形態(tài)標(biāo)記在植物中的應(yīng)用研究進(jìn)展

馬道承 王凌暉 梁機(jī)

摘要：形態(tài)標(biāo)記作為一種易于識(shí)別的多態(tài)性形式，在遺傳多樣性分析、植物親緣關(guān)系鑒定與良種選育等方面具有非常重要的作用，亦可作為其他標(biāo)記方式的重要參考。隨著植物種質(zhì)資源與新品種選育等研究方法的逐漸成熟，對(duì)部分植物性狀的描述趨于完善。但植物具有種類繁多、性狀復(fù)雜等特點(diǎn)，大多數(shù)植物尚未出臺(tái)成熟的表型性狀描述規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，且植物形態(tài)的建成不僅與基因型有關(guān)，環(huán)境因子及表觀遺傳效應(yīng)對(duì)植物形態(tài)標(biāo)記也有非常重要的影響。綜述形態(tài)學(xué)標(biāo)記的主要研究方法，從植物株型、根、莖、葉、花、果實(shí)、種子及解剖結(jié)構(gòu)層面詳細(xì)敘述可供形態(tài)標(biāo)記的指標(biāo)及標(biāo)記方法，并對(duì)園林植物、蔬果類植物、用材林樹種等國(guó)內(nèi)外植物形態(tài)標(biāo)記研究進(jìn)展進(jìn)行敘述，進(jìn)而提出目前形態(tài)標(biāo)記在實(shí)際應(yīng)用中存在標(biāo)記分析位點(diǎn)過(guò)少、性狀難以橫向?qū)Ρ?、易受外部環(huán)境影響限制、穩(wěn)定性稍差等問(wèn)題，據(jù)此對(duì)形態(tài)標(biāo)記的發(fā)展進(jìn)行展望，以期為形態(tài)學(xué)標(biāo)記的方法提升提供重要參考。

關(guān)鍵詞：形態(tài)學(xué)標(biāo)記;植物;表型性狀;解剖結(jié)構(gòu);遺傳多樣性;種質(zhì)資源;良種選育

中圖分類號(hào)：S184 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）08-0055-08

遺傳標(biāo)記是一種對(duì)植株易于識(shí)別并可以穩(wěn)定遺傳的特殊遺傳多態(tài)性形式的表示方法。廣義的遺傳標(biāo)記包含形態(tài)學(xué)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、生化標(biāo)記（同工酶標(biāo)記）及分子標(biāo)記，狹義的分子標(biāo)記則指DNA分子標(biāo)記。從經(jīng)典遺傳學(xué)進(jìn)化到現(xiàn)代遺傳學(xué)時(shí)，對(duì)遺傳多樣性的表述也逐漸從等位基因的變異轉(zhuǎn)換為DNA或基因組中任何位置的相對(duì)差異[1]。形態(tài)標(biāo)記不僅指肉眼或儀器可測(cè)量的植物特征，也可指植物不同器官的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的各類遺傳多樣性參數(shù)，如描述性狀數(shù)據(jù)分布型、數(shù)據(jù)特征、表型方差及分化系數(shù)等[2]。故形態(tài)學(xué)標(biāo)記即為植株表型的鑒定，包括植物外部形態(tài)及營(yíng)養(yǎng)器官（如莖、葉、株型等）、生殖器官（如花、果實(shí)、種子等）等外部形態(tài)的表現(xiàn)及部分器官內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的相關(guān)表現(xiàn)及性狀（如根系、莖、葉等組織、器官的解剖結(jié)構(gòu)）。植株表型性狀可作為植物遺傳多樣性差異的衡量標(biāo)準(zhǔn)，反映出植株間表型和基因型的差異，進(jìn)而反映植物遺傳多樣性的差異，可為接下來(lái)的性狀選擇、引種與品種定向選育提供方向。此外，可通過(guò)不同表型的指標(biāo)及表型變異豐富度反映出植物遺傳多樣性及不同種質(zhì)間的遺傳關(guān)系[3]。

1 形態(tài)學(xué)標(biāo)記研究方法及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

