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摘要[目的]分析益智野生居群间的遗传变异。[方法]统计海南野生益智居群的平均株高、单丛茎杆数、单丛果穗数、单穗重等影响产量的形态表型数据并计算其变异系数。[结果]居群间性状差异显著，变异系数差异较大，具有较丰富的遗传多样性。[结论]可以从海南野生益智群体中筛选出一些优良性状以供益智栽培种的品种改良。
关键词益智；居群；表型；遗传多样性
中图分类号S502.4文献标识码A文章编号0517-6611（2016）16-106-03
Abstract[Objective] The aim was to analyze the genetic variation of wild population of Alpinia oxyphylla. [Method] The average plant height， stems per cluster， fruits per cluster， single panicle weight of wild population of A. oxyphylla in Hainan and variation coefficients were calculated. [Result] There were significant difference among traits and variation coefficients， with abundant genetic diversity. [Conclusion] Several excellent characters can be screened out from wild population of A. oxyphylla in Hainan for variety improvement.
Key wordsA. oxyphylla Miq.； Population； Phenotype； Genetic diversity
益智Alpinia oxyphylla Miq.是我国著名四大南药之一，也是一种由中国卫生部公布的重要的药食同源植物[1]。益智需要的栽培环境比较苛刻，所以在我国的适宜种植地区较少，主要分布于海南，广东、广西和云南南部也有少量栽培，但海南地区的质量最优，其产量达全国的9成[2]。然而经调查对比2008和2015年海南地区益智资源发现，许多益智野生居群已经消失，人工种植的益智出现了严重种质退化，其结实率低、虫害严重、品质及药用特性也在不断下降[3-5]，已经无法满足人们日益增长的消费需求。因此，益智的种质资源保护和优良品种的培育变得更为迫切。
遗传多样性是物种涵盖的群体间和群体内个体间全部遗传变异的总和，包括表型、生化、染色体和DNA等多个层次[6]。其中，表型就是各种形态特征的组合，是最为直观、最易测量同时也是最容易观察和初步鉴定植物的一门科学，所以表型的研究是最基础也是最关键的[7]。表型多样性是遗传多样性和环境多样性的综合体现，可以在一定程度上反映生物遗传变异的程度，是理解物种适应机制的重要方法，利用表型性状研究群体的遗传多样性具有简便、快速等优点，主要通过科学有效地采样、合理的数学统计方法，并采用形态性状、生理生化性状等变异较稳定的性状，来揭示群体的遗传规律和变异大小，客观评价其遗传多样性。因此表型多样性一直是研究遗传变异的一种有效手段[6，8]。形态学性状比较容易受到环境条件影响，多数是一些数量性状，如株高、分支数、产量等，因此，通常形态学度量分析采用的是方差分析、主成分分析、聚类分析、变异系数等方式。该研究通过对影响产量的主要性状进行统计，并采用变异系数研究益智居群间的遗传变异程度，为益智种质资源的保护和优良品种的有效选育提供参考。
1材料与方法
1.1材料益智野生居群材料采集时间是在益智果实成熟后期进行，采集地点在海南东南部陵水县内的吊罗山自然保护区（109°78′ E、 18°68′ N），随机选择27个居群，因为益智植株为丛生，因此每个居群随机选取20丛或20个植株个体测量，不足的以实际采集个数为准，样品经过海南医学院田建平副教授鉴定为植物益智（Alpinia oxyphylla Miq.），并将其制作成标本保存于海南医学院药学院药用植物标本室。
