20個赤蒼藤種質(zhì)資源表型性狀的遺傳多樣性分析及綜合評價

馬道承, 楊有興, 陳文浪, 萬秀勇, 潘淑民, 文國榮, 王凌暉*

( 1. 廣西大學(xué) 林學(xué)院, 南寧 530004; 2. 南寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 南寧 530021 )

赤蒼藤(Erythropalumscandens)為鐵青樹科、赤蒼藤屬的一種常綠木質(zhì)藤本植物。其具有食用、藥用、觀賞等多種功能且營養(yǎng)價值高,在桂、粵、閩、滇等省(區(qū))常被用作木本蔬菜(隆衛(wèi)革等, 2017)。目前,赤蒼藤栽培技術(shù)、藥用成分分析方面研究較為常見(梁臣艷等, 2017; 符策等, 2019)。為探究其豐產(chǎn)栽培及苗期撫育措施,已陸續(xù)出現(xiàn)了有機肥配施(郭品湘, 2020)、氮磷鉀配比施肥(馬道承等, 2022a, b)、生長調(diào)節(jié)劑(劉芳等, 2022)等相關(guān)研究。但赤蒼藤的嫩芽、葉部分目前在華南、西南地區(qū)多作為木本蔬菜供人食用,前期研究發(fā)現(xiàn),在實際生產(chǎn)中,其芽葉及嫩枝產(chǎn)量仍待提升。選育優(yōu)良品種并使其豐產(chǎn)是目前赤蒼藤發(fā)展中的重要目標(biāo)。

植株表型性狀包含肉眼或儀器可測量的植物特征及植物不同器官的解剖學(xué)結(jié)構(gòu),是植物性狀特征的外在體現(xiàn)。而形態(tài)學(xué)標(biāo)記范疇可包含植物營養(yǎng)器官(莖、葉、株型等)、生殖器官(花、果實、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(根系、莖、葉等器官的解剖結(jié)構(gòu)),可作為植物遺傳多樣性差異的衡量標(biāo)準(zhǔn)。不同表型性狀的指標(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(張志毅, 2012; 馬道承等, 2022c)。葉是植物個體中最易采集的營養(yǎng)器官,而枝條生長易于觀測,二者常用于植物遺傳多樣性分析,并可衡量木本蔬菜、藥用植物等作物的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益。近年來,辣木(Moringaoleifera)(Ganesan et al., 2014)、香椿(Toonasinensis)(班騫等, 2016)、羅勒(Ocimumbasilicum)(Dridi et al., 2017)、苦荬菜(Ixerispolycephala)(吳軍等, 2018)、北艾(Artemisiavulgaris)(Jogam et al., 2020)、枸杞屬(Lycium)(唐燕等, 2021)等多種葉菜類植物均被進(jìn)行了基于葉及枝條種質(zhì)資源遺傳多樣性分析。在以上樹種的報道中,通過對各植物表型性狀及農(nóng)藝性狀的測定及分析可揭示不同植物種質(zhì)資源的遺傳多樣性并選擇出表現(xiàn)良好、值得推廣的種質(zhì)資源,但因目前木本蔬菜可包含葉菜、花菜、果菜、莖菜等種類(秦飛等, 2005),其種質(zhì)資源的評價方式、優(yōu)良種質(zhì)選育等方面尚需建立更為成熟、統(tǒng)一的方法及研究體系。

