地毯草种质资源形态多样性

廖 丽，陈玉华，赵亚荣，王晓丽，白昌军，王志勇

（1.海南大学热带作物种质资源保护与开发利用教育部重点实验室，海南 海口570228；2.海南大学农学院，海南 海口570228；3.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所热带牧草研究中心，海南 儋州571737）

地毯草（Axonopus co mpressus）是禾本科（Gramineae）地毯草属多年生草本植物，又名大叶油草，属暖季型草坪草，地毯草属约40个种，大都产于热带美洲。我国目前发现有两个种，分别是地毯草和类地毯草（Axonopus affinis A.Chase）。地毯草在我国广东省、广西壮族自治区、云南省、海南省、福建省、台湾省等地均有分布。该草种植株低矮平整，地上茎呈扁平状，通过匍匐茎迅速蔓延生长，且每节上都能生根和抽出新植株平铺于地面呈毯状，常生于荒野、路旁、沟旁等较潮湿处。地毯草适于热带、亚热带等温暖湿润的地区，具有良好的耐热性、耐阴性和耐贫瘠性，能耐酸性土壤和低养护管理，因此，常被作为控制水土流失及路边草坪的材料，在我国南方也常用做公共绿地、运动场和遮阴草坪［1－3］。

近年来，许多学者开始对地毯草展开进一步的研究，如品种鉴定［4］、种质资源遗传多样性［5］等。中国热带农业科学院热带牧草研究中心于2000年申报了品种——华南地毯草［3］［A.compressus（Swartz）Beacuv］，该品种主要由匍匐茎蔓延而生，节节产生不定根和分蘖，可无性繁殖，植株低矮，较耐践踏，耐阴，可用作铺设草坪和活动休息草坪，是优良的固土护坡草坪，对地毯草的深入研究和新品种的培育提供了基础。目前，已对地毯草种质资源的形态多样性、遗传多样性、繁殖特性、抗性评价等方面开展了部分研究［6－9］。席嘉宾等［6］在中国地毯草野生种质资源研究过程中对地毯草形态多样性进行了分析，其结果也表明地毯草野生种质资源的形态特征以及生物学特性在长期的自然驯化中已经出现了一些较大的变异，且变异系数较大。因此，可以利用这些种群不同的性状特点筛选优良的草坪生态型。本研究运用形态学标记对中国热带或亚热带典型生境地区的26份地毯草种质的26个指标进行观测分析，以期为今后地毯草种质资源开发与利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于海南大学海甸校区农学院实验基地，试验时间从2013年5月上旬到11月下旬，地理坐标为20°04′N，110°19′E，海拔2.7 m，全年日照时间长，辐射能量大，光热充足，年平均光照时数在2 225 h，太阳辐射量可达到11万～12万lx。雨量适中，年平均降水量1 664 mm，相对湿度85%。5－10月为雨季，9月为降雨高峰期。试验期间正处雨季，温度20～36 ℃，平均气温为29 ℃左右。

1.2 试验材料

26份地毯草种质资源（表1）种植在海南大学海甸校区农学院实验基地，每份材料种植面积约为50 c m×50 c m，每个小区之间的间距约为1.0 m，材料在管理期间正常施肥、浇水和定期修剪，定期人工清理小区与小区之间的匍匐茎和地下茎，保证材料间不相互污染。所有种源都在其正常生长且健康的植株上取样。供试材料在同一生境条件下，测定期间都未进行修剪。

1.3 试验方法

试验期间进行正常的田间养护管理，其中，2013年5月9日至7月10日期间每隔一个月测量地毯草外部形态指标，包括叶长、叶宽、草层高度、节间长、节间宽等16个指标，每次测量每个指标重复10次；2013年8月30 日至11 月26 日期间每隔一个月测量地毯草坪用指标，包括坪用质量、均一性、色泽、密度、弹性、盖度等8个指标，每次测量每个指标重复6次；在2013年5月25日、7月30日、9月3日进行地毯草的匍匐枝绑标牌，分东、南、西、北4个方位，并分别在2013年7月1日、9月1日、10月3日剪取匍匐茎进行测量，每次测量每个指标重复8次；2013年7月10 日和10 月27 日对每小区的地毯草四周进行修剪使其处于同一水平线上。试验时间在海南对于地毯草来说是雨水充沛且温度适宜的季节，属于地毯草的快速生长的阶段，因此取样时间对本研究具有代表性。试验期间对草坪草进行正常管理。