1.2方法
1.2.1性状指标。每个植株个体分别测量株高（cm）、单丛茎杆数（株）、单丛果穗数（个）、单穗重（kg）、单丛果实产量（kg）、果实百粒重（kg）和果实单产（kg/hm2），其测量方法分别为：株高是随机选取20株测量，取平均值；单丛茎秆数和果穗数则是随机选择20丛植株测量，样品株数不够20个的以实际测量数量为准；单穗果实重是通过随机选取20株的果实称重，重复3次，取其平均值；果实百粒重是随机选择100粒果实，重复3次，取其平均值；果实单产是由每10 m2面积果实产量换算而得，重复3次，取其平均值。
1.2.2统计方法。统计计算运用软件EXCEL 2007和SPSS 13.0进行，用变异系数的方式来表示表型性状离散程度，其计算公式为：CV=（SD/X）×100%，式中，CV表示变异系数，SD为群体标准差，X为群体的平均数。CV值越大，表示表型间的离散程度越大、差异越大。
2结果与分析
2.1居群营养性状特征研究发现，野生抚育的益智茎粗和株高与其干物质制造能力呈正相关性[5]。测量益智的单丛生长个体数和株高（图1～2）发现，野生益智不同居群中，单丛生长的益智个体差别较大，株数最少的出现在采集的第14个居群内，为9株。居群13、15和26的个体数量较多，为50株，27个居群平均生长个体约30株。而27个居群的株高差异不明显，除了第25个居群的株高最低为150.5 cm外，其余的居群株高为190.8～257.1 cm，第12个居群的株高最高，27个居群平均株高约为205.9 cm。 2.2居群产量性状特征测量单丛果穗数、单穗果实平均重量、单丛果实产量发现，海南益智果实外观多为圆形或椭圆形。单丛植株的果穗数是4～42个，较高的几个居群从大到小依次为26、15、19、1、12，平均果穗为17个（图3）；每个居群的单穗平均重量为0.034～0.078 kg，较高的几个居群从大到小依次为18、1、3、9、11，27个居群的平均单穗重约0.055 kg（图4）；单丛产果量在0.261～1.453 kg，较高的几个居群从大到小依次为19、26、1、15、12，平均重约0.771 kg（图5）。从以上3个性状指标的测量结果可以看出，27个居群间的这3种形态差异是比较显著的（P<0.05），其中三项指标数值均比较高的居群有1、26和19号。
2.3居群间的性状离散程度由表1可知，几乎所有所测定的表型性状在野生益智居群间均存在差异，不同性状间其差异的程度各不相同。从各性状居群间的变异情况来看，变异系数最高的是果实单产，为48.64%，其次为单丛果穗数（48.18%）、单丛果实产量（43.59%）和单丛茎秆数（33.33%）；变异系数最低的性状是株高，为11.02%，其次为单穗重和百粒重，均为20.00%，7个性状的离散程度从高到低依次为果实单产、单丛果穗数、单丛果实产量、单丛茎秆数、单穗重、百粒重、平均株高。说明益智不同居群间产生了一定程度的遗传变异，造成这种变异的很大一部分原因是因为单丛果穗数、单丛果实产量和单丛茎秆数，而株高和单穗重对其变异的影响较小。
3讨论与结论
居群间的变异较居群内变异更为重要，因为存在于居群间的变异反映了地理、生殖隔离上的变异，居群间的多样性变异是种内多样性的重要组成部分[9]。而该研究表明益智居群性状离散程度高达48.64%，因此，海南吊罗山地区益智不同居群间的形态变异相对较大，具有较为丰富的遗传多样性，这一结果同时得到了以往益智化学成分[10-11]和DNA分子水平[12-13]研究的验证。
邹颖[14]对采集自广东、海南共19个野生和栽培益智居群（其中有15个居群来自）进行的SSR（Single Sequence Repeats，简单重复序列）分析结果发现，其居群间的遗传分化较小，野生居群间的基因流为1.408，栽培居群基因流为2.076，不论是野生居群还是栽培居群基因流均大于1。Slatkin[15]研究指出当基因流>1时，基因流就可以抵制居群内因遗传漂变而引起的居群分化，表明邹颖[14]研究的益智居群间居群分化较小；而该研究则发现海南的野生居群间的遗传分化非常明显，遗传变异水平较高（变异系数最高达48.64%）。经对比分析得出，造成邹颖[14]研究的益智群体间遗传分化较小的原因是：所选的栽培种种质人为引种、交流广泛，而采集的野生种居群的距离较近、地理隔离较小；该研究中所选材料是大面积随机筛选的野生益智，由于其花粉传播距离有限，这在一定程度上导致了居群间基因流受阻，因此产生了较高水平的居群间遗传分化。
