16種羊蹄甲屬植物種子表型變異初探

錢磊+吳忠鋒+唐昌亮+陳勇+羅樹凱+張繼方+李浩

摘 要 以16種羊蹄甲屬植物種子為材料，研究種子長度、寬度、厚度、形狀指數、千粒重和生活型的表型變異。結果表明：16種種子性狀存在不同的差異表現，其中B. semla的種子長度、寬度、厚度和千粒重均最大；各物種種子千粒重等級以D和E級為主；種子表型的平均變異系數為4.21%，不同種間變異系數存在較大差異；5個表型性狀在不同種間均存在極顯著差異，大部分表型性狀間存在極顯著或顯著相關性；對于藤本、灌木、灌木或喬木和喬木，生活型與種子寬度、厚度和千粒重存在極顯著正相關關系，與種子長度存在顯著正相關關系，與形狀指數存在極顯著負相關關系。

關鍵詞 羊蹄甲屬 ；種子 ；表型性狀 ；變異 ；生活型

中圖分類號 S688 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.09.009

Study on Phenotypic Variation of Seed Populations in

16 Species of Bauhinia

QIAN Lei WU Zhongfeng TANG Changliang

CHEN Yong LUO Shukai ZHANG Jifang LI Hao

（Guangzhou Institute of Forestry and Landscape Architecture，Guangzhou，Guangdong 510405）

Abstract The seeds were collected from 16 species of Bauhinia. Based on the data of phenotypic traits，the phenotypic differentiation of seeds was studied. The results showed that： （1）There were distinct differences in phenotype trait among Bauhinia species. The seed length， seed width， seed thickness，thousand-seed-weight of B. semla reached the maximum. （2）The seed mass of Bauhinia in class D and E were the most commonly. （3）The average value of coefficient of variation was 4.21%， and there were great variation among different species. （4）There were significant differences between 5 phenotype traits among different species， and there were significant differentiation among most phenotype traits. （5）Pearson' relative analysis showed that life form had significantly positive relationship with seed length， seed thickness， and thousand-seed-weight， and a positive relationship between life form and seed length， and a negative relationship between life form and shape index.

Keywords Bauhinia ； seed ； phenotype trait ； variation ； life form

羊蹄甲屬（Bauhinia）隸屬于豆科云實亞科（Caesapinioideae），約600種，遍布于世界熱帶地區，為喬木、灌木或攀援藤本。中國約有40種，亞種，11變種，主要分布在中國南部和西南部[1]。羊蹄甲屬植物多用于觀賞，是庭院綠化、行道樹的優良樹種，如紅花羊蹄甲為香港市花[2]；此外B.petersiana的種子可作為咖啡的替代品[3]；羊蹄甲屬植物含有多種化學成分，如黃酮類、甾體類、萜類等，在亞洲、中美洲、南美洲，羊蹄甲屬多作為民間用藥，其根皮、莖皮及葉的提取物可治療腹瀉、風濕病和糖尿病[4-6]。

表型多樣性是遺傳多樣性與環境多樣性的綜合體現，是生物多樣性與生物系統學的重要內容[7]。種子表型變異作為表型多樣性的一部分，是植物生活史的一個核心特征，它決定著物種的擴散能力和種群分布格局，在進化生物學和生態學方面皆具有重要研究意義[8-9]。近年來，隨著羊蹄甲屬在城市綠化、醫藥領域應用的不斷深入，羊蹄甲屬相關研究報道越來越多，主要涉及羊蹄甲屬植物的種質資源評價利用、繁育技術、化學成分等方面[5-6，10-14]，關于羊蹄甲屬種子表型變異方面的研究未見報道。本文通過對16種羊蹄甲屬植物種子表型性狀的研究，旨在揭示羊蹄甲屬種子變異情況，為羊蹄甲屬植物的種質資源收集、保存繁育和開發利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

16種羊蹄甲屬植物的種子及其采集信息見表1。

1.2 方法

把采集回的種子進行風干處理，然后測定其長度、寬度、厚度及千粒重。采用千分尺測量種子長度、寬度和厚度，每個重復30粒，4次重復；千粒重采用百分粒法測定，8次重復。將種子千粒重分為A（0～0.05 g）、B（0.05～0.5 g）、C（0.5～5 g）、D（5～50 g）和E（50～500 g）5個等級[15]。endprint

