泰山白首烏葉片性狀變異分析

付均惠，張 倩，仉 勁，趙進紅，王玉山，秦 寧

（泰安市泰山林業(yè)科學研究院，山東泰安271000）

泰山白首烏（Cynanchum bungeiDecne），為泰山四大名藥之一，屬蘿藦科鵝絨藤屬多年生纏繞草本植物，又名戟葉牛皮消系[1]。以塊根入藥，性味苦甘澀，具有養(yǎng)血益肝、固腎益精、抗衰老、降血脂、降膽固醇、烏須黑發(fā)等功效，具有較高的藥用和保健價值。目前關于泰山白首烏的研究，主要集中在生物學特性與繁育栽培技術(shù)研究、營養(yǎng)及化學成分以及藥理藥效作用等相關研究[2,3]，但關于遺傳變異方面研究較少，韋艷梅等[4]研究了何首烏（Polygonum multiflorumThunb）不同種源的葉性狀變異情況，但關于白首烏葉片性狀變異分析尚未見報道。植物葉片的表型性狀變異是植物遺傳物質(zhì)組成和生態(tài)環(huán)境適應性的表現(xiàn)。表型變異可以反映基因型、種群和生態(tài)型的變異豐富度。一般來說，種群表型變異越大，可能存在的遺傳變異越大[5-7]。本研究對泰山白首烏2年生播種苗葉片性狀進行測定，分析不同單株間葉片變異情況，以期為泰山白首烏種質(zhì)資源的保存和良種選育提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于泰山景區(qū)內(nèi)泰安市泰山林科院羅漢崖林場，其中心地理坐標為東經(jīng)117°07′，北緯36°13′，屬暖溫帶季風氣候，四季分明，年均氣溫12.8℃，年平均降水量685.6mm。該場土壤為酸性砂質(zhì)棕壤，pH 值6.0 左右，富含鈣、鎂等礦質(zhì)元素，表層養(yǎng)分含量高，適合白首烏生長。

1.2 材料

于2018年3月將從山東泰山地區(qū)采集的泰山白首烏種子，經(jīng)沙藏催芽后播種在泰山羅漢崖林場繁育圃，按照株行距20cm×40cm 定苗。

1.3 葉片性狀指標測定

于2020年9月，在泰山羅漢崖林場繁育圃內(nèi)對初選的14 個泰山白首烏單株，分別編號為S1-S14，進行葉片采樣。從中部采集健康成熟、無病蟲害的完整葉片，每株各采集30 片，混勻后隨機10片為1 組，計3 次重復，標記好后放置取樣袋后盡快帶回實驗室測定。

葉尖長（LO）：指葉片上部矛狀部位的長度；

葉尖寬（WO）：指葉片上部矛狀部位的寬度；

葉基長（LB）：指葉片基部耳狀部位的長度；

葉寬（WL）：指葉片基部耳狀部位的寬度；

葉柄長（LP）：指葉片基部與莖連接部位的長度；

葉長(LL)：指從葉尖頂點到葉片與葉柄連接點的垂直距離；

葉片總長（LT）：葉尖長和葉基長之和；

葉片總長/葉長LT/LL：越大，代表葉片基部凹狀部分越明顯。

葉片總長/葉寬LT/WL：越大，代表葉片越狹長

葉尖長/葉尖寬LO/WO：越大，代表葉尖部分越狹長。

圖1 泰山白首烏葉片性狀指標測定示意圖Figure 1 Schematic diagram of leaf traitindex determination of Cynanchum bungei Decne

以上指標采用游標卡尺測量，精確到0.01cm。

葉片厚度（LN）采用游標卡尺測量，層疊測量3組后取平均值，精確到0.01mm。

葉面積(LA)是指葉片的面積，不包括葉柄，采用萬深LA-S 系列植物圖像分析儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

用Excel 軟件對數(shù)據(jù)進行處理和計算，用DPS 16.0 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對所測數(shù)據(jù)進行相關性分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 泰山白首烏葉片性狀變異分析