目前,對赤蒼藤分子生物學(xué)及種質(zhì)資源的研究僅限于不同器官的轉(zhuǎn)錄組分析和基因表達(dá)研究(韋婉羚等, 2022)、DNA提取方式及葉綠體基因序列測定(Zhu et al., 2018)、品種選育及引種馴化(張尚文等, 2020)、基于ISSR及SCoT的種質(zhì)資源指紋圖譜構(gòu)建(楊天為等, 2022)、品種發(fā)芽率探究(符策等, 2022)等方面,報道非常有限。其中,Zhu等(2018)對赤蒼藤進(jìn)行了葉綠體基因序列測定,發(fā)現(xiàn)其質(zhì)體組長度為156 154 bp,包含2個倒置重復(fù)區(qū)(26 394 bp)、1個大單拷貝區(qū)(84 799 bp)和1個小單拷貝區(qū)(18 567 bp),質(zhì)體的112個基因中蛋白質(zhì)編碼基因、tRNA基因和rRNA基因數(shù)量分別為79個、29個和4個;張尚文等(2020)首次提出‘桂赤蒼藤1號’‘桂赤蒼藤2號’兩個赤蒼藤品種,并在廣西、河南兩地進(jìn)行試種;楊天為等(2022)對24份赤蒼藤種質(zhì)資源進(jìn)行ISSR及SCoT分子標(biāo)記,將24份赤蒼藤種質(zhì)聚為3類并分別構(gòu)建指紋圖譜。但以上研究僅解釋了赤蒼藤葉綠體基因序列DNA的情況及24份種質(zhì)單獨標(biāo)記后繪制指紋圖譜,未能完成種源、居群等范圍的系統(tǒng)研究,無法從群體遺傳學(xué)的角度深入解釋赤蒼藤豐富的遺傳多樣性是何種原因形成的且鮮見赤蒼藤種質(zhì)資源的表型性狀標(biāo)記。此外,張尚文等(2020)和符策等(2022)的研究中提及的‘桂赤蒼藤1號’‘桂赤蒼藤2號’‘龍州金龍紅芽’‘越南紅芽’等紅芽、綠芽品種尚未得到廣泛、有效宣傳及推廣。民間對赤蒼藤野生種質(zhì)資源破壞較多、缺乏保護(hù)措施,目前尚未出現(xiàn)成熟的種質(zhì)資源收集圃。赤蒼藤種質(zhì)資源尚未建立有成熟的收集方法、各省(區(qū)、市)野生種質(zhì)遺傳多樣性及親緣關(guān)系鮮見研究。故赤蒼藤良種選育及推廣仍需按照種質(zhì)資源收集及遺傳多樣性分析、選擇、培育的順序依次進(jìn)行。

基于此,本研究以分布于越南及中國的廣西、廣東、福建的共20個赤蒼藤種源為對象,測定并計算8個葉形態(tài)性狀、4個葉功能性狀和4個枝條性狀,對各性狀進(jìn)行描述統(tǒng)計、方差分析以及性狀相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析,通過分析各種源性狀及不同赤蒼藤種源基于主成分分析及聚類分析的分類,擬探討:(1)赤蒼藤不同種源表型變異及遺傳多樣性水平如何;(2)不同性狀之間有何關(guān)聯(lián);(3)基于16個表型性狀可將20個赤蒼藤種源作何分類;(4)各類赤蒼藤種源在廣西南寧引種的表現(xiàn)如何,良種選育環(huán)節(jié)如何進(jìn)行選擇及推廣。旨在分析各地赤蒼藤種源的表型性狀,并初步篩選出具有葉大、分枝多、生長旺盛等優(yōu)良性狀的赤蒼藤種源,為后期推廣栽培及培育高產(chǎn)赤蒼藤品種提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地及供試材料

因目前民間將赤蒼藤視為木本蔬菜大肆采摘,故其野生種質(zhì)資源破壞較嚴(yán)重。本研究中不同赤蒼藤種源植株從苗木公司處收集。2020年間收集越南茶陵及中國廣西、廣東及福建共計20個種源,每個種源收集4～10個植株的枝條扦插成活。若種源植株數(shù)量小于10,則將該種源植株枝條全部收集。種源來源及數(shù)量信息如表1所示。2021年春季將收集來的各種源赤蒼藤植株統(tǒng)一種植于廣西南寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(108.31° E、22.91° N)大棚中,棚上方由一層塑料薄膜與一層黑色遮陰網(wǎng)構(gòu)成。該地屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,年均溫、年均降水量分別為21.6 ℃、1 304 mm,適宜赤蒼藤植株的生長。其中,越南種源1個,中國廣西種源11個,中國廣東種源6個,中國福建種源2個。

表 1 赤蒼藤種質(zhì)資源來源、代號及植株數(shù)量Table 1 Source, code and number of Erythropalum scandens germplasm resources