1.4 测定指标及方法

测定指标参考廖丽等［10－11］、胡林等［12］、王 志勇［13］、刘建秀和贺善安［14］的方法，主要包括以下两种性状的指标。

1）数量性状。匍匐茎节间叶片长（C1，c m）：指匍匐茎的倒数第4节叶片长，用米尺测定，重复10次，求平均值。匍匐茎节间叶片宽（C2，c m）：指匍匐茎的倒数第4节叶片宽，用米尺测定，重复10次，求平均值。草层高度（C3，c m）：用米尺测定地毯草草层的自然高度，分东、南、西、北和中位置测定10次，求平均值。匍匐茎节间长（C4，mm）：是指匍匐茎的倒数第3节到第4节的节长，用米尺测定，重复10次，求平均值。匍匐茎节间直径（C5，mm）：是指匍匐茎的倒数第3节到第4节的节间直径，用游标卡尺测定，重复10次，求平均值。花序密度（C6，个）：计算小区范围内的花序个数。生殖枝高度（C7，c m）：是指生殖枝穗柄的高度，用米尺测定，重复10次，求平均值。穗柄长（C8，mm）：用游标卡尺测定，重复10次，求平均值。花序轴长（C9，c m）：是指生殖枝穗柄的长度，用米尺测定，重复10 次，求平均值。生殖枝穗柄直径（C10，mm）：指生殖枝穗柄的直径，用游标卡尺测定，重复10次，求平均值。种子数（C11，粒）：测定每支小穗种子个数，重复10 次，求平均值。种子长（C12，mm）：用游标卡尺测定，重复10次，求平均值。种子宽（C13，mm）：用游标卡尺测定，重复10次，求平均值。花序分层数（C14）：随机选取小区内的10支花序，计算每个花序的分层数，求平均值。花序分枝支数（C15，支）：随机选取小区内的10支花序，计算每个花序的分支数，求平均值。直立枝节间叶片长（C16，c m）：指匍匐茎的倒数第4 节叶片长，用米尺测定，重复10 次，求平均值。直立枝节间叶片宽（C17，单位：c m）：指匍匐茎的倒数第4节叶片宽，用米尺测定，重复10次，求平均值。匍匐枝长度（C21，c m）：测定绑有标牌的匍匐茎在不同方向的长度。总分枝数（C25，个）：测定绑有标牌的匍匐茎在不同方向的总分枝数。分枝级数（C26）：测定绑有标牌的匍匐茎在不同方向的分枝级数。变异系数（CV）：不同材料同一性状指标间的差异用变异系数表示，CV＝（S／）×100%，其中，S 为标准差为单个性状的平均值。

表1 26份地毯草的种源Table 1 Source and biotope of 26 car petgrass ger mplasm

2）质量性状。坪用质量（C20）：采用目测法，参照美国国家草坪评比项目（The National Turf grass Evaluation Program，NTEP）标准，以草坪的均一性（C18）、密度（C22）、弹性（C23）、盖度（C24）等为指标进行评分，质量最好为9分，6分为可以接受，0分为草坪死亡。3人或3人以上相对独立地打分后求平均值。色泽（C19）：用叶绿素测定仪（SPAD－502）对种源倒四叶进行测定，重复10次，求平均值。

