本研究旨在探明不同种源野生油茶(Camellia oleifera)果实表型性状的遗传多样性,为油茶良种选育和遗传种质资源改良提供理论依据.以广东、广西、江西、安徽、四川、湖北、湖南、陕西和贵州9个省(自治区)16个种源地的218株生长良好的野生油茶为研究对象,采用多重比较、变异分析、巢式方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析方法,对不同种源的8个果实表型性状进行统计和分析.结果表明,16个种源的8个果实表型性状变异系数均值范围为12.03％～35.08％,种源间变异系数均值(42.83％)大于种源内变异系数均值(23.99％),表型分化系数均值为88.63％,说明不同种源野生油茶果实表型性状变异丰富.相关性分析结果表明,鲜果重、果高、果径、果皮厚度、鲜籽重和每果籽数间互相呈极显著正相关,果皮厚度和鲜出籽率呈极显著负相关.主成分分析结果显示,前3个主成分的累计贡献率为90.773％,表明野生油茶果实表型性状的大部分信息基本可以用前3个主成分来反映,其中,第1主成分主要反映果实大小特征,第2主成分主要反映果实出籽率特征,第3主成分主要反映果实形状特征.聚类分析表明,16个种源在欧式距离10处被分为Ⅰ和Ⅱ类,同时进一步在欧氏距离5处分成不同的亚类,第Ⅰ类在生产加工中比较方便,第Ⅱ类在产量和收益上更具优势.本研究野生油茶果实表型性状变异丰富,可根据育种目标选择不同类群种源作为育种材料.

[目的]厘清天然广布树种栓皮栎叶片解剖结构的种群变异及其与环境因子的关系.[方法]以中国28个天然分布栓皮栎种群叶片为研究对象,用常规石蜡切片结合光学显微技术对栓皮栎叶片解剖性状进行研究,用巢式方差分析、Pearson相关性分析等方法对栓皮栎叶片解剖结构的种群变异与环境因子关系进行分析.[结果](1)栓皮栎叶片解剖性状在28个种群间存在显著差异,平均变异系数为7.84％～15.16％,且同一叶片解剖性状在不同种群间的变异范围不同;(2)9个解剖性状在种群内及种群间均存在极显著差异,平均表型分化系数为37.44％,解剖性状变异主要来自种群内;(3)叶片厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度与纬度呈显著正相关关系,年均气温及年降水量对上表皮厚度和栅栏组织厚度有显著影响.[结论]栓皮栎具有丰富的遗传多样性,为适应低温与干旱,栓皮栎叶片整体呈增厚趋势.研究结果为了解栓皮栎环境适应策略提供理论依据.

赤皮青冈(Quercus gilva)是我国中亚热带地区极具经济价值的珍贵用材树种.为揭示其表型多样性与变异规律以及影响表型变异的关键地理气候因子,该研究以 14 个赤皮青冈天然种群 115 个单株为材料,对其15 个树体和叶片性状进行测量,并采用巢式方差分析、表型分化系数分析、多样性指数分析、相关性分析、主成分分析以及聚类分析等方法,探究赤皮青冈的表型变异规律及其与地理气候因子的相关性.结果表明:(1)赤皮青冈表型多样性水平较高,15 个表型性状的变异系数和Shannon-Wiener指数平均值分别为 35.070%和 1.998,14 个种群的变异系数在 14.94%(洞口)～35.56%(龙山)之间、Shannon-Wiener指数在 1.127(松阳)～1.980(常宁)之间.(2)15 个表型性状在种群间和种群内均存在极显著差异(P<0.01),种群平均表型分化系数为 41.491%,表型变异主要来源于种群内.(3)相关性分析发现,赤皮青冈部分性状间存在显著或极显著相关性,表型性状与地理因子间相关性不明显,降水是影响赤皮青冈表型性状的主要气候因子.(4)主成分分析发现,基于 11 个表型可提炼出 4 个主成分,累计贡献率为 82.961%.(5)根据聚类分析可将 14 个种群分为三类,分别为小叶片小叶柄类、大叶片大叶柄类和中叶片小叶柄类,种群的聚类结果与其地理位置间无明显相关性.该研究结果为赤皮青冈种质资源的保护和利用提供了科学依据,为其良种选育奠定了重要基础.

