24期

Size: px

Start display at page:

Download "24期"

慈许
7 years ago
Views:

1 中国农学通报 0,8(4):46-5 Chinese Agricultural Science Bulletin 齿瓣石斛群体性状的变异及分析伍淳操, 明兴加, 赵纪峰, 王昌华, 张植玮, 刘翔 ( 重庆市中药研究院濒危药材繁育国家工程实验室 / 重庆市中药资源学重点实验室, 重庆 ) 摘要 : 探索齿瓣石斛群体变异情况, 为生产和育种提供参考选择齿瓣石斛人工仿野生栽培 ~3 年的基地 6 个, 每个基地随机选择 3 个样点, 每样点面积 m, 统计 6 个主要变异类型的植株数 ; 每个变异类型统计茎长茎粗茎节数单条鲜重叶长叶宽长宽比叶面积 ; 采用 SPSS 软件对不同类型齿瓣石斛性状进行差异显著性分析和分析结果表明齿瓣石斛狭叶粗壮型所占比例最高, 血草型最少 ; 铁线草的茎长茎节数最大, 显著高于血草型 (P<0.05) 和紫鞘粗壮型 (P<0.05); 宽叶粗壮型的茎粗和单条鲜重均显著高于其他各组 (P<0.05); 在叶长叶宽叶面积上, 宽叶粗壮型狭叶粗壮型紫鞘粗壮型分列前三位, 属于大叶类型, 与血草型相比均有显著差异 ((P<0.05); 齿瓣石斛主要群体性状指标存在不同程度的变异, 以单条鲜重和叶面积变异程度最大 ; 在齿瓣石斛育种工作中, 可以尝试集中考察能反映齿瓣石斛综合性状的茎长和茎粗这个植物学性状指标, 以提高齿瓣石斛新品种选育的效率关键词 : 兰科 ; 石斛属 ; 齿瓣石斛 ; 群体性状 ; 变异中图分类号 :Q 文献标志码 :A 论文编号 : Variation and Principal Component Analysis of Populations Phenotypic Traits of Six Dendrobium devonianum Paxt. Wu Chuncao, Ming Xingjia, Zhao Jifeng, Wang Changhua, Zhang Zhiwei, Liu Xiang (National Engineering Laboratory for Propagation of Endangered Traditional Chinese Medicine, Chongqing Academy of Chinese Materia Medica/ Chongqing Key Laboratory of Chinese Traditional Medicine Resource, Chongqing ) Abstract: The comparison of some biological characteristics of six variation types of Dendrobium devonianum Paxt. was performed to evaluate the variation and provide support for production and selecting species. Three sampling sites ( m for each) from each base were selected. Followed data were recorded: number of plants for each type; stem length, stem thick, stripes numbers, fresh weight, leaf length, leaf breadth, length breadth ratio and leaf area. The significance of differences and principal component analysis was used to analyze different biological characteristics by SPSS. The results indicated that: the narrow leaf/muscular type had the maximum proportion but the red core type had the least proportion among six variation types; the Bermuda grass herb type had the maximum stem length and stipes numbers, and had significance compared with that of red core type (P<0.05) and purple sheath/muscular type (P<0.05); the stem thick and fresh weight of wide leaf/muscular type was significantly higher than that of other types (P<0.05); the wide leaf/muscular type, narrow leaf/ muscular type and purple sheath/muscular type were the first three types for the leaf length, leaf breadth and leaf area, and were significantly higher than red core type (P<0.05); the variation existed in different types were 基金项目 : 重庆市科委攻关项目珍稀齿瓣石斛种苗快繁及高产栽培关键技术研究与示范 (CSTC,00AC56); 重庆市科委自然基金珍稀齿瓣石斛新型光自养微繁非试管快繁体系 (TERNPC) 的建立 (CSTC,009BB553) 第一作者简介 : 伍淳操, 男,983 年出生, 湖南冷水江人, 实习研究员, 硕士, 主要从事药用植物生物技术研究通信地址 : 重庆市南岸区南山路 34 号重庆市中药研究院濒危药材繁育国家工程实验室, wuchuncao@63.com 通讯作者 : 明兴加, 男,98 年出生, 云南芒市人, 助理研究员, 学士, 主要从事中药资源及药用植物生物技术研究通信地址 : 重庆市南岸区南山路 34 号重庆市中药研究院濒危药材繁育国家工程实验室, xjming3@sina.com 收稿日期 :0-0-, 修回日期 :0-0-4