1.1 形態(tài)學(xué)標(biāo)記研究方法

對(duì)植物而言，其性狀可分為數(shù)量性狀及質(zhì)量性狀2類，而就數(shù)量性狀而言，甚至可以細(xì)分為二元性狀、定性多態(tài)性狀和數(shù)量多態(tài)性狀3類，但各類性狀描述均存在一定的不足。二元性狀代表此性狀在不同植株中是否存在，僅將“有”和“無(wú)”作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，雖易于記錄，但因植物種類繁多、性狀復(fù)雜，故難以對(duì)大多數(shù)性狀進(jìn)行如此簡(jiǎn)單定義;定性多態(tài)性狀常用于描述植株的數(shù)量性狀，具有易于采集、效率高、易區(qū)分統(tǒng)計(jì)等特點(diǎn)，目前已被應(yīng)用于多種植物之中;數(shù)量多態(tài)性狀則主要描述受環(huán)境影響多呈現(xiàn)連續(xù)變化，在可靠性及重復(fù)性方面較欠缺[4-5]。用于進(jìn)行標(biāo)記及分類的性狀數(shù)量并非越多越好，而應(yīng)根據(jù)植株特點(diǎn)及解剖結(jié)構(gòu)的差異選擇與該種植物分類密切相關(guān)、明顯且易于區(qū)分的形態(tài)形狀指標(biāo)進(jìn)行觀察記錄[6]。

目前針對(duì)部分植物已出現(xiàn)比較成熟的形態(tài)描述體系，甚至已出現(xiàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)知網(wǎng)（https：//www.cnki.net）中輸入關(guān)鍵詞“種質(zhì)資源描述規(guī)范”，可檢索出各類標(biāo)準(zhǔn)56條，其中包括木薯、芒果、椰子等常見(jiàn)經(jīng)濟(jì)作物及紅掌、非洲菊等園林觀賞植物;以“種質(zhì)資源描述”為關(guān)鍵詞時(shí)，“標(biāo)準(zhǔn)”一欄檢索結(jié)果多達(dá)123條。部分植物的表型描述目前較為詳盡。如針對(duì)甘薯（Dioscorea esculenta）出現(xiàn)了書籍[7]和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1320—2007 《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程 甘薯》和 NY/T 2176—2012《農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源評(píng)價(jià)規(guī)范 甘薯》）;南瓜（Cucurbita moschata）出現(xiàn)了《南瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[8]，黃瓜（Cucumis sativus L.）[9]、豌豆[10]等植物亦已出現(xiàn)關(guān)于其種質(zhì)資源形態(tài)描述的書籍，園林植物中尤甚，《中國(guó)菊花圖譜》[11]、《中國(guó)梅花品種圖志》[12]、《中國(guó)茶花圖譜》[13]、《中國(guó)芍藥》[14]等書籍中對(duì)此類花卉植物常見(jiàn)品種進(jìn)行了介紹。且早在2005—2008年，對(duì)于部分果類植物（葡萄、櫻桃類植物等）已出現(xiàn)對(duì)其種質(zhì)資源描述性狀的探討[15-16]。但目前多數(shù)種類植物（尤其花卉）種類繁多，且大多數(shù)性狀在肉眼看來(lái)非常接近，在不具備相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)及認(rèn)知的情況下，幾乎無(wú)法直接辨認(rèn)并進(jìn)行標(biāo)記?？梢?jiàn)，對(duì)于常見(jiàn)植物表型性狀的描述正在逐漸完善并呈現(xiàn)體系化趨勢(shì)。

對(duì)于尚未出臺(tái)表型性狀描述規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的植物，則可根據(jù)該種植物典型的器官特點(diǎn)進(jìn)行描述。從各類形態(tài)標(biāo)記研究論文中不難看出，常見(jiàn)用于植物遺傳多樣性形態(tài)學(xué)標(biāo)記的性狀如下。

（1）株型。對(duì)株型的性狀描述常見(jiàn)于林木中，以株高（樹高）、胸徑、冠幅、枝下高、干型等指標(biāo)較為常見(jiàn)，部分指標(biāo)（如冠幅、分枝密度等）亦可用于園林觀賞植物分析[17-18]。

（2）根、莖性狀。對(duì)根、莖性狀的描述常見(jiàn)于出現(xiàn)地下部分變態(tài)或莖形態(tài)特別的植物。如西洋參中依據(jù)根長(zhǎng)變異分為長(zhǎng)枝型、短枝型;依據(jù)根型變異分為長(zhǎng)形型、短粗型、枝杈型、疙瘩型[19];對(duì)莖的描述常見(jiàn)于根狀莖形狀[20]、最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)[21]、主干分杈習(xí)性、主干通直度、側(cè)枝密度、側(cè)枝粗細(xì)、側(cè)枝長(zhǎng)度、側(cè)枝分枝角、綠色小枝粗細(xì)[22]、幼莖顏色、成熟主莖內(nèi)外皮色、塊根縊痕[23]等指標(biāo);對(duì)竹類植物還可對(duì)竹稈高、稈徑、稈壁率、氣生根節(jié)數(shù)、節(jié)間中部竹壁厚度、節(jié)間長(zhǎng)度、節(jié)間扁圓率和斜交率進(jìn)行標(biāo)記[24]。