经杨福孙等[5]研究发现，在光照条件下，除果序长度与产量存在一定负相关外，其余的性状均与产量呈正相关性，特别是单株结果数表现出极显著正相关性；但在遮光条件下，仅有单株结果数和果序长度与产量呈极显著正相关，而其他性状与产量间相关性不明显。说明光照在一定程度上影响了各性状对产量的贡献率。同时，光照条件下益智各性状的变异系数明显高于遮光处，说明光照是影响益智野生抚育产量各性状变化的主要因素，光照越强，其性状变异系数越高。而该研究从各性状的变异系数可以发现，益智单丛果穗数、单丛果实产量和单丛茎秆数是较高的，这些性状与果实单产呈正相关，其较高的变异系数可以进一步说明该研究中益智居群性状的变异可能是由于光照强度较高造成的。
综上所述，海南野生益智居群间具有较丰富的遗传多样性。这些遗传变异可能是由于受到环境因子如水分、光照、土壤等的影响而产生的，尤其是光照很可能对其起决定性作用。同时，也说明了海南野生益智居群具有较强的环境适应性，可以从中筛选出这些产量和品质的决定性状较优的种质，或通过对这些性状进行改善，达到良种选育、品种改良的目的。
安徽农业科学2016年参考文献
[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：2010 年版一部[S].北京：中国医药科技出版社，2010：274.
[2] 张俊清，段金廒，叶亮，等.益智的历史沿革与应用特点[J].中国实验方剂学杂志，2011，21（17）：289-292.
[3] 李小婷，庞玉新，杨全，等.四大南药资源开发利用现状分析[J].中国现代中药，2015，17（2）：99-104.
[4] 杨福孙，李榕涛，甘炳春，等.野生抚育益智光合特性研究[J].中国中药杂志，2011，36（2）：123-126.
[5] 杨福孙，甘炳春，李榕涛，等.野生抚育益智主要性状与产量的回归模型及相关分析[J].中国农学通报，2010，26（2）：272-276.
[6] 庞启华.高良姜的挥发油成分和遗传差异性分析[D].广州：华南理工大学，2010：78-80，82，85.
[7] 莫定鸣.不同高良姜栽培种苗期耐阴性研究[D].湛江：广东海洋大学，2014：1-2，4.
[8] 李斌，顾万春，卢宝明.白皮松天然群体种实性状表型多样性研究[J].生物多样性，2002，10（2）：252-255.
[9] 谢春平，方彦，方炎明.乌冈栎天然居群叶表型变异[J].四川农业大学学报，2011，29（2）：191-198.
[10] CHEN F，LI H L，TAN Y F，et al.Different accumulation profiles of multiple components between pericarp and seed of Alpinia oxyphylla capsular fruit as determined by UFLCMS/MS [J].Molecules，2014，19：4510-4523.
[11] 翟红莉，刘寿柏，蔡真金，等.海南 4个不同产地益智果实挥发油成分的GC-MS分析[J].广东农业科学，2015（19）：83-86.
[12] 刘晓静.益智自然种群的演化和遗传多样性评价[D].海口：海南大学，2008：44，47-48，50，53.
[13] WANG H Y，LIU X J，WEN M F，et al.Analysis of the genetic diversity of natural populations of Alipinia oxyphylla Miquel using inter-simple sequence repeat markers[J].Crop Sci，2012，52：1767-1775.