2 伍淳操等 : 齿瓣石斛群体性状的变异及分析 47 distinct, the fresh weight and leaf area varied obviously; the stem length and stem thick could be used for selecting species of Dendrobium devonianum Paxt. in order to improve efficiency. Key words: Orchidaceae; Dendrobium; Dendrobium devonianum Paxt.; population characteristics; variation 0 引言石斛 (Dendrobium) 为附生兰科植物, 全球约 500 多种, 中国有 84 种变种, 秦岭以南各省市均有分布石斛是中国传统名贵中药材, 从神农本草经记载至今已有 000 多年的历史, 具有益胃生津滋阴清热润肺止咳的功效近代药理研究表明, 石斛对咽喉疾病肠胃疾病白内障心血管疾病糖尿病和抑制肿瘤生长等具有显著作用 [-] 齿瓣石斛 (Dendrobium devonianum Paxt.) 又名紫皮石斛, 是近年来开发利用的药用佳品, 主要分布于中国的云南贵州等省, 缅甸越南泰国等也较多齿瓣石斛研究报道的文献较少 [3], 但由于加工的紫皮枫斗质重富光泽粘性强, 其品质并不亚于铁皮石斛 [4], 是石斛属植物中的品质较好良种 [5], 深受消费者青睐, 近年来对其种胚培养 [6-7] 种植 [8] 含量测定 [9] 分子遗传特 [4,0] 性等进行了部分研究云南省龙陵县是最早实现齿瓣石斛人工栽培的县, 目前其人工栽培面积已超 0 hm, 占中国齿瓣石斛人工栽培面积的 80% 以上尽管齿瓣石斛已形成一定产业, 但由于其分布区域比较偏远, 相关研究还比较缺乏, 良种选育尚未开始遗传多样性是指种内不同的个体间或一个群体内不同个体间遗传变异的总和 [], 而群体变异是常规良种选育的基础, 但目前未见有关齿瓣石斛群体变异的研究报道为此, 笔者在开展齿瓣石斛种苗繁育及人工栽培的过程中, 对齿瓣石斛群体变异进行了调查研究, 以期为科研和生产提供参考材料与方法. 材料龙陵县人工种植齿瓣石斛种源主要来源于野生资源, 汇集了国内外多个原生地的种质资源, 包括龙陵芒市盈江梁河瑞丽腾冲等国内主产地, 以及缅甸越南泰国等周边国家的野生资源本调查研究试验材料为经人工仿野生栽培 ~3 年的野生齿瓣石斛, 为龙陵原生种, 经重庆市中药研究院明兴加鉴定为齿瓣石斛 (Dendrobium devonianum Paxt.) 材料于 00 年月底采集. 主要变异类型通过长期观察, 根据齿瓣石斛叶形茎粗叶鞘颜色茎横切面颜色等性状表现以及当地对不同性状齿瓣石斛的民间分类, 笔者将齿瓣石斛划分为铁线草型 (A) 宽叶粗壮型 (B) 狭叶粗壮型 (C) 血草型 (D) 紫鞘粗壮型 (E) 狭叶细长型(F) 等 6 个主要变异类型.3 研究方法在龙陵县选择齿瓣石斛仿野生种植基地 6 个, 海拔在 500~000 m, 每个基地随机选择 3 个样点, 根据基地仿野生栽培模式的不同所选样点面积为 m, 统计 A B C D E F 等 6 个主要变异类型的植株数, 共统计 96 丛, 分析各变异类型的分布情况每个变异类型随机选择当年生茎条 0 苗, 从基部向上第三茎节处剪下, 统计茎长茎粗茎节数单条鲜重 ; 每个变异类型随机选展开叶 0 片, 测量叶长叶宽长宽比叶面积 ; 用数码相机拍摄各变异类型茎段和茎横切面的典型特征.4 数据分析标示茎长 (x ) 茎粗 (x ) 茎节数 (x 3) 叶长 (x 4) 叶宽 (x 5) 长宽比 (x 6) 叶面积 (x 7) 单条鲜重 (x 8), 计算各变异类型群体性状数及, 并用 SPSS(7.0) 软件进行显著性分析, 验证试验所采用分类方法的统计学意义应用 SPSS(7.0) 软件的分析程序, 由样本相关矩阵出发, 原始数据经标准化处理后, 计算性状相关矩阵 R 的特征和规格化特征向量, 并根据性状特征和原变量个数计算每个的贡献率和累计贡献率, 以累计贡献率达到 85% 以上确定个数, 建 [] 立方程, 由此确定品种间的重要性状指标结果与分析. 不同变异类型的分布由表可见, 齿瓣石斛不同变异类型其所占比例存在明显差异狭叶粗壮型所占比例最高, 达到了 36.50%, 分布较大, 其次是狭叶细长和狭叶粗壮, 分别为 0.73% 0.09%, 而以血草型最少, 仅为.08%, 分布较少表不同变异类型植株分布统计编号 A B C D E F 类型铁线草型宽叶粗壮型狭叶粗壮型血草型紫鞘粗壮型狭叶细长型植株数目分布比例 /% 总数 96 00

