不同居群何首烏的植物學(xué)特性比較

劉利波劉紅昌

(1.貴州健康職業(yè)學(xué)院，貴州 銅仁 554300；2.貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550000)

前言

何首烏亦名赤斂、紅內(nèi)消、馬肝石、交藤根、山精、夜合等，為蓼科植物何首烏(Polygonum multiflo-rum Thunb.)的干燥塊根，味苦、甘、澀，歸肝、腎二經(jīng)，有清熱解毒、潤(rùn)腸通便、滋補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋壯骨、烏須發(fā)等功效，臨床常將其作為滋養(yǎng)的佳品[1]。

塊根多呈紡錘形，表面紅棕色至暗褐色，斷面紫紅色，故又稱為赤首烏[2]。分為野生和栽培種，其中野生主要分布于黃河以南各省區(qū)[3]。家種主要分布于廣東德慶、清遠(yuǎn)、高州、新興、云浮、廉江、貴州都勻、羅甸。何首烏用于藥用和保健，運(yùn)用范圍大，開發(fā)前景廣。目前人工栽培何首烏在全國(guó)部分地方已經(jīng)發(fā)展起來，但缺乏優(yōu)良的種質(zhì)資源，優(yōu)良品種的選育成了亟需解決的重要課題。本文對(duì)近52個(gè)不同居群何首烏植物學(xué)特性進(jìn)行比較，探索出不同地區(qū)何首烏資源的植物學(xué)特性的共性和差異，對(duì)選育何首烏的優(yōu)良種子資源的篩選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采集13個(gè)省52個(gè)不同地區(qū)的野生及人工栽培的何首烏苗，在相近時(shí)間段栽培于同一塊基地，土壤條件、坡向、坡度相同。8月中旬對(duì)不同居群的葉、花觀察記錄、測(cè)量，葉的形態(tài)描述參照藥用植物學(xué)第8版[4]，花的結(jié)構(gòu)描述參照《中國(guó)植物志》[5]。

1.2 方法

1.2.1 指標(biāo)測(cè)定

1.2.1.1 觀察記錄法

大田觀察記錄葉形、葉端形、葉基形以及葉面、葉柄、莖的顏色。

1.2.1.2 儀器測(cè)量法

用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)，計(jì)算葉形指數(shù)。用為A4紙輔助工具測(cè)量葉片面積均值。電子顯微鏡下用微尺測(cè)量雄蕊、花藥、花絲長(zhǎng)度、大小。

1.2.2 統(tǒng)計(jì)分析

利用統(tǒng)計(jì)軟件DPS v7.5進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。利用所測(cè)定的同居群葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)、葉形指數(shù)、葉面積的平均值，進(jìn)行葉形態(tài)特征的比較，計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的相似系數(shù)。DPS軟件中的主成成分程序確定居群的重要指標(biāo)。用聚類分析程序確定各個(gè)居群之間的親緣關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 何首烏不同居群外觀性狀及葉的形態(tài)比較

何首烏葉形有心形、卵形、卵狀心形、長(zhǎng)卵形4種，但群居葉形差異較大。葉頂端形狀有漸尖和聚尖2種，葉基端有箭形、心形2種。為箭形的有四川樂山等10個(gè)居群，其余居群都為心形。廣東華南等4個(gè)居群的葉面顏色為深綠色，貴州江口等5居群的葉面顏色為紫色或微紫，其余居群都為綠色。貴州正安、安龍2個(gè)居群葉柄為紫紅色，湖北恩施等7個(gè)居群葉柄為紫色或微紫色，其余為綠色。貴州正安、安龍、江口3個(gè)居群的莖顏色為紫色，陜西漢中等15居群莖為頂端紫色，基端綠色，其余居群為綠色。所有居群的葉緣都為全緣，葉脈都為羽狀脈，見表1。

表1 不同居群何首烏形態(tài)特征比較表(x±s)

各個(gè)居群的葉形，葉頂端、基端形狀，葉面、葉柄、莖顏色差異較大，外觀顏色貴州地區(qū)大都相同，而與其余省居群差異明顯。這些差異可能是由生長(zhǎng)的氣候條件和土壤條件引起的，是否與何首烏種質(zhì)資源遺傳有關(guān)還有待于研究。

