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浙江省七叶一枝花种质资源现状与表型多元统计分析

2015-01-04闫道良田风光段承俐周爱存徐建伟

浙江林业科技 2015年3期
关键词:花萼源地叶柄

闫道良,田风光,段承俐,周爱存,徐建伟,白 岩

(浙江农林大学 林业与生物技术学院,浙江 临安 311300)

浙江省七叶一枝花种质资源现状与表型多元统计分析

闫道良,田风光,段承俐*,周爱存,徐建伟,白 岩

(浙江农林大学 林业与生物技术学院,浙江 临安 311300)

对浙江省七叶一枝花(Paris polyphylla var. chinensis)种质资源现状进行连续3年的实地调查。结果表明,七叶一枝花在浙江省分布较为广泛,大多零散分布于海拔500 ~ 1500 m的湿润且荫蔽度较大的地带,野生七叶一枝花已处于濒危状况。其16个性状在种源地间和种源地内均存在一定的变异,不同性状之间的变异程度也各不相同,平均变异系数在12.98% ~ 42.64%,不同地区的七叶一枝花形态性状的总体平均变异系数也有差异,为奉化(FH)>景宁(JN)>开化(KH)>遂昌(SC)>临安顺溪(LS)>泰顺(TS)>临安清凉峰(LQ)>磐安(PA);主成成分分析结果显示:前6个主成分特征值均大于0.5,累计贡献率达到89.271%,并且株高、冠幅、叶长、叶柄长、花萼宽、花萼长6个性状对形态聚类分析影响最大;UPGMA聚类分析显示,48份种质资源可聚为3类,开化、磐安、泰顺的种质聚为第一类,景宁、遂昌及临安顺溪的种质聚为第二类,临安清凉峰及奉化的种质聚为第三类。

七叶一枝花;资源;表型分析

七叶一枝花(Paris polyphylla var. chinensis)又叫华重楼,隶属于百合科(Liliaceae)重楼属(Paris),其药用价值突出,是著名中成药云南白药、宫血宁胶囊、季德胜蛇药片、抗病毒颗粒等产品的主要原料[1~2]。民谚“七叶一枝花,深山是我家,男的治疮疖,女的治奶花(乳痈)”、“七叶一枝花,百毒一把抓”、“是疮不是疮,采用重楼解毒汤”、“屋有七叶一枝花,毒蛇不敢进我家”等谚语,简明、通俗、准确地道出了“七叶一枝花”这一深山奇药的生长环境特点及其神奇的功能与疗效。

鉴于七叶一枝花的药用价值与经济价值,近年来掠夺式的采挖及其生长环境的人为干扰,导致浙江七叶一枝花资源濒临枯竭,野外难以寻觅,濒于灭绝的境地[3~5]。因此,为了摸清浙江省内野生七叶一枝花的种质资源现状及不同种源地的表型变化特点,作者连续3年实地调查了浙江各市区七叶一枝花种质资源,为进一步保护资源、人工栽培选育提供基础。

1 调查内容与方法

1.1 调查地区

查阅浙江省内七叶一枝花植物相关文献及标本资料,确定考察地,包括临安天目山、清凉峰,丽水的景宁、庆元、遂昌,衢州的开化,温州泰顺、文成,金华磐安,台州仙居、临海,宁波慈溪、奉化等具有代表性的地区进行实地踏查,并邀请当地经常上山采药的农户协同调查。记录各调查点野生七叶一枝花资源储量现状、生长环境及其伴生植物。

1.2 种质资源采集

将采集到的鲜活根茎用原生地土样包裹,样品挂牌编号放入有土塑料筐内并保持土壤湿度,移植于种质资源圃内,用于生物学特性观察及进一步的资源评价。

1.3 生物学特性观察

2013年3-10月采用观察和测量的方法对移植在种质资源圃内的不同地区七叶一枝花样品进行定期调查,包括形态特征和物候期,其中形态特征主要包括茎、叶、花、果实、种子等相关指标的测量。各采集点信息见表1。

1.4 数据测量

每个种源地选取6株具有代表性的种质,用直尺、游标卡尺等工具分别对茎数、株高、茎粗、叶片数、叶长、叶宽、叶柄长、冠幅、花梗长、花萼数、花萼长、花萼宽、花瓣数、花瓣宽、柱头心皮数、雄蕊数16个性状进行多次测量、记录,取其平均值。。