3 48 中国农学通报齿瓣石斛不同变异类型茎条外观形态及横切面特征从图可见, 齿瓣石斛主要变异类型的横切面特征及茎条外观形态差异较显著各变异类型, 皮多为紫褐色, 这是齿瓣石斛又名紫皮石斛的来源, 其中紫鞘粗壮型石斛的叶鞘紫色比较明显, 而血草不仅叶鞘和皮为紫色, 茎肉质亦为紫 ( 红 ) 色, 富含花色素根据叶形叶鞘茎粗茎长茎色等特点, 齿瓣石斛可主要分为 6 个变异类型 : 铁线草宽叶粗壮狭叶粗壮血草紫鞘粗壮狭叶细长.3 参试群体主要数量性状表现茎条性状 : 铁线草的茎长茎节数最大, 显著高于血草型 (P<0.05) 和紫鞘粗壮型 (P<0.05); 铁线草型狭叶细长型的茎长 / 茎粗分列前二位, 呈明显的细长条 A. 铁线草,B. 宽叶粗壮,C. 狭叶粗壮,D. 血草,E. 紫鞘粗壮,F. 狭叶细长图齿瓣石斛不同变异类型横切面形态 A. 铁线草,B. 宽叶粗壮,C. 狭叶粗壮,D. 血草,E. 紫鞘粗壮,F. 狭叶细长图齿瓣石斛不同变异类型茎条外观

4 伍淳操等 : 齿瓣石斛群体性状的变异及分析 49 状 ; 在茎粗和单条鲜重上, 宽叶粗壮型狭叶粗壮型紫鞘粗壮型分列前三位, 与其他各组相比有显著差异 (P<0.05), 且宽叶粗壮型茎粗和单条鲜重均显著高于狭叶粗壮型和紫鞘粗壮型 (P<0.05)( 表 ) 叶片性状 : 在叶长叶宽叶面积上, 宽叶粗壮型狭叶粗壮型紫鞘粗壮型分列前三位, 属于大叶类型, 与血草型相比均有显著差异 (P<0.05); 血草型的叶长叶宽叶面积最低, 属于小叶类型 ; 血草型叶的长宽比最大, 呈狭长形, 与宽叶粗壮型狭叶粗壮型紫鞘粗壮型相比有显著差异 (P<0.05)( 表 ) 在各类型的齿瓣石斛中, 血草型的各性状 ( 长宽比除外 ) 与均相比明显较低, 归为小草类型 ; 宽叶粗壮型狭叶粗壮型紫鞘粗壮型生物量较大, 归于大草类型以上结果表明, 从统计学角度考虑, 根据叶形茎粗叶鞘颜色茎横切面颜色等性状将齿瓣石斛初步分为 6 个变异类型具备较好的代表性.4 齿瓣石斛主要数量性状的变异由表 3 可知, 齿瓣石斛 0 个主要数量性状均存在不同程度的变异通过分析发现, 单条鲜重和叶面积最大, 分别为 3.36~45.53 g 和 4.6~34.4 cm, 变异系数分别达到 55.07% 和 48.09%, 说明与产量有关性状的变异基本体现了齿瓣石斛变异的主要方向 ; 此外茎长和叶宽的变异系数也均超过了 30%, 体现了较大的差异.5 齿瓣石斛主要植物学性状的分析.5. 提取的特征和贡献率是选择的依据表 4 列出了齿瓣石斛的 8 个原性状指标转化为 8 个的详细信息个数提取原则为对应的特征大于的前 m 个通过表 4 可知, 提取个, 即 m=, 从表 5 可知茎粗茎节数叶长叶宽长宽比叶面积单条鲜重在第一表 6 个齿瓣石斛群体性状编号茎长茎粗茎节数鲜重 /g 叶长叶宽长宽比叶面积 A 73.±.6a 0.55±0.08a.60±.5a 3.69±4.75a 8.53±0.89ab.7±0.8ab 5.06±0.79ab 0.3±.5ab B 63.69±3.5a.00±0.0b.54±4.5a 35.77±6.96b 0.70±.39c 3.07±0.6c 3.4±0.3c.8±8.49d C 64.9±8.75a 0.8±0.c.35±.5a 5.±7.59d 0.38±.65c.38±0.45d 4.55±0.57b 7.87±5.9cd D 3.0±9.65b 0.59±0.0ad.60±.76b 7.64±3.6e 7.53±0.89a.37±0.9a 5.6±0.7a 6.99±.40a E 53.66±8.3c 0.76±0.3c 8.06±4.8c 9.±.04c 0.38±.37c.7±0.48bd 4.64±0.75b 6.3±4.69bc F 66.5±5.4a 0.6±0.07d.40±4.44a 5.59±5.ac 9.8±0.8bc.05±0.50bd 4.96±0.98ab 3.90±4.8bc 均注 :A. 铁线草,B. 宽叶粗壮,C. 狭叶粗壮,D. 血草,E. 紫鞘粗壮,F. 狭叶细长同列中小写字母不同表示有显著差异 (P<0.05) 表 3 齿瓣石斛主要数量性状指标特征及其变异茎长茎粗茎节数叶长叶宽长宽比叶面鲜重性状平均平均积积 /g /g ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 标准差变异系数 /% 表 4 齿瓣石斛主要植物学性状的特征与贡献率特征贡献率累计贡献率 /% 特征贡献率累计贡献率 /% 注 : 提取方法为分析法

