长白山区穿龙薯蓣种子与果实的相关性分析*



长白山区穿龙薯蓣种子与果实的相关性分析*

秦佳梅，陈雅欣，卢香凝，宋金枝

(通化师范学院 生命科学学院，吉林 通化134001)

摘要:采用大样本随机摘取单个果穗的取样方法，对长白山区栽培的穿龙薯蓣种子与果实的数量性状进行调查和测定，分析它们之间的相关性.结果表明，穿龙薯蓣成熟种子数与果实鲜重、果穗生物量之间，成熟种子及所有种子质量与果实鲜重、果穗鲜重、果穗生物量之间存在密切相关关系，除成熟种子数与果实鲜重之间为指数函数关系，异速增长规律外，其它相关关系均为线性函数关系，是同速增长规律.确定系数R2为0.3449～0.6276，表明穿龙薯蓣种子与果实的生长无论是异速的还是同速的，均受遗传因子和环境因素双重控制，且受环境因素影响较大，具有较大的生态可塑性.

关键词:穿龙薯蓣；果实；种子；异速增长；同速增长

穿龙薯蓣(Dioscorea nipponica Makino)为薯蓣科多年生缠绕性草本植物，干燥根茎入药，生药称穿山龙[1].是提取皂素，合成各种类型的避孕药和甾体激素类药物的基础材料.又是生产治疗冠心病药物的重要原料.根茎入药还有祛湿、清热、解毒之功效[2].目前关于穿龙薯蓣的研究主要集中在栽培技术[3-4]、成分分析[5-6]、生理[7]等方面，种子是穿龙薯蓣繁殖的主要材料，有关果实和种子的生长规律未见报道.穿龙薯蓣雌雄异株，雌花序穗状，单生；蒴果成熟后枯黄色，三棱形，每棱翅状，大小不一，种子每室2枚，有时仅1枚发育．笔者旨在对长白山区穿龙薯蓣果实和种子的数量性状进行相关性分析，为提高穿龙薯蓣种子产量提供理论依据.

1研究地区与研究方法

1.1研究地区概况

栽培地块位于吉林省东南部通化集安市财源镇，处于长白山区老岭山脉北部，东经125°36′～125°47′，北纬41°17′～41°27′．地处北温带，属大陆性季风气候，年平均气温4.1～6.5℃，最高气温为37.7℃，最低气温为-41.8℃，年日照时数2200～2884h,无霜期105d～160d,积雪期90～110d,年降水量700～1000mm.

1.2研究方法

2015年9月下旬，在集安市财源镇穿龙薯蓣栽培地块，选3年生和4年生植株，分别摘取30个大小不等的穿龙薯蓣果穗，回实验室编号，用Sartorius BA210s型电子天平称果穗鲜重.然后逐一摘下每个果穗上果实，清数果实个数为果穗单果数；每个果穗选大、中、小3个单果用直尺测定果实棱翅长和宽，取平均值，并剥出其中种子，包括未发育或成熟或不成熟,分别计成熟种子数和种子总数并称重，取平均值；再按编号将每穗所有果实中种子剥出，清数每穗成熟种子数和种子总数并称重．再将相应编号的果穗所有构件装进带有标号的信封，放在恒温箱中，120℃条件下烘至衡重后，测定其果穗生物量.

1.3数据处理

用Excel软件进行统计分析，分别用线性函数y=bx+a、指数函数y=aebx和幂函数y=axb模拟相关关系，选择3种函数中相关性最高的拟合方程作为穿龙薯蓣果实和种子的数量性状进行生长规律定量刻画模型[8].

