全 文 ：, , , , , , , , 》 》 》 , , , , , , , , 》 , , , 》 》 , , , 、 现今计算机技 术的发展 , 使数量分
类得到长足 发展 , 它不仅对植物科 ,
属 , 种的分类有大量成功报道 , 而且
在对种间杂交子代问及 无性系间的
鉴别也有成功的报道 。 为鉴别青杨
种 内不 同产地 , 不 同单株 间叶形差
异 , 并验证 各单株 长枝 叶片形 态相
对稳定 , 我们对不 同产地 , 不 同单株
青杨 的叶片形 态进行度量 , 并应用
统计与聚类方法进行区分 。
1 材料与方法
1
.
1 材料
入秋 后 (8 月末 ) , 于 中国林科
院林业所青杨资源收集圃随机取 4
个产地 的 12 个兰株 (每产地 3株 ) 。
每 单株 自顶芽下第 5 个叶片开始 ,
往 下取 至 第 15 个叶片进行度量 (见
表 l ) 。
1
.
2 研 究方法
1
.
2
.
1 叶片形 态特征 的数值表 示 :
按 图 1 叶部形态示 意项 目度量 , 然
后计算各部分相对 比值 。
1
. 叶长
2
. 叶宽
3
. 叶柄长
4
. 叶宽 /叶长
5
. 叶长 /叶柄长
6
. 叶最宽处距 叶基距 离 /叶长
7
. 叶柄宽 /叶柄厚
8
. 叶宽 /叶中宽
9
. 叶上部 1 / 4 处宽 /叶中宽
10
. 叶下部 1 / 4 处宽 /叶中宽徐
杨自湘
表 1 试材产地的基本情况
产地号 地 点 东 经 北 纬 海拔 ( m ) 阵株编号 叶片编号
1 承德 1 1 7 0 8 , 4 1 0 0 , 8 0 0~ 9 0 0 1~ 3 1~ 3 0
2 宽甸 1 2 4 0 8 , 4 0 0 8` 5 0 0~ 6 0 0 4~ 6 3 1~ 6 0
3 汉源 1 0 2 0 8` 2 9 0 3护 1 5 0 0~ 1 8 0 0 7~ 9 6 1~ 9 0
4 本溪 1 2 0 8` 4 1 0 3` 5 0 0~ 6 0 0 1 0~ 1 2 9 1~ 1 2 0
守王 红韩兰玉宗
不同单株青杨的研究
用叶片特征区别不同产地
二《 。 ` 。… 。 . . … 《 ` 《 《 《 ` 二 。… 《 户
尸.-…内,六自成氏启.、
州类叶月飞/|几elws|es
we
l
l一 一一摘要 采 用聚类分析 的方 法对 16
个叶片特征值进行 了聚类分析 。 结
果 表明 , 区 分 产地 间 叶形 差 异 有
94
.
17 % 的准确性 , 区分产地 内单株
间叶形差异有 6 3 . 3 % 的准确性 。 杨
树长枝叶片形态特征单株 内比较稳
定 ,可 区分株 间差异 , 做分类手段 。
关键词 杨树 叶片特征 叶形差
异 聚类分析 分类手段
杨 属种 下 的形 态分类 十分 困
难 , 一是杨树易于产生种 间杂种 ; 二
是生殖器 官难 以采集 ; 三 是大树 上
的短枝叶的变异大 , 易于造成混 乱 。
/ 户\ / 仁、
;丫 义
一
1
4 a b c d
图之 J 20张叶
“ 乎均欧氏系数
片聚类图
注 a : 4 . 15匕: 4 . s e : 4 . 65 d : 4 . 7玉 e : 5 . 5 f : 5. 已l
图 } 叶片度且示惫图
作者单位 : 杨自湘 王守 宗 徐红
中国林业科学研究院
10 0 0 9 1
韩玉兰 内蒙古 自治区
赤峰林科所
收稿日期 : 1 9 9 4一 0 9一 1 3
图注 :
a : 叶长 ; b : 叶宽 ; 。 : 叶柄长 ; d : 叶 中宽 ;
e : 叶最宽处距 叶基距 离 ; f : 叶下部 l / 4 处
宽 ; g : 叶上 部 l / 4 处宽 ; h : 叶下部 1/ 10 处
宽 ; i : 叶上 部 1 / 1 0 处宽 ; J : 叶 尖角 ; k : 叶
基角 ; l : 第 2 对侧 脉左侧与主脉 夹角 ; m :
第 2 对侧脉右侧与主脉夹角。
n
. 叶上邵 1 1/ 。 处宽 / 叶中宽
1 2
. 叶下部 1 / 10 处宽 /叶中宽
1 3
. 叶尖与叶上部 1 / 1 0 处叶缘
的夹角
1 4
. 叶基与叶下部 1 / 1 0 处的夹
角
1 5
. 第 2 对左侧脉与主咏夹角
16
. 第 2 对右侧脉与主脉夹角
1
.
