不同來源使君子果實、種子形態特征與環境因子的相關性

韋曉敏，吳芳蕾，林青青，徐惠龍，徐 偉，溫秀萍，楊成梓，林 羽，2，劉蔚雯*

(1.福建中醫藥大學 藥學院，福建 福州 350122；2.福建中醫藥大學生物醫藥研發中心，福建 福州 350122)

使君子，別名留求子，為使君子科植物使君子QuisqualisindicaL.的干燥成熟果實。秋季果皮變紫黑色時采收，除去雜質，干燥。使君子具有殺蟲消積功效，用于蛔蟲、蟯蟲病，蟲積腹痛，小兒疳積的治療[1]，是我國傳統驅蟲消積藥物，使用歷史悠久。使君子主產于廣西、四川、福建、廣東等地，其道地產區歷經變化，明代至近代以來以四川和福建兩地所產為道地。研究表明，使君子主要成分為氨基酸和有機酸，可益脾胃，用于治療頭痛、發熱、傷口感染等[2-4]。目前，使君子研究多集中于其栽培技術、化學成分、藥理等方面[5-9]，而對不同生態區使君子果實和種子形態特征與生態環境因子的相關性研究較少。因此，本研究收集了3個主要產地8個居群的使君子樣品，對其進行果實、種子形態特征分析，探討形態變異與環境因子的相關性，以期為使君子良種選育及系統學研究提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 野外調查與取樣

在使君子成熟季節，對重慶(CQ)、廣西靈川(GX)以及福建邵武(FJ)3個使君子主要產地開展實地調查，選取使君子的8個居群進行果實收集，各產地環境因子見表1。采集時，以生長正常、無病蟲害且外形完整為采集標準，將采集到的使君子做好標記，裝袋密封帶回實驗室，觀察、測量其表型性狀。

表1 使君子果實與種子采集地基本情況

1.2 果實、種子形態特征測定

在每個居群中隨機抽取形態完整的20個果實(或種子)作為樣本，用游標卡尺(測量精度0.01 cm)、電子天平(千分之一)分別測量8個形態指標：單個果實長度(Kfl)、單個果實直徑(Kfd)、單個果實重量(Kfw)、單個種子長度(Ksl)、單個種子直徑(Ksd)、單個種子重量(Ksw)，并統計果實長度/果實直徑(Kfl/fd)、種子長度/種子直徑(Ksl/sd)，其中，與棱平行方向測得最大值為果實長度(Kfl)，與棱垂直方向測得最大值為果實直徑(Kfd)，與種子棱平行方向測得最大值為種子長度(Ksl)，與種子棱垂直方向測得最大值為種子直徑(Ksd)。

1.3 數據處理

使用Excel軟件進行基礎數據整理、統計，運用SPSS 18.0軟件對測量值進行分析，計算種群間和種群內的平均值和變異系數；用F-檢驗法對居群間各項指標均值進行顯著性分析，并分析使君子果實、種子表型性狀與6個生態因子之間的相關性；最后對8個居群的8個形態指標進行聚類分析。

2 結果與分析

使君子果實呈橢圓形或卵圓形，具5條縱棱，偶有4～9棱，長2.5～4 cm，直徑約2 cm，表面黑褐色至紫黑色，平滑，微具光澤。使君子仁呈長橢圓形或紡錘形，長約2 cm，直徑約1 cm，表面棕褐色或黑褐色，有多數縱皺紋，種皮易剝落，子葉2，黃白色，有油性，斷面有裂隙，氣微香，味微甜。見圖1、圖2。

圖1 福建、重慶、廣西使君子果實性狀特征

圖2 福建、重慶、廣西使君子種子微性狀特征

2.1 不同來源使君子果實性狀特征

變異系數的大小反映變異幅度的大小。在本研究使君子的8個居群間，變異系數最大的是果實單重，平均變異系數為0.207，說明果實單重在不同居群變異幅度最大，差異最明顯；其次為果實長度/直徑和果實長度，分別為0.094和0.089；變異系數最小的是果實直徑，平均變異系數為0.071，說明果實直徑在種群間的分化較小，此性狀相對穩定。從差異性方面看，在使君子果實長度上，相同產地的居群間無顯著差異(含相同小寫字母)，CQ與GX部分居群和FJ的居群間存在極顯著差異(含不同大寫字母)；在使君子果實直徑上，FJ與CQ的居群和GX的居群存在極顯著差異；在使君子果實單重上，GX3與CQ的4個居群間存在極顯著差異，GX2與GX1、GX3存在極顯著差異；在使君子果實整體形態上，FJ居群與CQ部分居群和GX部分居群間存在極顯著差異。見表2。