2结果与分析

2.1穿龙薯蓣果实和种子的数量特征

穿龙薯蓣果实为穗状果序，三棱形蒴果，每个棱翅内有2枚种子,统计数量指标有果穗鲜重和生物量，果穗上蒴果数量，每个蒴果棱翅长宽、每果中种子数及成熟种子数，果穗种子数、成熟种子数及重量．最大值和最小值反映样本的实际范围，各数量指标平均值代表种群水的量度,标准差反映样本变异的绝对数量指标，变异系数反映样本变异的相对数量指标[9].表1在调查的30个果穗中，不连续数据(数量以个计)的范围比连续数据(重量以g计)的范围大.不连续数据范围最大的是果穗中种子总数，最小的是单果中种子总数，连续数据范围由大到小依次为果实鲜重>果穗种子重>果穗成熟种子重>果穗生物量>果翅长>果翅宽.就相对数量指标变异系数而言，以果实的各指标的变异大于种子的数量指标，果穗生物量最大为40.88%，果穗长度、果穗上果实数及重量分别为26.59%、36.52%和56.48%，其它数量指标均变异较小，不足1%.

表1　穿龙薯蓣果实和种子的数量特征(n=30)

2.2穿龙薯蓣成熟种子与果实各数量指标之间的相关性分析

图1　穿龙薯蓣果穗成熟种子数与果实鲜重、果穗生物量的观测值

经统计分析，穿龙薯蓣果穗上果实中成熟种子数与果穗鲜重之间的相关性没有达到显著水平，与果实鲜重、果穗生物量之间均达到显著相关关系，其相关程度最佳的分别为指数函数和线性函数(图1)，x为成熟种子数量，y为果实鲜重或果穗生物量.确定系数R2分别为0.3449和0.4599.从图1拟合方程可以反映出，随着穿龙薯蓣果实中成熟种子数量的增加，其果实鲜重以指数函数形式增长.果穗生物量则以线性函数形式增长.表明穿龙薯蓣成熟种子数量与果实鲜重之间为异速增长规律，与果穗生物量之间为同速增长规律.

穿龙薯蓣果穗上果实中成熟种子的重量与果实鲜重、果穗鲜重和果穗生物量之间相关程度最佳的均为线性函数相关关系(图2)，相关方程中x为成熟种子质量，y为果实鲜重或果穗鲜重或果穗生物量.从图2拟合方程的参数反映出，随着穿龙薯蓣成熟种子重量的增加，果实鲜重、果穗鲜重和野果穗生物量以同速规律增长，从图2相同直线方程的参数比较，b值果穗鲜重的(1.819)>果实鲜重的(1.795)>果穗生物量的(0.7526)；说明穿龙薯蓣果实鲜重、果穗鲜重和果穗生物量增长与成熟种子重量之间虽然具有一致的同速生长规律，但是分别以不同的速率增加.

图2　穿龙薯蓣成熟种子重与果实鲜重、果穗鲜重、

图3　穿龙薯蓣果穗所有种子重与果实鲜重、果穗鲜重、

2.3穿龙薯蓣所有种子质量与果实各数量指标之间的相关性分析

分析穿龙薯蓣的三种函数关系表明，所有种子质量与果穗生物量之间的增长规律三种函数形式均可较好地表达，另外两者之间则在线性函数和指数函数关系中达显著水平，所有种子质量与果实鲜重、果穗鲜重、果穗生物量之间以相关程度最高的则均为线性关系(图3).相关方程中x为用的种子质量，y为果实鲜重或果穗鲜重或果穗生物量.R2分别是0.5936、0.5222和0.6276.从图3的三个拟合方程的参数反映出，随着所有种子质量的增加，果实鲜重和果穗鲜重的线性函数的b=2.1402,2.202，相差不大，说明穿龙薯蓣果实鲜重、果穗鲜重随所有种子的增重具有基本一致的增长规律.而果穗生物量的b=0.869则与之相差较大，表明果穗生物量的增长速率则更大.