對14 個不同單株的12 個葉片表型性狀進行統(tǒng)計，結(jié)果表明不同單株間葉片性狀存在不同程度的變異，變異范圍從5.33%到54.56%。見表1，具體表現(xiàn)為LA（54.56%）＞W(wǎng)L（31.91%）＞W(wǎng)O（31.07%）＞LB（30.63% ）＞LO/WO（28.75% ）＞LP（25.92% ）＞LN（25.13%）＞LO（25.02%）＞LL（21.15%）＞LT（20.37%）＞LT/WL（19.91%）＞LT/LL（5.33%)。不同單株間LA 變異系數(shù)最大，變幅為97.21～9.37 cm2，其次是WL 變幅為3.54～11.59cm。LL 與LT 變異系數(shù)相對較小，變幅分別為5.56～11.86cm 和6.28～14.24cm。單株間葉片最大的為S12，LT、LL、LB、WO、LP、LA、LN 均最大，分別為14.24cm、11.87cm、6.27cm、5.34cm、5.92cm、97.21cm2、0.44mm，比平均值分別高出32.59%、28.74%、66.31%、59.88%、35.47%、144.31%、41.94%。單株間葉片最小的為S2，LT、LL、LB、WL、WO、LP、LA、LN 均最小，分別為S12 的44.10%、46.84%、34.93% 、30.54% 、29.21% 、37.67%、9.64%、45.45%。

表1 泰山白首烏葉片性狀指標測定及變異分析Table 1 Index determination and variation analysis of leaf traits of Cynanchum bungei Decne

葉長寬比是區(qū)別葉片形狀的一個重要指標。LT/LL 變異系數(shù)最小，僅為5.33%，變幅為1.05～1.24cm。這表示不同單株間葉片基部凹狀差別不大，不能作為區(qū)別葉片形狀的參考指標。LT/WL 存在一定程度的變異，長寬比范圍從1.13～2.20。不同的葉片類型大致劃分為長寬近等型，比值范圍1.13～1.45；狹長型，比值范圍1.66～2.20。S8、S3、S4、S7、S9、S2 屬于狹長型葉。LO/WO 是區(qū)別葉尖部分形狀的重要指標，比值越大，代表葉尖部越狹長。葉尖類型可分為長寬近等型、狹長型、極狹長型，范圍分別為1.14～1.49；1.59～1.96；2.08～3.28。綜合看來，S10、S12 為長寬近等型。S10 單株的LT/WL 和LO/WO 比值分別為1.13、1.14；S12 比值分別為1.23、1.49。S8、S3、S4、S7、S9、S2 屬于狹長型葉。

2.2 泰山白首烏葉片性狀各指標間相關性分析

將測得的S1～S14 泰山白首烏種子苗葉片形態(tài)指標進行相關性分析，結(jié)果見表2。12 個葉片性狀指標之間組成的相關關系中，有21 個呈極顯著正相關，4 個極顯著負相關，3 個顯著正相關，7 個顯著負相關。

表2 泰山白首烏葉片性狀指標相關系分析Table 2 Correlation analysis of leaf traits of Cynanchum bungei Decne

葉長和葉寬是決定葉片大小的重要指標，泰山白首烏LT 與LL 呈極顯著正相關，且LT、LL 均與WL、LO、WO、LP、LA 呈極顯著正相關，與LB 無顯著性相關關系。LB 與WL、WO、LP、LA 呈極顯著正相關，與LT/WL、LO/WO 呈極顯著負相關。LO 僅與LT、LL 顯著性相關，與其他指標并無相關關系。WL與LA 兩個指標與其他指標間的相關關系相類似，除了與LO、LT/LL 相關性不大外，與其他指標存在顯著或極顯著相關關系。

2.3 泰山白首烏葉片性狀聚類分析

利用DPS 軟件對兩年生泰山白首烏單株S1-S14 的葉片形態(tài)指標進行聚類分析，結(jié)果表明（圖2，表3）：當閾值為8.0 時，S1-S14 被聚為五類。

表3 泰山白首烏不同單株聚類葉片性狀指標均值Table 3 The mean value ofleaf trait index of different individual clustering from Cynanchum bungei Decne

圖2 泰山白首烏不同單株葉片性狀聚類分析圖Figure 2 Cluster analysis chart of leaf traits of different single Cynanchum bungei Decne