經(jīng)方差分析顯示，何首烏的葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)、葉形指數(shù)、葉面積數(shù)據(jù)均表現(xiàn)為P<0.01，何首烏各居群葉片類型間總體上都具有顯著差異。各居群葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積有一定的相關(guān)性，長(zhǎng)度與寬度和葉面積的變化趨勢(shì)都相同。

2.2 葉性狀間的相關(guān)關(guān)系

葉面積與葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.95**、0.97**、0.84**，且差異極顯著。與葉形指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.01，差異不顯著。葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)之間相互呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.92**、0.84**、0.82**。葉形指數(shù)與葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)、葉面積無顯著相關(guān)，見表2。表明何首烏的葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)、葉面積指標(biāo)對(duì)于種質(zhì)資源的形態(tài)分類和優(yōu)良品種的篩選是很有意義的。

表2 何首烏葉形相關(guān)系數(shù)

2.3 主成成分分析

2.3.1 主成特征向量

第1主成因子系數(shù)的大小為葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄長(zhǎng)，且具有較大的正系數(shù)值，相互呈極顯著正相關(guān)，與葉形指數(shù)相關(guān)性不明顯，主要反映何首烏葉性狀的大小，值越大表明該品種的葉片越大。第2主成因子正值系數(shù)最大的是葉形指數(shù)，主要反映的是葉性狀的形態(tài)性狀，值越大表明葉形指數(shù)和葉長(zhǎng)值大，該居群的葉形是趨向狹長(zhǎng)。第3主成因子葉寬正值系數(shù)最大，葉長(zhǎng)和葉面積都為負(fù)值，主要反映的是何首烏葉片性狀中的葉寬性狀，值越大說明該居群何首烏葉片寬值越小，見表3。3個(gè)主成成分較好地反映何首烏葉性狀的主要性狀特征，其代表性達(dá)到99.87%，表明其獨(dú)立性狀代表性強(qiáng)、直觀性好。

表3 不同居群何首烏葉性狀相關(guān)特征向量

2.3.2 主成分值分析

葉面積最大為廣東華南，最小為貴州銅仁，與第1主成成分值的變化趨勢(shì)一致。葉形指數(shù)最大為陜西漢中，最小值有貴州正安、重慶潼南、貴州安龍、湖南株洲，與第2主成成分值的變化趨勢(shì)一致。葉片最寬是廣東華南，葉片寬最小值為貴州銅仁、河南南陽、陜西漢中，與第3主成成分值變化趨勢(shì)相反，見表4。由此可見，第1～3主成成分綜合反映了不同居群何首烏的葉片性狀的指標(biāo)，其具有直觀性和獨(dú)立穩(wěn)定性。

表4 不同居群何首烏的主成成分值

2.4 聚類分析

何首烏的5個(gè)指標(biāo)綜合產(chǎn)生了3個(gè)主成成分能反映何首烏的葉源性狀，通過聚類分析，探索各居群間的親緣關(guān)系。由圖1可知，根據(jù)葉源性狀，在最短遺傳距離為0.2的條件下分為6大類。第1大類15個(gè)居群，地理區(qū)域?yàn)橘F州中西部、四川及氣候條件相近的湖北恩施。第2大類7個(gè)居群，以廣東為代表的多雨地區(qū)，該類何首烏葉片趨于狹長(zhǎng)。第3大類為陜西漢中1個(gè)居群，該類獨(dú)立一類，葉片很小，葉形指數(shù)最大，葉片狹長(zhǎng)。第4大類16個(gè)居群，屬于江西、福建、山東、安徽、河南、陜西和貴州中部地區(qū)。第5大類9個(gè)居群，屬于貴州中西部及安徽黃山地區(qū)。第6大類4個(gè)居群，該類群葉形指數(shù)最小。

