曲靖翠峰山云南含笑的叶部变异研究*

郝佳波 司马永康 陈潜娥 付玉嫔 祁荣频 耿云芬

(1. 云南省林业科学院，云南省森林植物培育与开发利用重点实验室，国家林业局云南珍稀濒特森林植物保护和繁育重点实验室， 云南 昆明 650201；2. 昆明方德波尔格玫瑰花卉有限公司，云南 昆明 652100)

云南含笑 (Micheliayunnanensis)，又名皮袋香、羊皮袋、十里香、山栀子、山辛夷等，为木兰科 (Magnoliaceae) 含笑属常绿灌木[1-3]，属于第四纪冰期后残留的中生代孑遗树种，有 “云南的活化石” 之称[4]。云南含笑广泛分布于云南以滇中地区为主体的大部地区，四川南部、贵州西部和西藏东部也有分布[1-3]，具有重要的观赏价值和经济价值[4-8]。目前，已见不少有关云南含笑繁殖生物学[9-13]、形态学[14-16]、植物化学[17-19]、植物生理学[20-21]和生态学[22-24]等方面的研究报道，特别是宋杰等[15]在2013年对云南含笑进行了包括叶部在内的形态变异方面的研究，但因为其研究并非专门针对云南含笑的叶部，以致云南含笑叶部的许多性状尚缺乏相关基础数据。本研究以云南曲靖翠峰山天然分布的云南含笑为研究对象，对其叶部形态变异进行系统的研究，其结果可为云南含笑的形态学、分类学及其种质资源保护和开发利用等提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究材料

2016年10月，在云南省曲靖市麒麟区翠峰山 (N25.55°, E103.70°) 内的云南含笑天然居群中随机选取9株作为研究对象，每株随机选取5枝，用标本夹固定后带回实验室常温保存待测。观测时，每枝从枝基部向上顺取10片叶进行观测，若不足10片叶，则对枝上所有叶进行观测。最终，本研究共观测9株45枝共316片叶。

1.2 观测方法

通过手抚摸判断叶质，直接观察叶有无毛被以及叶片、叶基部、叶顶端的形状，直接计数侧脉数。用游标卡尺测量以下性状 (图1)。

AB. 叶柄长; CD. 叶宽; BE. 基长; EF. 顶长; GH. 基中宽; IJ. 顶中宽; BF. 叶长; KN. 叶侧脉; ∠MKL. 叶脉角; KM. 叶脉角侧脉斜边长; KL. 叶脉角主脉侧边长; ML. 叶脉角对边长。

图1叶部分解结构[25]
Fig.1 Diagram of leaf[25]

1) 柄长：叶柄的长度；2) 痕长：叶柄上的托叶痕长度；3) 基长：从叶片基部开始到叶宽之间的叶片主脉长度；4) 顶长：从叶片顶端到叶宽之间的叶片主脉长度；5) 叶宽：垂直于叶主脉的最宽处长度；6) 基中宽：一半基长处垂直方向上的叶片宽度；7) 顶中宽：一半顶长处垂直方向上的叶片宽度；8) 叶脉角：叶主脉与侧脉相交而成的角，以测量垂直于主脉的对边长和侧脉斜边长确定，测量叶脉角时，选择叶片上清晰的叶脉角，在其侧脉上标记一个点，并经此点向主脉画一条垂线，与主脉和侧脉构成一个垂直三角形，然后用游标卡尺测量叶脉角对边和主脉侧边的长度。

1.3 数据处理

为方便分析形态等质量性状的变异，根据观察记录，对有关叶形状等质量性状进行编码量化，具体如下：1) 叶质：革质—1、纸质—2；2) 叶片形状：倒卵形—1、椭圆形—2、卵形—3；3) 叶顶端形状：短急尖—1、急尖—2、近圆形—3、圆形—4、凹缺—5；4) 叶基部形状：楔形—1、宽楔形—2、圆形—3；5) 毛被：有—1、无—2。

根据观测记录，计算以下数值：1) 痕柄长比：痕长 (托叶痕的长度) 与柄长的比值；2) 柄叶长比：柄长与叶长 (柄长 + 基长 + 顶长)的比值；3) 基顶长比：基长与顶长的比值；4) 长宽比：叶片长 (基长 + 顶长) 与叶宽的比值；5) 基宽比：基中宽与叶宽的比值；6) 顶宽比：顶中宽与叶宽的比值；7) 叶脉角：采用反余弦函数计算，即用叶脉角对边长和侧脉斜边长求出脉角的正弦值，然后用反正弦函数求出相应叶脉角的弧度值，再用弧度转角度公式求出相应的叶脉角度数。