1.2 指標(biāo)測定

2022年7月對各種源植株進(jìn)行葉、枝條表型性狀測定。使用鋼卷尺測定赤蒼藤上部枝條頂芽向下數(shù)第3～7片成熟功能葉的葉長、最大葉寬、葉長中部寬度(葉中寬)及葉柄長,精確到0.1 cm,同時計算出葉長與最大葉寬的比值(即葉形指數(shù))、葉長與葉中寬的比值(leaf length and 1/2 leaf width ratio,LWR)及葉寬與葉中寬的比值(leaf width and 1/2 leaf width ratio,WWR),精確到0.01;使用鋼卷尺測量植株新生枝條長度,精確到0.1 cm;使用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定葉片厚度及新枝粗度(若供試赤蒼藤植株成熟功能葉較少,葉則至少選擇上部枝條中的3片進(jìn)行測定。在枝條性狀測定時,新枝長度、節(jié)間數(shù)應(yīng)累加植株所有新枝的測定值,新枝粗度則將該植株所有新枝粗度求取平均值)。待以上測定結(jié)束后,每個植株選取3片成熟功能葉,依次使用自來水、去離子水洗凈,105 ℃殺青30 min后70 ℃烘干至恒重,使用電子天平稱量單葉干重,精確到0.1 g。比葉面積為單葉比葉面積與該葉干重的比值,精確到0.01。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016軟件對各類指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,之后采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行描述統(tǒng)計、方差分析,分別計算各種源赤蒼藤葉及枝條性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差,并計算變異系數(shù)CV(標(biāo)準(zhǔn)差/平均值×100),之后采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。進(jìn)行方差分析、多重比較前需對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布及方差齊性檢驗,若發(fā)現(xiàn)不符合則需進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。使用SPSS 18.0軟件中“Pearson相關(guān)性分析”的“雙變量”方法對各性狀進(jìn)行相關(guān)性檢驗,之后使用主成分分析法分析各種源葉及枝條性狀并計算其主成分及綜合得分,并使用R4.2.2軟件中“ggfortify”包繪制主成分分析圖。最終使用聚類分析對20個種源進(jìn)行性狀聚類,以確定各種源間基于表型性狀的親緣關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同赤蒼藤野生種源葉形態(tài)變異

由表2可知,20個赤蒼藤種源之間8項葉形態(tài)指標(biāo)(葉長、最大葉寬、葉中寬、葉柄長、葉厚度、葉形指數(shù)、WWR及LWR)差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。就種源內(nèi)變異系數(shù)而言,葉柄長、葉形指數(shù)的變化幅度最大,分別為6.53%(南寧)～38.68%(上思)和4.90%(柳南)～20.12%(昭平)。8個葉形態(tài)性狀平均變異系數(shù)從大到小依次為葉柄長(20.01%)>葉厚度(11.69%)>LWR(11.01%)>葉形指數(shù)(9.62%)>葉長(8.47%)>葉中寬(8.02%)>最大葉寬(7.59%)>WWR(3.39%)?？梢?赤蒼藤不同性狀變異幅度不盡相同,不同種源植株葉柄長、葉厚度二者變異幅度最大。

在所有種源中,福清種源葉長、最大葉寬、葉中寬均最大,葉整體寬闊;安溪種源葉柄最長;南寧種源葉最厚; 昭平、懷集兩種源葉形指數(shù)最大,葉最為狹長;而WWR和LWR最大的分別為龍門和懷集種源?？v觀所有種源,除葉形指數(shù)外,剩余指標(biāo)地理位置越往東時均呈先增后減趨勢,其中越南高平茶陵、中國福建及兩廣南部多數(shù)種源葉長、最大葉寬、葉中寬及葉柄長均較突出,葉較大。越往北性狀變化趨勢存在波動,但部分種源葉逐漸變得狹長。南寧種源葉形態(tài)指標(biāo)綜合表現(xiàn)及排名呈中上水平?？梢?赤蒼藤不同種源間各項葉形態(tài)指標(biāo)存在不同程度的變異。

表 2 不同種源赤蒼藤葉形態(tài)指標(biāo)測定Table 2 Determination of leaf morphological indices of different resources of Erythropalum scandens

2.2 不同赤蒼藤野生種源葉功能性狀變異

由表3可知,4項葉功能指標(biāo)(單葉面積、單葉干重、比葉面積和新葉數(shù))中,除新葉數(shù)不同種源間差異顯著(P<0.05)外,其余3項指標(biāo)種源間差異均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。各種源內(nèi)變異系數(shù)浮動均明顯,新葉數(shù)、比葉面積、單葉干重、單葉面積的變異系數(shù)范圍分別為6.07%(桂平)～23.01%(信宜)、11.67%(柳南)～40.91%(岑溪)、5.59%(安溪)～40.06%(上思)和34.65%(宜州)～166.92%(茶陵)。4個葉功能指標(biāo)變異系數(shù)依次為新葉數(shù)(70.01%)>比葉面積(25.30%)>單葉干重(24.96%)>單葉面積(15.42%)?？梢?新葉數(shù)量變異幅度在此4項指標(biāo)中最大,而單葉面積變異幅度最小。

