全 文 ：禺毛茛居群地理变异研究
聂谷华1 ,2 ,汪小飞3 ,刘志金4 ,廖 亮1＊ ,徐玲玲1 　(1.九江学院生命科学学院 ,江西九江 332000;2.南京林业大学资源环境学
院 ,江苏南京 210037;3.黄山学院生命与环境科学学院 ,安徽黄山 245041;4.江西林业实验中心 ,江西信丰 341608)
摘要　运用居群学的方法 ,对居群内 、居群间的禺毛茛进行了形态及细胞学两方面的性状分析。结果表明 ,居群内 ,瘦果扁平度、花瓣长
宽比 、萼片长宽比变异最为稳定 ,居群间 ,这 3个繁殖器官的相对性状呈现随着纬度的增加逐渐增大的趋势 ,并且随纬度的增加 ,核型不
对称系数呈现不断增加而染色体总长不断减小的趋势。根据毛茛属植物形态和核型的进化特征 ,可知禺毛茛在我国大陆的地理变异即
其进化迁移路线很可能是从南到北即纬度不断增加的方向。
关键词　禺毛茛;居群;表型分析;核型分析;地理变异
中图分类号　S 543+.9　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)01-00173-04
On the Geographic Variation of Populations in Ranunculus Cantoniensis
NIE Gu-hua et al　(College of Life Sciences , Jiujiang University, Jiujiang , Jiangxi 332000)
Abstract 　This study aimed to analyze the morphological and cytological characteristics of Ranunculus cantoniensis within and among populations.Its re-
sults showed that ratio of length towidth of petal and sepal and the degree of flat of achenewithin population were characterized as the most stable charac-
ters and gradually increased with the increase of latitude.And among populations the characters of these 3 reproductive organs were increased gradually
with the increase of latitude , and meanwhile, the tendency that karyotype asymmetry index increased and the total genome length decreased along with the
increase of latitude was obvious.Based on the evolution characteristics of morphology and karyotype in the Genus Ranunculus , it was predicted that the
geographic variation , i.e.evolution shift route of R.cantoniensis in Chinamainland is from southern to northern area with the increase of latitude.
Key words　 Ranunculus cantoniensis;Population;Morphlogic analysis;Karyotypic analysis;Geographic variation
基金项目　国家自然科学基金(30160008);江西省自然科学基金
(963255)。
作者简介　聂谷华(1968-),男 ,江西上高人 ,博士 ,从事植物系统与
进化学研究。 ＊通讯作者。
收稿日期　2008-10-23
　　禺毛茛(Ranunculus cantoniensis)遗传背景复杂 ,生境类
型多样。分布在亚洲大陆广大区域内 。在我国西南 、华南 、
华中 、华东等区均有分布 ,南北跨 13个纬度 ,东西占 18个经
度。分布区生态环境复杂多样 ,差异性很大[ 1] ,在相对地理
隔离的条件下 ,由于对生长环境长期适应的结果 ,必然导致
居群间和居群内的变异性 ,因此 ,对表型及核型性状进行研
究不仅能初步了解居群遗传变异的大小 ,同时也能了解植物
进化的特征 。笔者分析了禺毛茛在我国大陆的迁移进化路
线 ,以期为其他植物的进化研究提供资料。
1　材料与方法
1.1　形态学研究的材料来源及方法　材料来源及地理位置
见表 1。性状测定参照张竞男等对小毛茛居群内 、居群间形
态性状变异研究的方法[ 2] 。在每个居群中采取 30个植株制
作标本 ,对每个标本用游标卡尺分别测量其A 株高 、B 基生
叶柄长 、C基生叶片长 、D基生叶片宽 、F基生叶一回裂片宽 、
