安徽省不同区域枫香叶片性状研究

崔珺，樊燕，乔玉立，孙梦，张明珠，方洁，陈艳荣，翟大才

（1.黄山学院，安徽 黄山 245041；2.河南科技学院，河南 新乡 453003）

植物叶片性状是在基因和环境的相互作用下所呈现出的可观测的形态特点，是由基因和环境的综合调节引起的[1-2]。叶片性状的变异是一种适应环境和进化的过程，具有重要的研究意义[2]。基因遗传多样性是指群体与群体之间基因的遗传差异[3]。多样性是指植物群体在不同环境下的表现形式和分布方式，是基因遗传多样性的一个重要组成部分[4]。植物在长期的自然选择和环境作用下，往往会发生不可逆的改变，其形态特征也随之发生变化[5]。从植物叶片的多样性入手，可以揭示其对生态环境的反应机理及遗传变异的规律[6-7]，特别是在种质资源的收集、保存、评价和利用等方面具有重要意义。

枫香（Liquidambar formosana）为金缕梅科高大乔木，在我国秦岭一带以及淮河以南各省均有天然分布，是一种著名的彩叶树种，观赏价值高。枫香的研究主要集中在遗传多样性[8]、次生代谢产物[9]、胸高模型[10]和叶色变化[11-12]及种子与果实多样性[13]等方面。本试验以枫香的叶片性状为研究对象，在安徽省不同区域选取具有代表性的枫香单株进行试验，以期为枫香树种质资源收集、保存和开发利用等提供理论依据。

1 研究区概况

安徽省属温和气候型，年平均气温为14～17℃，1月平均气温为-1～4℃，7月平均气温为28～29℃；年降水量为750～1 700 mm，并呈现南多北少，山区多、平原丘陵少等特点。本研究选取安徽省14个不同地区的枫香为研究对象，详见表1。

表1 研究区地理位置

2 试验材料和方法

2.1 试验材料

在安徽省14个不同的枫香分布区进行采样，每个区域随机挑选30株单株，采集树冠中层生长良好且叶质薄厚一致的完好成熟的叶片，每株选取30片并编号（XX地区1-30号），带回实验室，保存在4℃冰箱备用。

2.2 试验方法

将叶片从冰箱取出，恢复至室温，并擦拭干净。用养分速测仪测定叶片叶绿素含量（SPAD）和氮含量；扫描仪扫描叶片保存图像后利用Digimizer图形分析软件对叶长、叶宽、叶柄长、中裂片宽、叶片夹角和叶面积进行测量。其中叶长是指从叶柄最下端到叶尖之间的距离；叶宽指叶片的最大宽度；中裂片宽是两个夹角之间的距离，夹角以叶片正面对实验者时，左侧裂片与中裂片之间夹角记为夹角1，右侧裂片与中裂片之间夹角记为夹角2。将30枚叶片分成6组，每组5枚，剪去叶柄后，以组为单位称量叶片鲜重后放入烘箱，在105 °C下杀青5 min，然后65 °C烘干至恒重，称干重。

叶片表型的变异系数（CV）表示性状的离散程度。

变异系数=标准差/平均值×100%

叶形指数是叶片的长宽比，是叶形的量化指标，不仅反映了叶片生长状况及生长规律、叶片形态特征及其变异，也反映植物对环境温度和湿度的适应能力，还可以推测叶片生长状况及生长规律[14-15]。

叶形指数=叶长/叶宽

植物叶片的叶干物质含量与资源获取能力相关，能够反映植物抵御外界的能力。叶干物质含量与植物抵御外界的能力呈正相关，表明了植物利用资源的能力，是植物适应外界环境变化的关键性状[16]。

叶片干物质含量=叶片干重/叶片鲜重

综上所述，在现代化科学技术的发展下，变压器油的化验技术应用也越来越得到重视。论文结合变压器油化验技术的应用及其影响进行了详细的分析。具体的分析结果如下：首先，在变压器油的化验技术应用分析中，主要从杂质及水分处理和酸值及PH值的变化两方面进行了分析；其次，对于变压器油化验技术应用影响分析中从三方面进行了阐述，分别为物理性能变化影响、化学性能变化影响和电气性能变化影响。按照以上技术应用分析和技术实践影响的排除，能够为变压器应用的安全性能力提升奠定基础。

