茴茴蒜遷移進化特征研究

摘要：從形態學及細胞學兩方面，運用居群學的方法對茴茴蒜（Ranunculus chinensis Bunge）在貴陽、昆明、大理、思茅、勐臘等地的進化特征進行了分析，根據分析結果并結合毛茛屬（Ranunculus L.）植物的遷移進化特征，推測茴茴蒜在中國大陸的進化遷移路線很可能是從西到東，即經度不斷增加的方向。

關鍵詞：茴茴蒜（Ranunculus chinensis Bunge）；形態學分析；細胞學分析；居群；遷移進化

中圖分類號：Q949.746.5+8 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）16-4190-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.030

植物的分布范圍隨著冰期氣候波動而發生進退[1-3]，中國在第四紀時同樣受到過冰期的強烈作用，這種氣候波動影響了中國南北植物區系[4]，并且由于中國地勢西高東低，在川西、滇西北和青藏高原東部發生的冰川也會影響到東西植物區系的形成[5]，所以中國現存植物區系的成因比歐美更為復雜。王文采[6，7]通過對中國一些植物的地理分布和親緣關系的研究，得出了3條遷移路線，分別從中國的西南向東、西和東北3個方向遷移。茴茴蒜（Ranunculus chinensis Bunge）分布區生態環境復雜多樣，差異性很大，在相對地理隔離的條件下，由于對生長環境長期適應的結果，必然導致居群間和居群內產生變異，因此，對茴茴蒜表型及核型性狀進行比較，不僅能初步了解居群遺傳變異的大小，同時也能了解茴茴蒜進化的特征，從而為其他植物的進化研究提供資料。

1 材料與方法

1.1 形態學研究

1.1.1 材料來源 參試材料來源于4個地點，分別是貴州省貴陽市花溪區（地理坐標為北緯26.57°，東經106.71°）和云南省的昆明市（北緯25.04°，東經102.73°）、大理白族自治州（北緯25.69°，東經100.19°）、普洱市思茅區（北緯22.79°，東經101.71°）；生境都是路旁或田頭地邊。材料憑證標本現存于九江學院生命科學學院標本室。

1.1.2 形態性狀測定方法 茴茴蒜形態性狀測定參照張競男等[8]的方法。在每個居群中各采30個植株制作標本，對每個標本用游標卡尺分別測量其株高、基生葉柄長、基生葉片長、基生葉片寬、基生葉一回裂片寬、基生葉一回裂片深、基生葉二回裂片寬、基生葉二回裂片深、莖生葉裂片長、莖生葉裂片寬、莖生葉長、莖生葉寬、花瓣長、花瓣寬、萼片長、萼片寬，計算基生葉長寬比、莖生葉長寬比、花瓣長寬比、萼片長寬比、瘦果扁平度，統計單花心皮數。將每一居群測得的30株群體各形態性狀值計算平均數，得每一居群內各性狀的平均值，再綜合所有居群分析，找出每一性狀在所有居群范圍內的變化值最大值、最小值，運用SPSS 11.0軟件對上述性狀的測量值、記數值和判別值進行居群間遺傳差異分析，其中對性狀判別采用單葉記為0、復葉記為1的方法進行處理，以期找到不同地理環境間性狀分化的規律，從而探尋該種在進化過程中的可能遷移路線。

1.2 細胞學研究

1.2.1 材料來源 細胞學研究的材料也是來源于4個地點，都分布在云南省，分別是昆明市（北緯24.58°，東經102.82°）、大理白族自治州（北緯25.69°，東經100.19°）、普洱市思茅區（北緯22.79°，東經101.71°）、西雙版納傣族自治州勐臘縣（北緯21.48°，東經101.56°）。

1.2.2 方法 每居群選取20 個植株，每株選取5個中期分裂相的細胞，取其平均值做核型分析。核型分析取樣方法是根尖用0.1%秋水仙素溶液在20 ℃預處理約2 h后，用卡諾氏液固定12 h，75%乙醇保存；用1 mol/L 鹽酸在60 ℃下解離7～10 min，改良卡寶紅染色壓片，常規方法制片。核型分析采用文獻[9]的方法，核型不對稱系數計算用文獻[10]的方法。核型圖中多倍體染色體是根據長度和著絲點位置綜合考慮進行排列的，以便分析多倍體的染色體組成。具體染色體性狀選擇和分析參照文獻[11]的方法。

2 結果與分析

2.1 形態學分析

茴茴蒜不同居群性狀的平均值測定情況見表1。從表1可見，茴茴蒜表現穩定的性狀如花瓣長寬比、萼片長寬比在不同居群間呈現出隨著經度的增加有逐漸增大的趨勢。穩定表達的性狀受外界環境影響小，其變異屬可遺傳變異，能反映植物真實的進化狀況。

