田 宏，王志勇，張鶴山，熊軍波，劉 洋*

(1. 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所/湖北省動(dòng)物胚胎工程及分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430064；2. 信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院園藝學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000)

【研究意義】胡枝子屬(LespedezaMich.)隸屬豆科蝶形花亞科、巖黃芪族、山螞蝗亞族的模式屬，由法國(guó)學(xué)者A. Michaux于1803年建立，原包括4個(gè)組[1]。該屬植物廣泛分布于我國(guó)除新疆以外的各省區(qū)，具優(yōu)良特性和應(yīng)用價(jià)值。鮮嫩莖葉是草食家畜優(yōu)質(zhì)飼料[2]、發(fā)達(dá)根系可減少水土流失[3]、鮮艷花色是優(yōu)良蜜源植物[4]、全株具藥用價(jià)值[5]。隨著畜牧業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的需要，胡枝子屬植物越來(lái)越受到專家們的關(guān)注，利用當(dāng)?shù)匾吧Y源培育牧草新品種，對(duì)提高天然草地生物產(chǎn)量和多樣性有著重要的意義。資源的開發(fā)利用，首先離不開種質(zhì)收集，而收集過(guò)程中物種的分類鑒定更是首要工作?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】對(duì)于胡枝子屬，自A. Michaux建立后，1873年俄國(guó)植物學(xué)家C. J. Maximowicz又在其屬下建立3個(gè)亞屬，即杭子梢亞屬、胡枝子亞屬和小胡枝子亞屬[6]。1912年A. K. Schindler再次將小胡枝子亞屬分出，建立雞眼草屬。因此目前所指的胡枝子屬通常為狹義的胡枝子屬，包括大胡枝子組和胡枝子組，且這一觀點(diǎn)被多數(shù)學(xué)者接受并一直沿用至今[7]。在國(guó)內(nèi)對(duì)胡枝子屬下各種的記載要追溯到1936年，孔憲武整理了中國(guó)北部資源共11個(gè)種[8]。1955年《中國(guó)主要植物圖說(shuō)——豆科》出版，收錄胡枝子屬植物19種[9]；而《中國(guó)植物志》共記載我國(guó)產(chǎn)胡枝子屬植物26種、2變種，是至今較為系統(tǒng)而權(quán)威的著作[10]。【本研究切入點(diǎn)】種質(zhì)資源作為生物長(zhǎng)期演化的產(chǎn)物，是遺傳育種的基礎(chǔ)材料，只有掌握了大量育種材料才能培育出新品種。我國(guó)幅員遼闊、植物資源豐富，但資源收集保護(hù)工作起步較晚。1997年“草種質(zhì)資源保護(hù)利用項(xiàng)目”正式列入財(cái)政專項(xiàng)，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展取得了初步成效[11]。作為華中協(xié)作組牽頭單位，湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草牧業(yè)研究團(tuán)隊(duì)從2011年開始重點(diǎn)對(duì)胡枝子屬種質(zhì)進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)，但在實(shí)施中發(fā)現(xiàn)個(gè)別資源存在種名歧義現(xiàn)象?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】鑒于此，本研究對(duì)17份胡枝子屬資源花葉器官的主要表型性狀進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，再通過(guò)聚類和主成分分析，以期為該屬分類和今后的新品種創(chuàng)新利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所牧草資源圃，東經(jīng)115°12′，北緯30°48′，海拔16 m，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。年均溫16.7 ℃，年降水量1277 mm，無(wú)霜期237～271 d。土壤屬丘陵黃土，瘠薄粘重，保水、保肥能力差，pH 6.29。土壤有機(jī)質(zhì)含量1.48 %，堿解氮64.5 mg/kg，有效磷33.2 mg/kg；有效鉀121 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料17份，除科爾沁尖葉胡枝子(Lespedezahedysaroidescv. Keerqin)和林西達(dá)烏里胡枝子[L.davurica(Laxm.).Schindl.cv. Linxi]是國(guó)家審定品種外，其余均為野生收集資源，其來(lái)源見表1。2016年3月16日用種子育苗，5月10日進(jìn)行移栽，每份材料種植面積6 m2(3 m×2 m)，株行距均為50 cm，3次重復(fù)，當(dāng)年進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