所有種源中,福清種源單葉面積、單葉干重最大,單葉生物量積累最多;上思種源比葉面積最大,單位面積葉積累干物質(zhì)最多;桂平種源新葉數(shù)量最多?？v觀所有種源,越往東赤蒼藤種源的葉干重、葉面積逐漸增大,而比葉面積及新葉數(shù)呈先增后減趨勢。葉功能性狀隨緯度變化趨勢較經(jīng)度變化不顯著。福建、廣西及廣東南部的種源單葉面積普遍較大,其干重、比葉面積等亦較為突出,葉呈現(xiàn)寬大且生物量積累豐富的趨勢;桂平、大新的種源新葉數(shù)量最多,而廣東、福建的種源新葉普遍偏少。南寧種源表現(xiàn)呈中上水平。此外,不同種源赤蒼藤植株新葉數(shù)變異幅度遠(yuǎn)高于其他3項指標(biāo)。本研究還發(fā)現(xiàn),不同種源赤蒼藤植株中存在一定數(shù)量的優(yōu)良植株,其葉功能性狀表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于同種源中其他植株。例如,越南茶陵種源中一植株比葉面積及新葉數(shù)分別達(dá)到317.782 cm2·g-1和438片;廣西大新種源中存在兩個優(yōu)良植株,新葉數(shù)分別為380片和487片。此現(xiàn)象的產(chǎn)生致使葉功能性狀變異系數(shù)幅度整體高于葉形態(tài)性狀。

2.3 不同赤蒼藤野生種源枝條性狀變異

由表4可知,4項枝條性狀指標(biāo)(新枝數(shù)量、節(jié)間數(shù)、新枝平均長度及新枝粗度)中,除新枝數(shù)量未達(dá)顯著差異(P>0.05)外,剩余3項指標(biāo)種源間差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。新枝數(shù)量、節(jié)間數(shù)、新枝平均長度、新枝粗度的變異系數(shù)范圍分別為24.91%(昭平)～173.14%(茶陵)、37.53%(宜州)～167.84%(茶陵)、31.93%(安溪)～79.87%(荔浦)和7.75%(宜州)～58.19%(荔浦)。此外,各枝條性狀種源間變異系數(shù)差距較大,排序為節(jié)間數(shù)(71.71%)>新枝數(shù)量(69.11%)>新枝平均長度(51.50%)>新枝粗度(20.57%)?？梢?節(jié)間數(shù)、新枝數(shù)量變異幅度在枝條指標(biāo)中最大,而新枝粗度變異幅度最小。

所有種源中,柳南種源新枝數(shù)量最多,桂平種源節(jié)間數(shù)最多、新枝平均長度最長,而荔浦種源新枝最粗?？v觀所有種源,越往東赤蒼藤種源枝條性狀多呈降低趨勢,可見東部種源枝條生長情況不甚良好;北部種源枝條生長亦不甚突出。其中,廣西中部、南部種源枝條較為粗壯且平均長度較長,福建、廣東等地種源枝條生長表現(xiàn)不佳。部分種源中存在一定數(shù)量的優(yōu)良植株,其節(jié)間數(shù)、新枝數(shù)量方面明顯高于同種源甚至其他種源中的植株。中國桂平種源中節(jié)間數(shù)最多的植株達(dá)388個,節(jié)間數(shù)均值僅次其的中國大新種源中有一植株甚至高達(dá)460個;中國柳南種源中新枝數(shù)量最多的植株有24個枝條,而越南茶陵中發(fā)現(xiàn)一植株,枝條數(shù)量甚至高達(dá)46個。可見,赤蒼藤枝條性狀的差距主要表現(xiàn)在節(jié)間數(shù)與新枝數(shù)量方面,整體變異情況較高且受種源內(nèi)單株表現(xiàn)的影響較大。

2.4 不同赤蒼藤種源葉及枝條性狀相關(guān)性分析

對20個種源赤蒼藤的16項表型指標(biāo)進(jìn)行Pearson雙變量相關(guān)性分析結(jié)果(表5)表明,各類葉及枝條性狀間存在的相關(guān)關(guān)系不盡相同。其中,葉形態(tài)指標(biāo)之間彼此相關(guān)關(guān)系較為突出,以葉長、最大葉寬、葉中寬及葉柄長為主,可見葉片大小與其長、寬及葉柄之間的關(guān)聯(lián)密切。葉形態(tài)指標(biāo)與葉干重多呈顯著或極顯著正相關(guān),可見葉片越大,干物質(zhì)積累越多,但單位面積干物質(zhì)積累能力則下降;葉形態(tài)指標(biāo)與功能指標(biāo)間多呈負(fù)相關(guān),可見葉片越大,其枝條生長能力則越弱。葉功能性狀間彼此多呈現(xiàn)極顯著相關(guān)關(guān)系。4項枝條性狀中,枝條數(shù)量與節(jié)間數(shù)相關(guān)關(guān)系達(dá)極顯著水平,也與新葉數(shù)量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān),可見枝條生長與葉生長間相關(guān)關(guān)系很強,但新枝粗度與新枝平均長度、節(jié)間數(shù)、葉形態(tài)指標(biāo)間亦無明顯聯(lián)系,可見赤蒼藤增粗生長與枝條加長生長、葉片生長間無明顯聯(lián)系。