研究近缘种复合体的针叶表型变异及其地理分布格局,有助于从生理生态机制上理解针叶树种的地理变异、种群动态以及对区域气候的响应.云南松(Pinus yunnanensis)、思茅松(P.kesiya var.langbianiensis)和卡西亚松(P.kesiya)是一个跨越了东南亚热带和亚热带地区的近缘种复合体,具有典型的地理替代分布特征,拥有丰富的表型变异和遗传变异.该研究在3种松树分布区采集了31个代表种群,每个种群选择10个样木,测量了针叶长度、气孔密度、气孔保卫细胞长度和宽度、木质增厚层长度和宽度、气孔腔长度和宽度等共8个性状.采用巢式方差分析计算性状在树种间和种群间的差异,通过主成分分析和聚类分析揭示针叶性状的种群变异结构;分析针叶性状随纬度的变化规律,运用多元线性回归模型来确定影响针叶性状变异的主要环境因子.结果表明:(1)针叶性状在种群间的变异系数为12.01％-34.08％,气孔保卫细胞长度、木质增厚层长度和宽度、针叶长度和气孔密度的表型分化系数较高;(2)云南松和卡西亚松在大多数性状上存在显著差异,思茅松介于二者之间,聚类分析结果表明3种松树针叶性状的种群变异结构与其地理区域分布一致;(3)针叶长度和气孔密度与纬度正相关,气孔腔长度和宽度与纬度负相关;(4)影响针叶性状变化的关键环境因子是最干季平均气温、降水量季节性变异系数、平均气温日较差、最湿月降水量和最干月降水量.3种松树针叶性状具有丰富的种间和种群间变异,呈现显著的纬度梯度变异趋势,反映了其对环境长期适应的结果.热带亚热带松树针叶性状变异及其对环境因子的响应可为造林育种的地理种源选择提供科学依据.

为探析茶条槭(Acer ginnala)种子和果实表型差异程度及变异规律,该研究采用巢式方差分析、主成分分析、聚类分析等方法,对茶条槭主要分布区内7个种群种子和果实的12个表型性状进行比较研究,分析茶条槭种群间和种群内的表型多样性以及与地理生态因子的关系.结果表明:除种子长/宽(SLW)外,其它11个表型性状在茶条槭种群间和种群内均具有显著差异;各性状平均变异系数(CV)为13.90%,变异幅度为8.14%～32.08%;种群间翅果性状的平均变异系数(15.63%)高于种子性状的平均变异系数(8.71%),表明种子性状的稳定性高于果实性状.主成份分析中,果实形态特征对茶条槭种群表型的贡献率大于种子贡献率.种群间表型分化系数为 35.47%,说明种群内变异(64.53%)大于种群间变异(35.47%),暗示变异主要来源于种群内变异.茶条槭种子和果实表型性状受地理生态因子影响较小,主要受自身遗传因素的影响.基于种群间欧式距离的聚类分析将茶条槭7个种群分为2大支,没有严格按照地理距离而聚类,表明茶条槭种群表型性状变异的不连续性.茶条槭不同种群种子和果实具有较高的表型多样性,与其分布范围和生物学特性有关.

以浙江省蜡梅自然分布区的5个居群为研究对象,采用巢式方差分析、主成分分析、相关分析、聚类分析等多种分析方法,探究蜡梅花部的形态变异及其与环境因子相关性以及居群间和居群内的表型多样性.结果表明:蜡梅花部性状中除雄蕊长度、雌蕊数、雌蕊长度、内被片数以外,其他12个性状在居群间均有极显著差异.胚珠数的平均变异系数最大,花冠内径的平均变异系数最小,各性状的平均变异系数为15.03％(10.81％-23.38％).五尖山的表型多样性最丰富,碧东山居群最小,种群间平均表型分化系数为44.38％(1.57％-89.62％),种群内变异大于种群间变异,种群内变异是花部变异的主要来源.主成分分析显示花冠直径、花冠内径、花筒深度和中被片长对种群变异起主要贡献作用.花部多数性状间存在显著或极显著的相关关系,生态因子中花部性状与土壤酸度相关性最大,土壤中花部性状与大量元素相关性最大,微量元素次之,中量元素最小.通过UPGMA聚类分析可以将5个种群分成两组.浙江省野生蜡梅花部形态存在丰富的变异和多样性,花部部分性状与土壤中钙、铁、铜含量和海拔有显著或极显著相关关系.

为揭示红松(Pinus koraiensis Sieb.et Zucc.)不同种群的表型分化程度和变异规律,以吉林省露水河红松种子园6个种群红松为研究对象,采用巢式方差分析、多重比较、变异系数和聚类分析等方法对红松的叶片、球果和种子共15个表型性状进行了系统分析.结果 表明:(1)红松15个表型性状在种群间和种群内均存在着极显著的差异,红松种群遗变异比较丰富,在松属植物中属于中等水平,其中纬度最低的露水河种群在其中10个表型性状均值上表现出最高值;(2)红松种群间的表型分化系数(Vst)均值为12.39％,种群内的变异(87.61％)大于种群间的变异(12.39％),种群内的变异是主要变异来源;(3)各表型性状平均变异系数为13.28％,变幅为6.16％-31.48％,叶片、球果、种子的平均变异系数依次为:球果17.86％＞针叶11.19％＞种子9.87％,种子性状最小,成为最稳定的表型性状,带岭和丰林种群表型性状遗传多样性要高于其他种群;(4)利用欧氏平均距离对红松种群进行UPGMA聚类分析,红松种群的表型性状按照地理距离而聚类,可将红松种子园6个种群分为4类,其表型性状跟地形(东北山脉)有一定的契合.红松种群具有中等水平的表型遗传多样性,种群间和种群内均存在丰富的表型变异,研究结果为顺利开展红松种质资源收集、保存,以及良种选育等工作提供依据.

