雷公藤种质资源叶色遗传多样性

林照授，涂育合，田有圳，黄金桃，李金钎

(1.大田桃源国有林场，福建 大田 366101；2.永安国有林场，福建 永安 366031)

雷公藤(TripterygiumwilfordiiHook.f)系卫矛科雷公藤属落叶藤本，又称黄药、水莽草、断肠草、菜虫药、黄根藤，分布于我国长江中、下游以南及西南地区.由于分布广，变异丰富，造就了雷公藤种质资源的遗传多样性.雷公藤从春季开始萌芽，不同种源萌芽时间差异较大，开始展叶后叶片颜色有一个变化过程.在对大田桃源国有林场年坑工区种质资源圃的300多个无性系进行多年观察后发现，雷公藤嫩芽开始萌发时间与早春气温有关，气温高萌发早，否则萌发迟.但种源间的嫩芽萌发时间差异较大，最早与最迟相差约60 d左右，大部分集中在2月下旬至3月上、中旬之间.不同种源、无性系间嫩梢的颜色差异很大，在绿色和红褐色间由浅至深千变万化.像其他植物一样[1-2]，随着植株的不断生长，枝条不断伸长，基部叶子的颜色向上渐渐变绿，至5月中、下旬左右，枝条顶端各种颜色的差异会渐渐消失，最后都变为绿色[3-5].遗传多样性是植物长期生存、进化和适应的结果.种质资源是新品种选育的物质基础，准确合理地评价引进种质的资源遗传多样性对品质改良具有重要意义，有利于种质资源的合理保存、利用[6].目前，有关雷公藤叶色的遗传多样性研究甚少.为此，本文研究来自福建、湖南、浙江、江西、广西等省区的69份雷公藤种质资源叶色遗传多样性，旨在为种质资源评价、品种选育提供参考.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于福建省大田桃源国有林场，东经l17.48°～117.67°，北纬25.82°～25.87°，年平均气温15.3～19.6 ℃，年均降水量1 491.2～1 809.6 mm，属中亚热带季风气候，温暖适中，日照充足，雨量充沛.土壤主要为红壤、黄壤，pH为5.0～6.0，土层深厚、肥沃、湿润，经检测养分含量以及重金属含量都符合国家土壤质量二级标准，是雷公藤的主要自然分布区之一[3-4].

1.2 试验材料

试验材料来源为2010年定植的雷公藤种质资源圃.本次研究所取材料为福建福州闽清、龙岩连城、南平武夷山、泉州德化、三明大田、三明明溪、三明清流、三明永安、三明泰宁、三明尤溪，广西桂林金州、河池宜州，湖南常德汉寿、湘潭湘乡，江西萍乡厢东、上饶铅山，浙江金华武义、丽水景宁、丽水松阳、衢州江山等地种源.雷公藤种源来源地情况见表1.

表1 雷公藤种源来源地Tab.1 Source of T.wilfordii Hook.provenances

1.3 叶色观测

于2013年4月7日在种质资源圃内，各种源选取1个有代表性的枝条，分别观测顶梢、顶梢往下第1叶至第5叶嫩叶及成熟叶的叶面颜色，逐一记录.观测标准见表2.

表2 雷公藤种质资源叶色分类标准Tab.2 Leaf color classified standard of T.wilfordii Hook.germplasm resources

1.4 数据处理

用Excel软件计算叶色遗传多样性指数，用DPS7.05数据处理软件进行聚类分析.叶色的遗传多样性指数采用Shannon-Weave指数计算：

H′=-∑pilnpi，

其中：pi为叶色性状第i个代码出现的频率.计算H′前，先对叶色性状进行数量化处理，按18级分类[7]，结果见表3.

表3 雷公藤种质资源描述型性状叶色18级分类Tab.3 18 classified levels of leaf color for T.wilfordii Hook.germplasm resources

注：s为标准差；x为平均数

2 结果与分析

2.1 叶色遗传多样性

根据顶梢、顶梢下第1叶至第5叶嫩叶及成熟叶叶面颜色的差异，共采集了69个种质资源的叶面颜色.不同种质资源叶面颜色在其描述级别上有不同程度表现，同一种源在不同生长阶段叶面颜色也有不同程度表现.采用Shannon-Weave指数对69个种质资源叶面颜色在不同生长阶段的遗传性多样进行计算，统计分析结果见表4.由表4可见：遗传多样性指数从顶梢叶开始逐渐增高，到第3叶又逐渐降低.

第3叶的叶色遗传多样性指数最高，为2.300 2.分布频率最高的是9级，达到了0.350 5，排在2～5位的是6级、15级、10级、13级和16级，分别为0.279 9，0.249 8，0.212 4，0.190 2.叶色主要有褐绿色、淡绿褐色、深褐色、红褐色、绿褐色和深红褐色.

遗传多样性指数第2高的是第2叶，为2.254 2.分布频率前5位的是9级、10级、5级、3级和16级、13级，叶色主要是褐绿色、红褐色、淡黄褐色、淡褐色和深红褐色、绿褐色.