表1 材料來(lái)源

續(xù)表3 Continued table 3

1.3 觀測(cè)方法

在材料盛花期，觀察有無(wú)閉鎖花，花序類型、花冠顏色、花萼數(shù)，然后隨機(jī)選擇30個(gè)花序測(cè)量其長(zhǎng)和寬、選花序中部花朵測(cè)量花冠、花萼和萼筒長(zhǎng)度，計(jì)算裂片長(zhǎng)(裂片長(zhǎng)=花萼長(zhǎng)-萼筒長(zhǎng))。同時(shí)對(duì)植株中部的葉器官進(jìn)行觀測(cè)，20次重復(fù)，包括總?cè)~柄長(zhǎng)度、頂生小葉長(zhǎng)和寬、側(cè)小葉長(zhǎng)和寬，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)參考《牧草種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS17.10軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)不同材料花和葉器官表型性狀指標(biāo)進(jìn)行聚類分析和主成分分析，用EXCEL 2017制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 17份胡枝子屬植物種質(zhì)資源花特征觀測(cè)

在《中國(guó)植物志》中，胡枝子屬植物首先根據(jù)閉鎖花的有無(wú)區(qū)分為胡枝子組和大胡枝子組，后再根據(jù)花葉特征進(jìn)行檢索[10]。17份材料于盛花期觀測(cè)結(jié)果見表2和3， H1、H16和H18和H3無(wú)閉鎖花，其余材料均有。閉鎖花的位置，H8多見于植株上部葉腋，其余則自上而下均可見。17份材料中H1和H3為圓錐花序，其余材料均為總狀花序。根據(jù)花序和葉兩者長(zhǎng)度的比較(表4)，所有材料分為三大類：H1、H3、H8、H11、H16和H18為第一類，花序長(zhǎng)度9.0～19.2 cm，明顯比葉長(zhǎng)；第二類為H14、H20、H21和H26，花序較葉短，且均為1～4朵花腋生；第三類為H2、H6、H12、H22、H25、H27和H40，花序較葉稍長(zhǎng)或與葉近等長(zhǎng)。第一類中，H1和H3花序在植株的二級(jí)分枝上多表現(xiàn)為總狀花序、腋生，但在頂部組合成圓錐花序，其中前者花序較后者相對(duì)緊湊且平均長(zhǎng)度最高，達(dá)13.5 cm；H8花序多著生在植株頂部或莖上部葉腋，花梗粗壯，小花密集，個(gè)別花序相對(duì)較長(zhǎng)，達(dá)16.5 cm；H11花梗則明顯較其它材料纖細(xì)，一般僅有2～3對(duì)小花稀疏頂生。在第二類的4份材料中，花序幾無(wú)花梗，通過(guò)對(duì)H26測(cè)定發(fā)現(xiàn)，其花序長(zhǎng)和寬平均為1.0和0.4 cm。在第三類材料中，花序長(zhǎng)多處于2.4～3.6 cm，寬1.0～1.5 cm，且多出現(xiàn)基部枝條、腋生花序明顯短于葉，而上部花序與葉稍短或近等長(zhǎng)并多個(gè)小花聚集成頭狀。

表2 胡枝子屬資源花序特征

17份材料花冠顏色各有差異，但主要為紫紅色、白色帶紫和黃白色?；ㄝ鄶?shù)除H16特殊外(有的植株萼片是4個(gè)，有的植株因上裂片分為2淺裂而表現(xiàn)為5個(gè))，其余材料基本可分為兩大類，一類花萼數(shù)為4，一類為5。從各材料花冠大小來(lái)看，可分為兩大類，一類為大花型，如H1、H3、H8、H16和H18，花冠長(zhǎng)最小1.0 cm，最大達(dá)1.6 cm；而另一類型花冠相對(duì)較小，平均在0.6～0.8 cm之間。根據(jù)裂片長(zhǎng)度和花萼長(zhǎng)度的比值可判斷裂片的程度，材料H11、H14和H26裂片長(zhǎng)約占或不及花萼的1/3，屬淺裂；而大多材料如H1、H2、H3、H6、H12、H16、H18、H20、H22、H25、H27和H40均達(dá)到或超過(guò)1/2，屬深裂；材料H8、H21和H27的比值介于前二者之間，可認(rèn)為中裂。在植物分類中，花萼長(zhǎng)與花冠長(zhǎng)的比值也是一個(gè)重要指標(biāo)，胡枝子屬17份材料分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，材料H1、H2、H3、H18、H20和H26花萼長(zhǎng)不及花冠1/2，而其余材料均超過(guò)花冠長(zhǎng)的一半。