G基生叶一回裂片深 、H基生叶二回裂片宽 、I 基生叶二回裂
片深 、J茎生叶裂片长 、K茎生叶裂片宽 、L茎生叶长 、M 茎生
叶宽 、O花瓣长 、P花瓣宽 、R萼片长 、S萼片宽 ,并计算 E基
生叶长宽比 、N茎生叶长宽比 、Q花瓣长宽比 、T萼片长宽比 、
V瘦果扁平度和U每花心皮数 。
　　将每一居群测得 30株的各个性状值算平均数 ,得每一
居群内各性状的平均值 ,再综合所有居群分析 ,找出每一性
状在所有居群范围内的变化值(最大 、最小值),运用SPSS11.0
软件对上述性状的测量值 、记数值和判别值进行居群间 、居
群内遗传差异分析 ,其中对判别性状采用 0、1 ,即单叶记 0 ,复
叶记 1的方法进行处理。同时对居群内遗传稳定的性状作
居群间的比较 ,以期找到不同地理环境间性状分化的规律 ,
从而找寻该种在进化过程中的可能迁移路线。
表1　形态学试验材料采集地点
Table 1　 The collection location of the morphology experiment materials
来源
Origin
经度
Longitude
纬度
Latitude
生境
Habitat
江西九江 Jiujiang , Jiangxi 115.97° 29.71° 湖岸边
广东广州Guangzhou , Guangdong 113.23° 23.16° 荒地水沟边
湖南长沙Changsha , Hunan 113.00° 28.21° 水稻田埂边
湖南怀化Huaihua , Hunan 109.95° 27.52° 水沟边
江西庐山Lushan ,Jiangxi 115.97° 29.71° 湖岸边
江西云山Yunshan , Jiangxi 115.82° 29.04° 水田埂
　注:材料凭证标本存于江西九江学院生命科学学院标本室(JJTU)。
　Note:This experiment materials samples are kept in the Specimen Room of JJTU.
1.2　细胞学研究的材料来源及方法　材料来源及地理位置
见表 2。①材料选择。每居群选取 20个植株 ,每植株选取 5
个中期分裂相的细胞 ,取其平均值做核型分析。②核型研
究。根尖用 0.1%秋水仙素溶液 20 ℃预处理约 2h ,用卡诺氏
液固定 12 h ,75%乙醇保存 ,用 1 mol/L盐酸在 60 ℃下解离 7
～ 10min ,改良卡宝红染色压片 ,常规方法制片。核型分析采
用李懋学等的标准[ 3] 。核型不对称性系数计算用Arano的方
法[ 4] 。核型图中多倍体染色体是根据长度和着丝点位置综
合考虑进行排列 ,以便分析多倍体的染色体组成。具体染色
体性状选择和分析参照M.Torrel 等的方法进行[ 5] 。
表2　细胞学试验材料采集地点
Table 2　 The collection locations of the cytology experiment materials
来源Origin 经度 Longitude 纬度 Latitude
贵阳Guiyang 106.71° 26.57°
广州Guangzhou 113.23° 23.16°
桂林Guilin 110.28° 25.29°
吉安 Jian 114.59° 27.05°
江西云山Yunshan , Jiangxi 115.82° 29.04°
九江 Jiujiang 115.97° 29.71°
2　结果与分析
2.1　形态学分析结果
2.1.1　居群内分析。禺毛茛群内变异系数统计结果见表 3 。
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2009 , 37(1):173-176　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　责任编辑　庆 　责任校对　张士敏
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.01.087
2.1.2　居群间分析。禺毛茛的分析性状在不同地理居群的 平均值比较结果见表 4 。群居间表型方差分析结果见表 5。
表 3　禺毛茛居群内变异系数
Table 3　 The variation coefficients of R.cantoniensis within populations unit %
性状
Character
江西云山
Yunshan , Jiangxi 庐山Lushan 长沙Changsha 怀化Huaihua 九江Jiujiang 广州Guangzhou 平均值Average
株高 Height of plants 　　　6.09 　　8.17 　　11.88 　　14.22 　　8.25 　　4.14 　　 8.29
基生叶柄长Basal leaf stalk length 10.68 8.88 10.60 11.53 9.91 18.84 10.16
基生叶片长Basal leaf lamina length 6.66 14.69 19.14 12.44 10.01 18.88 11.82