表 3 不同種源赤蒼藤葉功能性指標(biāo)測定Table 3 Determination of functional indices of leaves from different resources of Erythropalum scandens

2.5 不同赤蒼藤種源表型性狀主成分分析及聚類分析

對本試驗中測定的赤蒼藤16個表型性狀進(jìn)行主成分分析,前4個主成分特征根大于1,累計貢獻(xiàn)率85.528%。由表6和表7的主成分分析結(jié)果可知。主成分1貢獻(xiàn)率為48.599%,以葉形態(tài)性狀中的葉長、最大葉寬、葉中寬和葉柄長荷載最大,主要體現(xiàn)出葉的形態(tài)生長狀況,此主成分中福清、安溪、海豐的種源得分排名最高;主成分2貢獻(xiàn)率為19.025%,以新枝數(shù)量、新葉數(shù)和節(jié)間數(shù)荷載最大,主要體現(xiàn)枝條萌發(fā)、加長生長及葉生長的狀況,此主成分中大新、上思、桂平的種源得分最高;主成分3貢獻(xiàn)率為11.430%,以WWR、LWR荷載最大,主要體現(xiàn)葉長、葉寬與葉中寬的比值,主要體現(xiàn)葉的形狀,此主成分中南寧、桂平和荔浦的種源得分最高;主成分4貢獻(xiàn)率為6.474%,以單葉面積、單葉干重和新枝粗度荷載最大,主要體現(xiàn)葉大小、干物質(zhì)積累及枝條增粗生長狀況,荔浦、合浦和柳南的種源得分最高。基于主成分分析結(jié)果繪制出圖1,由圖1可知,赤蒼藤種源表型性狀與其地理分布存在一定的關(guān)聯(lián)。中國福建2個種源關(guān)系較近,中國廣西、廣東多數(shù)種源關(guān)系較近,而越南高平茶陵種源與中國廣西南寧、合浦及中國廣東海豐的種源關(guān)聯(lián)較強。

圖2為不同種源赤蒼藤基于表型性狀的系統(tǒng)聚類結(jié)果。由聚類結(jié)果結(jié)合表2-表4中的數(shù)據(jù)可知,依據(jù)本試驗中測定的各項形態(tài)指標(biāo),可將20個赤蒼藤種源分為三大類,其中,安溪、福清、海豐、南寧、茶陵、荔浦、合浦、龍門、信宜、柳南、羅定、廉江、懷集13個種源為第一類,此大類種源的葉普遍較大,以福建種源最為突出;岑溪、興業(yè)、宜州、昭平4種源為第二類,分布于桂北及桂東北地區(qū),此大類種源葉偏小且葉干物質(zhì)積累、枝條生長等方面表現(xiàn)不甚突出; 上思、大新、桂平3種源為第三類,分布于桂南、桂西南地區(qū),此大類種源葉偏小、狹長,但枝條節(jié)間數(shù)量多、生長旺盛。各大類赤蒼藤種源中的小類在地理分布上均較為接近。綜上可知,福建安溪及福清種源葉最大,可作為大葉種源引種;大新、上思和桂平種源分枝和節(jié)間數(shù)多,可作為枝條生長旺盛的種源引種;綜合葉及枝條性狀,福建安溪種源表現(xiàn)最佳,其次為福清、海豐、南寧、茶陵,昭平、宜州兩種源在南寧生長表現(xiàn)最差。

表 4 不同種源赤蒼藤枝條生長狀況測定Table 4 Determination of growth status of branches of different resources of Erythropalum scandens

3 討論與結(jié)論

3.1 赤蒼藤不同種源表型性狀的多樣性及其變異原因分析

作為植物體數(shù)量最多、最易于統(tǒng)計各類性狀的器官,葉常被用作形態(tài)標(biāo)記的重要材料,枝條亦可作為衡量遺傳多樣性的重要輔助性狀。但是,二者的遺傳變異受到植物體遺傳因素、環(huán)境因素等多方面的影響,是植物遺傳物質(zhì)與環(huán)境共同作用的結(jié)果(馬道承等, 2022c)。在本研究中,葉形態(tài)性狀、葉功能性狀及枝條性狀種源內(nèi)變異系數(shù)范圍分別為1.72%～38.68%、5.59%～166.92%和7.75%～173.14%,種源間變化范圍分別為3.39%～20.01%、15.42%～70.01%和20.57%～71.71%,由此可以看出,本試驗中4地區(qū)赤蒼藤種源內(nèi)變異程度大于種源間,與張瑩等(2018)和賀思騰等(2021)分別對梨屬(Pyrus)和多油辣木(Moringaoleifera)的研究結(jié)果類似赤蒼藤種質(zhì)資源具有較高的遺傳多樣性。以下為赤蒼藤種源表型性狀變異的原因分析。

