肖永鋒，黃 梅，于福來 ，陳振夏，廖 麗，龐玉新

（1. 海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院，海南 ?？?570228；2. 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所/海南省艾納香工程技術(shù)研究中心，海南 ?？?571101；3. 廣東藥科大學(xué)中藥資源學(xué)院，廣東 云浮 527500）

0 引言

【研究意義】艾納香Blumea balsamifera（L.）DC.為菊科艾納香屬的多年生草本植物，廣泛分布于我國海南、貴州、廣東、云南等地區(qū)。艾納香可全草入藥，具有鎮(zhèn)痛發(fā)汗、祛風(fēng)除濕、祛痰止咳、通經(jīng)止血等藥效，同時(shí)艾納香還是提取天然冰片的原料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)[1]。研究種質(zhì)資源的遺傳多樣性對(duì)種質(zhì)的高效利用與創(chuàng)新研究具有重要意義，而表型性狀多樣性研究是進(jìn)行種質(zhì)遺傳多樣性研究中最基礎(chǔ)最重要的內(nèi)容[2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，國內(nèi)學(xué)者對(duì)艾納香的研究多集中在左旋龍腦含量[3?5]、黃酮類成分[6?8]、提取工藝[9]等方面，但關(guān)于艾納香種質(zhì)資源遺傳多樣性方面的研究并不多。何元農(nóng)等[10]對(duì)貴州省羅甸縣艾納香種群進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)艾納香群體存在性狀差異的多樣性，為良種選育提供了豐富的材料。龐玉新等[11]采用RAPD技術(shù)對(duì)4個(gè)野生艾納香種群進(jìn)行克隆多樣性研究，發(fā)現(xiàn)艾納香種群克隆多樣性水平較高。張影波等[12]采用常用的SRAP和AFLP分子標(biāo)記法對(duì)35份艾納香資源的遺傳多樣性進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)AFLP具有多樣性位點(diǎn)多、分子標(biāo)記指數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，更適合于艾納香的遺傳多樣性評(píng)估。植物表型多樣性是遺傳多樣性與環(huán)境多樣性的綜合體現(xiàn)，采用表型多樣性評(píng)價(jià)種質(zhì)資源比分子評(píng)價(jià)更直觀[13]。因此，許多國內(nèi)學(xué)者，如黃莉娟[14]、趙孟良[15]、王黎明[16]等基于表型性狀對(duì)植物進(jìn)行遺傳多樣性分析，以期篩選出核心種質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人對(duì)艾納香種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究大多數(shù)基于分子層面，而基于表型性狀評(píng)價(jià)艾納香種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究少有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過對(duì)中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所艾納香種質(zhì)資源圃內(nèi)159份不同來源艾納香種質(zhì)的22個(gè)表型性狀進(jìn)行研究，分析表型變異程度與多樣性水平，以期為艾納香種質(zhì)資源研究和良種選育提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為課題組近年收集的159份不同來源的艾納香種質(zhì)資源，其中海南省74份、貴州省70份、廣西15份，均保存于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所艾納香種質(zhì)資源圃。供試材料來源地詳細(xì)信息見表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 數(shù)量性狀測(cè)量 在杈狀分枝出現(xiàn)期，選取生長于植株中部的成熟且未衰老的葉片6片，分別測(cè)量葉片長度、葉片寬度、葉片厚度、葉柄長度，計(jì)算平均值；在杈狀花枝出現(xiàn)期，對(duì)株高和冠幅進(jìn)行測(cè)量；于盛花期對(duì)花枝數(shù)量、花枝長度及花枝開張角度進(jìn)行測(cè)量。

1.2.2 質(zhì)量性狀觀測(cè) 在處于營養(yǎng)生長期的一次分枝發(fā)生期進(jìn)行莖皮、嫩葉邊緣、嫩葉葉脈及嫩葉葉柄的花青苷顯色強(qiáng)度調(diào)查，莖皮花青苷顯色情況是觀測(cè)植株上部未木質(zhì)化的部分。葉片各部分花青苷顯色是選取嫩葉進(jìn)行觀測(cè)。在營養(yǎng)生長期的杈狀分枝期，對(duì)葉片綠色程度、葉片光滑度、葉片形狀、葉基形狀、葉片邊緣缺刻程度、葉片邊緣波狀程度、葉側(cè)脈明顯程度等9個(gè)性狀進(jìn)行觀測(cè)，均選取成熟的功能葉進(jìn)行觀測(cè)。在末花期調(diào)查植株的姿態(tài)及目測(cè)植株莖的伸展?fàn)顟B(tài)。表型性狀詳細(xì)信息見表2。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用EXCEL 2010軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各性狀的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)。將9個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行分級(jí)，1級(jí)≤x ?2δ，10級(jí)＞2δ，中間級(jí)差0.5δ，x為各性狀平均值，通過每級(jí)頻率計(jì)算遺傳多樣性指數(shù)H'，計(jì)算公式為H'=?ΣP iLn P i，式中P i為某性狀第i個(gè)級(jí)內(nèi)材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比[17?18]。質(zhì)量性狀遺傳多樣性指數(shù)計(jì)算公式同數(shù)量性狀。利用SPSS 20.0進(jìn)行表型性 狀的相關(guān)分析、主成分分析以及聚類分析。