根据以上各类原始数据，采用生物统计学的方法，用Excel和SPSS进行分析，计算叶部各性状的最小值、最大值、平均值、标准差和变异系数；绘制叶部各性状的变异式样图；通过方差分析和多重比较探讨枝间和株间叶部各性状的差异；通过主成分分析探究云南含笑叶部的主要性状；最后，对以上统计分析结果进行生物学分析、探讨和诠释。

2 结果与分析

2.1 变异程度

通过观测 (图2)，云南含笑叶部的叶缘为全缘，这个性状是稳定无变异的，而其他性状都发生了不同程度的变异。从表1可看出，叶片基部形状这一性状变异系数最大，达56.85%，说明该性状在种内极不稳定，变异较大；痕柄长比这一性状则变异系数最小，仅10.86%，说明该性状在种内较稳定；其他性状变异程度由大至小依次为柄叶长比 > 痕长 > 柄长 > 叶顶端形状 > 叶质 > 毛被 > 基长 > 顶中宽 > 叶片形状 > 叶宽 > 顶长 > 基中宽 > 叶长 > 基宽比 > 侧脉数 > 基顶长比 > 长宽比 > 顶宽比 > 脉角。

图2枝叶照片
Fig.2 Photos of twigs and leaves

表1 叶部变异结果Table 1 Results of leaf variation

2.2 变异式样

从变异式样 (图3～5) 来看，云南含笑叶质以纸质占多数，革质较少；其叶多数无毛，少数被毛；叶片形状以倒卵形为主，椭圆形和卵形很少；叶顶端形状以圆形、近圆形和急尖为主，短急尖和凹缺极少；叶基部形状以楔形最多，其次是圆形，宽楔形极少。云南含笑的侧脉数、叶脉角、柄长、痕长、基长、叶长、叶宽、基中宽、顶中宽、痕柄长比和基顶长比等性状的变异均为连续分布的数量变异，而其顶长、柄叶长比、长宽比、基宽比和顶宽比等性状则出现间断 (频率为0)，为不连续分布的变异，其形成估计与个别极端样本的存在有关。

2.3 方差分析

2.3.1株间差异

对9株云南含笑叶部各性状进行方差分析和多重比较，其结果见表2。从表2可知，除了叶片形状、基宽比和顶宽比的P> 0.05以外，其他性状的P< 0.05，即叶片形状、基宽比和顶宽比等3个性状的株间差异不显著，变异主要来自株内，而其他如柄长、痕长、毛被、叶质、叶顶端形状、叶基部形状、基长、顶长、叶长、叶宽、基中宽、顶中宽、侧脉数、脉角、痕柄长比、柄叶长比、基顶长比和长宽比等18个性状则株间差异显著，变异主要来自株间，特别是毛被，变异完全来自株间。对株间差异显著的18个性状进行多重比较分析后发现，多数性状的多数植株两两之间的差异显著，这说明云南含笑的叶部形态的具有丰富的多样性。

图3各形态性状出现频率
Fig. 3 Frequencies of morphological characters

图4数量性状出现频率
Fig.4 Frequencies of quantitative characters

图5各大小性状出现频率
Fig.5 Frequencies of sized characters

表2 株间方差分析和多重比较结果Table 2 Results of variance analysis among plants and multiple comparison

注：*表示差异显著 (P< 0.05)，-为未计算P值；多重比较中字母不同表示差异显著。

2.3.2株内枝间差异

分别对9株云南含笑的5枝叶部各性状进行方差分析，结果见表3。从表3可以看出，毛被、叶质、叶基部形状、基顶长比、基宽比和顶宽比等6个性状的株内枝间差异不显著，变异主要来自枝内，而其他如柄长、痕长、叶片形状、叶顶端形状、基长、顶长、叶长、叶宽、下宽、上宽、侧脉数、脉角、痕柄长比、柄叶长比、基顶长比和长宽比等16个性状各株的情况较为复杂，部分植株枝间差异显著，部分植株枝间差异不显著。

表3 株内枝间方差分析结果Table 3 Results of variance analysis among branches

注：+表示差异显著，-表示差异不显著。

2.4 主成分分析

通过对云南含笑叶部21个性状的主成分分析，最后提取了5个主成分 (表4)，这5个主成分的累计贡献率已达80.28%。

表4 5个主成分的特征值及方差贡献率Table 4 The eigenvalue and variance contribution rate of 5 principal components

从5个主成分各因子的特征向量 (表5) 分析可知：第1主成分中，特征值较大的有基长 (0.867) 和叶长 (0.862) 等和叶片长度有关的性状；第2主成分中，特征值较大的有基中宽 (0.838) 和叶宽 (0.795) 等和叶片宽度有关的性状；第3主成分中，特征值较大的有顶宽比 (0.920) 和基宽比 (0.893) 等和叶片长度和宽度的比值有关的性状；第4主成分中，特征值较大的有痕长 (0.737) 和柄长 (0.732) 等和叶柄长度有关的性状；第5主成分中，特征值较大的有叶片形状 (0.733) 和基顶长比 (-0.670) 等和叶片形状有关的性状。由此看来，云南含笑叶部的性状的信息主要集中于叶片长度、宽度、长宽比、基顶长比和叶柄长度这5方面。

