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中国沙棘(H.rhamnoides subsp.sinensis)、云南沙棘(H. rhamnoides subsp.yunnanensis)、棱果沙棘(H.goniocarpa)为沙棘属(Hippophae L.)中国特有类群,具有重要水土保持和经济价值,目前,对中国沙棘和云南沙棘表型多样性及其变异规律研究还不足,棱果沙棘的起源问题仍未得到解决。因此,本文采用数理统计方法对中国沙棘和云南沙棘表型多样性进行了研究,揭示中国沙棘、云南沙棘居群水平的表型多样性和变异规律,阐明其变异趋势及地理分布规律。同时应用“杂种指数”(hybrid index)和“形象化散点图”(pictorialized scatter diagram)以及主成分分析(PCA)等方法研究了棱果沙棘的杂交起源。本研究获得了以下主要结果:
中国沙棘13个表型性状变异系数(CV)变幅为8.13%-23.85%,平均变异系数为15.45%,叶片、果实、种子三个性状变异系数分别为22.21%、13.70%、8.68%,相对极差(R<,i>′)分别为0.554、0.462、0.517,表型性状存在丰富的多样性。方差分析表明,表型性状在居群间和居群内均存在极显著的差异。13个性状的表型分化系数(V<,ST>)变幅为15.66%-83.63%,居群间平均表型分化系数(V<,ST>)为51.60%,居群间的变异(51.60%)略大于居群内的变异(48.40%)。中国沙棘雌雄叶片形态没有明显的差异。中国沙棘表型性状与海拔、经度、纬度相关性分析表明,种子、果实性状存在明显的纬度、经度和海拔梯度变异。聚类分析表明,中国沙棘的表型性状在东、西部地区有明显的差异。
云南沙棘13个表型性状变异系数(CV)介于7.71%-26.86%之间,平均变异系数为16.38%,叶片、果实、种子三个性状的变异系数分别为23.5%、15.23%、8.64%,相对极差(R<,i>′)分别为0.782、0.640、0.553。东北部和南部边缘居群平均变异系数为17.39%,高于中部和北部居群15.63%)的水平。方差分析表明,表型性状在居群间和居群内均存在显著或极显著差异。13个性状的表型分化系数(V<,ST>)变幅为13.51%-79.89%,居群间平均表型分化系数为37.02%,居群内遗传变异(62.98%)高于居群间的变异(37.02%)。表型性状与地理因子间相关性分析以及多重比较、聚类分析均表明,云南沙棘天然居群表型性状呈现以纬度为主的变异趋势,南部居羊和北部居群在表型性状上有明显差异。
性状平均值比较表明,棱果沙棘的多数性状值居于中国沙棘和肋果沙棘之间,体现了明显的居间性。杂种指数分析、散点图分析、主成分分析和聚类分析表明,棱果沙棘是由同域分布的中国沙棘和肋果沙棘杂交形成。
基于上述研究结果可以得到以下结论:(1)在居群水平上,中国沙棘和云南沙棘都表现出丰富的表型多样性;(2)生态环境因子的差异是导致中国沙棘、云南沙棘表型性状变异的主要原因之一;(3)中国沙棘和云南沙棘表型性状存在明显的梯度规律性;(4)中国沙棘和云南沙棘的表型分化不同,在资源保护中要采取不同的保护利用措施;(5)表型性状分析支持棱果沙棘的杂交起源。