對(duì)十分相關(guān)的性狀還包括了反映花形態(tài)的重要性狀X27(雄蕊長(zhǎng)/花被裂片長(zhǎng)比值)。其中有些性狀之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性,如X4(花型)、X3(花色)、X5(花被裂片形狀)與X6(花被裂片形態(tài));X16(花被片長(zhǎng))、X18(花被筒長(zhǎng))與X19(雄蕊長(zhǎng))等?？傊?R聚類突出了花部性狀的重要性。3討論3.1石蒜種內(nèi)花部性狀變異經(jīng)過連續(xù)2a的形態(tài)、生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性觀察和測(cè)定,我們發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的石蒜在形態(tài)和生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性方面均存在一定程度的差異,其中以江蘇江寧的石蒜(JS1)最明顯,花葶數(shù)、花器官和葉部性狀發(fā)生了明顯變化,這在本研究中其他12份石蒜種質(zhì)中是罕見的。這些形態(tài)性狀的變化,特別是花瓣畸形或退化、花柄連生以及一球多花葶的現(xiàn)象,無疑使其觀賞特性大大增加。觀測(cè)中還發(fā)現(xiàn)貴州遵義石蒜(GZ2)出現(xiàn)花絲連生的情況。目前,尚未見有關(guān)石蒜種內(nèi)花部性狀變異的報(bào)道,這些變異究竟是由環(huán)境引起的飾變還是遺傳物質(zhì)本身發(fā)生了變化,還有待從解剖學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子標(biāo)記等方面深入研究。Q聚類中形成I1亞類的福建明溪(FJ)、湖南宜章(HN1)、廣西桂林(GX1)和廣東樂昌(GD)4個(gè)產(chǎn)地的石蒜種質(zhì)資源的外部形態(tài)相似,如花被片和葉片較寬、花柄短花型緊湊,鱗莖粗大,生長(zhǎng)發(fā)育習(xí)性上表現(xiàn)為花期遲、綠葉期長(zhǎng)。但聚在第I2亞類的種質(zhì)卻可分2種情況,來自貴州(GZ1,GZ2)、湖南郴州(HN2)和云南大理的石蒜種質(zhì)(YN)葉片和花被片較窄、花期較遲;而來自湖北武當(dāng)山(HB)、廣西全州(GX2)、安徽黃山(AH)、江蘇宜興(JS2)的石蒜種質(zhì)與矮小石蒜相似,葉片由細(xì)到中等寬,花期較早。據(jù)作者觀測(cè),相同環(huán)境條件下,石蒜的葉片寬窄比盛花期表現(xiàn)更為穩(wěn)定。因此,按葉片寬窄可將供試石蒜種質(zhì)資源分為細(xì)葉型、寬葉型和中間類型3種類型。3.2不同產(chǎn)地中加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較作為傳統(tǒng)的藥用植物,石蒜中生物堿特別是加蘭他敏的質(zhì)量分?jǐn)?shù)倍受重視。通過對(duì)不同產(chǎn)地的石蒜種質(zhì)中加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的石蒜加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異很大,且與外部形態(tài)有一定聯(lián)系,即鱗莖較大、葉片較寬的石蒜種質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低;鱗莖小、葉狹窄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。這為加蘭他敏質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的石蒜品種選育提供了一定的形態(tài)參考依據(jù)。3.3石蒜種質(zhì)資源的結(jié)構(gòu)和trnl-f序列的鑒定植物多倍體一般比二倍體具有莖干粗壯,葉片肥厚,花朵大而艷麗,花瓣厚實(shí)等特點(diǎn),這在球根花卉百合Liliumspp.、黃色馬蹄蓮Zantedeschiaelliottiana研究中已有較多的報(bào)道。近年的研究認(rèn)為石蒜有2個(gè)變種,一為矮小石蒜(2n=22A);另一個(gè)為石蒜L.radiatavar.radiata(2n=22A或2n=33A),即石蒜存在二倍體和三倍體植株。本研究的數(shù)量分類法將供試的石蒜種質(zhì)資源較明確地區(qū)分為3亞類,是否對(duì)應(yīng)于不同染色體倍性的石蒜,還有待從細(xì)胞學(xué)上做進(jìn)一步探討。此外,作者還對(duì)上述13個(gè)不同產(chǎn)地的石蒜種質(zhì)資源的trnL-F序列進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明同