3讨论

(1)穿龙薯蓣果实和种子的数量特征中数据范围最小的是穿龙薯蓣蒴果棱翅长和宽，数据范围最大的是所有种子和成熟种子数量，表明种子不发育和发育良好的数量变化范围较大，可能与穿龙薯蓣雌雄异株，授粉不良有关，绝对变异较大，而蒴果一旦发育即基本发育正常，相对变异最小.果穗长度、果穗上果实个数、果穗上果实重量及果穗生物量具有较高的变异.

(2)异速生长指的是生物体的某一特征的相对生长率与第2种特征的相对生长率不相等；而同速生长则指的是这2种特征都以相同的比例增加[8].经统计分析，穿龙薯蓣果穗上果实中成熟种子的数量与果实鲜重、果穗生物量之间均有密切的相关关系，其相关程度最佳的为指数函数和线性函数，说明穿龙薯蓣成熟种子数量与果实各数量性状之间既具有同速生长规律又具有异速生长规律.穿龙薯蓣成熟种子质量和所有种子质量与果实鲜重、果穗鲜重、果穗生物量之间相关程度最佳的均为线性函数关系，表明种子质量与果实的各数量指标之间的增长规律均同速增长.

(3)植物各特征的生长分析研究中，R2为拟合方程的确定系数，可用来估计遗传因子的控制水平，用1-R2来估计随机环境的影响水平[10].本研究结果穿龙薯蓣种子与果实的异速生长规律中，确定系数R2为0.3449，同速生长规律中确定系数R2为0.3954～0.6276.穿龙薯蓣种子与果实的生长无论是异速的还是同速的，均受遗传因子和环境因素双重控制，且受环境因素影响较大，具有较大的生态可塑性.

参考文献：

[1]国家药典委员会.中国药典一部[M].北京:中国医药科技出版社,2010.

[2]丁赢.药用植物种养殖技术(27)，山药穿山龙[M].北京:中国中医药出版社,2001.

[3]秦佳梅,牛志多,张卫东,等.长白山区栽培穿龙薯蓣采收期的研究[J].西北农林科技大学学报,2007,35(5):166-168.

[4]孟祥才,刘石磊,杨国辉,等.不同采光结构对穿龙薯蓣产量和质量的影响[J].世界科学技术-中医药现代化,2011,35(5):868-872.

[5]刘斌,高文远,刁兴彬.穿山龙提取物的纯化工艺研究[J].中国现代中药,2014,16(7):569-600.

[6]李金玲,张崇禧,李攀登,等.HPLC比较研究不同产地与不同生长年限穿龙薯蓣中薯蓣皂苷元含量[J].中国药学杂志,2010,45(4):245-247.

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[8]王俊炜,李海燕,杨允菲.温带地区4种园林灌木叶片的生长规律[J].东北师范大学学报,2005,37(1):95-98.

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(责任编辑:陈衍峰)

Statistic Correlation of the Capsule and Seeds of Dioscorea nipponica in Changbai Mountain area

QIN Jia-mei,CHEN Ya-xin,LU Xing-ning, SONG Jin-zhi

(Collegeoflifescience,TonghuaNormalUniversity,Tonghua,Jilin134002,China)

Abstract:In this paper, large and random sampling were adopted to statistic correlation quantitative character of the capsule and seeds of Dioscorea nipponica in Changbai Mountain area. The experimental results showed that the amount of mature seed and fresh weight of capsule conform to exponential function, and biomass infructescence put up allometry. The amount of mature seed and biomass infructescence, or weight of mature seed, the weight of all the seeds and fresh weight of capsule and fresh weight of infructescence, and biomass infructescence were all meeting with linear functional relation. R2 is 0.3449～0.6276. There is biggish ecological plasticity.

Keywords:Dioscorea nipponica; capsul; seeds; allometry; isogony

中图分类号：Q948

文献标志码：A

文章编号：1008-7974(2015)06-0018-03

作者简介：秦佳梅,女,吉林通化人,教授.

基金项目：吉林省科技发展计划项目“穿龙薯蓣优良品种选育研究”(201205081)

收稿日期：*2015-11-10