[14] 邹颖.益智（姜科）遗传多样性和遗传结构的研究[D].北京：中国科学院大学，2013：32，35，42-43.
[15] SLATKIN M.Gene flow in natural populations [J].Annual review of ecology and systematics，1985，4：393-430.安徽农业科学，Journal of Anhui Agri. Sci.2016，44（16）：117-118
关键词益智；居群；表型；遗传多样性
中图分类号S502.4文献标识码A文章编号0517-6611（2016）16-106-03
Abstract[Objective] The aim was to analyze the genetic variation of wild population of Alpinia oxyphylla. [Method] The average plant height， stems per cluster， fruits per cluster， single panicle weight of wild population of A. oxyphylla in Hainan and variation coefficients were calculated. [Result] There were significant difference among traits and variation coefficients， with abundant genetic diversity. [Conclusion] Several excellent characters can be screened out from wild population of A. oxyphylla in Hainan for variety improvement.
Key wordsA. oxyphylla Miq.； Population； Phenotype； Genetic diversity
益智Alpinia oxyphylla Miq.是我国著名四大南药之一，也是一种由中国卫生部公布的重要的药食同源植物[1]。益智需要的栽培环境比较苛刻，所以在我国的适宜种植地区较少，主要分布于海南，广东、广西和云南南部也有少量栽培，但海南地区的质量最优，其产量达全国的9成[2]。然而经调查对比2008和2015年海南地区益智资源发现，许多益智野生居群已经消失，人工种植的益智出现了严重种质退化，其结实率低、虫害严重、品质及药用特性也在不断下降[3-5]，已经无法满足人们日益增长的消费需求。因此，益智的种质资源保护和优良品种的培育变得更为迫切。
遗传多样性是物种涵盖的群体间和群体内个体间全部遗传变异的总和，包括表型、生化、染色体和DNA等多个层次[6]。其中，表型就是各种形态特征的组合，是最为直观、最易测量同时也是最容易观察和初步鉴定植物的一门科学，所以表型的研究是最基础也是最关键的[7]。表型多样性是遗传多样性和环境多样性的综合体现，可以在一定程度上反映生物遗传变异的程度，是理解物种适应机制的重要方法，利用表型性状研究群体的遗传多样性具有简便、快速等优点，主要通过科学有效地采样、合理的数学统计方法，并采用形态性状、生理生化性状等变异较稳定的性状，来揭示群体的遗传规律和变异大小，客观评价其遗传多样性。因此表型多样性一直是研究遗传变异的一种有效手段[6，8]。形态学性状比较容易受到环境条件影响，多数是一些数量性状，如株高、分支数、产量等，因此，通常形态学度量分析采用的是方差分析、主成分分析、聚类分析、变异系数等方式。该研究通过对影响产量的主要性状进行统计，并采用变异系数研究益智居群间的遗传变异程度，为益智种质资源的保护和优良品种的有效选育提供参考。
1材料与方法
1.1材料益智野生居群材料采集时间是在益智果实成熟后期进行，采集地点在海南东南部陵水县内的吊罗山自然保护区（109°78′ E、 18°68′ N），随机选择27个居群，因为益智植株为丛生，因此每个居群随机选取20丛或20个植株个体测量，不足的以实际采集个数为准，样品经过海南医学院田建平副教授鉴定为植物益智（Alpinia oxyphylla Miq.），并将其制作成标本保存于海南医学院药学院药用植物标本室。
1.2方法