表1 七叶一枝花种质采集点信息Table 1 The location information of P. polyphylla var. chinensis

1.5 数据处理

采用SPSS19.0数据分析软件对浙江省内8个种源地的16个性状指标进行各性状的变异系数(CV)分析、主成成分(PCA)分析、各性状之间的相关性分析。

对形态学各性状进行评分、赋值,将数据转化为0,1矩阵表,然后利用NTSYS-pc2.11软件进行分析,计算欧式遗传距离,然后采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 调查采集的结果

经系统整理与种源鉴定,本次共采集到七叶一枝花种质资源130份,其全部为七叶一枝花,调查中未发现《浙江植物志》等资料中记载的狭叶重楼(P. polyphylla var. stenophylla)及北重楼(P. verticillata),同时没有发现标本馆中所记载的七叶一枝花采集地的任何鲜活植株,说明七叶一枝花资源遭到严重破坏。

2.2 资源分布及生境特点

从表1可以看出野生七叶一枝花在浙江省分布较为广泛,在杭州、温州、金华、台州、丽水、衢州、宁波等地均有分布。

分布特点:调查中发现野生七叶一枝花大多零散分布于海拔500 ~ 1500 m的山谷常绿阔叶林、竹林、杂木林、灌木丛下、林下溪边、阴坡林缘等湿润且荫蔽度较大的地带,其生境年平均气温10 ~ 26℃,年降水量1 400 ~ 2 000 mm;土壤调查表明,野生七叶一枝花适宜在腐殖质较厚且含水量在50%左右的疏松暗棕壤生长。

同时,调查中走访群众了解到当地村民家中不时备有七叶一枝花根茎干品及从山上采挖移植的活体,用来治疗蛇毒及跌打损伤等症。近年来受到利益的驱使乱采滥挖较为严重,致使野生七叶一枝花已变得难以寻觅。由此,七叶一枝花资源的可持续利用受到严重抑制。

2.3 七叶一枝花生物学特性

调查发现野生七叶一枝花株高在6 ~ 137 cm,茎直立,茎粗0.4 ~ 1.5 cm,茎常带有紫褐色,幼苗或绿色,基部有灰白色干膜质的鞘1 ~ 3枚。叶数5 ~ 9枚,长圆形、倒卵状披针形或倒卵状长圆形,叶长5 ~ 30 cm,叶宽2.0 ~ 7.6 cm,先端短尖或渐尖,基部圆形或宽楔形。叶柄长0.5 ~ 5.9 cm。花梗长6 ~ 51 cm。萼片绿色形似叶片,狭卵状披针形,萼片4 ~ 8枚,常与叶数相等,萼片长2.2 ~ 6.9 cm,萼片宽1 ~ 2.4 cm。花瓣狭条形,长不及萼片,通常长1 ~ 3.5 cm,宽0.1 ~ 0.3 cm。雄蕊7 ~ 16枚。子房近球形,具棱,棱角4 ~ 10。蒴果,紫色,种子多数,具鲜红多浆汁的外种皮。花期4-7月,果期8-11月。

2.4 种源地内与种源地间的形态变异

从表2可以看出,48份不同种源的七叶一枝花在统计的16个性状中均存在不同程度的变异,16个性状平均变异系数由大到小依次为:花梗长(42.64%)、叶柄长(41.85%)、花瓣宽(33.41%)、株高(32.15%)、茎粗(31.51%)、花瓣长(21.85%)、叶宽(21.48%)、花萼宽(21.08%)叶长(20.26%)、冠幅(19.31%)、花瓣数(17.28)、花萼数(16.91%)、雄蕊数(16.58%)、花萼长(14.68%)、茎数(13.59%)、叶片数(12.98%)。可以看出花梗长平均变异度最大,其次是叶柄长,这两个性状在七叶一枝花同一种源地内变异分化最大;平均变异度最小的性状是叶片数和茎数,其平均变异系数分别为12.98%和13.59%,说明茎数和叶片数这两个性状比较稳定。6个地区的七叶一枝花的16个性状的总体平均变异系数也不同,总体变异度最大的地方是FH,其总体平均变异系数为31.92%,总体变异度最小的地方是PA,其变异系数为16.16%,即FH > JN > KH > SC > LS > TS > LQ > PA,这说明PA居群七叶一枝花统计的16个表型性状总体分化率较低,而FH居群表型分化率较高。同一居群内不同性状的变异系数亦有很大差别,以KH居群为例,最大的变异性状为叶柄长(59.3%),最小的变异性状为叶片数和花萼数其变异系数均为(9.0%)。同一性状在不同的地区同样产生较大的变异差别,以叶柄长性状为例,产生变异最大的地区为JN,变异系数为66.8%,变异最小的地区为PA,变异系数为11.9%。