（3）葉性狀。作為植物個(gè)體中數(shù)量最多的營(yíng)養(yǎng)器官，葉常用于植物遺傳表型分析。植物常見(jiàn)葉表型指標(biāo)有葉長(zhǎng)（LL）、最大葉寬（LWi）等，此外，亦有葉片中寬（1/2LW）、葉形指數(shù)（LSI）、葉寬與葉長(zhǎng) 1/2 處寬度之比（WWR）、葉長(zhǎng)與葉長(zhǎng)1/2處寬度之比（LWR）、葉柄長(zhǎng)（LSL）、葉片厚度（LT）、單葉面積（LA）、單葉干質(zhì)量（LWe）[25]、葉尖形狀、葉基形狀、葉緣鋸齒性狀及深度、是否存在托葉[26]、濕質(zhì)量[27]、葉周長(zhǎng)、絨毛密度[28]等指標(biāo)。部分植物（如菊等）甚至對(duì)葉性狀做出更為細(xì)致的規(guī)定，如葉身長(zhǎng)寬比（葉身長(zhǎng)/葉身寬）、葉柄葉長(zhǎng)比（葉柄長(zhǎng)/全葉長(zhǎng)）、頂裂片長(zhǎng)寬比（裂片長(zhǎng)度/裂片寬度）等[29]。品種葉片的結(jié)構(gòu)數(shù)值具有穩(wěn)定性，可充分展示植物不同品種的差異并分析種間親緣關(guān)系[30]。除此之外，還包括葉上表面顏色、葉著生方式、葉柄有無(wú)及顏色等方面[31]。部分植物中將葉形進(jìn)行細(xì)化。如西洋參中依照葉寬長(zhǎng)比可分為長(zhǎng)葉型（寬長(zhǎng)比小于0.45）、普通葉型（寬長(zhǎng)比為0.45～0.60）及圓葉型（寬長(zhǎng)比大于0.60），按照葉展角度分為直立型（葉展角度<40°）、平展型（葉展角度>70°）等[19]。對(duì)于葉片存在鋸齒的植物（如葡萄等），葉齒長(zhǎng)度、寬度、葉柄洼深度、成熟葉片葉齒形狀、主脈顏色等亦可作為表型標(biāo)記相關(guān)指標(biāo)[32]。

（4）花性狀。目前，針對(duì)植物花性狀的描述主要出現(xiàn)于園林植物中。因多數(shù)園林植物目前性狀變異豐富，故而多種園林植物的DUS測(cè)試[即特異性（distinctness）、一致性（uniformity）和穩(wěn)定性（stability）的栽培鑒定]中對(duì)其性狀做出了較詳細(xì)的描述。以菊花為例，根據(jù)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) NY/T 2228—2012《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 菊花》中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)菊花植株類型（如非叢生型、叢生型）與生長(zhǎng)習(xí)性（如直立、半直立、平展等狀態(tài)）、葉柄形態(tài)（如向上、平伸、向下）、葉裂片與葉片基部形態(tài)（如銳角、鈍角、圓等）、葉片鋸齒形態(tài)、花序一級(jí)側(cè)枝與莖夾角、頭狀花序類型、花心類型、舌狀小花數(shù)量及顏色等性狀均進(jìn)行了描述，且對(duì)各類性狀測(cè)定的時(shí)期也進(jìn)行了說(shuō)明與規(guī)定，甚至細(xì)化到舌狀小花質(zhì)地及龍骨數(shù)量等。此外，對(duì)菊花花型及花色的相關(guān)分類對(duì)比，可分別按照1982年菊花品種分類學(xué)術(shù)討論會(huì)及英國(guó)皇家園藝協(xié)會(huì)比色卡（RHSCC）進(jìn)行比對(duì)，結(jié)合目測(cè)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行描述[33]。故對(duì)菊花形態(tài)性狀的描述，除常見(jiàn)的5個(gè)瓣形（平瓣、匙瓣、管瓣、桂瓣、畸瓣）、30個(gè)花型（疊球型、翻卷型、荷花型、寬帶型、平盤型等）、七大色系（白色、橙色、黃色、紅色、綠色、紫色和粉色）及雙色間色的花色描述[33]外，已幾近形成獨(dú)立系統(tǒng)。菊花的形態(tài)標(biāo)記不僅局限于花形態(tài)，對(duì)莖、葉等器官亦可進(jìn)行標(biāo)記及統(tǒng)計(jì)分析[34]，即對(duì)花卉的瓣形、花型、花色等性狀進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。此外，對(duì)其他植物花性狀的描述可見(jiàn)于花直徑、花瓣長(zhǎng)度、花瓣寬度、花序類型、花瓣形狀、花著生方式、單花數(shù)量[31]、佛焰苞寬度、佛焰苞長(zhǎng)度、小穗數(shù)每花序、長(zhǎng)度最長(zhǎng)的小穗[35]、花柄孔數(shù)[36]等指標(biāo)。由此可加，花器官因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在形態(tài)標(biāo)記的環(huán)節(jié)反映指標(biāo)也比較多。

