丹参种质资源的数量分类研究
1 材料与方法
1. 1 供试材料 选用 33 个丹参品系作为分类运算单位( Op-
erational Taxonomic Unit,OTU) ,每个品系选取 3 ~ 5 株进行连续两年的形态调查和拍照,试验材料 种植于山东农业大学药用植物标本园。 1. 2 分类性状的选取和编码
叶部特征是重要的鉴别性状 ( 图 1A) ,随着 生育期的进展,丹参种质中不同时期萌发的叶片 变化较大,根据调查将丹参叶片分为基生叶和茎 生叶。叶片形态调查时间为 5 月花期,此时叶片 形态基本稳定,选取倒 2 叶完全展开叶,以复叶中 顶生小叶为准,调查性状包括叶片的大小、叶形、 叶缘、叶基、叶色、复叶数等 20 个性状。鉴别丹参 品种的另一个较好特征是花部特征( 图 1B、C) , 根据调查本试验将其划分为 4 种颜色即白色、浅 紫、紫色、蓝 紫。 同 时 调 查 的 花 部 性 状 还 包 括 花 长、花梗长、花药等 11 个性状。此外分枝数、株高 等特征也有显著不同。以丹参叶部和花部等共计 37 个性状作为探讨其分类标准的性状子集,各性 状编号和分类标准见表 1。
表1
丹参形态性状选取及编码
序号
性状
详细编码情况
1
茎色
浅绿,0; 绿,1; 深绿,2
2 茎基部颜色 绿,0; 浅紫,1; 紫,2
3 基生叶柄颜色 浅绿,0; 绿,1; 深绿,2; 紫,3
4 基生叶柄长
5 基生叶复叶数 单叶,0; 三出复叶,1; 五出复叶,2; 七出复叶,3
6 基生叶叶色 浅绿,0; 绿,1; 深绿,2
Guo Linlin1 ,Zong Chengkun1 ,Liu Tian1 ,Liu Zhengbo2 ,Song Zhenqiao1* ,Wang Jianhua1
( 1. College of Agronomy,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China; 2. Taian Academy of Agricultural Sciences,Taian 271000,China)
收稿日期: 2014 -02 -24 基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 81001603,81274012) ; 山东省自然科学基金项目( ZR2011HQ007) 作者简介: 郭林林,女,硕士研究生,研究方向为药用植物遗传育种及栽培。E - mail: guolinlin2013@ 163. com * 通讯作者,E - mail: szqsdau@ 163. com
山 东 农 业 科 学 2014,46( 5) : 55 ~ 59
Shandong Agricultural Sciences
丹参种质资源的数量分类研究
郭林林1 ,宗成堃1 ,刘甜1 ,刘政波2 ,宋振巧1* ,王建华1
( 1. 山东农业大学农学院,山东 泰安 271018; 2. 泰安市农业科学研究院,山东 泰安 271000)
摘 要: 选取 37 个形态学性状对 33 个丹参品系进行了数量分类学的聚类分析。结果表明: 通过性状聚 类分析,可将丹参 37 个性状划分为 8 类,各类内性状间具有一定相关性。主成分分析表明,37 个性状可综合 为 9 个主成分,其累积贡献率达 72. 777% 。根据性状聚类分析和主成分分析的结果,初步提出丹参的分类体 系以叶片大小为第一级分类标准,分枝数作为第二级标准,花色和复叶数分别作为第三级、第四级分类标准。 通过 Mantel 相关性检测筛选出 18 个性状可较好代表 37 个性状进行种质聚类。
7 基生叶面特征 平滑,0; 粗糙,1
8
基生叶缘 圆钝锯齿,0; 尖锐锯齿,1
9
基生叶长
10 基生叶宽
11 基生叶形指数
12 茎生叶叶柄颜色 浅绿,0; 绿,1; 深绿,2; 紫,3
13 茎生叶叶柄长 按实测平均值计
14 茎生叶复叶数 单叶,0; 三出复叶,1; 五出复叶,2; 七出复叶,3
15 茎生叶叶色 浅绿,0; 绿,1; 深绿,2
片着生部位的不同,复叶数之间也有一定的相关 性,调查中发现茎生叶的复叶数往往要少于基生 叶。此外,花序长和花轮数的变化也存在一致性。
2 结果与分析
2. 1 丹参性状聚类及分析 本试验选取丹参的 37 个性状进行聚类分析,
得到了聚类分析树系图( 图 2) 。树系图清楚地反 映出各性状间的相关关系,从图中可知,各性状间 相关 性 不 强,且 分 布 分 散,说 明 多 数 性 状 是 独 立 的。但在图中也可观察到少数性状表现为两两相 互关联,甚至相关关系十分紧密。综合来看,性状 的选择基本正确。同时,也可以将其作为今后进 行丹参性状观测和取舍的一种定量化依据。
16 茎生叶叶面特征 平滑,0; 粗糙,1
17 茎生叶叶缘 圆钝锯齿,0; 尖锐锯齿,1
18 茎生叶叶长
19 茎生叶叶宽
20 茎生叶叶形指数
21
花序长
22 一级分枝数
23 二级分枝数
24
花色
白,0; 浅紫,1; 紫,2; 深紫,3; 蓝紫,4
25
花长
26
花径
27 花型指数
28 花药长度
29 雌蕊长度