2.2 17份胡枝子屬植物種質(zhì)資源葉器官特征觀測(cè)

胡枝子屬植物均為羽狀三出復(fù)葉，但其葉柄長(zhǎng)度、葉大小在不同材料間差異較大(表4)，對(duì)所有材料進(jìn)行分析可將其分為5種類型。第一種是材料H1，該資源總?cè)~柄長(zhǎng)7.0～10.0 cm，頂生小葉和兩側(cè)小葉長(zhǎng)平均為6.0和5.1 cm，其小葉寬平均為3.2和2.6 cm，所有測(cè)定指標(biāo)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他材料。第二類為材料H3、H16和H18，各指標(biāo)值相對(duì)比較接近，葉柄較H1短，但較其它材料長(zhǎng)，平均值分別為2.6、1.9和2.3 cm，頂生小葉和兩側(cè)小葉的長(zhǎng)寬也相對(duì)較大。材料H8和H11也屬葉柄較長(zhǎng)型，前者葉大，頂生小葉長(zhǎng)3.8～5.3 cm，兩側(cè)小葉平均3.9 cm，后者葉稍小。第四類幾無(wú)葉柄型，長(zhǎng)度在0.1～0.3 cm，葉較小，其中材料H2、H6、H12、H22、H25、H27和H40頂生小葉長(zhǎng)1.5～2.3 cm，寬多為0.8和0.9 cm，兩側(cè)小葉長(zhǎng)1.4～1.8 cm，寬0.6～0.8 cm；而另3份材料(H14、H20和H21)葉相比更小，頂生小葉長(zhǎng)0.8～1.1 cm，兩側(cè)小葉0.7～0.8 cm，寬均值僅為0.2 cm。材料H26盡管葉柄較短，頂生小葉和側(cè)小葉的寬更接近材料H14、H20和H21，但因其側(cè)葉長(zhǎng)/寬達(dá)7.14，而自成一類。

2.3 17份胡枝子屬植物種質(zhì)資源的聚類分析

基于花、葉器官的16個(gè)表型性狀數(shù)據(jù)對(duì)17份胡枝子屬種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析，經(jīng)歐氏距離類平均法(UPGMA)在遺傳距離4.5處分為4類(圖1)。第Ⅰ類包含1份材料，即來(lái)自神農(nóng)架地區(qū)的H1美麗胡枝子[L.formosa(Vog.) Koehne]，該材料最大的特點(diǎn)是花序長(zhǎng)和寬、葉柄長(zhǎng)度均顯著大于其它16份材料。第Ⅱ類包括H3、H8 、H16和 H18，主要特點(diǎn)是無(wú)閉鎖花、花序相對(duì)較長(zhǎng)、無(wú)限花序，開花順序由下向上，其中四份材料的距離遠(yuǎn)近更多是由花序特性來(lái)決定。第Ⅲ類H14、H20、H21和H26，共同特點(diǎn)是花序幾無(wú)梗、花1～4個(gè)腋生；葉小、細(xì)長(zhǎng)。根據(jù)遺傳距離和表型鑒定，H14和H21均為截葉鐵掃帚[L.cuneata(Dum.Cour.)]；H20和H26收集入庫(kù)名都叫尖葉胡枝子[L.juncea(Linn.f.) Pers.]，但經(jīng)形態(tài)鑒定發(fā)現(xiàn)，H20頂生小葉和側(cè)小葉的長(zhǎng)寬比分別為5.58和3.75，遠(yuǎn)不及H26(為7.64和7.14)，且其葉尖為截形，應(yīng)為截葉鐵掃帚。第Ⅳ類共有8份材料，種類盡管較多但從外觀看均屬總狀花序、花序長(zhǎng)度和葉大小中等，其中遺傳距離相等的H40和H25入庫(kù)名分別為胡枝子(L.bicolorTurcz.)和牛枝子(L.potaniniiVass.)，但經(jīng)鑒定更接近達(dá)烏里胡枝子[L.davurica(Laxm.).Schindl.]；另一組H22和H12資源名為達(dá)烏里胡枝子和興安胡枝子，而在《中國(guó)植物志》中只是同種植物的不同叫法，拉丁名均為L(zhǎng).davurica(Laxm.).Schindl.；H27雖然也是達(dá)烏里胡枝子，但作為栽培馴化品種在形態(tài)特征上與野生種有較大差異，這可能是其遺傳距離與其他達(dá)烏里胡枝子不在一起的原因。另外2份材料H2和H11在該組內(nèi)與其他材料距離較遠(yuǎn)，但共同之處是花序較長(zhǎng)、有閉鎖花。