以云南、广西、贵州的5个带叶兜兰主要野生居群分布区为研究对象,采用巢式方差分析、表型分化系数、主成分分析、相关分析、聚类分析等分析方法,对带叶兜兰的18个性状的表型多样性进行分析.结果 显示:带叶兜兰表型性状在居群间表现出显著或极显著差异,居群内变异较少.带叶兜兰平均表型分化系数为75.18％,居群间的变异是居群多样性的主要来源;18个表型性状变异系数平均值的变化范围为6.36％～18.51％,离散程度较高.主成分分析表明,造成带叶兜兰表型变异的主要来源是株高、子房长、花茎高、最大叶长、花横径和合萼片长6个性状.Pearson相关分析表明,株高、合萼片宽和中萼片宽等与大部分性状均呈显著或极显著正相关;18个性状中只有合萼片长与地理因子极显著相关.聚类分析结果表明,5个居群大致依据地理距离聚为3个类群.本研究发现,带叶兜兰居群遗传多样性较高,居群间的变异远高于居群内的变异,因此,应尽可能保护更多的野生居群,在原地保护的基础上建立种质资源保存圃、库,进行人工繁殖和育种,以利用促保护.

为揭示小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)天然居群叶形态性状的变异规律及其生态适应性特征,该研究以10个小叶锦鸡儿天然居群为对象,通过多重比较、巢式方差分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法,对7个叶形态性状进行分析.结果表明:(1)小叶锦鸡儿叶形态性状在居群内和居群间均存在极显著差异(P<0.01),平均变异系数为10.13％,不同性状的变异幅度为6.23％～12.78％;平均叶形态性状的表型分化系数为43.62％,居群内变异(30.09％)大于居群间变异(24.91％),说明居群内是其叶形态性状变异的主要来源.(2)相关性分析表明,环境因子对小叶锦鸡儿的叶形态性状变异有很大的影响,在地理空间上主要呈现出沿海拔梯度的变异模式;主成分分析的结果显示,小叶宽、叶柄宽和叶柄长对小叶锦鸡儿叶形态变异起主导作用;利用欧式距离对小叶锦鸡儿居群进行UPGMA聚类分析结果显示,基于叶形态性状和环境因子可分别将小叶锦鸡儿10个居群分为3类和2类,Mantel检验结果表明,小叶锦鸡儿的叶形态性状变异不存在地理连续性.研究结果为小叶锦鸡儿的适应性进化和开发利用提供了理论依据.

该研究通过测量固沙草属(Orinus)3个物种(青海固沙草、固沙草和居间固沙草)的40个天然居群145个个体的22个表型性状,依据VIF膨胀系数筛选得到年平均降雨(MAP)等9个气候因子和海拔等因子,并采用冗余分析(db-RDA)考察不同物种、不同居群植物表型多样性与多元地理气候环境的关系,探讨该属植物表型多样性驱动机理.结果 显示:(1)基于22个植物表型性状,固沙草属天然居群在组内最小方差(Ward)55时可归为2类,居群间表型性状不存在显著的空间自相关性(P＞0.05),植物表型多样性高(Shannon-Wiener index,H:1.045～2.734),17个定量的表型性状变异系数(CV)平均值47.84％,而居群间小穗颜色多样性最低(H:0.170),证明固沙草属植物表型性状具有独特的环境响应模式.(2)巢式方差分析显示,固沙草属植物表型在居群间和居群内均存在丰富的变异(F＞ 10,P＜ 0.01),旗叶、颖片和外稃分别是主成分分析中表型总变异的重要组成部分,表型分化系数居群间变异(71.10％)大于居群内(28.90％),固沙草属植物表型变异来源于居群间.(3)冗余分析结果表明,海拔(ALT)和年平均风速(Wind)是决定青海固沙草(O.kokono ricus)和固沙草(O.thoroldii)居群间表型差异性的主要影响因子;极端气候条件[最冷季平均温度(Bio9)和最干季降雨量(Bio14)]对固沙草居群间表型相似性起促进作用,相反干燥度指数(AI)与水气压(Vapr)对其差异性起促进作用;居间固沙草(O.intermedius)居群间表型差异受年均降雨(MAP)、潜在蒸散(PET)和水气压(Vapr)影响.研究认为,固沙草属植物天然居群之间表型变异反映出明显的地理气候变化趋势,这些表型变异是高山植物环境适应性的重要标志.