比叶面积直接受叶片厚度、形状和重量的影响，在一定程度上反映了叶片截获光的能力和在强光下的自我保护能力，往往与植物的生长和生存有紧密的联系，能够反映植物在不同生境下资源获取能力和对不同生境的适应特征。

比叶面积=叶面积/干重

单位为cm2/g。

2.3 数据处理与分析

使用Excel 2016及SPSS 22.0软件进行数据处理，以及相关性分析、差异性分析、聚类分析和主成分分析。

3 结果与分析

3.1 枫香叶片性状分析

由表2可知，在安徽省14个地区，枫香叶柄长变化范围为3.15～9.56 cm，变异性最小的是六安市霍山县枫香叶片（3.55%），最大的是滁州市全椒县枫香叶片（20.99%）；叶片长变化范围为3.96～13.13 cm，除合肥市蜀山区和池州市青阳县的叶片变异系数大于10%外，其余均呈现小于10%的变异；叶片宽在5.75～17.69 cm，其中合肥市蜀山区、黄山市屯溪区和滁州市全椒县的枫香叶片宽变异性均高于10%；中裂片宽在2.03～6.25 cm，合肥市蜀山区和滁州市全椒县枫香叶片的中裂片宽变异系数均高于10%；夹角1变化范围为71.50°～134.03°；夹角2变化范围为73.36 °～131.41°，其中六安市霍山县的枫香叶片角度均为锐角；叶面积的变化范围为44.74～429.92 cm2，安庆市潜山县的枫香叶片叶面积平均值最大，除安庆潜山县和黄山歙县外，其余区域枫香叶面积变异性均大于10%。

表2 枫香叶片表型性状分析

（续表2）

进一步对枫香叶片性状进行分析，结果见表3。枫香叶片叶绿素变化范围为35.16～55.23；氮含量的变化范围为2.40～3.82 mg/g；叶形指数在0.64～0.78范围内波动；干物质含量最高的是黄山市歙县枫香叶片，最低的是合肥市蜀山区和宣城市旌德县枫香叶片；比叶面积是表型性状中的重要指标，比叶面积最低的是合肥市蜀山区枫香叶片，最高的是安庆市潜山县枫香叶片。从变异系数角度分析，叶绿素和氮含量两个指标，除黄山市歙县枫香叶片外，其余变异系数均小于10%；叶形指数变异系数均小于10%；干物质含量除六安市霍山县外，均小于10%；比叶面积变异系数大于10%的占比半数以上。

表3 枫香叶片表型特征分析

由表2和表3分析可知，14个地区叶片性状均存在差异性，其中合肥市蜀山区的枫香叶片的性状与其他地区的枫香叶片差异显著，说明其变异性较大，适合作为品种选育的对象。

3.2 枫香叶片性状相关性分析

由表4可知，叶片性状指标大多数呈极显著相关。叶柄长分别与叶片长、叶片宽、中裂片宽、叶面积和比叶面积呈显著正相关（P<0.01）。叶片长分别与叶片宽、中裂片宽、叶面积和叶形指数呈极显著相关（P<0.01）。叶片宽与中裂片宽、中裂片与侧裂片夹角2、叶面积与比叶面积呈极显著正相关（P<0.01）。中裂片宽与夹角1、叶面积和比叶面积呈极显著正相关（P<0.01）。夹角1、夹角2与叶绿素、氮含量呈显著负相关。夹角2与叶绿素、氮含量呈显著负相关。叶面积与比叶面积呈现显著正相关。氮含量与叶绿素呈极显著正相关（P<0.01）。叶形指数与干物质含量呈极显著负相关（P<0.01）。

表4 安徽省枫香叶片表型性状相关性分析

3.3 枫香叶片聚类分析

对安徽省14个地区枫香叶片性状进行聚类分析，由图1可知，当平方欧氏距离为5时，枫香单株可分为4类（分别用I、II、III、IV表示）。通过单因素方差分析可知，14个不同地区的叶片特征在4个类群间差异显著（见表5）。