表 1 供試材料來源地Table 1 Source of germplasms

2 結(jié)果與分析

2.1 艾納香種質(zhì)資源數(shù)量性狀遺傳變異分析

對(duì)159份材料9個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳變異分析，結(jié)果如表3所示，變異系數(shù)在3.46%～32.76%，其中花枝數(shù)量的變異系數(shù)最高（32.76%），除葉片厚度和花枝開張角度以外的7個(gè)數(shù)量性狀變異系數(shù)均大于10%，說明供試材料間數(shù)量性狀存在著較大程度的變異。

9個(gè)數(shù)量性狀中遺傳多樣性指數(shù)（H'）變化范圍為1.928～2.072，其中最大的是株高（2.072），最小的是花枝開張角度（1.928），從大到小的排序?yàn)橹旮撸竟诜救~片厚度＞花枝數(shù)量＞葉長＞花枝長度＞葉寬＞花枝開張角度?？偟膩碚f，艾納香種質(zhì)資源數(shù)量性狀之間差異明顯，遺傳多樣性豐富。

2.2 艾納香種質(zhì)資源質(zhì)量性狀遺傳變異分析

對(duì)159份材料質(zhì)量性狀進(jìn)行遺傳變異分析，如表4所示，H'的變化范圍為0.427～1.201，其中葉片形狀的變異類型最為豐富且H'最高（1.201），頻率分布以長卵形為主（占58.49%）；而H'最低的是葉基形狀（0.427），頻率分布以楔形為主（88.05%）。主莖花青苷顯色強(qiáng)度以無或極弱為主，分布頻率為73.58%；葉片綠色程度以中等為主，分布頻率為72.33%；葉片光滑度以中等為主，分布頻率為65.41%；葉片邊緣花青苷顯色強(qiáng)度以弱為主，分布頻率為64.15%；葉片邊緣缺刻程度以淺為主，分布頻率為68.55%；葉緣波緣狀程度以低和中為主，分布頻率分別為49.69%和44.03%；葉脈花青苷顯色強(qiáng)度以無或極弱為主，分布頻率為76.10%；側(cè)脈明顯程度H'較低（0.557），以不明顯為主，分布頻率為75.47%；葉柄花青苷顯色強(qiáng)度H'較低（0.536），以無或極弱為主，分布頻率為81.76%；植株姿態(tài)H'較高（0.924），頻率發(fā)布以直立為主（62.26%）；盛花期H' 較高（0.888），頻率分布以中為主（64.15%）。

2.3 艾納香種質(zhì)資源表型性狀間的相關(guān)分析

2.3.1 數(shù)量性狀間相關(guān)分析 對(duì)159份艾納香種質(zhì)資源的9個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表5所示，株高與冠幅間的相關(guān)系數(shù)最大，為0.67（P＜0.01）；葉寬與株高、冠幅、葉長、葉片厚度、葉柄長度、花枝長度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；花枝長度與花枝開張角度、冠幅、株高、葉柄長呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

綜上所述，葉片越寬，則葉片越長，葉片越厚，葉柄長度越長，株高越高，冠幅越大。即葉片越寬，則艾納香植株的長勢(shì)越好，生物產(chǎn)量越大。

2.3.2 質(zhì)量性狀間相關(guān)分析 對(duì)159份材料的13個(gè)質(zhì)量性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表6所示，葉脈花青苷顯色強(qiáng)度與主莖花青苷顯色強(qiáng)度、葉片邊緣花青苷顯色強(qiáng)度和葉柄花青苷顯色強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.333、0.213、0.452；主莖花青苷顯色強(qiáng)度與葉柄花青苷顯色強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.627,是質(zhì)量性狀之間相關(guān)系數(shù)的最大值，說明艾納香各部位的顯色強(qiáng)度存在顯著相關(guān)性。此外，側(cè)脈明顯程度與主莖花青苷顯色強(qiáng)度、葉脈花青苷顯色強(qiáng)度和葉片形狀呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與葉片光滑度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；葉片光滑度還與葉片形狀、植株姿態(tài)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；盛花期與葉片邊緣花青苷顯色強(qiáng)度和葉脈花青苷顯色強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