16个性状在种源地间的变异系数范围为11.33% ~ 80.09%,种源地间变异系数最小的是叶片数,为11.33%,其次是茎数、雄蕊数和花萼数,其变异系数均小于20%,此四个性状遗传较稳定;种源间变异系数最大的是叶柄长,为80.09%,其次为株高和花梗长,其变异系数均高于60%。与种源地内的变异系数相比较,发现除茎数和花瓣宽外,其他性状的变异系数均是种源间大于种源内,说明了七叶一枝花在种源间的表型离散程度高于种源内的离散程度。

表2 七叶一枝花表型性状变异系数Table 2 The coefficient of variation of phenotypic characters for P. polyphylla var. chinensis

2.5 七叶一枝花形态性状的主成分分析

对七叶一枝花的16个表型性状进行了主成分分析(表3),七叶一枝花的16个表型性状中第1成分特征值为8.600,它的贡献率为53.752%,第2成分特征值为1.987,其贡献率为12.363%,第3成分特征值为1.600,其贡献率为10.001%,前3个主成分的累积贡献率为76.115%,不能够包含全部的指标信息;第4、5、6主成分特征值分别依次为0.938、0.660、0.507,累积贡献率为89.271%,因此七叶一枝花的6个特征值入选主成分。其对应的16个性状的特征向量见表4。

表3 主成分的特征值及贡献率Table 3 Eigenvalues and contribution rate of principal components

由表4可以看出,第1主成分在株高、冠幅、叶长、叶柄长、花萼宽、花萼长6个性状的载荷较大,主要表现在株高和叶片大小的差异,同时可以说明七叶一枝花的这 6个性状表型差异较大是造成七叶一枝花表型差异的主要原因;第2主成分贡献较大的是花萼数和花瓣数表型数量性状,代表着生殖器官有较大差异;第3主成分在茎数及花瓣宽性状上有较大载荷。

表4 七叶一枝花16个性状的因子载荷矩阵Table 4 16 Characters component matrix of P. polyphylla var. chinensis

2.6 七叶一枝花各性状的相关性分析

表5 七叶一枝花表型性状相关系数Table 5 The correlation coefficients of phenotype characters of P. polyphylla var. chinensis

2.7 七叶一枝花形态学性状聚类分析

从图1可以看出,在GS值为0.67时,可以将48份种质分为3大类群,第一大类群可分为2个小亚群,第二大类群表型相似度较高,第三大类群也可分为2个亚群。

第一大类群主要包含开化、磐安、泰顺等地的种质,占总数的37.5%,主要以株高、冠幅、叶长、叶柄长、花萼宽、花萼长等指标数值较大的资源为主,其中第一类群包括的18个种质其株高91 ~ 137 cm,冠幅32.6 ~ 44.9 cm,叶柄长1.6 ~ 4.8 cm,其花萼宽、花萼长和茎粗的指标也显著高于第二大类群。第一大类群可分为两个亚群,第一亚群种质数为5个,第二类亚群种质数13个,它们的主要区别在于花萼和花瓣的数量,第一类亚群花萼和花瓣的数量高于第二类亚群。

第二大类群植株外部形态普遍较矮小,平均株高为18.24 cm,主要为景宁、遂昌、临安顺溪等地方的17个种质,占总数的35.42%。

第三大类的有13个种质,主要为奉化和临安顺溪的种质,其株高、冠幅、花萼、叶片等指标处于中等水平。在GS值为0.70时,可以分为2个亚群,第一类亚群为主要奉化种质,第二类亚群包括5个种质,主要为临安清凉峰的种质,两个亚群的差异主要表现在花部器官的差异,奉化种质的花瓣数和花瓣长都少于临安清凉峰的种质。