表5 5个主成分各因子的特征向量Table 5 The eigenvectors of 5 principal components

3 结论与讨论

云南含笑的叶密被贴伏棕色绒毛或脱落无毛；叶片革质或纸质，多倒卵形，稀卵形和椭圆形，长2.28～9.43 cm，平均值5.79 cm，宽0.43～4.44 cm，平均值2.34 cm，叶长宽比1.54～7.74，平均值2.51，顶端圆形、近圆形、急尖或短急尖，稀凹缺，基部楔形或圆形，稀宽楔形，侧脉10～30条或5～15对，叶脉角38.29°～77.77°，叶柄长0.19～1.00 cm，痕柄长比0.34～0.95或叶柄上的托叶痕长约是叶柄长的1/3至接近全长。

宋杰等[15]报道的云南含笑叶长平均值为5.25 cm，叶宽平均值为2.31 cm，叶长宽比平均值为2.32 cm，均稍小于本研究的结果。另外这3个性状的株间差异也均为显著，与本研究的结果相同，说明不同居群云南含笑的这3个性状的变异均主要来自株间差异。文献 [2] 记载云南含笑嫩叶及叶柄密被深红色平伏毛，叶革质，倒卵形、狭倒卵形、狭倒卵状椭圆形，长4～10 cm，宽1.5～3.5 cm，先端圆钝或短急尖，基部楔形，侧脉每边7～9条，叶柄长4～5 mm，托叶痕为叶柄长的2/3或达顶端。其记载的云南含笑叶片变异范围多数小于本研究，说明本研究观察的样本数量更多。Chen等[26]记载云南含笑的嫩叶和叶柄被开展或贴伏的长毛或短毛，毛被颜色为棕色、红棕色、黑棕色或灰色，叶片膜质或革质，倒卵形、狭倒卵形或椭圆形，长2～10 cm，宽1～4 cm，顶端近圆形形、圆形、急尖或短渐尖，基部楔形或近圆形，侧脉7～9对，叶柄长3～7 mm，托叶痕几乎占叶柄的全部。通过与本研究结果的对比可发现，以上研究者对云南含笑叶部的描述从范围上看几乎都较小，估计是由于其观测样本相对较少的缘故。今后有必要在增加观察样本数量的基础上，对更多的居群进行观察研究，以进一步掌握云南含笑叶部的变异范围。

根据本研究的结果可以看出，云南含笑叶部所有性状的变异系数范围为10.86%～56.85%。将10.86～56.85%近似3等分可看出：变异系数在10%～26%的叶部性状有痕柄长比、叶脉角、顶宽比、长宽比、基顶长比、侧脉数、基宽比、叶长、基中宽、顶长、叶宽、叶片形状、顶中宽、基长、毛被和叶质，它们属于变异较小的叶部性状；变异系数在26%～42%的叶部性状有叶顶端形状、柄长、痕长和柄叶长比，它们属于变异中等的叶部性状；变异系数在42%～57%是叶基部形状，它属于变异较大的叶部性状。对比王明远等[25]对苦梓含笑 (Micheliabalansae) 的研究结果，本研究的叶部性状变异系数范围10.86%～56.85%总体较王明远等的11.03%～36.92%要大，说明云南含笑的叶部变异范围较苦梓含笑大，因此其对生态环境的适应性更高，更适应具立体气候特点、生态环境多样性高的以滇中地区为主体的云贵高原。

来自同一居群的云南含笑的基宽比和顶宽比在枝间和株间的差异都不显著，叶片形状这一性状在株间差异不显著，枝间则差异显著，但具体来看，枝间有显著差异的也仅在株1内存在，说明这3个性状的变异主要来自株内和枝内的叶与叶之间。除了以上3个性状，云南含笑叶部的其他性状则无论枝间还是株间均存在显著差异，表明这些性状的变异主要来自枝间和株间。因此进一步对更多云南含笑的植株进行观测，对掌握云南含笑叶部的变异范围十分重要。

通过主成分分析后发现，云南含笑叶部性状的信息主要集中于叶片长度、宽度、长宽比、基顶长比和叶柄长度等5个性状。其中的叶片长度、长宽比和基顶长比这3个性状又可以通过基长、顶长和叶宽这3个性状算出，因此，在需要对大样本的云南含笑叶部进行高通量测量时，可以考虑只测量云南含笑的顶长、基长、叶宽和叶柄长这4个性状，再算出叶长、长宽比和基顶长比，即可得到云南含笑叶部性状的主要信息。