（5）果實(shí)、種子性狀。對(duì)植物果實(shí)及種子性狀的描述常見(jiàn)于對(duì)其本身及附屬部分的描述。如果核長(zhǎng)、果核寬、種子長(zhǎng)、種子寬、果核皮厚、種子百粒質(zhì)量、果核百粒質(zhì)量[37]、莢果長(zhǎng)、莢果寬、莢果數(shù)量、莢果花梗長(zhǎng)度、莢果梗長(zhǎng)[38]、連續(xù)卷須數(shù)、花梗長(zhǎng)度、果實(shí)長(zhǎng)度、種子存在量、種子數(shù)量[32]、種翅長(zhǎng)（WL）、種翅寬（WW）、種翅長(zhǎng)寬比（WR）[39]、果形系數(shù)（果長(zhǎng)/果徑）、種形系數(shù)（種長(zhǎng)/種徑）[40]、包刺密度、包刺長(zhǎng)、果形指數(shù)（果實(shí)縱徑/橫徑）、果皮質(zhì)量、果皮厚、果軸縱徑、果軸橫徑、果軸質(zhì)量、果包總數(shù)、果包總質(zhì)量、果肉質(zhì)量、果包厚、種子總數(shù)、種子縱徑橫徑比、可食率（果包總質(zhì)量/單果質(zhì)量×100%）、單果包質(zhì)量、單籽質(zhì)量[41]、小穗數(shù)、小穗密度、護(hù)穎長(zhǎng)短[42]等。

（6）解剖結(jié)構(gòu)性狀。對(duì)植物的解剖可見(jiàn)于植物體各類器官。葉片的解剖結(jié)構(gòu)常用細(xì)胞層數(shù)、葉片緊實(shí)度、葉片結(jié)構(gòu)疏松度、上下表皮角質(zhì)層厚度（TUC、TLC）、上下表皮厚度（TU、TL）、柵欄組織厚度（TP）、海綿組織厚度（TS）、葉片厚度（LT）、400 μm 范圍內(nèi)第1層?xùn)艡诮M織細(xì)胞數(shù)量（CA）、柵欄組織層數(shù)（LP）、柵海比（P/S）、柵葉比（P/L）等指標(biāo)進(jìn)行衡量[43-44]。但對(duì)于部分植物（如松類植物等），因其葉片結(jié)構(gòu)的特殊性，會(huì)有相對(duì)較適應(yīng)的解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)，如氣孔數(shù)、樹脂道總數(shù)、外生型樹脂道數(shù)、中生型樹脂道數(shù)、維管束鞘面積、維管束鞘最大直徑、兩維管束間最小距離、樹脂道平均面積、平均氣孔間距離、外生型樹脂道比例、中生型樹脂道比例、維管束鞘占橫截面積比例、兩維管束間最小距離與維管束鞘最大直徑比、葉厚寬比、樹脂道總面積占橫截面積比等指標(biāo)[45]。

在植物上述表型指標(biāo)中，生殖器官（花、果實(shí)、種子）相對(duì)于營(yíng)養(yǎng)器官在不斷的演化過(guò)程中遺傳變異是最穩(wěn)定的，故最適宜進(jìn)行遺傳標(biāo)記[46]。在對(duì)植物進(jìn)行形態(tài)學(xué)標(biāo)記時(shí)，必須注意選擇相同的植株本底進(jìn)行分析，即在相同季節(jié)、生長(zhǎng)階段、部位、方位對(duì)表型指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)一步分析。

1.2 形態(tài)學(xué)標(biāo)記國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)