注：左圖是地點(diǎn)和數(shù)字對(duì)應(yīng)，如聚類圖上-1.10938代表四川樂山。

2.5 不同居群何首烏花形態(tài)結(jié)構(gòu)比較

花序圓錐狀，頂生或腋生，長(zhǎng)10～20cm，具細(xì)縱棱，苞片三角狀卵形，花梗細(xì)弱，下部具關(guān)節(jié)，果時(shí)延長(zhǎng)；花被5深裂，白色或淡綠色，花被片橢圓形，外面3片較大背部具翅，果時(shí)增大，花被果時(shí)外形近圓形，雄蕊8，花絲下部較寬，花藥長(zhǎng)卵圓形；花柱3，極短，柱頭頭狀，基部著生方式。

各居群在以上的特征描述都相同，但在雄蕊的長(zhǎng)短、大小和花藥的大小差異明顯；何首烏花雄蕊8，有3個(gè)雄蕊的花絲長(zhǎng)于另5個(gè)，有3個(gè)雄蕊花絲長(zhǎng)的有貴州盤縣等25個(gè)居群，較長(zhǎng)的有安徽黃山等11個(gè)居群。雄蕊花絲5個(gè)短的地區(qū)有貴州水城等5個(gè)居群，其余地區(qū)都是極短。雄蕊小的有貴州德江等9個(gè)居群，其余雄蕊都較大。花藥很小有貴州花溪等14個(gè)居群，其余花藥都大，見圖2。

圖2 顯微鏡下各居群花絲、雄蕊、花藥比較

3 結(jié)論

不同居群何首烏的葉型、葉尖、葉基有差異。各個(gè)居群差異最大的依次為葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉柄、葉形指數(shù)。從地理差異來看，葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積由南至北有變小的趨勢(shì)，這與魏勝利在烏拉爾甘草種源葉形態(tài)地理變異研究中的結(jié)論一致[6]。由南至北各居群花的大小、花絲長(zhǎng)度、雄蕊大小、花藥大小差異比較明顯，這在何首烏方面還未曾報(bào)道過。

通過主成成分分析，第1主成分的特征值為3.636，貢獻(xiàn)率為72.7%，代表了全部信息的72.7%，占比最大，是最重要的組成部分；3個(gè)主成成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到99.3%，能綜合反映何首烏葉源性狀。

何首烏6大類群只有極少數(shù)與地理分布規(guī)律性不強(qiáng)，大多數(shù)居群表現(xiàn)為地理位置相鄰的能夠聚在一類，這與韋艷梅等研究得出的地理位置靠近的種源能聚在一起[7]的結(jié)論相符。聚在一類的可能是地區(qū)之間相互引種并經(jīng)過長(zhǎng)期的栽培馴化而產(chǎn)生的，或不同何首烏在相似的環(huán)境條件下產(chǎn)生的適應(yīng)性。根據(jù)韋艷梅等的研究結(jié)論大葉往往預(yù)示著較高的生長(zhǎng)量[7]。葉面積最大值為廣東華南，與之接近的有廣東湛江、都勻人工、貴州湄潭這幾個(gè)居群的生產(chǎn)量高，可以作為優(yōu)良種植資源篩選的初選對(duì)象，而外觀表現(xiàn)比較特殊的貴州正安、貴州特殊和能獨(dú)立為一大類的陜西漢中也可以作為深入研究對(duì)象。

4 討論

何首烏的產(chǎn)量構(gòu)成是由地下部分決定。但是大量的研究已經(jīng)證明，物種葉片的大小、形狀、結(jié)構(gòu)對(duì)其生長(zhǎng)有著重要的影響，且大葉往往預(yù)示著較高的生長(zhǎng)量[7]。而外觀性狀是充分表現(xiàn)其長(zhǎng)勢(shì)的，葉源性狀又是外觀性狀的直接表現(xiàn)，所以傳統(tǒng)的分類和鑒定都是建立在葉片性狀上的，具有直觀和簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。因此，通過葉的綜合性狀來進(jìn)行何首烏優(yōu)良種子資源的篩選是必要的。

不同居群何首烏的植物學(xué)特性差異很大，這些表現(xiàn)是否與遺傳有關(guān)，有待于進(jìn)一步研究。本文對(duì)何首烏的分類是建立在傳統(tǒng)分類基礎(chǔ)上，所以更好地分類方法還需要探索，望在分類領(lǐng)域上進(jìn)一步研究。