吳志剛，魏余煌，冷春鴻，陶正明，李 林，季志仙

(1.浙江省亞熱帶作物研究所，浙江 溫州 325005;2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東 廣州 510006;3.浙江省瑞安市農(nóng)林局，浙江 瑞安 325200;4.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，浙江 杭州 310021)

山藥為薯蕷屬 (Dioscorea)類重要的經(jīng)濟(jì)作物，該類植物因富有粘液質(zhì)、氨基酸及有益人體的微量元素等物質(zhì)，具有很高的營養(yǎng)保健、藥用價值，深受人們的歡迎［1］。我國大面積生產(chǎn)利用的薯蕷屬植物有薯蕷 (Dioscorea opposite)、參薯 (Dioscorea alata)、褐苞薯蕷 (Dioscorea persimilis)、山薯(Dioscorea fordii)等4種，長江以北以主產(chǎn)薯蕷為主，而長江以南各省則以參薯、褐苞薯蕷、山薯為主［2］。溫州歷來有種植山藥的傳統(tǒng)，栽培歷史長遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)乩习傩账追Q“溫州山藥”［3］。當(dāng)前產(chǎn)區(qū)種植的山藥品種較為混亂，有薯蕷屬的多種植物，同物異名、異物同名、栽培變異大，對山藥的規(guī)范生產(chǎn)和合理開發(fā)利用帶來了不利的影響。因此，在研究溫州山藥種質(zhì)資源遺傳多樣性基礎(chǔ)上，培育區(qū)域特色的山藥品種是今后的發(fā)展方向。而以形態(tài)學(xué)或植物表型性狀來研究植物遺傳變異是最直接且有效的方法［4］，有關(guān)溫州山藥在此方面的研究鮮見報道。為此，在溫州全境范圍內(nèi)對山藥資源 (栽培)進(jìn)行調(diào)查，觀察和測量溫州山藥各性狀表型指標(biāo)，揭示溫州山藥表型性狀遺傳變化規(guī)律，為今后開展溫州山藥優(yōu)良品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 栽培類型確定與個體取樣

2006年9月至2007年5月，我們對溫州山藥栽培群體進(jìn)行了資源調(diào)查，確定10個表型性狀差異顯著的溫州山藥栽培類型，并壓制植物標(biāo)本，原植物經(jīng)江蘇省中國科學(xué)院植物研究所鑒定 (表1)。2008年以3個栽培群體收集的山藥栽培類型為材料，分別在各自群體建立3個種質(zhì)資源圃 (各地種質(zhì)不進(jìn)行異地種植)，采用統(tǒng)一的田間管理措施。每個群體每個栽培類型分別選擇20個個體(植株)進(jìn)行觀察測量。

1.2 性狀觀測

性狀測量方法:莖粗、葉長、葉寬、葉面積、塊莖重等數(shù)值型性狀指標(biāo)分別用電子游標(biāo)卡尺、直尺、葉面積儀、托盤稱測量，葉片選擇具代表性的中葉，莖粗為離地3 cm處直徑;質(zhì)量性狀如地上莖特征、葉顏色、塊莖性狀等采用二元性狀方法肉眼觀察。

1.3 數(shù)據(jù)處理

按照巢式設(shè)計的方差分析對溫州山藥表型性狀變異進(jìn)行分解，線性模型為:Yijk=μ+τi+δj(i)+εk(ij)，Yijk為第 i群體第 j個家系第 k個觀測值，μ為總平均，τi為群體間效應(yīng)值，δj(i)為群體內(nèi)家系效應(yīng)值，εk(ij)為隨機(jī)誤差［5］。依據(jù)葛頌等［6］定義的表型分化系數(shù) (Vst)對溫州山藥群體表型分化特征進(jìn)行描述，為群體間的方差分量，σ2s為群體內(nèi)的方差分量。利用變異系數(shù) (CV)表示表型性狀的離散程度，CV運(yùn)用 Ntsys-pc(version2.10e)軟件對溫州山藥資源二元性狀進(jìn)UPGMA(非加權(quán)配對算術(shù)平均法)聚類。數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計軟件SPSS進(jìn)行分析。