2.4 艾納香種質(zhì)資源表型性狀的主成分分析

為體現(xiàn)表型性狀中起主導(dǎo)作用的綜合指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行主成分分析，提取出特征值大于1的8個(gè)主成分，如表7所示，前8個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)64.32%，其中第1、2個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率較大，可基本反映總體情況，達(dá)到降維的目的。第1主成分特征值為2.922，貢獻(xiàn)率最高，為13.28%，載荷較高的性狀有冠幅（0.772）、葉寬（0.701）、株高（0.667）、花枝長度（0.677）和葉柄長度（0.594），載荷量較高的冠幅與葉寬、地上部生物產(chǎn)量有關(guān)，因而第1主成分可認(rèn)為是產(chǎn)量因子。第2主成分的特征值為2.331，貢獻(xiàn)率為10.59%，載荷較高的性狀有葉柄花青苷顯色強(qiáng)度（0.736）、葉脈花青苷顯色強(qiáng)度（0.658）、主莖花青苷顯色強(qiáng)度（0.732），這些性狀均為顯色性狀，第2主成分可認(rèn)為是顯色因子。第3主成分中葉片光滑度的載荷絕對(duì)值最大，為0.555，可謂葉光滑度因子。第4主成分中載荷量絕對(duì)值較高的性狀有葉緣波緣狀程度（0.531）、葉片邊緣花青苷顯色強(qiáng)度（0.570），可認(rèn)為是葉片邊緣因子。第5主成分中特征向量絕對(duì)值較高的性狀有葉長（0.591）、葉片形狀（0.437）與葉寬（0.387），這些性狀主要反映了葉片形狀與大小，故第5主成分可認(rèn)為是葉片形狀因子。第6主成分與第7主成分中載荷絕對(duì)值最大的性狀均為葉片綠色程度，故將兩者合并為葉片綠色因子。第8主成分中載荷絕對(duì)值最大的性狀是花枝開張角度（0.700），可謂花枝角度因子。

表 2 艾納香表型性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 2 Evaluation criteria on phenotypes of B. balsamifera

表 3 159份艾納香數(shù)量性狀的遺傳變異分析Table 3 Genetic variation on quantifiable traits of B. balsamifera

表 4 159份艾納香質(zhì)量性狀的遺傳變異分析Table 4 Genetic variation on quality traits of B. balsamifera

表 5 艾納香9個(gè)數(shù)量性狀的相關(guān)分析Table 5 Correlation among 9 quantifiable traits of B. balsamifera

表 6 艾納香13個(gè)質(zhì)量性狀的相關(guān)分析Table 6 Correlation among 13 quality traits of B. balsamifera

表 7 表型性狀主成分分析Table 7 Principal components of phenotypic traits

2.5 艾納香種質(zhì)資源表型性狀的聚類分析

采用離差平方和法（Ward法）對(duì)159份艾納香種質(zhì)資源進(jìn)行基于歐式遺傳距離的聚類分析（圖1），結(jié)果表明：在平方歐氏遺傳距離D2=10處可將供試材料分為3個(gè)類群，每個(gè)類群的9個(gè)數(shù)量性狀平均值以及13個(gè)質(zhì)量性狀的主要特征指標(biāo)列于表8。

由表8看出，類群Ⅰ有39份材料，占總數(shù)的24.53%，其中貴州資源22份、海南資源14份、廣西資源3份。該類群材料的性狀表現(xiàn)為：葉片厚度較厚，側(cè)脈明顯，葉片形狀以長卵形為主，其次是卵圓形，主莖花青苷顯色強(qiáng)度無或極弱與弱的比例接近，葉緣波緣狀程度多為中。

類群Ⅱ有38份樣品，占總數(shù)的23.90%，其中貴州資源19份、海南資源12份、廣西資源7份。該類群材料的性狀表現(xiàn)為：株高、冠幅、葉柄長度、花枝長度、花枝開張角度的均值最大，植株姿態(tài)以披散為主，盛花期多為中。