2
.
2 采用聚类分析 (按 U P G M A )
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方法对 1 20张 叶片量度 的 1 6个特
征数运算 , 画 出树系 图 。用方差分析
各产地 , 各单株 间 16 个特征 的差异
程度 ,及各 方差成分对总方差 贡献
率 , 以判别 1 6 个特征对区分产地单
株 的意义 。
1
.
2
.
3 计算各特征 的变异方差 。
2 结果分析
2
.
1 聚类分析
首先 将 4 个 产 地 12 个单株
1 2 0 张叶片 的 1 6 个特征 数据作 为
聚类因子 。 运算结果见图 2 。
在平均欧氏系数为 4 . 1 3 时 , 本
溪产地 的 3 个单株 30 片 叶聚 为第
1 类 , 叶序号为第 9 0一 12 0 。 在平均
欧氏系数为 4 . 6 5 时 , 汉源 3 个单株
3 0 片 叶及承 德 的第 1 株 的 7 片 叶
聚为第 2 类 , 叶序号为 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、
6
、
7
、
1 0 及第 6 1一 9 0 。 在平均欧氏系
数为 4 . 7 3 时 , 宽甸产地的 3 个单株
3 0 片叶聚为第 3 类 , 叶序 号为第 3 1
一 60 。 在平均欧 氏系数为 5 . 61 时 ,
承 德 的 2 3 片 叶 ( 第 4 、 8 、 9 及 第 1 1
~ 3 0) 聚为第 4 类 。 全 部错聚 率为
5
.
8 3%
。
在上 面 聚类过程 中 , 承德 的第
1 株中有 5 片 叶在平均欧 氏系数为
2
.
0 1 时单独聚一 类 ; 第 2 株 在系数
为 2 . 6 9 时 , 有 6 片叶 聚为一 类 , 第
3 株 系数为 2 . 65 时有 6 片叶聚成
一 类 。 宽甸 的 3 株 分 别在 系数为
3
.
1 8
、
2
.
0 2 及 3 . 1 0 时 各有 10 片
叶 、 9 片叶和 1 0 片 叶 自聚成一 类 。
汉 源 的 3 株 在系数为 2 . 3 2 、 2 . 67 、
2
.
7 4 时各有 5 片叶 、 4 片 叶和 7 片
叶各 自聚成一类 。 本溪的 3 株各 自
在系数 为 2 . 2 5 、 2 . 5 5 、 3 . 0 9 时有 4
片叶 、 5 片叶 、 7 片叶各聚为一 类 。 这
次总共有 7 6 片叶能准确 聚回原来
的单株 , 占总叶片 的 6 3 . 3 3 % 。 根据
此结果还很难说应用这个特征能准
确鉴别无性系 。
第 二 次聚类是计算 各单株 16
个 特征 的数值 平均数 , 用平均数作
为 聚类 因子 再进行聚类 , U PG M A
树 系图见图 3 。 在平均欧 氏系数为
3
.