第Ⅰ類包含1 株，S12，為狹窄型大葉白首烏，且葉片較厚，LT、LL、LB、WL、LO、WO、LP、LA、LN 均為所有單株指標中的最大值。

第Ⅱ類包含1 株，S14，為較大型葉，葉型與第Ⅰ類相類似，均為長寬近等型葉片。除LP 與第Ⅰ類相當外，LT、LL、LB、WL、LO、WO、LA、LN 指標測定值比第Ⅰ類略小，約為第Ⅰ類的80%左右。

第Ⅲ類包含1 株，S2，為狹長型小葉類，LT、LL、LB、WL、LO、WO、LA、LN、LP 指標均為所有單株指標中的最小值，LA 還不足第Ⅰ類的10%。

第Ⅳ類包含2 株，S7 和S13，為較狹長型小葉類，LA 比第Ⅲ類高出1 倍，占第Ⅰ類18.94%。LT/WL 均值為1.68，較第Ⅲ類略小。

第Ⅴ類包含株剩余其他9 株，為狹長型中型葉。LL、LB、WL、LO、WO、LT/WL 均值分別為9.65 cm、3.71 cm、7.09 cm、7.52 cm、3.45 cm、1.66 cm。

3 結(jié)論與討論

葉面積是衡量植物光合作用強弱的一項重要指標[8]。本研究中泰山白首烏葉面積除與葉尖長呈不顯著相關關系外，與其他測定的葉片指標性狀值均呈極顯著正相關關系，其中葉面積與葉寬間的正相關系數(shù)最大，為0.9410，其次是葉尖寬和葉基長，分別為0.9198 和0.9150。

葉片總長和葉寬是決定白首烏葉片面積的重要參考指標。除與葉寬、葉面積呈極顯著正相關外，葉片總長還與葉尖長、葉尖寬、葉柄長呈極顯著正相關。而白首烏葉片戟形葉基部長度與白首烏葉片總長和葉長均無顯著性相關關系。葉尖長除與葉片總長和葉長呈極顯著正相關外，與其它指標間相關性不顯著。葉寬和葉尖寬除與葉尖長呈不顯著性相關關系外，與其他指標呈極顯著正相關關系。葉片厚度與葉面積和葉寬呈顯著正相關，與其他葉片形狀指標并無顯著相關性。綜合以上分析結(jié)果，葉片總長、葉長、葉尖寬、葉寬和葉面積可作為衡量泰山白首烏葉片形狀和葉片大小的重要參考指標，葉尖長可以不列為考慮范圍。

植物通過表型變異適應生存環(huán)境，表型變異是由自身遺傳物質(zhì)組成和生態(tài)環(huán)境因素相結(jié)合而產(chǎn)生的[5,6]。在植物適應環(huán)境和進化上，表型變異具有非常重要的意義，可以反映基因型，種群和生態(tài)型的變異豐富度。一般來說，種群表型變異越大，可能存在的遺傳變異越大。泰山白首烏葉片表型性狀存在較大變異，這暗示泰山白首烏存在豐富的遺傳變異。這種顯著性差異一方面來自自身遺傳物質(zhì)，另一方面可能受環(huán)境等因素的影響。

根據(jù)聚類分析結(jié)果，泰山白首烏大致分為長寬近等大葉形、長寬近等較大葉形、狹長小葉形、較狹長小葉形、狹長中葉形。作物庫源理論可用來描述作物產(chǎn)量的形成，目前在學術(shù)界得到廣泛應用[9-11]。本研究中源是指能有碳水化合物凈輸出能力的泰山白首烏成熟葉片，庫則指白首烏塊根。泰山白首烏作為泰山四大名藥之一，極為珍貴，可以塊根入藥，含有多種營養(yǎng)成分，一般采收時間為3-5年。目前，隨著生活水平的提高及對泰山白首烏藥效的高度認可，白首烏的市場需求量猛增。豐富的地上部分葉片性狀變異與地下塊根的相關關系如何？ 是否能通過地上部分葉片性狀變異來進一步為白首烏塊根選擇提供參考，縮小選育范圍，加快育種進度顯得尤其重要。