表2 使君子果實形態特征統計

從表2可以看出，三個產地間使君子果實性狀差異極顯著，同一產地中不同居群間的使君子果實性狀差異顯著或無顯著差異。果實的平均長度介于29.20～35.23 mm之間，直徑介于13.57～17.10 mm之間，長度/直徑介于1.84～2.16之間，單重介于1.01～1.46 g之間。果實最長CQ3，最短的是FJ；直徑最長的是CQ1，最短的是FJ；整體形態最飽滿的是GX2，最細長的是FJ；果實單重最大的是GX3，最小的是CQ3。比較三個產地使君子果實的性狀，果實長度從長到短依次為CQ、GX、FJ，果實直徑從長到短依次為GX、CQ、FJ，果實單重從大到小依次為GX、FJ、CQ，果實飽滿程度從大到小依次為GX、CQ、FJ。

2.2 不同來源使君子種子性狀特征

由表3可以得出，使君子種子性狀差異情況與果實基本一致，三個產地間使君子種子性狀差異極顯著或顯著，同一產地中不同居群間的使君子種子性狀差異顯著或無顯著差異。其中，分化最明顯的是種子單重，其平均變異系數為0.249，其次為種子長度/直徑和種子直徑，平均變異系數分別為0.139和0.123，最穩定的是種子長度，平均變異系數為0.096。

表3 使君子種子形態特征統計

使君子種子的平均長度介于18.94～23.68 mm之間，平均直徑介于6.63～9.22 mm之間，長度/直徑平均值介于2.26～2.89之間，種子單重平均值在0.40～0.70 g之間，平均種子長度最長的是CQ3，最短的是FJ；平均直徑最長的是GX3，最短的是FJ；種子長度/直徑最小的是CQ2，最大的是FJ，種子單重最重的是GX3，最輕的是CQ3。比較三個產地使君子種子性狀，種子平均長度從大到小依次為CQ、GX、FJ，種子直徑平均長度從大到小依次為CQ、GX、FJ，種子單重從大到小依次為GX、CQ、FJ，種子飽滿程度從大到小依次為GX、CQ、FJ。由此可見，使君子種子性狀整體變異情況與果實基本一致。

2.3 使君子8項形態特征在產地間的差異顯著性

單因素方差分析使君子8項形態特征在產地間的差異顯著性(見表4)，結果顯示，8項指標均存在極顯著差異(P<0.01)，果實、種子的長度和直徑在種群間差異大，以果實直徑差異最大，果實、種子整體形態和單重在種群間差異小，其中，果實整體形態差異最小，說明果實直徑分化最明顯，果實整體形態最穩定。

表4 單因素方差分析的F檢驗

2.4 使君子果實、種子形態特征與環境因子相關性分析

本調查選取的環境因子有6項，分別為經度(N)、緯度(E)、海拔(H)、年降水量(KAP)、年日照時長(KSD)、平均氣溫(Tave)，將使君子8項形態學指標依次與6項環境因子進行相關性分析，結果見表5：經度除與果實整體形態(Kfl/fd)、種子整體形態(Ksl/sd)和單個種子重量無明顯相關性外，經度與果實長度、果實直徑、單個果實重量、種子長度和種子直徑均呈極顯著相關性；其中，經度與單個果實重量呈正相關，與果實長度、果實直徑、種子長度和種子直徑為負相關。緯度與種子直徑無明顯相關性，與單個果實重量、單個種子重量呈極顯著負相關，與其余5項形態指標之間呈極顯著正相關。海拔與果實直徑和種子長度呈極顯著正相關，與果實長度和種子直徑呈顯著正相關，而與種子整體形態呈顯著負相關。年降水量與果實長度、果實直徑、果實整體形態以及種子長度呈極顯著負相關，與單個種子重量呈顯著負相關；而與單個果實重量呈極顯著正相關，與種子直徑呈顯著正相關。年日照時長與種子整體形態無明顯相關性，但與果實、種子整體形態呈極顯著正相關，與單個果實重量、單個種子重量及種子直徑呈極顯著負相關。年平均氣溫與種子長度呈顯著負相關，與果實長度、果實和種子整體形態呈極顯著負相關；而與果實和種子單重呈極顯著正相關，與種子直徑呈顯著正相關。其中，經度為影響最大的環境因子，其對果實直徑的相關性為0.648，而年日照時長對種子長度影響最小，相關性為0.017。