3.1.1 內(nèi)因(遺傳因素、材料選擇等方面的影響) 自身遺傳因素的影響。植物在原生地長期的環(huán)境影響下,進(jìn)化出對應(yīng)的性狀,從而更好地適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?。本研究發(fā)現(xiàn),赤蒼藤種源東部葉逐漸變大、圓潤,干物質(zhì)積累逐漸增加,但枝條、節(jié)間等生長逐漸減緩。越往北葉越大,而形態(tài)越偏向狹長。這與宋杰(2013)等對云南含笑(Micheliayyunnanensis)的研究結(jié)果類似,但與鄧童等(2022)、蒙檢等(2022)對單葉薔薇(Rosapersica)、觀光木(Micheliaodora)的研究結(jié)果有別。鄧童等(2022)發(fā)現(xiàn),新疆單葉薔薇群體西部、北部群體其葉長、寬越大,葉趨于寬闊且偏厚,而分布地越往南其葉趨于狹長且干物質(zhì)積累下降;蒙檢等(2022)研究表明,觀光木植株葉面積、葉干重隨緯度上升而逐漸下降。由此可見,植物表型性狀隨環(huán)境因素的變化與植物種類、對環(huán)境的適應(yīng)能力等因素有關(guān)。此外,植物性狀隨地理位置的變化趨勢受到海拔、植株年齡等自身因素的影響。李因剛等(2014)對浙江楠(Phoebechekiangensis)的研究結(jié)果表明,其不同性狀隨經(jīng)度、緯度變化趨勢存在一定波動。綜上表明,植物種類對環(huán)境的適應(yīng)性及經(jīng)緯度、海拔等因素均對植物形態(tài)建成存在較大的影響,需根據(jù)實際因素決定。

表 5 不同種源赤蒼藤葉及枝條性狀相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of leaf and branch characters of different resources of Erythropalum scandens

取材部位及培育方式的影響。本研究發(fā)現(xiàn),多個赤蒼藤種源中存在一株或多株優(yōu)良植株,其性狀表現(xiàn)與同種源中其他單株明顯不同,是造成種源內(nèi)變異程度較高的重要原因。這可能與種源收集和扦插繁育時的取材部位、母株年齡等因素有關(guān)。劉桂英等(2016)對柴達(dá)木盆地3個黑果枸杞(Lyciumruthenicum)的研究表明,葉性狀不同群體內(nèi)、群體間的變異系數(shù)范圍分別為0.69%～42.28%和1.39%～23.94%,枝條性狀則分別為2.65%～14.65% 和7.20%～8.57%,其中老枝上的葉形態(tài)性狀變異系數(shù)高于木質(zhì)化枝及當(dāng)年生枝;王婭麗等(2022)發(fā)現(xiàn)文冠果(Xanthocerassorbifolium)2～3年生嫁接苗或嫁接1年生枝條的3年生實生苗的枝條性狀不盡相同,其中當(dāng)年生枝條長度(ABL)變異系數(shù)高達(dá)63.25%,遠(yuǎn)高于其他器官。此外,王廣亞等(2022)發(fā)現(xiàn)水曲柳(Fraxinusmandshurica)復(fù)葉中不同著生位置的小葉形態(tài)及功能性狀表現(xiàn)不同。目前野生生長狀態(tài)下的赤蒼藤植株受民間采集破壞嚴(yán)重,在種源收集時只能在不影響植株生長的情況下對枝條應(yīng)采盡采,但難以保證各種源所采集的枝條部位、母株年齡等因素完全契合,并且扦插成活時對應(yīng)插穗位置會存在一定差異,故而造成本研究中赤蒼藤枝條性狀及部分葉性狀的變異系數(shù)較大。后期應(yīng)對不同種源赤蒼藤進(jìn)行更為詳盡地收集及持續(xù)多年地觀測,以進(jìn)一步驗證其性狀的變異情況及規(guī)律。

圖 1 基于葉及枝條表型性狀的赤蒼藤種源主成分分析結(jié)果Fig. 1 Results of principal component analysis based on leaf and branch phenotypic characters of Erythropalum scandens resources

圖 2 不同種源赤蒼藤聚類分析結(jié)果Fig. 2 Clustering analysis results of different resources of Erythropalum scandens