圖1 胡枝子屬資源聚類分析Fig.1 The dendrogram analysis of Lespedeza resources

3 討 論

1753年，林奈按照被子植物雄蕊數(shù)量多少進(jìn)行系統(tǒng)分類，從此人類開始了對(duì)被子植物自然分類工作。形態(tài)學(xué)特征作為分類的主要標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，自始至終都扮演者不可代替的作用。最為典型的就是生殖器官，尤其是花，屬被子植物各器官在植物長(zhǎng)期系統(tǒng)發(fā)育中最保守、受環(huán)境飾變最小的一個(gè)，因此，常常作為鑒別植物種類最重要的依據(jù)之一[13]。我國(guó)較早的一部分類檢索書——《中國(guó)主要禾本植物屬種檢索表》就是利用穗狀花序和總狀花序的類型從禾亞科中分出小麥族和虎尾草族植物[14]。盧欣石[15]提出苜蓿屬的花序、花色和彈花機(jī)制等10個(gè)形態(tài)學(xué)指標(biāo)具有分類意義，王靖茹等[16]認(rèn)為花被片脈序可用來(lái)鑒定蓼科下的屬或種，王小國(guó)[17]研究發(fā)現(xiàn)兩性花或單性花、萼片性狀、花瓣大小等可作為茶藨子屬植物種間分類的主要依據(jù)；李紀(jì)紅[18]則將小葉長(zhǎng)寬比和旗瓣與龍骨瓣的長(zhǎng)度比較作為檢索區(qū)分美麗胡枝子和寬葉胡枝子(L.maximowicziiR.C.Schneid.)的兩個(gè)主要穩(wěn)定性狀，將花序與復(fù)葉的長(zhǎng)度比較列為檢索區(qū)分興安胡枝子和黃河胡枝子[L.daurica(Laxm.) Schindl.subsp.huangheensisC.J.Chen]的穩(wěn)定性狀之一。本研究中，胡枝子屬植物花器官同樣在鑒定分類中起著重要的作用，首先根據(jù)閉鎖花的有無(wú)將17份材料分為兩大類，其中材料H1、H16、H18和H3屬大胡枝子組，其余材料屬胡枝子組。在胡枝子組中，山豆花[L.tomentosa(Thunb.) Sieb]全株被黃褐色絨毛，總花梗粗壯且長(zhǎng)；細(xì)梗胡枝子[L.virgata(Thunb.) DC.]總花梗纖細(xì)，花黃白色；多花胡枝子(L.floribundaBunge.)總花梗稍粗、花紫色且多，三者相對(duì)最易鑒別。而來(lái)自國(guó)家長(zhǎng)期庫(kù)的H40號(hào)材料，原名胡枝子，但觀察有閉鎖花存在，且植株鋪地生長(zhǎng)與胡枝子形態(tài)相差甚遠(yuǎn)。再根據(jù)花序和葉的長(zhǎng)短、花色、裂片深度、花萼占花冠比例等性狀得出17份胡枝子屬種質(zhì)資源大部分種名正確，但少數(shù)需更正，如來(lái)自黑龍江大慶的H6號(hào)材料，采集人定名為絨毛胡枝子(也叫山豆花)，但經(jīng)分析鑒定應(yīng)為達(dá)烏里胡枝子；H40也非胡枝子而是達(dá)烏里胡枝子。