表5 表型性狀與環境因子的相關性分析

2.5 使君子果實、種子表型特征聚類分析

根據使君子8個形態指標的測量值，對使君子8個居群進行平方Euclidean距離聚類分析，結果如圖3所示，使君子不同產區的各居群分別聚為1類，當截取值約為13時，福建產區與廣西產區聚為1類，當截取值約為25時，8個居群聚為1類。相同產區的使君子先聚為1類，后福建與廣西聚類再與重慶聚類，從地理位置看，福建邵武距離廣西較近。這一結果提示，使君子形態分化與居群的地理位置遠近具有明顯關聯。

圖3 基于形態特征的使君子居群聚類分析

3 討論

使君子在8個居群間存在不同程度的差異性，在相同產地的不同居群間，使君子果實、種子形態大部分無顯著差異，在不同產地的居群間，使君子果實、種子形態多為極顯著差異。3個產地間使君子果實性狀特征為：①果長，重慶(CQ)地區為33.46～35.23 mm之間，廣西(GX)地區為29.51～31.31 mm之間，福建(FJ)地區為29.20 mm左右；②果徑，重慶地區為16.45～17.10 mm之間，廣西地區為15.70～15.98 mm之間，福建地區為13.57 mm左右；③果重，重慶地區為1.01～1.13 g之間，廣西地區為1.30～1.46 g之間，福建地區為1.21 g左右。3個產地使君子種子性狀特征為：①種長，重慶地區為22.29～23.68 mm之間，廣西地區為20.76～21.53 mm之間，福建地區為18.94 mm左右；②種徑，重慶地區為8.54～9.08 mm之間，廣西地區為7.98～9.22 mm之間，福建地區為6.63 mm左右；③種重，重慶地區為0.40～0.59 g之間，廣西地區為0.56～0.70 g之間，福建地區為0.56 g左右。果實變異幅度依次為果重>果長/徑>果長>果徑，種子變異幅度依次為種重>種長/徑>種徑>種長。根據使君子果實、種子性狀特征，在3個產地中，廣西地區的使君子性狀最佳。

研究發現，植物性狀受氣候因子、土壤因子、地形、群落環境等因素的共同影響[10-15]。本實驗研究發現，使君子性狀與經度、緯度、海拔、年降水量、年日照時長、年平均溫度密切相關，經度越大，單個果實越重，果實、種子長度和直徑越短；緯度越大，單個果實、種子越輕且越細長，果實長度、直徑與種子長度越長；海拔越高，果實、種子長度和直徑越長，種子越飽滿；年降水量越大，則單個果實越重越飽滿，果實長度、直徑越短，單個種子越輕，長度越長、直徑越大；年日照時長越長，單個果實、種子越輕越細長，果實的長度越長，果實、種子直徑越短；年平均氣溫越高，單個果實、種子越重越飽滿，果實、種子長度越短，種子直徑越長。

陳加紅[16]研究表明，使君子規模化栽培最佳方案為：將莖使用50 mg/L的IBA或NAA浸泡12 h后扦插，或用500 mg/L的IBA或NAA沾蘸后立即扦插，以200 cm×200 cm株行距種于大田。結合本研究環境因子對使君子性狀的影響，在重慶、福建地區，使君子最佳的生長環境為經度小、緯度大、海拔高、年降水量少、年日照時長長、年平均溫度高。今后將進一步考察不同來源使君子中的有效成分含量，以期為優質使君子藥材供應提供參考。