5 50 中国农学通报表 5 初始因子载荷矩阵注 : 提取方法为分析法, 已提取了个成分上有较高载荷, 说明第一基本反映了这些指标的信息 ; 茎长在第二上有较高载荷, 说明第二基本反映了茎长一个指标的信息所以提取个可以基本反映全部指标的信息, 因此用个新变量来代替原来的 8 个变量.5. 函数是原变量的正规化线性组合中各性状载荷的大小体现了各性状在中的重要程度表 6 列出了前个各性状相关矩阵的特征向量, 前个的函数表达式分别为 : y =0.34x x x x x x x x 8 y =0.683x x x x x x 6-0.5x x 8 从函数表达式可以看出, 在第一中, 叶面积 (x 7) 叶宽 (x 5) 单条鲜重 (x 8) 茎粗 (x ) 叶长 (x 4) 这 5 个性状具有较大的正系数, 表明第一主要反映的是齿表 6 供试齿瓣石斛的规格化特征向量编号 x x x3 x4 x5 x6 x7 x 瓣石斛产量指标在第二中, 系数较大的指标有个, 按大小排列依次为茎长 (x ) 和茎节数 (x 3) 3 结论与讨论研究中, 收集了齿瓣石斛种质资源 96 丛, 并对 8 个表型性状的标准差变异系数进行了分析统计, 结果表明, 齿瓣石斛种质资源表型性状的多态性较高, 其变异系数在 6.89%~55.07% 之间, 变异范围略大于铁皮石斛的 8.8%~44.0% [3] 与此类似, 杨 [4] 春勇等采用 ISSR 方法对人工种植石斛的遗传多样性进行了研究, 发现铁皮石斛和齿瓣石斛样本均存在较大的变异范围, 其种内相似度分别高于其种间水平前人研究石斛种质资源时大多将其按地域来源分为不同居群 [5] 然而本研究表明, 即使是同一地域来源的石斛植株在表型上亦存在明显的差异, 因而更难以对不同地域来源的石斛在表型上进行准确的区分由于人工规模化栽培齿瓣石斛的时间尚短, 对其种质资源分离纯化的研究少, 随着齿瓣石斛人工种植面积的持续增长, 开展优良齿瓣石斛品种的选育工作显得尤为迫切在齿瓣石斛育种工作中, 往往不可能同时考虑到所有的性状, 逐个进行改良前人研究表明, 利用生物遗传多样性可分离生产上所期待的农艺与品质性 [6] 状, 因而其对育种工作意义重大分析表明, 齿瓣石斛茎长和茎粗性状的贡献率分别为 78.43% 和 7.57%, 这个在所研究的中累计贡献率达 %, 所以, 一方面, 茎长和茎粗所表达的综合信息可以用来表示所观测的齿瓣石斛全部植物学性状信息, 另一更重要的方面, 石斛主要以茎为采收对象, 单位面积茎的数量与单茎重是构成单位面积产量 [3] 的重要因素, 因此, 在实际生产中可以尝试集中考察能反映齿瓣石斛产量的茎长和茎粗这个性状指标, 以提高齿瓣石斛新品种选育的效率由于本研究收集的材料仅为龙陵一个县人工种植的齿瓣石斛, 研究范围和材料有限, 故本研究结果是否具有区域普遍性和品种广泛性, 还有待于深入的研究植物生物性状的表现, 取决于遗传或环境因素以及两者的相互作用从遗传角度分析, 性状的变异主要分种源种源内居群居群内个体个体内不同部位的变异等 ; 从环境因素来考虑, 除了自然环境外, 还有人工栽培措施等环境的改变往往会造成某居群或居群中个体的性状产生一定的变异, 但这种变异不稳定, 在一定条件下可能发生反转或回复如本试验中, 由于强烈的紫外照射导致色素沉积, 血草颜色发生一定程度的变异, 其茎段横切面呈明显的血红色, 生长于阳

