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摘 要:通过探究区域尺度上栀子种子形态变异特点与环境因子的关系,为栀子种质资源整理与良种选育提供科学依据。方法:采集我国9个省区22个产地栀子种子,测定种子形态特征及发芽率,并开展种子性状与地理-气候因子的相关性分析。结果:我国不同产地栀子种子性状差异显著;栀子种子长和种子宽、种子厚与百粒重、无霜期与发芽率、年降雨量与百粒重和年均温与种子重呈显著正相关;经度、纬度和年降雨量与发芽率呈显著负相关;种子性状系统聚类的5个类群并没有依地理距离而聚类。结论:除受地理-气候因子影响外,栀子种子性状还受母本遗传、引种种植方式等多因素影响;且长期大规模引种是主要因素。
关键词: 栀子;种子性状;地理;气候因子
栀子是茜草科栀子属一种常绿灌木,又名黄栀子、山栀子、红栀子等,主产于江西、湖南、福建、四川、重庆等省市。栀子的果实(也称栀子)是我国传统中药,属卫生部颁布的第一批药食两用资源。栀子中含有环烯醚萜类、黄酮类、色素类等化学成分,具有护肝利胆、清热利尿、凉血解毒、消肿止血等作用,在中医临床治疗中有广泛应用。栀子分布区域较广,我国中部以及南方大部等均有分布,且各地引种栽培较混乱。由于栽种时种子来源广且较复杂,各地栀子产量和质量差异显著。同时,介于丰富的药用成分和较高的药用价值,栀子成为近年来药物研发的热点。目前的研究普遍侧重于栀子化学成分和药理作用等方面的研究,对原植物栀子遗传资源方面的研究则相对滞后。
一、材料与方法
1.试验材料
所用种子来自我国栀子主要分布区广西、湖南、江西、浙江、福建、湖北、河南、四川、重庆等9个省区,种质资源分布区的地理气候情况见表1。果实采收于2015年10月~11月,每个产地选择15 ~20株5年以上植株,等量采集,经笔者李隆云研究员鉴定为茜草科栀子属植物栀子的果实,采收后搓去果肉,淘洗干净后晾干,于4℃种子储藏柜中保存待用。
2.种子性状的测定
种子测量4个形态指标和发芽率,形态指标包括种子长度(种子纵 轴的长度L)、种 子 宽 度 (垂 直 于 纵 轴 的 最 大 横 断 面 的 直 径(D)、种子厚(T)和种子重(W );按照《林木种子检验规程》(GB2772-1999)的方法测定种 子 发 芽 率。每个群体随机取样测定50粒种子,3 次重复。形态指标的测定采用Guang Lu11N-101型游标卡尺,重量指标采用BT-125型电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司)。
种型系数=种子长度/种子宽度
变异系数=性状标准差/性状平均值×100%
3.种子萌发性状的测定
所有栀子种子都先在25 ℃恒温箱中用纯水浸种24h,30 ℃光照恒温滤纸床培养,每重复50 粒种子,3 次重复,第20天计算发芽率,以芽长为种子长度的 1/2 为萌发标准。所有种子继续培养10d后,用游标卡尺测量发芽种子的上胚轴长、根长和根数。
二、结果与分析
1.不同产地栀子种子性状比较
对不同产地栀子种子长、种子宽、种子厚、百粒重、种型系数、发芽率等6个性状指标的测定结果表明,不同产地种子性状差异显著,说明栀子种子在不同产地间存在明显分化。其中,浙江温州的种子长最长,达 4.12cm;福 建 福 鼎 的 种 子 宽 最 大,达 3.13cm;湖北宜昌和四川宜宾的种子厚度最大,达0.69cm;广西桂林的百粒重最大,达0.32g;河南南阳的种子发芽率最高,达86.67%。一般来说,种型系数反映的是种子的形状,湖北宜昌的种型最长,而福建福鼎和四川遂宁的种子更接近于圆形。对栀子种子的6个性状指标进行差异显著性分析,达到显著水平,说明不同产地栀子变异丰富。
2.不同产地栀子种子性状变异研究