6 6 时 , 1 2 个单株 分成 5 类 ; 本溪
的 3 株 ,宽甸的 3株 , 汉源的 3 株依
株号
本撰 l]
本樱 门
本澳 10
宽甸 4
宽甸 5
宽甸 6
汉源 了
汉杯 8
汉禅 g
承德 !
承韧 2
承 . 〕
3
·
6 6 4
. 的 平坦掀氏系数
圈 3 门个单株获类圈
忧” les”, |注ln le
日 J 一土卫日二二上土 L目二沮』 J二七上以上』 J口二we L与 一 } 一一 4 } 5叶片与误拉的方扭值占总方趁的百分比 比 性状代号
日11日洲刚7拼
l
川日
l
曰浙姗。一日日曰洲肪。酬日日川朋际洲4目
日川旧肋洲飞
门曰日引川泪日
表 2 叶片 16 个特征的方差分析
变异来澜项 目 1自由度 } 叶 长 宽
8 5
叶柄长
3
.
4 0 摹翼翼 叶最宽处距叶基距离 /叶长5 3 . 6 0 - -2 . 6 9 朴 朴
0
.
0 0 7
0
。
0 0 0 2 4
0
。
0 0 1
0
。
0 0 8
叶柄宽 /叶柄厚
F 值
F 值 黔楷贵二一竺骨 朴
3
.
5 6
1 0
.
4 7
3
.
0 0
1 7
.
0 3
2
.
3 3
5
.
2 6
朴 份
0
.
0 0 4
0
.
0 0 7
0
.
0 1 5
0
。
02 5
·宽 /叶中宽
5
.
4 1
3
.
0 2
. 签
0
.
0 0 0 2 8
0
.
0 0 0 1 3
.0 0 0 0 5 6
0
。
0 0 0 9 6
.061lm一9些.)2一.)05
叶一.3.5.0L
.284106一翩7一工ó .1了.3一8961斌
地l株一产l单一
误差
方差值方差值
方差值
总 的 }方差值 彝
续表 2
变异来源 ’ 项 目 自由度 叶上部 1/ 4 叶下部 1 4/ 叶上部 1 / 1〔 叶下部 1 / 1 0 叶尖部 叶基部 第二左 第二右处系数 处系数 处系数 处系数 夹角 夹角 侧脉角 侧脉角
产 地 F 值 3 10 . 2 1 赞 升 39 . 3 4 一 价 1 1 . 7 8 . 赞 1 1 . 0 2 爹 赞 1 9 . 6 6 锌 . 1 1 . 6 资 份 7 . 4 2 苦 4 . 16 赞
单 株 F 值 8 8 . 3 2 价 朴 4 . 4 0 一 朴 1 2 . 0 7 爷 玲 9 . 9 8 餐 璐 1 4 . 0 9 . 朴 7 . 3 4 公 - 7 . 9 4 赞 圣 7 . 28 誉 朴产 地 方差值 3 0。 0 1 0 0。 0 2 5 0 。 0 1 8 0 . 0 1 2 7 2 3。 4 3 5 9 . 2 9 5 9 . 86 3 9 . 1 5
单 株 方差值 8 0。 0 0 3 0 . 0 0 2 0 。 0 0 5 0 . 0 0 3 1 0 8。 0 5 1 4 . 5 0 2 4 。 4 4 3 2 . 0 4误差 方差值 9 6 0 . 0 0 4 0。 0 0 4 0 。 0 0 4 0 . 0 0 3 7 4 . 3 0 2 0 . 5 8 3 1 。 7 0 4 5 . 9 3
总 的 方差值 1 0 7 0 . 0 1 7 0 . 0 3 1 0 . 0 26 0 . 0 19 90 5 。 7 8 94 . 3 7 1 1G. o 11 7 . 11
(下转 4 3 页 )
1 8
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该产品是本中心科研人
员 最新研制 开 发 的科技成
果 。它主要以废玉米芯 、 植物
桔杆 、 锯末 、 刨花等为原料 ,
经科学配制一次性自然结晶
而 成 (不 需 热 能 、 电能 和 压
力 ) 。 产品表面平整 、 光亮照
人 , 色泽鲜艳 、 地质坚硬 、 厚
薄可调 、 防水防火 、 绝缘 、 耐
腐蚀 、 不变形 、 不易老化 , 可
锯 、 可刨 、 可钉 ,成本低廉 ,是
现有仿型晶丽板 、 钙塑板 、 宝
北京现代实用科技开发培训 中心
提供的技术转让项 目
冷却制作高强玉米淀粘粉合剂
第二代超豪华人造木材
丽板 、 三合 、 五合板的理想替
代产品 ,可广泛用于各种内外墙面 、
车船壁面 、 家具面等 。 生产投资 5 0
元 、 厂房 30 m “ , 职工 3一 4 人 , 每 日
可 产 10 张 /人 。 ( 每 张 1 . 2 m x
2
.