2.2 細胞學分析

形態的顯著差異是物種展現遺傳多樣性最直觀的顯性指標，是研究遺傳多樣性最基礎的手段。但表型性狀經常會受到環境因素的影響而發生變化，有些情況下表型變化并不能真實地反映遺傳變異，要更加準確、細致地了解居群的遺傳變異狀況，僅僅依賴表型性狀是遠遠不夠的，還必須進行更深層次的研究。細胞學水平上的核型性狀的比較在現階段就是一種較為真實、準確地反映遺傳變異的方法，因為染色體的變異是遺傳變異的重要來源，往往具有適應和進化上的意義，可初步了解遺傳變異的大小，分析居群的遺傳變異水平和遺傳結構，這對闡述植物類群的系統發育、親緣關系、物種形成及進化研究都有著重要的意義[12]。茴茴蒜各居群間核型性狀比較情況見表2，核型不對稱系數比較情況見圖1，染色體組總長比較情況見圖2，染色體核型形態見圖3。結合各居群所處的地理位置，從表2、圖1、圖2、圖3可看出，茴茴蒜各居群間的核型不對稱系數、染色體組總長在總體上呈現出一定的變化規律，即隨著經度增大，核型不對稱系數增大，而染色體組總長減小；體現出了茴茴蒜進化的趨勢[13-15]。

3 小結與討論

毛茛屬植物在長期的進化過程中，各性狀都表現出了一定的進化方向或趨勢，如萼片從卵形或橢圓形向狹長圓形方向進化[16]；花瓣從倒卵形向長圓形或倒披針形轉變[17，18]；瘦果自卵球形到兩側強烈扁壓演化[19]；也就是說花萼、花瓣長寬比及瘦果扁平度均朝著增大的方向進化。核型方面，原始的種類具有更為對稱的核型，即核型不對稱系數小[13，14]或更大的染色體組總長[15]；反之則相反。結合試驗結果和王文采[6，7]對中國一些植物遷移路線的研究類似，推測茴茴蒜在中國大陸的進化歷史過程中，其可能的遷移路線是從西南部的云貴高原一帶出發，然后按照從西到東即經度不斷增加的方向遷移進化。

參考文獻：

[1] HEWITT G M. Some genetic consequences of ice ages，and their role in divergence and speciation[J]. Biol J Linn Soc， 1996，58：247-276.

[2] HEWITT G M. Post-glacial recolonization of European biota[J]. Biol J Linn Soc，1999，68：87-l12.

[3] COMES H P，KADEREIT J W. The effect of Quatemary climatic changes on plant distribution and evolution[J]. Trends Plant Sci，1998，3：432-438.

[4] 中國第四紀孢粉數據庫小組. 中國中全新世和末次盛冰期生物群區的重建[J]. 植物學報，2000，42（11）：1201-1209.

[5] LJ J J，ZHOU S Z，PAN B T. The problems of Quatemary glaciation in the eastern part in the Qinghai. Xizang Plateau[J]. Quater Sci，1991，l1（31）：193-203.

[6] 王文采. 東亞地區植物的分布格局和遷移路線[J]. 植物分類學報，1991，30（1）：1-24.

[7] 王文采. 東亞地區植物的分布格局和遷移路線（續）[J]. 植物分類學報，1992，31（2）：97-l17.

[8] 張競男，周 巍，汪小凡. 小毛茛居群分化研究Ⅰ.居群內和居群間的形態變異[J]. 廣西植物，2001，21（2）：146-149.

[9] 李懋學，陳瑞陽.關于植物核型分析的標準化問題[J].武漢植物學研究，1985，3（4）：297-302.

[10] ARANO H. Cytological studies in carduoideae Compositae of Japan，IX. The karyotype analysis and phylogentic considerations on Pertya and Ainsliea[J]. Bot Mag Tokyo，1963，76： 32-39.

[11] TORRELL M，CERBAH M，SILJAK-YAKOVLEV S，et al. Molecular cytogenetics of the genus Artemisia（Asteraceae，Anthemideae）：Fluorochrome banding and fluorescence in situ hybridization. I. Subgenus Seriphidium and related taxa[J]. Plant Syst Evol，2003，239：141-153.

[12] 洪德元.植物細胞分類學[M].北京：科學出版社，1990.

[13] LEVITSKY G A. The karyotype in systematics[J]. Bull Appl Bot Genet Pl Breed，1931，27：187-239.

[14] 聶谷華，廖 亮，方 亮，等.國產毛茛屬植物五種一變種的核型[J].云南植物研究，2007，29（3）：316-322.

[15] KURITA M. Chromosome studies in Ranunculaceae VIII.Karyotype and phylogeny[D]. Rep Bio Inst，Ehime Univ，Matsuyama City，Japan，1958.

[16] TAMURA. Morphology and phylogenyof the Ranunculaceae[J].Rep Osaka Univ，1963，12（2）：141-156.

[17] TUTIN T G，RANUMCULUS L. Flora Europaea[M]. London： Cambridge Univ Press，1964. 223-238.

[18] TAMURA. New classificationof thefamily Ranunculaceae[J].Acta Geobot，1991，42（2）：177-187.

[19] 聶谷華，廖 亮. 禺毛茛復合體及其近緣種研究進展[J]. 湖北農業科學，2011，50（14）：2813-2815.