1.5 数据处理

利用EXCEL和SPSS 16.0对地毯草外部形态指标测定值进行方差、多重比较和聚类分析处理。

2 结果与分析

2.1 地毯草外部形态多样性及变异

不同材料间，仅匍匐枝长度和分枝级数差异达到显著（P ＜0.05）水平，其他指标皆达到极显著（P＜0.01），表明地毯草种内的外部形态具有多样性，各指标的变异系数范围在4.41%～71.11%，其中生殖枝高度的变异系数最大，为71.11%，种子长的变异系数最小，为4.41%，所有指标变异系数平均为19.29%（表2）。变异系数从大到小顺序为C7＞C3＞C9＞C6＞C11＞C16＞C8＞C25＞C4＞C14＞C5＞C10＞C1＞C15＞C17＞C18＝C21＞C24＞C13＞C2＞C26＞C19＞C23＞C22＞C20＞C12，说明不同指标筛选潜力不一样［15］。变异系数是揭示样本差异的参数，一般认为变异系数大于10%就说明样本间的差异较大［13］。本研究中，生殖枝高度、草层高度、花序轴长、花序密度、种子数、直立枝节间叶片长、穗柄长、总分枝数、匍匐茎节间长、花序分层数、匍匐茎节间直径、生殖枝穗柄直径、匍匐茎节间叶片长、花序分枝数、直立枝节间叶片宽的变异系数都超过10%，具有较大的变异性。均一性、匍匐枝长度、盖度、种子宽、匍匐茎节间叶片宽、分枝级数、色泽、弹性、密度、坪用质量、种子长在10%以下，但均达到极显著（P＜0.01）。

2.2 地毯草外部形态各指标间的相关性分析

对26份地毯草外部形态各指标间的相关性分析表明，除了分枝级数和种子长这两个指标与任何指标无显著相关外，其余指标之间均有显著（P＜0.05）相关（表3）。如草层高度（C3）与花序轴长（C9）、生殖枝高度（C7）、生殖枝穗柄直径（C10）间存在显著正相关（P＜0.05），与穗柄长（C8）存在显著负相关（P＜0.05）；匍匐茎节间直径（C5）与总分枝数（C25）、直立枝节间叶片宽（C17）、种子宽（C13）、生殖枝穗柄直径（C10）间存在显著正相关，与色泽（C19）、花序密度（C6）、种子数（C11）、花序轴长（C9）、生殖枝高度（C7）间存在显著负相关；匍匐茎节间叶片宽（C2）与匍匐茎节间直径（C5）、直立枝节间叶片宽（C17）和生殖枝穗柄直径（C10）间存在显著正相关，与生殖枝高度（C7）、花序轴长（C9）、色泽（C19）、花序密度（C6）间存在显著负相关。这主要是因为地毯草草层高度越高，生殖枝高度越高，花序轴长越长，生殖枝穗柄直径越小，花序密度越大；匍匐茎叶片越宽，节间越粗，直立枝叶片越宽，色泽越浅。这为今后地毯草品种的选育和应用提供了参考价值。

2.3 聚类分析

采用欧氏距离平均法对26份地毯草种质外部形态性状指标进行聚类分析（图1）。在欧氏距离13.0处，将26份地毯草种源分为三大类：第1类为高花序密度型（即A 类），有A102、A103、A104、A108共4份材料，这类主要特征是花序密度大，种子数较多，具有高产的潜力；第2类为相对低花序密度型（即B 类），有A118、A120、A121、A126、A141共5份材料，这类主要特征是花序密度小，种子数较少，但总分枝数较多，匍匐枝长度较长，蔓延速度较快，能较快成坪；第3类为介于高花序密度型和相对低花序密度型的中间型（即C 类），这类种源数量最多共17份，这类特征主要介于第1 类和第2 类之间，该类型在今后品种选育或杂交育种上应视具体情况进行选择和利用。

3 讨论与结论

地毯草在我国主要分布在97°31－121°44′E，18°08′－27°10′N 的热带和南亚热带地区，其分布区的最高纬度为27°10′N，最高分布区海拔1 350 m。分布区域由南向北逐渐减少，表现为以海南、云南以及广东等热带和南亚热带气候区为主要分布中心的规律，其中以广西南宁、云南西双版纳、福建漳州、云南思茅、广东粤北以及台湾台中等地的以南地区普遍分布，在江西、贵州、四川以及湖南等省的南部地区也发现有地毯草，这些分布区最冷月平均气温为10～15.7 ℃，极端最低温为－4.2～0.2 ℃。地毯草对土壤酸碱度的适应范围比较广泛，p H 3.5～7.43都能生长，其中以红沙壤土、河滩土和黄沙壤土的酸性土壤为主［6］。