對(duì)植物進(jìn)行形態(tài)學(xué)標(biāo)記始于孟德?tīng)枌?duì)豌豆進(jìn)行的雜交試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)豌豆雜交后代植株花色性狀進(jìn)行對(duì)比、記錄，即可得到雜交后代的遺傳規(guī)律，此為歷史上首次對(duì)植物的遺傳多樣性進(jìn)行研究的記載。通過(guò)對(duì)豌豆雜交后代的表型進(jìn)行記錄及分析，得出不同的分離比，而后提出基因分離定律及基因獨(dú)立分配（自由組合）定律[47]。而后，對(duì)于豌豆雜交后種子的性狀等形態(tài)標(biāo)記研究隨之深入。形態(tài)學(xué)標(biāo)記隨著植物及時(shí)代的進(jìn)化、演變而不斷發(fā)展，目前其亦被廣泛應(yīng)用在各類農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)類植物（如核桃[48]、云南小麥[49]、高羊茅[50]、梨果仙人掌[51]、橄欖[52]等）、藥食兩用作物（如羅勒[53]等）、林木（如扁桃[54]等）、藥用植物（如廣東紫珠[55]、艾蒿[56]、香桃木[57]、洋甘草[58]）、蔬果類植物（如南瓜[59]、石刁柏[60]、辣木[61]、蔥屬植物[62]等）等種類的植物之中，人們通過(guò)肉眼或部分測(cè)量工具對(duì)植株的對(duì)應(yīng)器官進(jìn)行觀察、識(shí)別及測(cè)量等工作即可得到此植株形態(tài)上的差異。

1.2.1 表型性狀研究 戴希剛等通過(guò)菊花12個(gè)數(shù)量性狀（包括株高、莖粗、分枝長(zhǎng)度、節(jié)間長(zhǎng)度、花枝數(shù)等）對(duì)15 個(gè)多頭切花菊品種進(jìn)行遺傳多樣性分析，后通過(guò)遺傳距離進(jìn)行非加權(quán)組平均法（UPGMA）聚類分析，將其分為五大類[34]，基于菊花表型描述亦可對(duì)藥用菊花進(jìn)行分類[63];宋雪彬通過(guò)對(duì)不同菊花品種的葉表型及舌狀花性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，引入了菊花舌狀花形態(tài)關(guān)鍵性狀——花冠筒基部合生程度（CTMD）并進(jìn)行數(shù)量化分級(jí)，最終構(gòu)建3類9型菊花舌狀花分類體系，并通過(guò)24個(gè)葉片形態(tài)性狀及13個(gè)葉形結(jié)構(gòu)參數(shù)性狀，將436個(gè)菊花品種分為16類[64];Ye等使用34個(gè)數(shù)量及質(zhì)量性狀對(duì)百日菊（Zinnia elegans）進(jìn)行形態(tài)學(xué)標(biāo)記，并與隨機(jī)引物擴(kuò)增多態(tài)性DNA（random amplified polymorphic DNA，RAPD）和簡(jiǎn)單重復(fù)序列區(qū)間（inter-simple sequence repeat，ISSR）分子標(biāo)記結(jié)果進(jìn)行比較，可將20個(gè)自交品種分為5類[65];Hashemifar等通過(guò)葉、花序、種子等器官的性狀對(duì)園林觀賞植物分藥花（Perovskia abrotanoides）進(jìn)行表型鑒定，最終依據(jù)地理位置將68個(gè)種群分為3大類（北部和東北部，東南部，中部、北部和東北部）[66];吳蕊等選擇株高、葉表面顏色、葉柄顏色、葉尖類型、小葉形狀及葉頂端裂深6項(xiàng)指標(biāo)作為形態(tài)指標(biāo)并賦予相對(duì)應(yīng)的權(quán)重，對(duì)栽培牡丹秋發(fā) 1 號(hào)（Paeonia suffruticosa? Qiufa 1）與野生紫牡丹（Paeonia delavayi Franch.）雜交后的F1代植株進(jìn)行鑒定，將其分為偏父型、偏母型和中間型3種類型，結(jié)合ISSR分子標(biāo)記結(jié)果對(duì)牡丹雜交后代進(jìn)行早期鑒定[67];羅玉蘭等對(duì)紅刺玫和月季進(jìn)行雜交，并將其后代與親本之間進(jìn)行形態(tài)對(duì)比，結(jié)合簡(jiǎn)單重復(fù)序列（simple sequence repeat，SSR）分子標(biāo)記相關(guān)結(jié)果鑒定親本與F1后代之間的親緣關(guān)系并選擇需要的表型性狀[68];此外，形態(tài)學(xué)標(biāo)記還被廣泛應(yīng)用于牡丹[69]、蠟梅[70-71]等園林植物中。程千釘?shù)葘?duì)3種百合雜交后代進(jìn)行苗期形態(tài)分析并進(jìn)行RAPD 分子標(biāo)記鑒定，結(jié)果表明，其中2種雜交后代形態(tài)偏向野生型父本[72]，這可能是由于野生種相對(duì)栽培種具有更強(qiáng)的遺傳傳遞能力導(dǎo)致的[73];徐世松等基于形態(tài)學(xué)標(biāo)記對(duì)紅掌（Anthurium andraeanum Linden.）進(jìn)行了遺傳多樣性分析，將32個(gè)紅掌品種分為4個(gè)小類群和1個(gè)大類群[74]。此外，對(duì)于植物表型標(biāo)記的研究還存在于甘薯[75]、蠟梅[76]、珍珠黃楊[77]等植物中。