基生叶片宽Basal leaf lamina width 5.31 7.65 13.05 21.34 10.31 12.75 10.27
基生叶长宽比 Ration of basal leaf length to width 14.81 10.99 23.71 25.00 5.38 18.29 15.03
基生叶一回裂片宽 Basal leaf bout lobe width 6.64 8.03 14.34 24.97 7.65 8.33 10.77
基生叶一回裂片深 Basal leaf bout lobe depth 7.48 17.34 9.56 17.63 10.13 8.69 10.41
基生叶二回裂片宽 Basal leaf double lobe width 16.00 18.95 6.57 14.17 21.22 15.30 16.10
基生叶二回裂片深 Basal leaf double lobe depth 9.28 12.29 14.71 14.23 12.72 22.15 13.87
茎生叶裂片长 Stem leaf lobe length 7.91 10.44 12.29 22.24 9.59 13.88 10.97
茎生叶裂片宽 Stem leaf lobe width 8.54 21.96 21.16 16.32 28.00 10.13 16.90
茎生叶长 stem leaf length 5.71 13.63 13.08 17.35 3.12 5.94 8.48
茎生叶宽Stem leaf width 6.54 23.02 13.07 12.90 20.15 6.88 12.65
茎生叶长宽比 Ratio of stem leaf length to width 14.73 24.00 21.77 25.00 16.92 23.21 20.23
花瓣长 Petal length 4.32 6.35 6.93 8.77 7.92 16.45 8.04
花瓣宽 Petal width 9.62 7.35 6.74 3.26 2.30 10.63 5.83
花瓣长宽比 Ratio of petal length to width 1.03 2.00 1.06 1.62 1.04 1.02 1.26
萼片长 Sepal length 7.27 12.80 6.57 11.26 1.69 12.16 8.02
萼片宽 Sepal width 26.22 12.81 7.08 9.82 2.02 12.11 10.54
萼片长宽比 Ratio of sepal length to width 2.00 1.29 1.37 1.49 1.89 1.30 1.51
每花心皮数Carpel Quantity of each f lower 27.34 25.83 23.15 10.35 12.05 21.97 17.59
瘦果扁平度Achene flatness 0.65 2.04 1.93 4.26 0.85 0.81 1.63
表 4　禺毛莨不同地理居群性状的平均值比较
Table 4　The average quantity characteristics of R.cantoniensis among different geographic populations
性状
Character
江西云山
Yunshan, Jiangxi 庐山Lushan 长沙Changsha 怀化Huaihua 九江Jiujiang 广州Guangzhou
株高 Plant height∥mm 　　　449.74 　　333.74 　　242.10 　　232.10 　　290.67 　　555.50
基生叶柄长Basal leaf stalk length∥mm 100.63 100.80 76.63 72.40 88.88 137.89
基生叶片长Basal leaf lamina length∥mm 43.72 32.87 25.02 23.80 44.56 37.67
基生叶片宽Basal leaf lamina width∥mm 45.57 40.78 26.89 18.74 48.20 44.02
基生叶长宽比 Ratio of basal leaf length to width 0.88 0.91 0.97 0.96 0.93 0.82
基生叶一回裂片宽 Basal leaf bout lobe width∥mm 36.28 20.05 17.85 14.31 27.73 34.57
基生叶一回裂片深 Basal leaf bout lobe depth∥mm 37.70 28.43 25.42 27.39 41.27 33.94
基生叶二回裂片宽 Basal leaf double lobe width∥mm 17.81 9.55 9.89 7.41 12.63 16.86
基生叶二回裂片深 Basal leaf double lobe depth∥mm 22.21 15.21 14.48 12.65 17.85 20.95
茎生叶裂片长 Stem leaf lobe length∥mm 46.15 24.71 25.38 24.06 26.49 24.93