栀子种子不同产地间变异较大的性状有百粒重、发芽率和种子厚,说明它们受地理和气候因子的影响较大。百粒重的变异范围为0.14 ~ 0.32g,变异系数为16.51%,其中广西桂林的百粒重最大,达0.32g;产于浙江温州的百粒重最小,只有0.14g。发芽率的 变 异 范 围50.00% ~ 86.67%,变 异 系 数 为14.15%,其中河南南阳的发芽率最高,达86.67%;浙江湖州 的 最 低,只 有 50%。种 子 厚 的 变 异 范 围0.43 ~ 0.69cm,其中湖北宜昌和四川宜宾的种子厚最大,达0.69cm,重庆巴南的种子厚最低,仅有0.43cm。种子长、种子宽和种型系数的变异系数较小,其中种型系数的变异系数最小,说明它们受地理和气候因素的影响相对较小,这是植物对自然环境长期适应、相对稳定的结果。不同产地栀子种子性状的差异显著性说明产地间种子性状存在丰富的变异,种源间的遗传分化显著,开展良种选育的潜力很大。
3.栀子种子性状与地理-气候因子间的相关性分析
一个树种在其分布范围内,由于气候条件的差异和林木所承受的选择压不同,在自然选择的过程中就会有不同的遗传信息。种子性状变异主要表现为表型变异,是基因型与环境交互作用的 结 果。经度与发芽率呈显著负相关,相关系数-0.49,说明随着经度的增加,栀子种子发芽率相应降低;纬 度 与 发 芽 率 呈 显 著 负 相 关,相 关 系 数 -0.486,说明随着纬度的增加,百粒重降低;年降雨量与种子重呈显著正相关,与发芽率呈显著负相关,说明丰富的雨水有助于种子碳水化合物的累积,发芽率受雨量增大而降低,栀子分布区域主要在长江以南,雨量都十分充足,雨量过大影响栀子种子的发芽;无霜期与发芽率、年均温与种子重都显著正相关。
三、讨论
不同产地栀子种子性状变异丰富通过对9个省区栀子主要栽培群体种子性状的调查研究,发现栀子种子性状特征在不同的群体间存在显著差异,变异极其丰富。从变异系数来看,不同性状的变异幅度不同,变幅从3.95%到16.51%,说明不同产地栀子种子间存在明显的遗传分化,这与花楸树、浙江楠、木荷、短枝木麻黄、暴马丁香、厚朴等研究结果相似。栀子种子不同产地间变异较大的性状有百粒重、发芽率和种子厚,以广西桂林百粒重最大,河南南阳发芽率最高,湖北宜昌和四川宜宾的种子厚最大。百粒重、种子长、种子宽和种型系数的变异系数较小,说明它们受地理和气候因素的影响相对较小,这是植物对自然环境长期适应、相对稳定的结果。可见,栀子不同产地种子性状变异丰富,这与产地环境差异有关,但是这些变异在受到环境条件影响后还表现出种质的遗传多样性特点。
作者简介 于勝晓(1997-2-) ,男,汉族,山东省青岛人,福州市仓山区福建农林大学,16严家显农林创新班,本科生。
关键词: 栀子;种子性状;地理;气候因子
栀子是茜草科栀子属一种常绿灌木,又名黄栀子、山栀子、红栀子等,主产于江西、湖南、福建、四川、重庆等省市。栀子的果实(也称栀子)是我国传统中药,属卫生部颁布的第一批药食两用资源。栀子中含有环烯醚萜类、黄酮类、色素类等化学成分,具有护肝利胆、清热利尿、凉血解毒、消肿止血等作用,在中医临床治疗中有广泛应用。栀子分布区域较广,我国中部以及南方大部等均有分布,且各地引种栽培较混乱。由于栽种时种子来源广且较复杂,各地栀子产量和质量差异显著。同时,介于丰富的药用成分和较高的药用价值,栀子成为近年来药物研发的热点。目前的研究普遍侧重于栀子化学成分和药理作用等方面的研究,对原植物栀子遗传资源方面的研究则相对滞后。
一、材料与方法
1.试验材料
所用种子来自我国栀子主要分布区广西、湖南、江西、浙江、福建、湖北、河南、四川、重庆等9个省区,种质资源分布区的地理气候情况见表1。果实采收于2015年10月~11月,每个产地选择15 ~20株5年以上植株,等量采集,经笔者李隆云研究员鉴定为茜草科栀子属植物栀子的果实,采收后搓去果肉,淘洗干净后晾干,于4℃种子储藏柜中保存待用。
2.种子性状的测定
种子测量4个形态指标和发芽率,形态指标包括种子长度(种子纵 轴的长度L)、种 子 宽 度 (垂 直 于 纵 轴 的 最 大 横 断 面 的 直 径(D)、种子厚(T)和种子重(W );按照《林木种子检验规程》(GB2772-1999)的方法测定种 子 发 芽 率。每个群体随机取样测定50粒种子,3 次重复。形态指标的测定采用Guang Lu11N-101型游标卡尺,重量指标采用BT-125型电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司)。