表 6 赤蒼藤種源表型性狀的主成分分析Table 6 Principal component analysis of phenotypic characters of Erythropalum scandens resources

表 7 不同種源赤蒼藤葉及枝條性狀主成分分析得分情況Table 7 Scores of principal component analysis of leaf and branch characters of different resources of Erythropalum scandens

3.1.2 外因(栽植環(huán)境等方面的影響) 氣候因子(氣溫、降水等)、土壤性質(zhì)(pH、鹽度等)可作為影響植物多器官的單一或復(fù)合因素(Mckee &Richards, 1996; 張凱等, 2017)。本試驗中,赤蒼藤葉形態(tài)性狀、葉功能性狀及枝條性狀變異系數(shù)范圍分別為1.72%～38.68%、5.59%～166.92%和7.75%～173.14%,可見將不同赤蒼藤種源進(jìn)行統(tǒng)一引種栽培后,葉形態(tài)性狀在引種種植后變化幅度小于功能性狀及枝條性狀,并且種源內(nèi)變異情況大于種源間。這可能是赤蒼藤葉形態(tài)性狀對相同環(huán)境因素的適應(yīng)性較葉功能性狀及枝條性狀強所致。王楚楚等(2019)將廣西、廣東、湖南的5個翅莢木(Zeniainsignis)種源引種至福建南平,發(fā)現(xiàn)各種源葉干物質(zhì)含量、比葉重等指標(biāo)差異不顯著,其葉性狀可較強地適應(yīng)相同的氣候及環(huán)境因子;陳嘉靜等(2019)發(fā)現(xiàn)刨花潤楠(Machiluspauhoi)不同種源植株在江西、福建兩地栽植時,種源因素與同質(zhì)園環(huán)境因素均對其葉性狀產(chǎn)生影響,栽植過程中同質(zhì)園土壤條件對刨花潤楠幼苗葉功能性狀的影響程度大于種源;馬香艷等(2021)對蘆葦(Phragmitesaustralis)的研究結(jié)果表明,將寧夏平原及黃河三角洲的蘆葦引種至山東青島后,除少數(shù)性狀外,多數(shù)植株及葉性狀變異系數(shù)較野生狀態(tài)的小,寧夏平原植株各性狀變異系數(shù)均值由64.72%減小至60.68%,而黃河三角洲植株各性狀變異系數(shù)均值則由68.19%減小至55.53%,其中葉長、葉寬受環(huán)境影響不大,而株高、葉厚受環(huán)境影響較大;杧果(Mangiferaindica)、魚腥草(Houttuyniacordata)等被引種栽培后,居群內(nèi)變異程度較低,差距小,其中對魚腥草同質(zhì)園栽培下的20居群的葉表型進(jìn)行標(biāo)記后發(fā)現(xiàn),大多數(shù)葉性狀變異系數(shù)小于10%,居群內(nèi)變異程度較低,居群間變異系數(shù)以葉面積最大,為10.28%(陳志峰等, 2015; 李愛民等, 2018)。由此可見,植物部分表型性狀在相同環(huán)境的作用下變異程度逐漸減小,但亦有不同情況。唐仁華等(2021)對野生及同質(zhì)園栽培環(huán)境下5個東紫蘇(Elsholtziabodinieri)種源進(jìn)行表型性狀測定發(fā)現(xiàn),2017—2018年間隨著東紫蘇種源由野生狀態(tài)引種至同質(zhì)園栽植,當(dāng)年生枝長及每個枝條葉對數(shù)減小,而葉長、葉寬及葉面積增大,葉及枝條性狀變異系數(shù)較野生狀態(tài)提高。引種后良好的環(huán)境可能會放大部分性狀在個體水平遺傳上的差異,進(jìn)而引起變異幅度的增大。綜上所述,長期統(tǒng)一的環(huán)境條件對不同植物性狀的影響不盡相同,需要根據(jù)實際進(jìn)行深入分析及研究。