1.2.1性状指标。每个植株个体分别测量株高（cm）、单丛茎杆数（株）、单丛果穗数（个）、单穗重（kg）、单丛果实产量（kg）、果实百粒重（kg）和果实单产（kg/hm2），其测量方法分别为：株高是随机选取20株测量，取平均值；单丛茎秆数和果穗数则是随机选择20丛植株测量，样品株数不够20个的以实际测量数量为准；单穗果实重是通过随机选取20株的果实称重，重复3次，取其平均值；果实百粒重是随机选择100粒果实，重复3次，取其平均值；果实单产是由每10 m2面积果实产量换算而得，重复3次，取其平均值。
1.2.2统计方法。统计计算运用软件EXCEL 2007和SPSS 13.0进行，用变异系数的方式来表示表型性状离散程度，其计算公式为：CV=（SD/X）×100%，式中，CV表示变异系数，SD为群体标准差，X为群体的平均数。CV值越大，表示表型间的离散程度越大、差异越大。
2结果与分析
2.1居群营养性状特征研究发现，野生抚育的益智茎粗和株高与其干物质制造能力呈正相关性[5]。测量益智的单丛生长个体数和株高（图1～2）发现，野生益智不同居群中，单丛生长的益智个体差别较大，株数最少的出现在采集的第14个居群内，为9株。居群13、15和26的个体数量较多，为50株，27个居群平均生长个体约30株。而27个居群的株高差异不明显，除了第25个居群的株高最低为150.5 cm外，其余的居群株高为190.8～257.1 cm，第12个居群的株高最高，27个居群平均株高约为205.9 cm。 2.2居群产量性状特征测量单丛果穗数、单穗果实平均重量、单丛果实产量发现，海南益智果实外观多为圆形或椭圆形。单丛植株的果穗数是4～42个，较高的几个居群从大到小依次为26、15、19、1、12，平均果穗为17个（图3）；每个居群的单穗平均重量为0.034～0.078 kg，较高的几个居群从大到小依次为18、1、3、9、11，27个居群的平均单穗重约0.055 kg（图4）；单丛产果量在0.261～1.453 kg，较高的几个居群从大到小依次为19、26、1、15、12，平均重约0.771 kg（图5）。从以上3个性状指标的测量结果可以看出，27个居群间的这3种形态差异是比较显著的（P<0.05），其中三项指标数值均比较高的居群有1、26和19号。
2.3居群间的性状离散程度由表1可知，几乎所有所测定的表型性状在野生益智居群间均存在差异，不同性状间其差异的程度各不相同。从各性状居群间的变异情况来看，变异系数最高的是果实单产，为48.64%，其次为单丛果穗数（48.18%）、单丛果实产量（43.59%）和单丛茎秆数（33.33%）；变异系数最低的性状是株高，为11.02%，其次为单穗重和百粒重，均为20.00%，7个性状的离散程度从高到低依次为果实单产、单丛果穗数、单丛果实产量、单丛茎秆数、单穗重、百粒重、平均株高。说明益智不同居群间产生了一定程度的遗传变异，造成这种变异的很大一部分原因是因为单丛果穗数、单丛果实产量和单丛茎秆数，而株高和单穗重对其变异的影响较小。
3讨论与结论
居群间的变异较居群内变异更为重要，因为存在于居群间的变异反映了地理、生殖隔离上的变异，居群间的多样性变异是种内多样性的重要组成部分[9]。而该研究表明益智居群性状离散程度高达48.64%，因此，海南吊罗山地区益智不同居群间的形态变异相对较大，具有较为丰富的遗传多样性，这一结果同时得到了以往益智化学成分[10-11]和DNA分子水平[12-13]研究的验证。
邹颖[14]对采集自广东、海南共19个野生和栽培益智居群（其中有15个居群来自）进行的SSR（Single Sequence Repeats，简单重复序列）分析结果发现，其居群间的遗传分化较小，野生居群间的基因流为1.408，栽培居群基因流为2.076，不论是野生居群还是栽培居群基因流均大于1。Slatkin[15]研究指出当基因流>1时，基因流就可以抵制居群内因遗传漂变而引起的居群分化，表明邹颖[14]研究的益智居群间居群分化较小；而该研究则发现海南的野生居群间的遗传分化非常明显，遗传变异水平较高（变异系数最高达48.64%）。经对比分析得出，造成邹颖[14]研究的益智群体间遗传分化较小的原因是：所选的栽培种种质人为引种、交流广泛，而采集的野生种居群的距离较近、地理隔离较小；该研究中所选材料是大面积随机筛选的野生益智，由于其花粉传播距离有限，这在一定程度上导致了居群间基因流受阻，因此产生了较高水平的居群间遗传分化。