表1 溫州山藥個體抽樣情況

2 結(jié)果與分析

2.1 表型性狀的變異特征

對溫州山藥6個數(shù)值型表型性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果 (表2)顯示，葉長、葉寬、葉長寬比等6個表型性狀在群體內(nèi)均存在極顯著差異，群體間只有葉面積和單個塊莖重有顯著差異。表3為3個栽培群間植株表型性狀的多重比較，更詳細(xì)說明了溫州山藥形態(tài)特征在群體間的差異不明顯。

2.2 群體間的表型分化

巢式設(shè)計將各表型性狀的變異分解為群體間、群體內(nèi)、個體內(nèi)變異3部分，通過各層次上的方差分量百分比來分析表型性狀變異的來源。從表4可以看出，溫州山藥群體間6個表型性狀的平均分化系數(shù)為9.043 3%，表明群體間變異占總變異的9.043 3%，而群體內(nèi)則貢獻(xiàn)91.956 7%的變異，群體內(nèi)的變異大于群體間。

表2 溫州山藥栽培群體間/群體內(nèi)表型性狀的方差分析結(jié)果

表3 溫州山藥栽培群體間表型性狀的多重比較結(jié)果

表4 溫州山藥表型性狀的方差分量及群間表型分化系數(shù)

2.3 群體內(nèi)表型性狀的變異特征

變異系數(shù)表示性狀值的離散特征，變異系數(shù)越大，則性狀離散值越大。溫州山藥3個栽培群體6個表型性狀的變異系數(shù)見表5。從表5可以看出，6個性狀變異系數(shù)在溫州山藥栽培群體間差異較小;而在群體內(nèi)部各性狀變異系數(shù)相差明顯，單個塊莖重平均變異系數(shù)最大為72.15%，其次為葉面積 (49.77%)，葉長寬比平均變異系數(shù)最小為13.46%，說明群體內(nèi)葉長寬比性狀穩(wěn)定。

上述分析看出，溫州山藥資源植物形態(tài)特征差異性主要存在于群體內(nèi)部。為此，對初步劃分的10個栽培類型進(jìn)行表型性狀多重比較，結(jié)果 (表6)表明，10個栽培類型的6個表型性狀差異明顯;莖粗和葉長均以 wsy05最粗或最長，wsy02、wsy04其次，wsy09最細(xì)或最短;葉寬wsy05最寬，wsy02其次，wsy10最窄;葉長寬比則表現(xiàn)為wsy10最大，wsy01其次，wsy09最小;葉面積為 wsy05最大，wsy02其次，wsy09最小;單個塊莖重為wsy05最重，wsy04其次，wsy9最輕。

2.4 主要形態(tài)特征的聚類分析

表7結(jié)果可見，溫州山藥表型性狀的多樣性不僅在莖粗、葉長、葉寬等方面存在差異，在葉片顏色、莖有無棱翅、塊莖斷面顏色等也表現(xiàn)出較大的異同性。

表5 溫州山藥群體表型性狀的變異系數(shù)

表6 溫州山藥群體內(nèi)表型性狀的多重比較

表7 溫州山藥10個栽培類型的二元表型性狀觀察結(jié)果

按照10個二元性狀觀察結(jié)果進(jìn)行聚類，結(jié)果(圖1)斷面顏色為白色 wsy01、wsy02、wsy03、wsy04、wsy05的參薯栽培類型被聚為一類，屬于褐苞薯蕷wsy09與斷面呈白色參薯栽培類型表型相似;斷面為紫紅色 wsy06、wsy07、wsy08的參薯栽培類型則聚為另一類;wsy10山薯栽培與其它山藥栽培類型相比表型差異大，單獨(dú)聚為一類。