6 伍淳操等 : 齿瓣石斛群体性状的变异及分析 5 光充足地方的血草, 其紫色尤其明显 ; 人工栽培中亦发现少部分血草, 其血红色并不稳定, 当日照时间和强度等减弱时, 其叶片和叶脉颜色仍为紫红色, 但茎中部颜色逐步变浅, 甚至回复到常见的草绿或青绿色血草型齿瓣石斛除含有丰富的多糖外, 还富含花色素等, 用其泡茶泡酒具有天然颜色, 适合于下游产品的开发, 因此是未来选种的一个重要方向参考文献 [] 陈晓梅, 郭顺星. 石斛属植物化学成分和药理作用的研究进展 [J]. 天然产物研究与开发,00,3(): [] 张光浓, 毕志明, 王峥涛, 等. 石斛属植物化学成分研究进展 [J]. 中草药, 003,34(6):0-05. [3] 明兴加, 伍淳操, 钟国跃, 等. 中国石斛属植物文献计量研究 [J]. 中国实验方剂学杂志,00,6(4):-4. [4] 丁小余, 徐珞珊, 王峥涛, 等. 齿瓣石斛的位点特异性 PCR 鉴别 [J]. 药学学报,00,37(): [5] 吴刚, 季祥彪, 康冀川, 等. 石斛中多糖和生物碱的含量测定 [J]. 山地农业生物学报,008,7(3): [6] 孙永玉, 李恒安, 闫红, 等. 齿瓣石斛的无菌播种和组织培养 [J]. 植物生理学通讯,009,45(0): [7] 金青, 马绍鋆, 蔡永萍, 等. 霍山石斛类原球茎诱导及其发育过程研究 [J]. 园艺学报,009,36(0): [8] 孙永玉, 昝少军, 徐永艳, 等. 齿瓣石斛栽培基质筛选及其栽培方式研究 [J]. 林业科学研究,007,0(4): [9] 明兴加, 王娟, 王海军, 等. 齿瓣石斛不同营养器官多糖的含量测定 [J]. 时珍国医国药,00,(5): [0] 任羽, 杨光穗, 尹俊梅, 等. 石斛种质资源遗传多样性的 RAPD 分析 [J]. 中国农学通报,007,3(6): [] 胡志昂, 王洪新. 遗传多样性研究的原则和方法 [M]. 北京 : 中国科技出版社,994:8-. [] 周玉丽, 舒英杰, 常树强. 乌塌菜主要植物学性状的变异及分析 [J]. 种子,00,9(8):6-64. [3] 张振臣, 陈俊标, 马柱文, 等. 铁皮石斛种质资源主要表型性状的差异与相关分析 [J]. 广东农业科学,00(8): [4] 杨春勇, 李学兰, 王云强, 等. 人工栽培石斛的 ISSR 标记分析 [J]. 中国农学通报,0,7(04):48-5. [5] 丁小余, 徐珞珊, 王峥涛, 等. 铁皮石斛居群差异的研究 (Ⅰ) 植物体形态结构的差异 [J]. 中草药,00(9): [6] 王绍明, 张霞. 植物遗传资源的重要性 [J]. 生物学通报,000(7): 4-5.

22期xin

22期xin 中国农学通报 0,0():86-90 Chinese Agricultural Science Bulletin SH 系矮砧苹果园节水灌溉比较高敬东, 王骞, 蔡华成, 李春燕, 杨廷桢 ( 山西省农科院果树研究所, 山西太谷 0085) 摘要 : 为了研究出一套适宜山西省自然条件的 SH