木贼科木贼与节节草不同居群形态多样性分析

木贼科木贼与节节草不同居群形态多样性分析

张浩，张舒娜，邵财，潘晓曦，马琳，曲正义，刘继永，王英平*

(中国农业科学院特产研究所，长春 130112)

摘要：以木贼科木贼和节节草为材料，对形态学性状进行多样性分析，结果表明，木贼科木贼居群与节节草居群的总遗传多样性指数均较高，分别为2.015、1.959，遗传多样性主要集中于居群内(97.77%、97.60%)，而居群间遗传变异(2.23%、2.40%)较小；在不同取样梯度下木贼与节节草遗传多样性指数均随取样数目的增加呈增大趋势，当取样数目达到26株时，遗传多样性指数均达到最高值。结果表明，木贼科植物木贼与节节草在野外调查、收集时，应以居群为单位，且每一居群至少调查、收集26个单株，才能代表居群的遗传多样性。

关键词：木贼；节节草；形态性状；多样性；遗传多样性

DOI::10.13463/j.cnki.jlzyy.2015.07.018

中图分类号：R282.2文献标志码： A

文章编号：1003-5699(2015)07-0707-03

基金项目:吉林省代表区域中药资源保护利用(201207002-5)。

作者简介:张浩(1983-),男,硕士，主要从事药用植物栽培与育种。

收稿日期:(责任编辑：张瑞彬2015-06-10)

*通信作者:王英平，电子信箱-yingpingw@163.com

Diversity of morphological traits in populations ofHippochaetehyemaleL

andEquisetumramosissimumDesf

ZHANG Hao,ZHANG Shuna,SHAO Cai,PAN Xiaoxi,MA Lin,QU Zhengyi,LIU Jiyong,WANG Yingping*

(Institute of Special Wild Economic Animal and Plant Science,Changchun 130112,China)

Abstract:Based on morphological traits.the diversity of two morphological traits were studied using two populations of Hippochaete hyemale L and Equisetum ramosissimum Desf.The results showed that genetic diversity indexes of Hippochaete hyemale L and Equisetum ramosissimum Desf respectively were 2.015 and 1.959.The genetic diversity within populations were higher (97.77%,97.60%)than that of among populations(2.23%,2.40%);and the diversity indexes in different sampling strategies increased along with the increasing of plant number.The diversity indexes both of them were the highest when the sample number was 26.All together,the wild investigation and conservation of Hippochaete hyemale L and Equisetum ramosissimum Desf should be based on population as a unit and the genetic diversity of populations.

Keywords:Hippochaete hyemale L;Equisetum ramosissimum Desf.;morphological traits;diversity;genetic diversity

木贼科(Equisetaceae)属于蕨类植物的小叶类型，是古老的一个类群，系统地位特殊。全世界约30种，我国10余种，东北地区有9种，大部分供药用。近年来,国内外学者对该科多种植物的化学成分[1-2]和药理活性[3-5]进行了研究，然而，查阅文献尚未见对该科植物遗传多样性研究的报道。因此,本研究选取木贼科2种重要的中草药木贼与节节草,通过对其形态性状的多样性分析,试图建立该科药用植物的野外调查、收集取样策略。

1材料与方法

1.1材料木贼、节节草由中国农业科学院特产研究所于2013年采自吉林省磐石市，材料来源及生态环境见表1。

表1　供试材料

1.2方法

1.2.1取样梯度以木贼居群H1、节节草居群R1为代表，从中随机抽取6、10、14、18、22、26、30个单株组成7个抽样群体，对各抽样群体的形态学性状进行调查,并进行遗传多样性分析。

1.2.2形态学性状调查以单株为单位，每个居群选取株高、茎粗2个性状，在植株成熟期进行调查。

1.2.3统计分析形态性状数据统计以单株为单位，形态性状的最大值(max)、最小值(min)、平均值(mean)、标准差(σ)、变异系数(cv)均由Microsoft Excel软件处理完成。利用Shannon-Weiner index (H′)[6]衡量群体遗传多样性大小。具体方法如下：根据总体平均值(mean)和标准差(σ)，将数据划分为10级，从第1级[；<(-2σ)]到第10级[;>(+2σ)]，每0.5σ为一级，计算每一级的相对频率Pi；(即某一性状第i级别内材料份数占总份数的百分比)，然后计算各个性状在每个群体中的遗传多样性指数，计算公式为:

其中，Pi指某性状第i级别内材料份数占总份数的百分比，Ln为自然对数。

2结果与分析

2.1不同取样梯度下遗传多样性指数比较选取木贼居群H1与节节草居群R1,分别对2个居群7个抽样群体的2个形态性状进行调查,计算遗传多样性指数，进行遗传多样性分析(表2)。