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图1 地毯草形态性状聚类分析Fig.1 Clustering analysis of 26 car petgrass ger mplasm based on mor phological characters

本研究通过对26份地毯草的26个外部形态性状指标的观测和数据分析，发现同一指标中，材料间存在显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）差异，变异系数在4.41%～71.11%，平均系数为19.29%，其中花序轴长和生殖枝高度之间相关性最大，相关系数为0.983（P＜0.05），匍匐茎节间直径和生殖枝高度之间相关系数为－0.745（P＜0.05）。本研究中的各形态指标与席嘉宾等［2］的研究结果一致，都表明地毯草的形态特征和生物学特性在长期的自然驯化中出现了一些较大的差异，变异系数较大，可以为不同功用优良草坪草的筛选提供丰富的原始育种资源。

现今可以通过形态学、细胞学、生化和分子等方面对地毯草种质资源遗传多样性进行检测，其中形态学标记是检测遗传变异最直接最简便易行的研究方法［16－18］，本研究主要运用形态学标记方法，观测26份地毯草种质资源的表型特征并分析指标之间的相关性，其结果表明地毯草草层高度越高，生殖枝高度越高，花序轴长越长，生殖枝穗柄直径越小，花序密度越大；匍匐茎叶片越宽，节间越粗，花序轴长则越短，生殖枝高也越低，直立枝叶片越宽，色泽越浅；生殖枝穗柄直径越大，花序分层越多，其分枝也越多；地毯草盖度、密度、弹性、坪用质量与均一性存在显著正相关。这与前人［19］对地毯草的研究结果较为一致。

目前国内外学者已对狗牙根（Cynodon spp.）、结缕草（Zoysia spp.）、地毯草、假俭草（Eremochloa op hiuroides）等暖季型草坪草的形态多样性开展了大量的研究［13，17，20－22］，本研究中生殖枝高度、草层高度、花序轴长、花序密度、种子数、直立枝节间叶片长、穗柄长、总分枝数、匍匐茎节间长、花序分层数、匍匐茎节间直径、生殖枝穗柄直径、匍匐茎节间叶片长、花序分枝数、直立枝节间叶片宽的变异都超过了10%，具有较大的变异性。廖丽等［10］对竹节草（Chr ysopogon acicul atus）植物学特征变异的研究中花序密度、草层高度和单花序分枝数等指标的变异也都超过了10%，与本研究的结果一致。

聚类分析将材料分为三大类，第1类是高花序密度型，这类型花序密度和种子数相对较高，具有高产的潜力，可为种子型育种材料提供参考价值；第2类为相对低花序密度型，这类型花序密度小，种子数较少，但总分枝数较多，匍匐枝长度较长，蔓延速度较快，能较快成坪，可作为固土护坡和环境绿化的育种材料；第3类为介于高花序密度型和相对低花序密度型的中间型，这类特征主要是介于第1类和第2类之间，该类型在今后品种选育或杂交育种上应视具体情况进行选择和利用。此聚类中，其分析结果与大部分材料来源地并不完全一致，有一些指标变异较大，如生殖枝高度的变异系数高达71.11%，产生这种结果的原因：1）可能与其受环境因子影响较大及分布生境的多样化有关［23］；2）由于第1次修剪过低导致部分地毯草的匍匐茎枝条生长相对较少，且修剪后施肥不及时导致部分匍匐茎枝条生长相对较慢；3）在进行花序密度指标测量时仅测量了一期数据以及在测量过程中不可避免的误差等，这些都有可能影响聚类的结果。

种质资源是在长期的演化过程中经自然选择和人工选择而形成的，是选育新品种的基础材料，种质资源的丰富程度直接关系到优良草品种和优良基因的筛选，而种质资源的遗传多样性是进行优良草品种和优良基因筛选的前提。随着近年来我国草坪业的迅速发展，草坪草种质资源研究与发展越来越受到人们的重视，我国生态环境复杂，气候类型多变，拥有丰富的地毯草野生种质资源及其生态类型和遗传变异特性，为今后地毯草种质资源的研究与利用提供了资源［2，24］。

［1］ 刘长春，席嘉宾，张建国，李寅.不同水肥处理下地毯草草坪的冬绿性状研究［J］.广东园林，2008（4）：43－45.