3 结论与建议

从调查结果来看,七叶一枝花在浙江省境内有较广泛的分布,在全省民间广泛应用于蛇虫咬伤、跌打损伤等症,鉴于七叶一枝花属植物较好的疗效,需求量很大,野生七叶一枝花资源乱采滥挖现象严重,已超出了其自然更新能力,同时由于旅游开发、毁林开荒等因素破坏了其生态环境,分布呈现孤立的岛屿化,不利于其生存与繁殖,致使资源量逐年减少,野生七叶一枝花资源处于濒危的境地。至于资料记载的北重楼、狭叶重楼本次调查没有采集到样品,其资源状况更为堪忧。

因此,开展野生七叶一枝花资源的研究与保护工作成为当务之急,保护其生态环境及开展野生七叶一枝花人工种植成为保护和利用野生七叶一枝花资源的必由之路。

七叶一枝花属植物对生境条件要求较为苛刻且自身在自然状态下萌发率较低,其原生环境一旦遭受破坏与极度开采势必加速野生七叶一枝花的灭亡。由于村民药用资源保护意识和法制观念薄弱,必须大力开展宣传、教育活动,增强人们的保护意识[6~7]。同时建议政府推行退耕还林,封山禁止破坏环境。

本文主要从形态特征方面对不同种源地的七叶一枝花进行了多元统计分析,对种质资源进行系统评价,筛选出有开发利用价值的优良种质材料,为七叶一枝花资源的利用奠定良好基础。只有开展七叶一枝花GAP人工规范化种植,才能从根本上缓解社会需求同生态环境的矛盾,拯救濒危的七叶一枝花野生资源,保护资源的生态环境,促进七叶一枝花药材资源的可持续利用,实现产业的良性发展。

[1] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典(第一部)[M]. 北京:中国医药科技出版社,2010.

[2] 张树潘. 七叶一枝花属植物的化学成分及其药理活性研究进展[J]. 海峡药学,2007,19(6):4-7.

[3] 韦福民,张方钢,陈子林. 大盘山自然保护区珍稀濒危植物现状及其保护策略[J]. 浙江林业科技,2007,27(3):69-74.

[4] 王健敏,张文妹,陆中华. 浙江中药材产业优势、主要问题及发展对策[J]. 浙江农业科学,2005(6):423-427.

[5] 陈珍,鲍四伟,蒋明,等. 浙江省天台山野生药用植物区系分析[J]. 西南林业大学学报,2011,31(3): 36-40.

[6] 张伟. 七叶一枝花GAP林下种植和人工促繁栽培技术研究[J]. 林业调查规划,2011(12):125-129.

[7] 陆辉,许继宏. 云南七叶一枝花属植物资源现状与保护对策[J]. 云南大学学报,2006,28(S1):307-310.

Investigation and Phenotypic Analysis on Germplasm Resources of Paris polyphylla var. chinensis in Zhejiang

YAN Dao-liang,TIAN Feng-guang,DUAN Cheng-li*,ZHOU Ai-cun,XU Jian-wei,BAI Yan
(School of Forestry and Biotechnology, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China)

Investigations were conducted on germplasm resources of Paris polyphylla var. chinensis in Zhejiang province for 3 continuous years and analysis was made on their phenotype. The results showed that it scattered distributes in the province, under humid and shaded area at elevation of 500-1500m, and it is found endangered. Determinations on transplanted P. polyphylla var. chinensis demonstrated that16 phenotypic traits had difference both among and within provenances. There are varied differences among traits with mean coefficient of variation of 12.98%-42.64%.

Paris polyphylla var. chinensis; resources; phenotypic analysis

S718.46

A

1001-3776(2015)03-0006-05

2014-09-21;

2015-01-14

浙江省公益性技术应用项目(2012C22078)

闫道良(1975-),男,安徽灵璧人,讲师,博士,从事植物资源、耐盐植物选育及其耐盐机制研究;*通讯作者。

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