遗传多样性指数排在第3位是第4叶，为2.049 5.分布频率前5位是9级、14级、15级、6级、10级、18级，分别为0.338 9，0.292 7，0.265 7，0.190 2，0.102 6，叶色为褐绿色、绿色和深褐绿色、淡绿褐色、红褐色、深绿色.

遗传多样性指数最低的是成熟叶，只有0.846 6，分布频率最高的是18级，其次是12级，第3是14级，叶色分别是深绿色、黄绿色、绿色.从顶梢叶到成熟叶，分布频率最高的变化情况是1级、2级、9级、9级、9级、14级、18级，叶色变化是从淡黄绿色、淡褐绿色、褐绿色、绿色、深绿色；分布频率第2高的变化情况是2级、10级、10级、6级、15级、9级、12级，叶色变化是淡褐绿色、红褐色、红褐色、淡绿褐色、深褐绿色、褐绿色、黄绿色.

由以上可见：不同种质资源叶色在嫩叶阶段表型性状变化丰富，即使是同一种质资源在嫩叶不同生长阶段表型性状显示的叶色也不同.可见，叶色表现不仅与不同种质资源的遗传性有关，还与不同生长阶段叶子所含的内在物质有关，至于内在物质如何影响，有待进一步研究.

表4 雷公藤种质资源叶色的分布频率及多样性指数Tab.4 Diversity index and frequency distribution of leaf color of T.wilfordii Hook.germplasm resource

2.2 雷公藤种质资源聚类分析

综合考虑第1叶到第5叶的形态性状，对数量化后的数据进行规格化转换，用DPS数据处理软件进行聚类分析.经分析可知，按卡方距离，采用可变类平均法聚类效果最好.根据叶色可把种质资源分为3类(图1、图2)：第1类以红褐色为主(图1 a)，也有部分是粉红褐色、红紫色、深红褐色，其种质资源有21、谢37、长36、江34、28、江76、长24、江73、68A、72、70A、长38、优1、永安上坪、永1、谢24、谢11、20A、66A、69、88、78、102、86、80，主要来源于福建的龙岩连城、三明泰宁、三明永安、三明尤溪、三明明溪、泉州德化，江西上饶铅山，浙江丽水景宁，广西桂林金州；第2类以绿褐色为主(图1 b)，也有部分为黄绿色、深绿色，其种质资源有45、4、49A、42D、57A、47、85、48、32、87、38、37、40A、41A79、56A、31、110、30、91、94、89、81，主要来源于湖南的湘潭湘乡、常德汉寿，福建南平武夷山、泉州德化、三明大田、三明尤溪，江西萍乡厢东，广西河池宜州，浙江丽水松阳、金华武义；第3类以褐绿色为主(图1 c)，部分为深褐绿色、深褐色，其种质资源有9A、13A、61A、10、74、59、92、96、19、97、36A、77、76、75、67A、3、11A、60A、63A、65A、95，主要来源于福州闽清、龙岩连城、三明清流、南平武夷山，湖南常德汉寿，浙江丽水松阳、衢州江山，江西萍乡厢东、上饶铅山.

图1雷公藤叶色Fig.1Leaf color of T.wilfordii Hook.

由图2可知：归于同一类别的种质资源并未突破地理区域进行遗传，如福州闽清、三明大田、三明明溪、三明清流、三明泰宁、三明永安，湖南湘潭湘乡及浙江衢州江山等；龙岩连城、南平武夷山、泉州德化、三明尤溪，湖南常德汉寿，江西上饶铅山、萍乡厢东及浙江丽水松阳，这些地方的种质资源并未归于同一类，说明这些区域的资源个体之间可能存在比较明显的变异.

图2雷公藤种质资源叶色聚类分析Fig.2Clustering analysis of leaf color of T.wilfordii Hook.germplasm resources

3 结论与讨论

表型遗传多样性是遗传多样性的重要组成部分，是遗传多样性与环境多样性的综合体现[8-9].植物叶片是重要的光合器官，不但为植物的生长发育储备能量，而且还直接与外界环境接触，容易受环境影响而发生各种变异[10-11].本次研究选取雷公藤顶梢叶、顶梢下第1叶至第5叶的嫩叶及成熟叶的叶色表型性状对来自不同区域的种质资源进行遗传多样性分析.结果显示：不同叶片的遗传多样性指数不同，第3叶的叶色遗传多样性指数最高，为2.300 2;成熟叶最低，只有0.846 6.从顶梢叶到成熟叶，叶色多样性指数呈现出由小逐步变大又变小的规律.不同种质资源叶色在嫩叶阶段表型性状变化丰富，即使同一种质资源在嫩叶不同生长阶段表型性状显示的叶色也不同.

综合考虑第1叶到第5叶的形态性状，对数量化后的数据进行规格化转换，用DPS数据处理软件进行聚类分析：各类种质资源叶色表型性状差异明显，第1类以红褐色为主，也有部分是粉红褐色、红紫色、深红褐色；第2类以绿褐色为主，也有部分为黄绿色、深绿色；第3类以褐绿色为主，部分为深褐绿色、深褐色.另外，部分种质资源没有归在同一类，可见这些资源个体存在较为丰富的遗传变异.