圖1 10個溫州山藥栽培類型二元性狀的聚類樹

3 小結(jié)與討論

3.1 溫州山藥表型性狀變異

栽培變異大是山藥類植物資源的一個重要的特征。通過對3個栽培群體的溫州山藥的表型性狀分析表明，溫州山藥豐富的表型變異主要存在群體內(nèi)部，群體內(nèi)的變異占總變異的91.956 7%。6個表型性狀測量值在群體內(nèi)差異顯著，平均變異系數(shù)13.46%～72.15%，單個塊莖重最大為72.17%，葉面積其次為49.77%，葉長寬比最小為13.46%。10個表型觀察性狀也表明溫州山藥群體內(nèi)在植物器官形狀、顏色特征方面存在豐富的差異，10個栽培類型可聚類為3類，Ⅰ類為地上莖呈棱形地下塊莖為白色的栽培類型，Ⅱ類為地上莖呈棱形地下塊莖為紫紅色或紫白色的栽培類型，Ⅲ類為地上莖呈圓柱形的類型。

利用植物生殖器官變異來研究植物遺傳多樣性是首選的手段［7－8］。但溫州山藥多采用塊莖營養(yǎng)繁殖，很少有開花結(jié)果現(xiàn)象，很難開展此項(xiàng)研究。本研究利用6個測量和10個觀察的非生殖性狀同樣反映出溫州山藥群體內(nèi)有著豐富的表型變異，而這些群體內(nèi)表型變異往往是由群體內(nèi)多種基因型種質(zhì)的變異造成的。因此，在DNA分子水平上分析遺傳多樣性將是進(jìn)一步明確溫州山藥資源遺傳背景特征的重要手段，本研究組已經(jīng)開展此方面的研究。

3.2 溫州山藥遺傳改良前景

溫州山藥群體內(nèi)表型變異大一定程度上反映其遺傳多樣性，具有很好的植物遺傳改良的前景。10個溫州山藥栽培類型表型性狀的多重比較表明，各個類型在莖粗、葉片形狀與大小、塊莖重量等表型性狀方面均存在顯著的差異，10個栽培類型均具有各自特征。如wsy05莖粗、葉長寬、葉面積、單個塊莖重均最大，塊莖呈現(xiàn)多支根、扁型、白色肉質(zhì)等特點(diǎn);而wsy08則呈葉片長寬比較小、葉形較鈍、塊莖規(guī)則呈圓柱形、肉質(zhì)紫白色等特點(diǎn)。目前，產(chǎn)區(qū)山藥世代種植，各種表型性狀的種質(zhì)均被保留，為新品種的選育提供很好的素材。因此，利用溫州山藥群體豐富的表型變異，開展優(yōu)良品種選育，培育特色的溫州山藥新品種將具有廣闊的前景。

［1］袁書林.山藥的化學(xué)成分和生物活性作用研究進(jìn)展 ［J］.食品研究與開發(fā)，2008，29(3):176－179.

［2］溫州市醫(yī)藥志編纂委員會.溫州市醫(yī)藥志 ［M］.天津:天津大學(xué)出版社，1996:25－27.

［3］何海玲，單承鶯，張衛(wèi)明，等.山藥研究進(jìn)展 ［J］.中國野生植物資源，2006，25(6):1－6.

［4］玉光惠，方宣鈞.表型組學(xué)的概念及植物表型組學(xué)的發(fā)展［J］.分子植物育種，2009，7(4):639－645.

［5］李斌，顧萬春，盧寶明.白皮松天然群體種實(shí)性狀表型多樣性研究 ［J］.生物多樣性，2002，10(2):181－188.

［6］葛頌，王明麻，陳岳武.用同工酶研究馬尾松群體的遺傳結(jié)構(gòu) ［J］.林業(yè)科學(xué)，1988，24(4):399－409.

［7］王婭麗，李毅.祁連山青海云杉天然群體的種實(shí)性狀表型多樣性 ［J］.植物生態(tài)學(xué)報，2008，32(2):355－362.

［8］辜云杰，王啟和，羅建勛.四川榿木天然群體果實(shí)表型多樣性研究 ［J］.四川林業(yè)科技，2009，30(2):19－22.