种型系数=种子长度/种子宽度
变异系数=性状标准差/性状平均值×100%
3.种子萌发性状的测定
所有栀子种子都先在25 ℃恒温箱中用纯水浸种24h,30 ℃光照恒温滤纸床培养,每重复50 粒种子,3 次重复,第20天计算发芽率,以芽长为种子长度的 1/2 为萌发标准。所有种子继续培养10d后,用游标卡尺测量发芽种子的上胚轴长、根长和根数。
二、结果与分析
1.不同产地栀子种子性状比较
对不同产地栀子种子长、种子宽、种子厚、百粒重、种型系数、发芽率等6个性状指标的测定结果表明,不同产地种子性状差异显著,说明栀子种子在不同产地间存在明显分化。其中,浙江温州的种子长最长,达 4.12cm;福 建 福 鼎 的 种 子 宽 最 大,达 3.13cm;湖北宜昌和四川宜宾的种子厚度最大,达0.69cm;广西桂林的百粒重最大,达0.32g;河南南阳的种子发芽率最高,达86.67%。一般来说,种型系数反映的是种子的形状,湖北宜昌的种型最长,而福建福鼎和四川遂宁的种子更接近于圆形。对栀子种子的6个性状指标进行差异显著性分析,达到显著水平,说明不同产地栀子变异丰富。
2.不同产地栀子种子性状变异研究
栀子种子不同产地间变异较大的性状有百粒重、发芽率和种子厚,说明它们受地理和气候因子的影响较大。百粒重的变异范围为0.14 ~ 0.32g,变异系数为16.51%,其中广西桂林的百粒重最大,达0.32g;产于浙江温州的百粒重最小,只有0.14g。发芽率的 变 异 范 围50.00% ~ 86.67%,变 异 系 数 为14.15%,其中河南南阳的发芽率最高,达86.67%;浙江湖州 的 最 低,只 有 50%。种 子 厚 的 变 异 范 围0.43 ~ 0.69cm,其中湖北宜昌和四川宜宾的种子厚最大,达0.69cm,重庆巴南的种子厚最低,仅有0.43cm。种子长、种子宽和种型系数的变异系数较小,其中种型系数的变异系数最小,说明它们受地理和气候因素的影响相对较小,这是植物对自然环境长期适应、相对稳定的结果。不同产地栀子种子性状的差异显著性说明产地间种子性状存在丰富的变异,种源间的遗传分化显著,开展良种选育的潜力很大。
3.栀子种子性状与地理-气候因子间的相关性分析
一个树种在其分布范围内,由于气候条件的差异和林木所承受的选择压不同,在自然选择的过程中就会有不同的遗传信息。种子性状变异主要表现为表型变异,是基因型与环境交互作用的 结 果。经度与发芽率呈显著负相关,相关系数-0.49,说明随着经度的增加,栀子种子发芽率相应降低;纬 度 与 发 芽 率 呈 显 著 负 相 关,相 关 系 数 -0.486,说明随着纬度的增加,百粒重降低;年降雨量与种子重呈显著正相关,与发芽率呈显著负相关,说明丰富的雨水有助于种子碳水化合物的累积,发芽率受雨量增大而降低,栀子分布区域主要在长江以南,雨量都十分充足,雨量过大影响栀子种子的发芽;无霜期与发芽率、年均温与种子重都显著正相关。
三、讨论
不同产地栀子种子性状变异丰富通过对9个省区栀子主要栽培群体种子性状的调查研究,发现栀子种子性状特征在不同的群体间存在显著差异,变异极其丰富。从变异系数来看,不同性状的变异幅度不同,变幅从3.95%到16.51%,说明不同产地栀子种子间存在明显的遗传分化,这与花楸树、浙江楠、木荷、短枝木麻黄、暴马丁香、厚朴等研究结果相似。栀子种子不同产地间变异较大的性状有百粒重、发芽率和种子厚,以广西桂林百粒重最大,河南南阳发芽率最高,湖北宜昌和四川宜宾的种子厚最大。百粒重、种子长、种子宽和种型系数的变异系数较小,说明它们受地理和气候因素的影响相对较小,这是植物对自然环境长期适应、相对稳定的结果。可见,栀子不同产地种子性状变异丰富,这与产地环境差异有关,但是这些变异在受到环境条件影响后还表现出种质的遗传多样性特点。
作者简介 于勝晓(1997-2-) ,男,汉族,山东省青岛人,福州市仓山区福建农林大学,16严家显农林创新班,本科生。