茎生叶裂片宽 Stem leaf lobe width∥mm 35.50 20.22 11.77 11.46 13.50 27.34
茎生叶长Stem leaf length∥mm 86.21 33.89 25.38 29.63 23.69 45.48
茎生叶宽Stem leaf width∥mm 36.39 31.77 24.41 24.81 23.43 43.59
茎生叶长宽比 Ratio of stem leaf length to width 1.29 1.25 1.24 1.40 1.29 1.12
花瓣长 Petal length∥mm 6.25 5.98 5.77 5.13 4.67 8.39
花瓣宽 Petal width∥mm 3.43 3.40 3.41 3.68 3.04 6.02
花瓣长宽比 Ratio of petal length to width 1.94 2.00 1.88 1.85 1.93 1.82
萼片长 Sepal length∥mm 5.78 3.75 3.50 3.82 4.72 5.84
萼片宽 Sepal width∥mm 3.28 2.42 2.40 2.85 2.97 3.80
萼片长宽比 Ratio of sepal Length to width 1.50 1.55 1.46 1.34 1.59 1.54
每花心皮数Carpel quantity of each flower∥个 33.14 34.11 35.20 42.70 44.00 47.08
瘦果扁平度 Achene flatness 6.15 6.48 5.89 5.86 6.46 5.57
　　禺毛茛的这些性状都存在着不同程度的变异。在 22个
表型性状的变异中 ,以花萼长宽比在 6个居群间变化最小 ,最
稳定;而每花心皮数 、萼片宽 、茎生叶裂片长等在各居群间的
变化较大 ,最不稳定。花瓣长宽比变异系数平均值最小 ,说
明花瓣长宽比在各居群中的变化不大 ,属于最稳定的性状 。
在上述性状变异中 ,繁殖器官的相对性状(如瘦果扁平度 、花
瓣长宽比 、萼片长宽比)一般表现比较稳定 ,而不稳定的性状
集中表现在营养器官或繁殖器官的绝对性状上。稳定表达
174 　　　　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年
表 5　禺毛茛居群间表型方差分析
Table 5　 The phenotypic variance analysis of different populations of R.
cantoniensis
性状
Character
F值
F
value
显著性水平
Significance
level
性状
Character
F 值
F
value
显著性水平
Significance
level
株高 0.744 0.401 茎生叶长 1.157 0.297
Plant height Stem leaf Length
基生叶柄长 5.976 0.026 茎生叶宽 1.698 0.210
Basal leaf stalk length Stem leaf width
基生叶片长 0.348 0.563 茎生叶长宽比 0.210 0.527
Basal leaf lamina
Length
Ratio of stem leaf
Length to width基生叶片宽 2.403 0.140 花瓣长 32.806 0
Basal leaf lamina
width
Petal length
基生叶长宽比 0 0.993 花瓣宽 2.733 0.117
Ratio of basal leaf
length to width
Petal width
基生叶一回裂片宽 0.620 0.442 花瓣长宽比 0.052 0.823
Basal leaf bout lobe
width
Ratio of petal
length to width基生叶一回裂片深 0.052 0.822 萼片长 4.967 0.040
Basal leaf bout lobe
depth
Sepal length
基生叶二回裂片宽 0 0.994 萼片宽 4.607 0.047
Basal leaf double lobe
width
Sepal width
基生叶二回裂片深 3.183 0.092 萼片长宽比 0.343 0.566
Basal leaf double lobe
depth
Ratio of sepal
length to width茎生叶裂片长 0 0.985 每花心皮数 0.048 0.829
Stem leaf lobe length
Carpel quantity of
each f lower茎生叶裂片宽 0.567 0.462 瘦果扁平度 3.082 0.097
Stem leaf lobe width Achene flatness
的性状受外界环境影响小 ,其变异属可遗传变异 ,能反映植
物体真实的进化状况。表现稳定的性状如瘦果扁平度 、花瓣
长宽比 、萼片长宽比在不同居群间呈现出随着纬度的增加有