綜上所述，表型標(biāo)記除了可以對(duì)植物不同品種間進(jìn)行劃分、鑒定及聚類分析外，亦可對(duì)雜交后代與親本之間的親緣關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，甚至對(duì)植物起源的探究起到重要的作用[78]，在遺傳多樣性及親緣關(guān)系研究中具有非常重要的作用。

1.2.2 解剖結(jié)構(gòu)研究 植物解剖結(jié)構(gòu)與其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性、抗逆性密切相關(guān)，可作為植物表型標(biāo)記及適應(yīng)性評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要內(nèi)容[79-80]。對(duì)于植物解剖結(jié)構(gòu)方面亦有較多研究。王飛權(quán)等使用17項(xiàng)葉片解剖結(jié)構(gòu)性狀對(duì)70 份武夷名叢的茶樹種質(zhì)進(jìn)行遺傳鑒定，將所有種質(zhì)資源劃分為 3 個(gè)類群，為后期種質(zhì)資源良種選育提供了理論基礎(chǔ)[44];羅濤對(duì)重慶地區(qū)野生春蘭（Cymbidium goeringii）根部進(jìn)行解剖并與葉形態(tài)特征進(jìn)行對(duì)比，挖掘其遺傳特性及形態(tài)學(xué)差異[81];金洪采用形態(tài)學(xué)標(biāo)記、解剖結(jié)構(gòu)分析與分子標(biāo)記相結(jié)合的方法，將我國(guó)20個(gè)結(jié)縷草居群分為8類[82];鄧傳良通過(guò)對(duì)11種石蒜屬觀賞植物葉解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，并結(jié)合葉表型指標(biāo)，探究石蒜屬植物系統(tǒng)分類的關(guān)系[83];李亞男通過(guò)研究110個(gè)來(lái)源的狗牙根居群解剖結(jié)構(gòu)特征，并依據(jù)解剖學(xué)機(jī)制篩選抗旱性指標(biāo)并據(jù)此篩選出2份抗寒性較強(qiáng)的狗牙根種質(zhì)（HNBS0801、HNLG0801）[84];徐靜靜通過(guò)對(duì)比15個(gè)杜鵑品種葉片解剖結(jié)構(gòu)之間的差異并對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，最終將15個(gè)杜鵑品種聚為不同的分類[85];Litkowiec等研究地中海地區(qū)及歐洲中部地區(qū)不同類群冷杉針葉表型及解剖結(jié)構(gòu)，揭示其與地理環(huán)境之間的關(guān)系，并推斷其遺傳特征[86]。此外，對(duì)于植物解剖結(jié)構(gòu)與遺傳關(guān)系之間的研究還可見(jiàn)于紫椴及部分藥用植物中[87-88]。

2 形態(tài)學(xué)標(biāo)記研究方法不足之處

盡管形態(tài)學(xué)標(biāo)記具有直觀、快速、簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，在不進(jìn)行更深層次的檢測(cè)時(shí)可作為園林植物品種分類最直觀的方法[89]，但目前單純的形態(tài)學(xué)標(biāo)記依舊存在以下不足之處。

2.1 存在可供標(biāo)記、分析的位點(diǎn)過(guò)少

隨著越來(lái)越多的植物性狀及形態(tài)的逐漸出現(xiàn)，植物基本性狀已不能采用簡(jiǎn)單的形式進(jìn)行標(biāo)記及區(qū)分，且這些形態(tài)、性狀也由多種基因進(jìn)行共同控制，在部分園藝變種非常多的植物中更甚，如菊花、梅花、茶花、芍藥、三色堇等園藝變種繁多的植物，此類植物性狀均有相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行了充分的介紹，故難以通過(guò)單純的形態(tài)辨認(rèn)方式區(qū)分不同的變異形式。此外，部分植物相關(guān)物種由于外觀、形態(tài)特征和顏色的相似性，可能存在物種間的混淆。如由于姜黃屬幾種植物外觀和顏色的相似性，其形態(tài)特征可導(dǎo)致幾個(gè)相關(guān)的物種出現(xiàn)識(shí)別的混淆及鑒定錯(cuò)誤[20]。