由图1聚类结果可知，I类含8个地区，包括黄山市休宁县、合肥市庐江县、池州市青阳县、宣城市旌德县、黄山市屯溪区、芜湖市无为县、安庆市岳西县和滁州市全椒县；II类含4个地区，包括六安市霍山县、宣城市绩溪县、六安市金寨县和安庆市潜山县；III类含1个地区，为合肥市蜀山区；IV类含1个地区，为黄山市歙县。

图1 枫香叶片表型性状聚类

由表5可知，从叶面积上看，枫香叶片大小依次为II类>I类>IV类>III类；II类枫香平均叶面积最大为386.43 cm2，III类枫香单株平均叶面积最小为44.74 cm2。从中裂片与侧裂片夹角上看，枫香的中裂片与侧裂片的平均夹角大小依次为，III类>I类>IV类>II类。从干物质含量角度分析可知，IV类枫香干物质含量最高，I类干物质含量最低。从干重角度分析可知，II类地区枫香的干重最大，III类地区的枫香干重最小。

表5 枫香叶片聚类分析

3.4 枫香叶片性状主成分分析

根据枫香叶片的12种性状进行主成分分析，将枫香的叶片表型概括成几个不相互关联的综合指标。枫香叶片性状根据数据分析可以概括成为4个主要的成分（见表6）。主成分1的贡献率为41.234%，叶面积、叶片长和叶片宽三个特征向量值最大且为正值；主成分2的贡献率为21.149%，夹角1和夹角2特征向量值中最大且为正，说明主成分2中的中裂片与侧裂片夹角因子可作为叶片变异判断因子；主成分3的贡献率为14.028%，干重作为特征向量，值最大且为正；主成分4的贡献率为9.644%，特征向量干物质含量值最大且为正。

通过表6统计分析得出了4个主成分因子得分系数与叶片表型变量之间的关系，其关系式为：

表6 枫香叶片性状主成分分析

式中：F1、F2、F3、F4为主成分1、2、3、4的得分，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13和X14分别指：叶柄长、叶片长、叶片宽、中裂片宽、夹角1、夹角2、叶面积、鲜重、干重、叶绿素、氮含量、叶形指数、干物质含量和比叶面积的平均值。

以主成分得分选择每种评价得分的前3名：以第1主成分评价14个地区的枫香叶片变异性，前3名排序依次为安庆市潜山县、六安市霍山县和宣城市绩溪县；以第2主成分评价14个地区的枫香叶片变异性，前3名排序依次为安庆市潜山县、安庆市岳西县和芜湖市无为县；以第3主成分评价14个地区的枫香叶片变异性，前3名排序依次为合肥市蜀山区、黄山市歙县和安庆市岳西县；以第4主成分评价14个地区的枫香叶片变异性，前3名排序依次为安庆市潜山县、宣城市绩溪县和芜湖市无为县。

兼顾第1、2、3和4主成分之间的关系，以各主成分得分与其方差贡献率相乘并求和来计算各地区枫香性状的综合得分：

综合评价结果的前3名依次为安庆市潜山县、宣城市绩溪县和六安市金寨县。

4 结论与讨论

本研究通过对安徽省14个不同地区的枫香叶片表型性状进行分析。结果表明，不同区域枫香叶片各种性状类型之间存在较大差异，枫香叶片表型性状的变异情况，与房震等[17]对枫香叶片的性状变异的研究结果基本一致。研究表明，在研究植物叶片表型的同时加入果实、种子性状等指标，除叶片外，种子和果实性状也存在一定程度上的差异[18-20]。因此，后续将加入花、果实、种子等指标对枫香性状进行分析。

通过聚类分析，可以为后期筛选性状优良且具有观赏性的枫香提供参考。根据叶片表型性状差异和聚类分析，将安徽省14个地区枫香单株分成4个类群，分别为I类、II类、III类和IV类。其中最具代表性的是第III类合肥市蜀山区的枫香单株，该地区枫香叶片与其他地区的枫香差别较大，可以作为良种选育的对象。主成分分析发现，叶面积、中裂片与侧裂片夹角、干重和干物质含量可以作为后期枫香叶片变异的判断因子，后期研究可以根据主成分综合分析中指出的3个地区（安庆潜山县、宣城绩溪县和六安金寨县）作为枫香研究长期观测点。

综上所述，安徽省14个地区枫香叶片的表型性状变异性较大，可分为4个类群，其中合肥市蜀山区枫香可作为优良单株进行新品种筛选。