逐渐增大的趋势。
2.2　细胞学分析结果
2.2.1　居群内 、居群间核型性状 。禺毛茛各居群内 、居群间
性状比较结果见表 6。
表 6　禺毛茛各居群内、居群间性状比较
Table 6　Characteristics comparison within / among populations of R.can-
toniensis
居群
Popula-
tion
m型染色体比例
Ratio
of m
chrom-
osome
Sm型染色体比例
Ratio of
Sm chro-
mosome
St型染色体比例
Ratio of
St chro-
mosome
t型染色体比例
Ratio of
t chro-
mosome
核型不对称系数
Asymmetric
coefficients
of karyotype
染色体组总长μm
Genome
total
length
贵阳 0.41 0.18 0.41 0 0.677 3 108.55
Guiyang
广州 0.38 0.31 0.31 0 0.676 5 161.64
Guangzhou
桂林 0.38 0.19 0.30 0.13 0.685 3 127.50
Guilin
吉安 0.36 0.14 0.36 0.14 0.684 5 103.20
Jian
云山 0.38 0.18 0.38 0.06 0.686 1 96.42
Yushan
九江 0.31 0.25 0.31 0.13 0.687 0 83.69
Jiujiang
图 1　禺毛茛居群间细胞分裂中期染色体
Fig.1　Chromosome in the metaphase of cell division among populations of R.cantoniensis
　　从表 6及图 1、2并结合各居群所处的地理位置(用经 、纬 度表示)可看出 ,禺毛茛各居群间的核型不对称系数 、染色体
17537卷1期　　　　　　　　　　　　　　　　聂谷华等　禺毛茛居群地理变异研究
组总长度总体上呈现出一定的变化规律 ,即随纬度增大 ,核
型不对称系数增大 ,而染色体组总长减小。
图 2　禺毛茛居群间染色体组总长示意
Fig.2　Total length of genome among populations in R.cantoniensis
3　讨论
(1)植物的分布范围随着冰期气候波动而发生进
退[ 6-8] 。我国在第 4纪时同样受到过冰期的强烈作用 ,这种
气候波动影响了我国南北植物区系[ 9] 。毛茛属植物在长期
的进化过程中 ,各性状都表现出了一定的进化方向或趋势 ,
即萼片从卵形或椭圆形向狭长圆形方向进化[ 10] ;花瓣从倒
卵形向长圆形或倒披针形转变[ 11-12] ;瘦果自多少卵球形到
强烈两侧扁压演化[ 13] 。即花萼 、花瓣长宽比及瘦果扁平度
均朝着增大的方向进化 。核型方面 ,原始的种类具有更为对
称的核型 ,即核型不对称系数更小[ 14]或更大染色体总长[ 15] ,
反之则反。
(2)根据毛茛属植物在形态及核型方面的进化特征 ,基
于形态和核型资料的分析 ,结果表明 ,随纬度的增加 ,一些可
遗传的稳定性状如花瓣长宽比 、花萼长宽比 、瘦果扁平度及
核型不对称系数呈现增大而染色体总长减小的趋势。研究
认为 ,禺毛茛在我国大陆境内很可能是按照从从南到北即纬
度不断增加的方向迁移进化的。
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(上接第 170页)
有很大的影响[ 8] 。但短体副鳅性比失衡是否与以上观点相
符还有待于进一步研究。也有可能是因为捕捞方法的问
题。笔者认为 ,短体副鳅雌雄性比较高 ,可能有以下几方面
的原因:该鱼生长环境恶化 ,食物不足;捕捞强度过大 ,对种
群造成了巨大的压力 ,产生了一种生态对策;或许还与捕捞
方式有关。至于短体副鳅性比失衡的真正原因还有待于进
一步探讨。
3.3　短体副鳅的生长特性　短体副鳅在 2龄之前生长较
快 ,但是雄性和雌性鱼的个体差异不显著 ,生长个体相差不
大。在 3 ～ 4龄鱼体长基本达到生长峰值 , 5龄鱼较少见 。
在拟合体长与体重的相关关系时 ,雌鱼相关系数 R 大于雄
鱼相关系数 ,但总样本(雌+雄)相关系数 R=0.822 3 ,属高
度相关 。生长系数(b值)雌性大于雄性 。Ricker 认为 ,参数
b表示了鱼类生长发育的不均匀性 , b 值可以用来判断鱼
类是否处于等速生长状态[ 9] 。总样本 b =2.478 8<3 ,说明
短体副鳅个体正常呈异速生长。这与同属的红尾副鳅[ 10]
的研究结果相一致 。
从数据统计结果中还发现 ,短体副鳅的生长峰值的出
现均在其性成熟后的第 1～ 2年 。因此 ,从最大程度利用资
源角度来看 ,最佳捕捞期应该在 3龄以后 ,体重在 7.7 g以
上 。但是实际渔获物中 3 龄及 3 龄以下个体占总尾数的
94.71%, 0～ 7.7 g体重个体占总尾数的 90.38%。可见短体
副鳅资源处于过度捕捞状态 ,应引起主管部门的重视。
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