葉作為營(yíng)養(yǎng)器官中另一個(gè)常用于植物種類鑒定的指標(biāo)，其形態(tài)特征葉形(包括葉片的長(zhǎng)寬比、最寬處位置)、葉尖、葉基、葉緣、葉裂等都是分類的重要依據(jù)[19]。趙一之根據(jù)葉軸的宿存和脫落與否，首次將錦雞兒屬植物分為3個(gè)亞屬[20]；而葉背茸毛、葉形大小、鋸齒形狀、葉片顏色、葉柄長(zhǎng)度等特征常作為枇杷屬植物種質(zhì)鑒定和分類的重要依據(jù)[21]；單幼霞等發(fā)現(xiàn)落黃葉顏色的遺傳多樣性可作為枇杷屬植物形態(tài)學(xué)特征描述的補(bǔ)充[22]。本研究中，葉柄長(zhǎng)度、葉片形狀和大小對(duì)種間區(qū)分同樣有著重要作用，如美麗胡枝子和胡枝子，兩者花序均較葉柄長(zhǎng)，但前者葉先端急尖，后者常凹；對(duì)截葉鐵掃帚和尖葉胡枝子來(lái)說(shuō)，兩者長(zhǎng)寬比數(shù)值均不足10倍，但葉尖差異較大，前者常為截形，后者則稍尖。

形態(tài)學(xué)分類法雖然簡(jiǎn)便易行，但或多或少會(huì)帶有一定的主觀色彩。隨著多學(xué)科的交互應(yīng)用，數(shù)量分類法因同時(shí)綜合考慮多個(gè)來(lái)源不同性狀指標(biāo)，作為經(jīng)典分類的有效輔助越來(lái)越受到植物鑒定學(xué)家的關(guān)注，已在園林植物品種分類[23]、科屬下種間分類[24]、系統(tǒng)學(xué)[25]等研究中廣泛應(yīng)用。Small[26]對(duì)紫花苜蓿(MedicagosativaL.)旗瓣、龍骨瓣、翼瓣、花絲形態(tài)、柱頭大小等12個(gè)性狀采用數(shù)量分類法，將75個(gè)有關(guān)株叢聚類分析和主成分分析，最后得出胡盧巴屬一年生種和苜蓿屬聚于同一類。楊珊等[27]對(duì)四川鼠尾草屬31個(gè)分類群的株高、葉片長(zhǎng)、花序長(zhǎng)、花萼長(zhǎng)、葉片類型、花冠顏色等18個(gè)性狀進(jìn)行研究得出R型聚類結(jié)果可作為分類標(biāo)準(zhǔn)，Q型聚類將31個(gè)物種分為4大類與傳統(tǒng)分類學(xué)結(jié)果基本相符。本研究中花葉器官16個(gè)性狀指標(biāo)采用數(shù)量分類對(duì)于胡枝子屬17份材料進(jìn)行初步分類鑒定是可行的。如對(duì)于H12興安胡枝子和H22達(dá)烏里胡枝子，利用形態(tài)學(xué)分類發(fā)現(xiàn)前者植株下部花序較葉稍長(zhǎng)，但上部較葉短；而H22下部花序與葉等長(zhǎng)，上部卻明顯較葉長(zhǎng)，兩者都表現(xiàn)為莖平臥或斜升而非直立，這與《中國(guó)植物志》中達(dá)烏里胡枝子檢索標(biāo)準(zhǔn)稍有差異，而通過(guò)數(shù)量分類法發(fā)現(xiàn)兩者遺傳距離一致。聚類結(jié)果的第三類4份材料，H14、H20和H21均為截葉鐵掃帚，H26盡管不同種但也聚在一起，綜合分析認(rèn)為這與夏亦薺等人研究發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)種有著相同的核型2n=20=12m+6sm+2T有關(guān)[28]。在本研究中，花序與葉柄長(zhǎng)度、葉型和大小在胡枝子屬鑒定中起著重要的作用，這與形態(tài)學(xué)分類檢索標(biāo)準(zhǔn)相一致，但形態(tài)指標(biāo)還缺乏對(duì)種子、株型、分枝等方面的觀測(cè)，且數(shù)量性狀在一定程度上會(huì)受到環(huán)境條件的影響。為此，今后還需結(jié)合植物解剖、核型分析、分子標(biāo)記等方面技術(shù)來(lái)完善物種的分類鑒定。

4 結(jié) 論

在胡枝子屬種質(zhì)資源中，數(shù)量分類法可作為形態(tài)學(xué)鑒定的補(bǔ)充，其中花器官特征較葉器官更為突出。17份材料經(jīng)聚類分析可劃分為4類，第一類為花序葉柄超長(zhǎng)的H1；第二類花序相對(duì)較大并無(wú)閉鎖花；第三類花序無(wú)梗、葉小且細(xì)長(zhǎng)；第四類8份材料，種類較多，但花序較短且均具有閉鎖花。