2.2 部分性狀不通用，難以進(jìn)行橫向?qū)Ρ?/p>

在部分園藝變種較多的植物種類中，部分性狀描述只適用于特定種類的植物品種。例如，在中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) NY/T 2228—2012《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 菊花》的描述中，對(duì)花心小花針狀、管狀、漏斗狀、管狀（上端增粗）及花瓣?duì)畹拿枋鰞H限于托桂型品種;對(duì)花枝形態(tài)中圓錐形、拱圓頂形、圓柱形、傘型、平頂傘型的描述僅限于分叢生型多頭品種;對(duì)頂生頭狀花序著生姿態(tài)中上沖、斜上沖、水平、下垂的描述僅限于非叢生型品種;除此之外，對(duì)花托縱切面、舌狀小花縱向形態(tài)等性狀的描述也存在特定品種的規(guī)定。若植物品種較多且差異較大時(shí)，難以僅通過(guò)表型完成對(duì)植物的分類及鑒定。

2.3 植株形態(tài)易受到外部環(huán)境影響，制約因素多

植物表現(xiàn)型與其本身基因型及外部環(huán)境的共同作用有關(guān)，形態(tài)的建成（尤其是一些數(shù)量性狀）受到環(huán)境等外部條件的影響，無(wú)法反映植株本身全部的遺傳差異，即存在表型=基因型+環(huán)境（P=G+E）的關(guān)系，且數(shù)量性狀的統(tǒng)計(jì)通常在一個(gè)時(shí)期，難以貫穿植物整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，故很難完全對(duì)植物基因型進(jìn)行充分反映[46]。此外，植物的一些數(shù)量性狀難以擺脫環(huán)境的影響，表觀遺傳變異在植物表型形成的環(huán)節(jié)具有重要的影響作用?；蚪MDNA（基因型）+環(huán)境因素+表觀遺傳變異+母系遺傳效應(yīng)=表現(xiàn)型。如王沫竹的研究表明，香菇草表觀遺傳多樣性較高，與種群內(nèi)及種群間的變異存在一定的關(guān)聯(lián)，而表型變異則未占主導(dǎo)地位，且水淹、光照皆對(duì)其形態(tài)建成起到一定的影響作用[90];部分植物（如虎杖等）表觀遺傳水平大于遺傳水平，且二者互相獨(dú)立[91];He等利用甲基化敏感性標(biāo)記（methylation-sensitive amplified polymorphism，MSAP）技術(shù)對(duì)全球各地收集的60份地方種質(zhì)資源蓖麻的表觀遺傳多樣性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，表觀遺傳多樣性在群體水平上表現(xiàn)為中等變異，而不同種源之間沒(méi)有明顯的地理結(jié)構(gòu)[92];Mastan等利用擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（amplified fragment length polymorphism，AFLP）技術(shù)與甲基化敏感擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（methylation-sensitive AFLP，MS-AFLP）技術(shù)對(duì)麻瘋樹進(jìn)行標(biāo)記，結(jié)果表明，不同種源麻瘋樹表觀遺傳變異大于遺傳變異，遺傳差異較小的基因型可能具有較高的表觀遺傳差異[93];DNA甲基化、RNA甲基化、組蛋白修飾、小分子RNA（microRNA）等途徑可通過(guò)影響轉(zhuǎn)錄過(guò)程、染色質(zhì)重塑等方面從而達(dá)到不通過(guò)改變DNA序列而影響植株表型的效果[94-96]。這是目前表型標(biāo)記中尚待深入研究的部分。

2.4 遺傳穩(wěn)定性不一致，可靠性稍低

在植物中，生殖器官（花、果實(shí)、種子）的遺傳變異最穩(wěn)定，但營(yíng)養(yǎng)器官（如葉等）在同一植株中隨著生部位、發(fā)育階段、生長(zhǎng)環(huán)境等不同存在較大形態(tài)差異。在植物種間雜交頻繁、關(guān)系復(fù)雜的情況下，僅通過(guò)表型分析易出現(xiàn)以偏概全、混淆等現(xiàn)象，使種間關(guān)系模糊難以區(qū)分。故僅使用表型性狀進(jìn)行分析時(shí)必須注意選擇相同季節(jié)、部位、方位、發(fā)育階段的植株進(jìn)行表型性狀標(biāo)記及分析[97]。