经杨福孙等[5]研究发现，在光照条件下，除果序长度与产量存在一定负相关外，其余的性状均与产量呈正相关性，特别是单株结果数表现出极显著正相关性；但在遮光条件下，仅有单株结果数和果序长度与产量呈极显著正相关，而其他性状与产量间相关性不明显。说明光照在一定程度上影响了各性状对产量的贡献率。同时，光照条件下益智各性状的变异系数明显高于遮光处，说明光照是影响益智野生抚育产量各性状变化的主要因素，光照越强，其性状变异系数越高。而该研究从各性状的变异系数可以发现，益智单丛果穗数、单丛果实产量和单丛茎秆数是较高的，这些性状与果实单产呈正相关，其较高的变异系数可以进一步说明该研究中益智居群性状的变异可能是由于光照强度较高造成的。
综上所述，海南野生益智居群间具有较丰富的遗传多样性。这些遗传变异可能是由于受到环境因子如水分、光照、土壤等的影响而产生的，尤其是光照很可能对其起决定性作用。同时，也说明了海南野生益智居群具有较强的环境适应性，可以从中筛选出这些产量和品质的决定性状较优的种质，或通过对这些性状进行改善，达到良种选育、品种改良的目的。
安徽农业科学2016年参考文献
[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：2010 年版一部[S].北京：中国医药科技出版社，2010：274.
[2] 张俊清，段金廒，叶亮，等.益智的历史沿革与应用特点[J].中国实验方剂学杂志，2011，21（17）：289-292.
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[4] 杨福孙，李榕涛，甘炳春，等.野生抚育益智光合特性研究[J].中国中药杂志，2011，36（2）：123-126.
[5] 杨福孙，甘炳春，李榕涛，等.野生抚育益智主要性状与产量的回归模型及相关分析[J].中国农学通报，2010，26（2）：272-276.
[6] 庞启华.高良姜的挥发油成分和遗传差异性分析[D].广州：华南理工大学，2010：78-80，82，85.
[7] 莫定鸣.不同高良姜栽培种苗期耐阴性研究[D].湛江：广东海洋大学，2014：1-2，4.
[8] 李斌，顾万春，卢宝明.白皮松天然群体种实性状表型多样性研究[J].生物多样性，2002，10（2）：252-255.
[9] 谢春平，方彦，方炎明.乌冈栎天然居群叶表型变异[J].四川农业大学学报，2011，29（2）：191-198.
[10] CHEN F，LI H L，TAN Y F，et al.Different accumulation profiles of multiple components between pericarp and seed of Alpinia oxyphylla capsular fruit as determined by UFLCMS/MS [J].Molecules，2014，19：4510-4523.
[11] 翟红莉，刘寿柏，蔡真金，等.海南 4个不同产地益智果实挥发油成分的GC-MS分析[J].广东农业科学，2015（19）：83-86.
[12] 刘晓静.益智自然种群的演化和遗传多样性评价[D].海口：海南大学，2008：44，47-48，50，53.
[13] WANG H Y，LIU X J，WEN M F，et al.Analysis of the genetic diversity of natural populations of Alipinia oxyphylla Miquel using inter-simple sequence repeat markers[J].Crop Sci，2012，52：1767-1775.
[14] 邹颖.益智（姜科）遗传多样性和遗传结构的研究[D].北京：中国科学院大学，2013：32，35，42-43.
[15] SLATKIN M.Gene flow in natural populations [J].Annual review of ecology and systematics，1985，4：393-430.安徽农业科学，Journal of Anhui Agri. Sci.2016，44（16）：117-118