段 青,馬璐琳,崔光芬,杜文文,賈文杰,王祥寧,王繼華
(云南省農業(yè)科學院花卉研究所/國家觀賞園藝工程技術研究中心/云南省花卉育種重點實驗室/云南省花卉工程技術研究中心,云南昆明 650205)
【研究意義】瀘定百合(Lilium sargentiae Wilson)是百合科百合屬野生觀賞花卉,它具有植株高大、花頭數多、花型優(yōu)美、香味濃郁等優(yōu)良觀賞特性,且具有適應性強、耐熱、耐貧瘠等特點[1-2]。喇叭百合雜種系(Trumpet Lilies)就是利用原產中國的瀘定百合與湖北百合雜交育成的,由此可見瀘定百合在現代觀賞百合育種中的重要地位[3]?!厩叭搜芯窟M展】目前有關瀘定百合的研究報道見于繁育[4]、個別居群的表型分析[5-7]、多倍體誘導技術[8],染色體核型[9-11]等方面?!颈狙芯壳腥朦c】本研究通過查閱文獻的基礎上進行實地調查,并對采集到的20個野生居群進行表型多樣性分析,以了解瀘定百合在自然條件下的表型變異情況,以及其與外部環(huán)境的關系?!緮M解決的關鍵問題】旨在了解瀘定百合在云南的分布范圍、資源數量、表型變異程度等基本情況,以期為瀘定百合種質資源遺傳多樣性研究提供理論依據。
2010年至2013年6-9月對云南省10個市30個縣(鎮(zhèn))進行實地調查、按照居群生物學的研究方法取樣,共計20個居群,每個居群20~30株個體,其分布區(qū)域為 E 94°00'~ 105°19',N 22°42'~ 34°00'。
1.2.1 調查內容與方法 通過查閱《中國植物志》、《云南植物志》等相關文獻[1-2],于 2010 年至2013年6-9月瀘定百合開花期進行實地調查,調查范圍包括昆明市、曲靖市、大理州、文山州、保山市、臨滄市、普洱市、紅河州、迪慶州、昭通市等30個縣(市);使用GPS實地測量各地區(qū)的海拔、經緯度數據。
1.2.2 表型多樣性的研究方法 選擇生長正常、具有代表性的植株,選取14個反映植株表型特征的性狀進行調查和測量。采用 Excel、SAS 9.1軟件、SPSS 18.0軟件和NTSYS 2.10軟件進行數據處理和分析。
由表1可以看出,野生瀘定百合在云南的分布范圍廣泛,從滇東北至滇西北均有分布。其中,在滇東北昭通、滇東曲靖等區(qū)域分布較廣,分布最密集;滇中昆明、滇東南文山、滇南紅河、滇西保山等地分布也較為密集;滇西北迪慶地區(qū)的金沙江河谷地帶也見有分布;而滇西南思茅、臨滄等地區(qū)未見野生瀘定百合資源分布。在垂直分布上,云南野生瀘定百合介于海拔480~3 356 m,在600~2500 m之間較為常見。云南野生瀘定百合分布特點(表1):①多分布于亞熱帶季風氣候區(qū)域;②多分布于半干旱的砂石土壤中,主要分布于半山腰的向陽草叢或灌木林中,尤以石灰?guī)r山地石頭縫隙中腐殖質豐富的地方最多。在叢林密布的林下極少分布。主要伴生植物有:蕨類、長葉女貞、滇合歡、小鐵仔、黑果莢蒾、淡黃藥子、吳茱萸、斑茅草、白茅、雜草等。
表1 調查區(qū)域及其地理因子Table 1 The investigated region and its geographical factors
表2 瀘定百合野生居群表型性狀的平均值及標準差Table 2 Average and SD of phenotypic traits in wild populations of L.sargenttiae
2.2.1 瀘定百合居群間表型性狀的變異特征 由表2可知,大關居群的株高、莖桿基部圍徑、種球周長、鱗片長、花外瓣長、花內瓣長寬、葉長均最大,中甸居群的株高最矮,建水居群的莖桿圍徑最小,威信縣扎西居群的種球周長最小,瀘西居群的鱗片最短,鱗片最寬和最窄的分別是保山、瀘西居群,花朵直徑最大和最小的分別是彌勒、麻栗坡居群,花內外瓣最短的是鎮(zhèn)雄居群,花內外瓣最窄的是石林居群,花絲最長、最短分別麻栗坡和南澗居群,花柱最長、最短分別是魯甸和南澗居群,麻栗坡居群的葉片最短,石林居群的葉片最窄。20個居群14個表型性狀居群間F值在2.18~19.10,其中,差異最小的是花外瓣長,為2.18,說明該性狀的遺傳穩(wěn)定性較高;葉長的差異最大,為19.1,說明該性狀的遺傳多樣性較高。從F值的大小看,株高、莖桿圍徑、鱗片寬、花外瓣長、花內瓣寬和花柱長6個性狀的居群間差異顯著,其他性狀均達到極顯著水平。
表3 瀘定百合野生居群表型性狀的變異系數Table 3 Variation coefficients(CV)of phenotypic traits in wild populations of L.sargenttiae