此外，表型標(biāo)記與分子標(biāo)記得出的遺傳多樣性分析結(jié)果因物種不同存在較大不確定因素。Zafar-Pashanezhad等研究表明，植物Eruca sativa L.基因型的地理起源與分子分類結(jié)果相似程度很高[98];關(guān)錳等對(duì)陜西、河南、浙江3省的35 份山茱萸種質(zhì)資源進(jìn)行表型及ISSR分子標(biāo)記遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，各種源形態(tài)特征與地理分布、分子標(biāo)記結(jié)果具有一定的相關(guān)性[40];蔣向輝等對(duì)7個(gè)不同來(lái)源金銀花品種進(jìn)行形態(tài)標(biāo)記與分子標(biāo)記時(shí)，二者研究結(jié)果類似[99]。但在多數(shù)表型標(biāo)記與分子標(biāo)記進(jìn)行對(duì)比的研究中，基于表型標(biāo)記得出的種質(zhì)資源、物種聚類結(jié)果與分子標(biāo)記結(jié)果之間存在一定的不同。Rahimi等對(duì)傘形科一種名為Ducrosia anethifolia Boiss.的植物進(jìn)行表型標(biāo)記及分子標(biāo)記分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，形態(tài)分析結(jié)果與分子分析結(jié)果并不完全對(duì)應(yīng)[100];Kadri等的研究表明，椰棗（Phoenix dactylifera L.）可能由于不同地區(qū)之間植株存在相互交配問(wèn)題，種質(zhì)資源不能完全按照地理來(lái)源進(jìn)行分類[35];唐麗等對(duì)湖南地區(qū)13個(gè)南天竹種源的南天竹研究表明，其形態(tài)標(biāo)記和 ISSR標(biāo)記聚類結(jié)果之間的相關(guān)性不高，相關(guān)系數(shù)僅為 0.213[101];文亞峰等對(duì)人心果形態(tài)及分子標(biāo)記的結(jié)果關(guān)聯(lián)性亦不高[102];魏仕偉等對(duì)葉用萵苣進(jìn)行形態(tài)標(biāo)記及SSR分子標(biāo)記的結(jié)果表明，27份材料形態(tài)標(biāo)記僅將材料分為2組，而分子標(biāo)記可分為4組，二者分類結(jié)果截然不同[103]。此類結(jié)論還出現(xiàn)在黑麥草[104]、石竹類植物[石竹（Dianthus chinensis）、須苞石竹（D. barbatus）和瞿麥（D. superbus）][105]等植物中。這很可能是由于不同種源、不同種類的植物在不同生長(zhǎng)環(huán)境中受到環(huán)境因素的長(zhǎng)期影響，進(jìn)而出現(xiàn)表觀遺傳變異。此外，標(biāo)記結(jié)果的一致性也與物種進(jìn)化背景、生態(tài)習(xí)性等因素存在相關(guān)關(guān)系，標(biāo)記方法本身的準(zhǔn)確度及原理對(duì)結(jié)果也存在較大影響。

基于以上的局限與植物物種不斷的發(fā)展與進(jìn)化，目前形態(tài)學(xué)標(biāo)記僅作為輔助或遺傳標(biāo)記中的一部分使用。針對(duì)植株表型與表觀遺傳變異、種群變異之間關(guān)系的研究少之又少。

3 植物形態(tài)學(xué)標(biāo)記的研究展望

形態(tài)學(xué)標(biāo)記目前在林木遺傳育種及園林植物遺傳育種學(xué)科中依舊具有重要作用，其簡(jiǎn)潔、直觀的特點(diǎn)是其他任何一種遺傳標(biāo)記方法所不具備的?；谀壳靶螒B(tài)學(xué)標(biāo)記中依舊存在的諸多問(wèn)題，可對(duì)各個(gè)種類的植物建立相應(yīng)的性狀描述標(biāo)準(zhǔn)，在性狀的描述規(guī)范上更進(jìn)一步，此外，可針對(duì)不同種類植物建立相應(yīng)的形態(tài)學(xué)標(biāo)記時(shí)期及方法，探究植物不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期下形態(tài)的差異。目前有文獻(xiàn)表明，外界環(huán)境對(duì)植物體造成的長(zhǎng)期影響可形成一定的表觀遺傳效應(yīng)，其可能發(fā)生于植物生長(zhǎng)發(fā)育的任何階段。表觀遺傳效應(yīng)與遺傳物質(zhì)表達(dá)所造成植物性狀的差異的相互關(guān)系及內(nèi)在機(jī)制，目前仍未明確，有待進(jìn)一步研究。此外，應(yīng)更注重表型標(biāo)記、解剖結(jié)構(gòu)標(biāo)記以及細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、生化標(biāo)記及分子標(biāo)記之間的關(guān)聯(lián)，為林木或園林植物選育提供重要參考。

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