類群Ⅲ有82份樣品，是最大的一個(gè)類群，占總但含有中等強(qiáng)度的種質(zhì)；葉片缺刻程度多為低。數(shù)的51.57%，其中海南資源48份、貴州資源29份、廣西資源5份。該類群材料的性狀表現(xiàn)為：葉長、葉寬與花枝數(shù)量的均值最大；葉片光滑度以中為主，其次是高；葉柄花青苷顯色強(qiáng)度多為極弱，

圖 1 159份種質(zhì)資源WARD法聚類分析Fig. 1 Cluster analysis tree of 159 germplasms by WARD method

表 8 3個(gè)類群表型性狀的平均值與特征Table 8 Mean and characteristics of phenotypic traits of 3 classified groups

3 討論與結(jié)論

種質(zhì)資源的遺傳多樣性是育種工作的基礎(chǔ)，利用表型性狀檢測(cè)植物的遺傳變異和多樣性有利于在短時(shí)間內(nèi)了解植物的遺傳變異水平[19]。本研究對(duì)供試材料22個(gè)表型性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析，H'范圍為0.427～2.072，表明供試艾納香種質(zhì)存在豐富的遺傳多樣性。數(shù)量性狀的變異系數(shù)為3.46%～32.76%，除了葉片厚度與花枝開張角度以外，其余性狀的變異系數(shù)均大于10%，說明艾納香不同種質(zhì)間數(shù)量性狀差異明顯，這與羅夫來[20]對(duì)艾納香形態(tài)指標(biāo)比較的研究結(jié)果相似。此外，艾納香在植株形態(tài)性狀與葉片形態(tài)性狀的變異類型較為豐富，其中葉片形狀的變異類型最為豐富，為日后艾納香良種選育工作提供材料基礎(chǔ)。

相關(guān)性分析結(jié)果表明，葉寬是艾納香種質(zhì)重要的數(shù)量性狀，與株高、冠幅、葉長、葉片厚度、葉柄長度和花枝長度呈極顯著正相關(guān)，可作為艾納香良種選育的目標(biāo)性狀。質(zhì)量性狀中，葉脈花青苷顯色強(qiáng)度與主莖花青苷顯色強(qiáng)度、葉片邊緣花青苷顯色強(qiáng)度和葉柄花青苷顯色強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)。

主成分分析結(jié)果得出前8個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)64.32%，說明前8個(gè)主成分基本可代表供試材料大部分信息。22個(gè)表型性狀可歸屬為產(chǎn)量因子、顯色因子、葉光滑度因子、葉片邊緣因子、葉片形狀因子、葉片綠色因子和花枝角度因子等7個(gè)因子，與羅夫來[20]等對(duì)艾納香19個(gè)形態(tài)指標(biāo)的分類歸屬結(jié)果不同，羅夫來等將艾納香的19個(gè)形態(tài)指標(biāo)歸屬于株型因子、葉片數(shù)量因子、葉面積因子、葉片重量因子、主干因子、葉形因子等6個(gè)主因子。因此，充分利用與葉片相關(guān)的表型性狀特征，可盡早發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)種質(zhì)，進(jìn)而選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的艾納香栽培品種。

采用Ward法對(duì)159份艾納香種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析，共分為3個(gè)類群，類群Ⅰ有39份材料，以貴州資源為主，類群的主要特征為葉片較厚以及側(cè)脈明顯；類群Ⅱ有38份樣品，以貴州資源為主，類群的主要特征為植株高大，葉柄與花枝較長；類群Ⅲ有82份樣品，以海南資源為主，種質(zhì)數(shù)量最多，類群的主要 特征為葉長與葉寬的均值最大，葉片較光滑。聚類分析結(jié)果中各類群種質(zhì)涵蓋了不同地區(qū)，說明艾納香不同種質(zhì)的遺傳差異性與其地理分布格局并沒直接的相關(guān)性。

本研究基于表型性狀對(duì)艾納香種質(zhì)資源的遺傳多樣性進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，但表型性狀易受到遺傳和環(huán)境因素的雙重影響。因此，本文僅基于表型性狀對(duì)艾納香種質(zhì)資源進(jìn)行初步遺傳多樣性研究和種質(zhì)資源的劃分，今后還有待結(jié)合分子技術(shù)，進(jìn)一步對(duì)表型性狀與品質(zhì)性狀之間的關(guān)系進(jìn)行研究，以便更高效評(píng)價(jià)艾納香種質(zhì)資源的遺傳多樣性，找出表型性狀與品質(zhì)性狀間的相關(guān)性與核心要素，更好地指導(dǎo)艾納香種質(zhì)資源的利用與良種選育。