关键词: 丹参; 数量分类; 主成分分析 中图分类号: S567. 5 + 30. 2 文献标识号: A 文章编号: 1001 - 4942( 2014) 05 - 0055 - 05
Numerical Taxonomy Study of Salvia miltiorrhiza Germplasm Resources
alba) 外,各产地均分离出不同的栽培类型,如四 川丹 参 中 分 离 出 大 叶 型、小 叶 型 和 野 生 型 品 种[2],田伟等[3]筛选出圆叶、狭叶、矮茎和高茎丹 参 4 个丹参品系,唐晓清等[4]分离出皱叶型、单叶 型和小叶型丹参,裕丹参中有 5 个变异类型[5],本 课题组也分离出 12 种不同类型,这些变异类型不 仅植株形态差异大,而且在根部产量和药效成分 含量方面也存在明显差异。由此也反映出目前栽 培丹参种质混杂。由于无统一的性状指标和明确 的 分 类 标 准,各 地 筛 选 品 系 是 否 相 同 难 以 鉴 定。
在欧氏距离 8. 29 处,性状可被分为两大类, 第一类包括叶长、叶柄长、花序长、叶宽以及复叶 数等数量性状,另一大类包括花部特征如花色、花 器官各部分长度和叶面、叶色、叶形指数等特征以 及分枝数。将欧氏距离定位在 7. 6 左右时,可将 性状分成 8 组,第 1 组包括复叶数、茎生叶叶缘、 株高等性状; 第 2 组主要包括反映叶片大小的性 状,如叶柄长、叶长、叶宽以及叶缘,另外还包括花 部特征花序长、花轮数、雄蕊长 3 个性状; 花部性 状主要集中在第 3 组,包括花色、花径、花长、花梗 长、花药长等; 第 4 组反映了叶片特征中的叶形指 数性状; 第 5 组包括花形指数和茎生叶叶色; 第 6 组包括茎基部颜色、耐涝性以及雌蕊长; 第 7 组包 括下唇裂片深浅及其边缘颜色和冠幅; 第 8 组包 括了茎生叶和基生叶的叶面特征和叶柄颜色,还 包括了基生叶叶色、茎色,以及一级分枝数和二级 分枝数。
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山东农业科学
第 46 卷
为促进丹参产业的深入发展,建立丹参品种分类 系统和分型指标体系十分必要,可为丹参种源规 范、优良品种培育奠定基础。张兴国等[2]根据大 叶型、小叶型和野生型品种提出了丹参品种资源 分型指标体系,但该分型体系使用的材料较少,且 分型性状过于细致不方便在生产中应用,同时没 有提出丹参品种分类的等级和标准,因此对其分 类的等级和标准进行进一步的简化和明确是有必 要的。
第5 期
郭林林,等: 丹参种质资源的数量分类研究
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( UPGMA) 对试验材料进行聚类,该过程用 NTSYS - pc( 2. 1) 软件进行处理。主成分分析是以标准 化矩阵为基础,求取特征性状的相关系数,计算相 关系数的特征值及特征向量。其性状特征向量、 特征根、贡献率以及累积贡献率由 SPSS 15. 0 软 件分析获得。
30
花梗长
31 下唇裂片深浅 浅,0; 深,1
32 下唇裂片边缘颜色 白色,0; 紫色,1ຫໍສະໝຸດ 33株高34
冠幅
35 雄蕊长度
36
花轮数
37
耐涝性
A 叶片,B 花色,C 花的下唇前缘颜色
图 1 形态性状选取示意图
1. 3 数据处理 调查各丹参品系的性状,根据各性状分类标
准给予分型编号建立原始数据矩阵。将原始数据 标准差标准化( STD) 后,再计算各个 OTU 之间的 欧 氏 距 离 ( Euclidean distance ) ,并 用 类 平 均 法
综合各种形态信息借助数量分类学方法可构 建种质间树形图,不仅能较准确研究各种质间的 遗传关系,还能为植物分类和分类标准的建立提 供重要参考[6]。近两年来,数量分类方法已较多 地应用于园艺植物品种分类研究,如木瓜[7]、大丽 花[8]和重楼属植物[9]等。但在药用植物上的应用 研究还很少,作者尝试采用数量分类学对药用植物 丹参进行性状聚类分析和主成分分析,以探讨丹参 资源分类的等级和标准,一方面可为丹参品种分类 系统的建立提供基础,另一方面也为丹参的育种、 品种登陆和新品种保护工作提供参考。
Key words Salvia miltiorrhiza; Numerical taxonomy; Principal component analysis
丹参( Salvia miltiorrhiza Bge. ) 为唇形科鼠尾 草属多年生草本植物,以根及根茎入药。丹参作 为治 疗 心、脑 血 管 病 常 用 的 重 要 原 料,药 用 量 巨 大,是我国重要的大宗药材之一。在多年的丹参 栽培和种植过程中发现丹参种质资源丰富,具有 在生物学性状、农艺性状、根系性状等方面各具特 点的丹参栽培类型,除中国植物志[1]报道的丹参 有两个变种一个变型,即原变种丹参( S. miltiorrhiza var. miltiorrhiza) 、单 叶 丹 参 ( S. miltiorrhiza var. charbommellii) 和白花丹参 ( S. miltiorrhiza f.