表2　不同取样梯度下2个形态性状遗传多样性指数

由表2可以看出，H1群体的株高在取样量达到30株时遗传多样性指数最高,茎粗在取样量达到26株时遗传多样性指数最高。将2个性状综合来看(图1),取样量为6株时，其平均遗传多样性指数最低,为1.445；当取样量由6株逐渐增至30株时，遗传多样性指数也随取样量的增加呈增大趋势；当取样量为26株时，平均遗传多样性指数最高，为2.021；当取样量大于26株时，平均遗传多样性指数趋于稳定。R1群体的株高、茎粗也在取样量达到26株时遗传多样性指数最高(图1)。当取样量为6株时，其平均遗传多样性指数最低，为1.329;当取样量由6株增至30株时，其遗传多样性指数表现出与H1群体相似的趋势，随着取样量的增加呈增大趋势；同时，在取样量为26株时，其平均遗传多样性指数最高，为2.025；而当取样量继续增加，平均遗传多样性指数趋于稳定，不再增大。因此，在对木贼科木贼与节节草两个药用植物进行野外考察、收集、保护、研究时，每个居群应至少选取26个单株才能代表和反映居群的整体遗传特性。

2.2遗传多样性分析

图1　居群H1、R1在8个取样梯度下平均遗传多样性指数的变化

2.2.1总遗传多样性分析对木贼科木贼、节节草4个居群，每个居群30个单株,2个形态性状进行统计分析。由表3可见，2个木贼居群总的遗传多样性指数(HT)为2.015，各居群平均遗传多样性指数(Hs)为1.970，占总遗传多样性指数的97.77%；而居群间遗传多样性指数(0.045)只占总遗传多样性指数的2.23%。2个节节草居群总的遗传多样性指数(HT)为1.959，各居群平均遗传多样性指数(Hs)为1.912，占总遗传多样性指数的97.60%;而居群间遗传多样性指数(0.047)只占总遗传多样性指数的2.40%。结果表明，木贼科木贼与节节草的遗传多样性均主要集中在居群内。

2.2.2居群间遗传多样性比较对各居群遗传多样性进行分析，结果表明，2个木贼居群H1、H2的遗传多样性指数都很高,分别为1.982、1.958(表3)。H1、H2在株高上的遗传多样性指数2.018、1.962均高于茎粗的遗传多样性指数1.945、1.954，表明木贼在株高性状上具有更大的遗传变异。2个节节草居群R1、R2的遗传多样性指数也很高，分别为1.958、1.867(表3)。居群R1、R2在茎粗上的遗传多样性指数2.024、1.873均高于株高的遗传多样性指数1.891、1.861，表明节节草在茎粗性状上具有更大的遗传变异。

表3　4个居群2个形态性状的遗传多样性指数

表4　4个居群2个形态性状表现

2.2.3居群内的遗传多样性分析以单株为单位对木贼、节节草居群进行形态性状调查分析，结果表明，居群内个体间在2个形态性状上均存在一定差异。在2个木贼居群中，居群H1的遗传多样性表现最丰富，其株高、茎粗的遗传多样性指数分别为2.018、1.945(表3),其中株高的遗传多样性指数是所有形态性状中最高的，居群H1株高的平均值为540.57 cm，变异在415～698 cm之间，变异幅度283 cm，变异系数13.43%；大的变异幅度和高的变异系数说明，木贼居群H1内不同个体间存在差异(表4)。

在2个节节草居群中，R1的遗传多样性表现最为丰富，该居群2个性状株高、茎粗的遗传多样性指数分别为1.891、2.024(表3),其中茎粗的遗传多样性指数最高。节节草R1居群茎粗平均值为3.01 mm，变异在2.06～4.18 mm之间，变异幅度达2.12 mm,变异系数达18.67%。节节草居群R1内大的变异幅度和高的变异系数说明，在R1居群内不同个体间存在差异(表4)。

3结语

本文对木贼科木贼居群与节节草居群2个形态性状进行了取样策略研究,结果表明，在不同取样梯度下的遗传多样性指数随取样量的增加呈增大趋势，木贼与节节草居群均当取样量为26株时，其平均遗传多样性指数最高。因此，建议在进行木贼与节节草居群形态学多样性研究中，单个居群要至少保证26株作为分析单位。这为木贼科物种以居群为单位的遗传多样性研究提供了取样策略的依据。

参考文献：

[1]李德坤,李静.木贼挥发油成分的研究[J].中草药,2001,32(6):499.

[2]隋长惠,吴立军,杨继芳,等.木贼的石油醚提取成分[J].沈阳药科大学学报,1997,14(4):294.

[3]甄艳军,安杰,周晓红,等.木贼对动脉粥样硬化早期大鼠血清IL-1、IL-8及TNF-A的影响[J].中国老年学杂志,2003,23(8):538.

[4]齐志敏,王倩.木贼提取物可抑制血小板聚集与血栓形成的影响[J].中国临床康复,2004,34(8):7738.

[5]候建明,朱方,周晓红,等.木贼对大鼠高脂血症及主动脉内膜早期粥样硬化病变的影响[J].中国老年学杂志,2004,24(7):643.

[6]SHANNON C E,WEAVER W.The mathematical theory of communication[M].Urbana:University of Illinois Press,1949:3-14.