3.2 赤蒼藤不同種源表型性狀的相關(guān)性分析

在本研究中,葉片性狀相關(guān)性的研究結(jié)果與班騫等(2016)、唐仁華等(2021)和楊玉潔等(2022)對苦荬菜、東紫蘇、翅果油樹(Elaeagnusmollis)的研究結(jié)果類似。葉伸長生長的同時,其寬度亦呈現(xiàn)增長趨勢,葉生物量積累也呈上升趨勢,可見植物葉性狀相關(guān)關(guān)系顯著。葉生長的同時其干物質(zhì)積累能力上升、葉柄變長,但亦有反例。鄧童等(2021)對單葉薔薇的研究表明,其葉面積、葉厚度與葉干物質(zhì)積累之間呈顯著負(fù)相關(guān),可見葉片干物質(zhì)積累隨葉片增大、增厚而減小,與本研究結(jié)果相反。這可能與物種不同、生長環(huán)境不同等因素有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn),赤蒼藤種源葉越大時,其枝條生長越弱,這與多數(shù)研究結(jié)果存在區(qū)別。張瑩等(2018)對梨的研究發(fā)現(xiàn),葉片寬度與一年生枝條長度呈負(fù)相關(guān),但節(jié)間長度、葉片長度等與其呈正相關(guān);蔡齊飛等(2022)研究表明,山桐子(Idesiapolycarpa)葉長、葉寬等形態(tài)指標(biāo)與當(dāng)年生、一年生側(cè)枝數(shù)呈正相關(guān),但與輪生枝條數(shù)量呈負(fù)相關(guān),這可能是由不同物種植株生長時養(yǎng)分、生物量等分配不同所造成的,需要進(jìn)行更深入的研究。除新枝粗度外,枝條性狀間多呈極顯著正相關(guān),這與多數(shù)研究結(jié)果一致?？梢姵嗌n藤新枝數(shù)量增長與其伸長存在聯(lián)系,但與增粗無必然聯(lián)系。

3.3 赤蒼藤不同種源的聚類分析

在本研究中,20個赤蒼藤種源經(jīng)聚類可分為三大類,其中各大類、小類種源地理位置相對接近。此分類結(jié)果與楊天為等(2022)采用ISSR、SCoT技術(shù)對赤蒼藤種源的劃分結(jié)果有不同之處。楊天為等的研究中每種源僅取1株植株進(jìn)行分子標(biāo)記并繪制指紋圖譜,后使用分子標(biāo)記進(jìn)行UPGMA 聚類,雖均將所有種源聚為三大類,但其中最大類的種源中包含地區(qū)眾多,進(jìn)而得出“赤蒼藤種源遺傳多樣性表現(xiàn)與地理位置無顯著相關(guān)關(guān)系”的結(jié)論,仍待商榷。本研究中基于主成分分析及聚類分析的種源分類中地理位置相近的種源多劃分為同一類或同一小類,并且系統(tǒng)聚類時各類種源具有較明顯的共同性狀特征,表現(xiàn)接近。但值得注意的是,本研究中福建福清種源與廣東、廣西種源聚為同一大類,形態(tài)上與廣東種源更類似,與楊天為等(2022)研究發(fā)現(xiàn)的“福建福清種源在ISSR分子標(biāo)記下與貴州荔波種源親緣關(guān)系最近,與廣西百色、廣西興業(yè)及分到同一小類,與廣西、貴州等地多種源親緣關(guān)系亦較近;而SCoT分子標(biāo)記聚類下,其與廣西昭平種源親緣關(guān)系最近,與廣東、海南等地區(qū)多數(shù)種源亦存在較近的親緣關(guān)系”有所區(qū)別。據(jù)中國國家標(biāo)本平臺(http://www.nsii.org.cn)數(shù)據(jù)庫記載,目前登記在冊的243條赤蒼藤標(biāo)本記錄中,福建省暫無相關(guān)數(shù)據(jù)記錄,部分省(區(qū)、市)的赤蒼藤可能存在互相引種等現(xiàn)象。綜上所述,目前赤蒼藤種質(zhì)資源的聚類分析仍需對各種源進(jìn)行群體分子標(biāo)記加以論證,對部分地區(qū)的種質(zhì)資源甚至應(yīng)進(jìn)行基因?qū)用娴乃菰匆源_定其來源和歸屬。

3.4 赤蒼藤不同種源的引種表現(xiàn)及綜合評價

本研究發(fā)現(xiàn),20個種源可分為三大類,其中福建安溪及福清的種源可選擇為大葉種源;大新、上思和桂平的種源可選擇為枝條生長旺盛種源。綜合來看,福建安溪種源綜合表現(xiàn)最佳,其次為福清、海豐、南寧、茶陵。昭平、宜州兩種源綜合表現(xiàn)最差,不適宜南寧地區(qū)引種栽培。后期可將各種源中表現(xiàn)優(yōu)良的植株進(jìn)行無性繁殖并推廣,將大葉種源與枝條旺盛生長的種源進(jìn)行進(jìn)一步的雜交育種等加以深入研究。與此同時,應(yīng)對部分種源的起源地等信息進(jìn)行更為深入的研究,以探討赤蒼藤種源的親緣關(guān)系及其起源等問題,發(fā)掘不同種源葉及枝條能夠旺盛生長的機理。