2.2.2 瀘定百合居群內表型性狀的變異特征 由表3可見,瀘定百合20個居群內的表型性狀變異系數在12.56% ~41.36%,各個居群內表型性狀的變異大小不同,變異程度各不相同,變異趨勢不一致。其中,花徑的變異系數最小(12.56%),與其他性狀相比其穩(wěn)定性最高,說明環(huán)境對它的飾變作用較弱;莖桿圍徑的變異系數最大(41.36%),其穩(wěn)定性最差,說明它受環(huán)境的影響較大。
2.2.3 瀘定百合居群表型分化 按巢氏設計方差分量比組成,進一步分析出各方差分量占變異的比例(表4)。性狀的表型分化系數為48.48% ~88.06%,平均為73.58%。居群間方差分量占總變異的59.5%,居群內占19.76%,說明居群間變異為其主要的來源?;▋?、外瓣長的表型分化系數最高,分別為88.06%、86.02%,說明花瓣長度在各居群間的分化較大。而種球周長最低,為48.48%,相較其他性狀而言,種球周長在各居群中的差異不明顯。
2.2.4 瀘定百合居群表型聚類分析 以居群間歐式距離進行UPGMA聚類分析,圖1表明20個野生居群在閾值為1.6處明顯分為2組,大關和威信舊城2個居群為1組,其他18個居群組成另一組。其中,這18個居群在1.16處進一步被分成2小支,威信扎西、中甸、威信雙河、魯甸、麻栗坡、宜良、西疇、彌勒、瀘西、師宗和建水組成一小支,龍陵、保山、馬關、文山、鎮(zhèn)雄、石林、南澗組成另一小支。整體上看,地理位置相近的居群在聚類樹卻并未顯示出更近的親緣關系,說明瀘定百合的表型分化沒有表現出明顯的地理差異性,這可能與云南獨特的氣候環(huán)境有關。
表4 瀘定百合表型性狀的方差分量與居群間表型分化系數Table 4 Variance component and phenotypic differentiation coefficients(Vst)of morphological traits among/within populations of L.sargenttiae
圖1 基于14個表型數值的瀘定百合Dist平均分類距離系數的UPGAM聚類圖Fig.1 UPGMA-derived dendrogram showing the clustering of the 14 phenotypic traits data of L.sargenttiae based on average taxonomic distance
云南省地形復雜,氣候類型多樣,兼具低緯氣候、季風氣候、山原氣候的特點,具有北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、暖溫帶、中溫帶和高原氣候區(qū)7個溫度帶氣候類型,獨特的自然條件使得云南的植物資源異常豐富。瀘定百合在云南的分布范圍廣泛,常生于草叢、灌木林中或半陰闊葉林下的向陽坡地上。此次調查發(fā)現,在滇中、滇東、滇東北、滇東南、滇南、滇西、滇西北等地均有瀘定百合分布,其中滇東北昭通、滇東曲靖的瀘定百合資源最豐富,滇中昆明、滇東南文山、滇南紅河、滇西保山的瀘定百合資源次之,滇西北地區(qū)僅見于金沙江河谷地帶,而普洱、臨滄等滇西南地區(qū)未見瀘定百合分布。野生植物資源是經過長期自然選擇保留下來的遺傳資源,反映了其對本地區(qū)的生態(tài)環(huán)境有著高度的適應性[12]。瀘定百合的分布數量、分布范圍發(fā)生了變化,說明當地的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了變化,超出了瀘定百合的適應范圍,使得瀘定百合趨于絕跡。
除了自然環(huán)境,人類活動也是影響資源分布的另一重要因素。云南的曲靖、昭通等地區(qū),人們具有采食野生百合的習俗。由于采食、開荒種地等人為破壞,使得瀘定百合的資源分布數量急劇減少,應引起相關部門重視,做好宣傳教育。從目前調查看,瀘定百合在云南具有一定的資源儲備,但各地區(qū)的資源儲備差異較大,在某些地區(qū),資源分布表現出了明顯的衰退,因此,要加強該資源的保護力度。
瀘定百合種內存在著豐富的遺傳變異,不同地區(qū)不同居群的瀘定百合呈現出明顯的表型多樣性。豐富的表型遺傳多樣性說明瀘定百合具有較強的環(huán)境適應性。地理分布范圍也是決定植物遺傳多樣性的主要因素之一,一般認為分布區(qū)較廣的物種具有更高的遺傳多樣性水平[13-14]。瀘定百合從滇東北、滇西北至滇南均有分布,而云南各地區(qū)的氣候條件各不相同,可以說十里不同天,為了適應不同的地理環(huán)境迫使瀘定百合產生了不同的表型變異,從而造成了豐富的遺傳多樣性,而豐富的遺傳多樣性又使得瀘定百合具有更強的環(huán)境適應能力。
瀘定百合在云南省境內分布范圍廣泛,表型遺傳多樣性豐富,以居群間變異為主。因此,應優(yōu)先考慮對具有優(yōu)異性狀的居群的保護和利用。由于瀘定百合具有較強的環(huán)境適應能力,除了原分布地保護,還可對居群內不同類型個體進行遷地保護。