在所測種子表型性狀指標的基礎上，定義種子長度與寬度之比為種子形狀指數。應用SPSS18.0軟件對各羊蹄甲屬各種子表型性狀進行描述性統計。其它統計運算按照規定方法利用Excel 2003，Spass 18.0相關程序進行。

2 結果與分析

2.1 16種羊蹄甲屬植物種子表型性狀特征及描述性分析

16種羊蹄甲屬植物種子表型性狀見表2。從表2可看出，B. semla種子平均長度、寬度和厚度均最大，個體和千粒重也相應最大，其次是B. variegata。16種羊蹄甲屬植物種子千粒重分布區間為41.21～760.1 g，除B. rufescens和B. tomentosa屬于D級種子外，其余均屬E級種子。

用變異系數表示表型性狀值離散程度，變異系數越大，性狀值離散程度越大，表型性狀值在物種間的整齊性越差。16種羊蹄甲屬植物種子性狀的變異系數見表3。由表3可知，平均變異系數在16種羊蹄甲屬植物中存在較大差異，在1.15%～9.18%，平均為4.21%。其中以B. purpurea的變異系數最大，說明其表型多樣性最為豐富；B. tomentosa最小，其表型多樣性程度較低。同一物種不同性狀間的變異系數也略有差異，千粒重的離散程度較其它形狀有明顯差異，各種子性狀的平均變異系數的排序為：千粒重>種子寬度>形狀指數>種子厚度>種子長度。

2.2 16種羊蹄甲屬植物種子性狀變異性及相關性分析

單因素方差分析顯示，種間種子長度（F=151.867，P=0.000）、寬度（F=139.882，P=0.000）、厚度（F=93.821，P=0.000）、形狀指數（F=14.615，P=0.000）及千粒重（F=94.96，P=0.000）均存在極顯著差異（表4）。

種子性狀間及與生活型的相關性分析見表5。從表5可看出，除形狀指數與種子長度和厚度之間不存在顯著相關性外，種子長度、寬度、厚度、形狀指數、千粒重之間均存在極顯著或顯著相關性。種子長度與寬度、千粒重呈極顯著正相關關系，與種子厚度呈顯著正相關關系。千粒重與形狀指數呈顯著負相關關系外，與其他性狀均存在極顯著正相關關系。

2.3 16種羊蹄甲屬植物種子表型性狀與不同生活型的相關性分析

16種羊蹄甲植物的生活型可分為4種類型，其中喬木5種，灌木或喬木5種，灌木5種，藤本1種（表1）。相關性分析顯示，對于藤本、灌木、灌木或喬木以及喬木，種子表型性狀與生活型之間均存在極顯著相關關系。生活型與種子寬度、厚度和千粒重存在極顯著正相關關系，與種子長度存在顯著正相關關系，與形狀指數存在極顯著負相關關系。

3 結論與討論

對羊蹄甲屬16種植物表型變異進行分析，物種間不同性狀指數均存在極顯著差異，表明羊蹄甲屬種子表型變異極為豐富，這些變異可能與自身遺傳物質和環境異質性共同作用的結果。豐富的變異為優良種質資源開發和多樣性保護提供了物質基礎，同時也表明了羊蹄甲屬植物生物多樣性保護任務的艱巨性[16]。

有研究表明，從草本、灌木到喬木，種子大小與生活型相關，且種子大小有不斷增大的趨勢[17-19]，這與本研究的結果相一致。造成這種現象的原因，可能與高大的喬木在垂直空間占據的能力和程度有關[20]，即高大喬木占據更多的空間資源，從而導致種子相對較大；也有學者從擴散的角度來闡述生活型對種子大小的影響機制[21]；但也有學者研究表明生活型與種子大小無明顯相關關系[22]。至今，生活型對種子大小的影響機制還沒有統一的認識。

本文對16種羊蹄甲屬植物種子表型性狀進行了變異分析，在今后羊蹄甲屬表型變異研究中可以提供借鑒作用。羊蹄甲屬植物世界分布約600種，今后研究中可考慮加大樣本量，并結合經緯度、海拔、種子萌發率以及苗期生長表現，借此探究羊蹄甲屬植物的定居和競爭能力以及種群更新狀況，為今后羊蹄甲屬植物開發應用提供理論基礎。

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