［2］ 席嘉宾，陈平，郑玉忠，杨中艺.中国地毯草野生种质资源调查［J］.草业学报，2004，13（1）：35－41.

［3］ 周永亮，张新全，刘伟.地毯草研究进展［J］.四川草原，2005（11）：24－26.

［4］ Ammiraju J S S，Dholakia B B，Santra D K，Singh H，Lagu M D，Tamhankar S A，Dhaliwal H S，Rao V S，Gupta V S，Ranjekar P K.Identification of inter si mple sequence repeat（ISSR）mar kers associated with seed size in wheat［J］.Theoretical and Applied Genetics，2001，102：726－732.

［5］ Li A，Ge S.Genetic variation and clonal diversity of Psa mmochloa villosa（Poaceae）detected by ISSR mar kers［J］.Annals of Botany，2001，87（5）：585－590.

［6］ 席嘉宾，郑玉忠，杨中艺.地毯草ISSR 反应体系的建立与优化［J］.中山大学学报，2004，43（3）：80－84.

［7］ 席嘉宾，陈平，张惠霞.中国地毯草野生种质资源耐旱性变异的初步研究［J］.草业学报，2006，15（3）：93－99.

［8］ Smith M A，Whiteman P C.Evaluation of tropical grasses in increasing shade under coconut canopies［J］.Experi mental Agriculture，1983，19：153－161.

［9］ Uddin M K，Jurai mi A S，Is mail M R，Oth man R，Rahi m A A.Growth response of eight tropical turfgrass species to salinity［J］.African Jour nal of Biotechnology，2009，8（21）：5799－5806.

［10］ 廖丽，白昌军，郭晓磊.竹节草种质资源形态多样性研究［J］.热带作物学报，2011，32（11）：2042－2047.

［11］ 廖丽，黄小辉，胡化广，白昌军，王志勇.地毯草种质资源耐盐性初步评价［J］.草业科学，2012，29（5）：704－709.

［12］ 胡林，边秀举，阳新玲.草坪科学与管理［M］.北京：中国农业大学出版社，2001.

［13］ 王志勇.国内外狗牙根种质资源多样性比较及优良品系抗性评价［D］.南京：南京农业大学，2009.

［14］ 刘建秀，贺善安.暖季型草坪草种质资源的研究与改良［J］.国外畜牧学－草原与牧草，1996（3）：12－20.

［15］ 王志勇，刘建秀，郭海林.狗牙根种质资源营养生长特性差异的研究［J］.草业学报，2009，18（2）：25－32.

［16］ 杨家华，纪亚君.我国牧草种质资源遗传多样性研究进展［J］.安徽农业科学，2009，37（2）：554－556.

［17］ 黄春琼.狗牙根种质资源遗传多样性分析及评价［D］.海口：海南大学，2010.

［18］ 蒋尤泉.我国牧草种质资源研究的成就与展望［J］.中国草地，1995（1）：42－45.

［19］ 席嘉宾.中国地毯草野生种质资源研究［D］.广州：中山大学，2004.

［20］ 刘建秀，郭爱桂，郭海林.我国狗牙根种质资源形态变异及形态类型划分［J］.草业学报，2003，12（6）：99－104.

［21］ 刘建秀，朱雪花，郭爱桂.中国假俭草种质资源主要性状变异及其形态类型［J］.草地学报，2004，12（3）：183－188.

［22］ 李洁英，解安霞，白昌军，王志勇.周期性去叶对地毯草克隆生长的影响［J］.草业学报，2011，20（3）：115－121.

［23］ 席嘉宾，陈平，刘长春，郑玉忠，杨中艺.中国地毯草野生种质资源的形态学特征和生物学特性的变异研究［J］.四川草原，2004（12）：15－19.

［24］ 陈蕴，吴开贤，罗富成.我国草坪草引种研究现状与进展［J］.草业科学，2008，25（10）：128－133.