4 4m 只 1 . 6 e m ) , 产 品成本 5 元 /
m
Z ,参考售价 15 元 。 本中心负责培
切}生产技术 ,包教包会包出合格 产
品 。 技术转让费 (含 培训 费 ) 单位
8 0 0 0 元 ,个体 6 8 0 0 元 。
该品系参考 国外先 进技 术 工
艺 , 经多次攻关最新研制而 存等特点 。 是能源部和中国进出口
成 , 它克服了液体粘合剂贮 公司重点推广项 目 , 市场前景极为
存期 短 、 包装运输不便等缺 广 阔 ,特别是国家规定禁止使用泡
点 。 还一改传统用泡花碱为 花碱以来 , 产品更是倍受欢迎 。
原料改为玉米淀粉生产 , 使 生产本品工艺简单 , 3 ~ 4 人投
原料来源更为广泛 , 成本更 资 5 0 0 0 元 , 厂 房 80 m2 可 日 产
为低廉 (仅是现有粘合剂的 50 k0 g , 成本 0 . 40 元 k/ g , 参考售价
1邝 ~ 1 4/ )且使用方便 ,只需 1 元 。 适合乡镇企业和个体户接产 ,
用水稍加调合即可使用 。 目 技 术转让费 (含培训费 ) : 单位 60 0 0
前该品 已通过国家权威部门 元 ,个体 4 5 0 0元 。
鉴 定 , 可 广 泛 用于 纸 箱 、 金 通讯地址 : 北京市万寿 山中国
属 、 水泥 、 玻璃 、 塑料等制品 林科院 10 1 信箱
的粘结 ,具有粘结力强 、 透明 联系人 : 惠清延
度高 、 防潮性能好 、 不泛黄 、 邮编 : 1 0 0 0 91
干燥快 、 冷操作 、 随用 随调 , 电话 : 2 5 8 2 2 1 1 转 7 51 ☆
包装运输方便 、 易于长期贮
(上接 1 8 页 )
次为 1 、 2 、 3 类 。 承德的第 1 株单独
为第 4 类 , 承德 的第 2 、 3 株 为第 5
类 。 当平均欧氏系数为 4 . 8 9 时 ,承
德 的第一株聚入汉 源 的 3 株 , 总聚
为 4 类 , 聚错率为 8 . 3 3% 。
由两次聚类结果看 , 根据 叶片
1 6 个特征值基本 可 以 区分不 同产
地 的青杨 , 判对率为 9 4 . 17 % ,但对
同一产地的不同单株正确判别率为
6 3
.
3 3%
。
.2 2 方差分析
为评价 16 个叶片特征在产地 、
单株间的差异程度 , 即 16 个特征 的
判别价值 , 先进行 16 个特征 的 F 值
测定 (见表 2) 。 从表 2 中可 以看 出
有 叶长 、 叶长 /叶宽 、 叶最宽处系数
等 9 个性状产地 间有 0 . 01 水平上
差异 , 有 叶宽 /叶 中宽 , 第 2 对侧脉
左夹角及右夹角等 3 个性状表现在
0
.
0 5 水平上差异 , 而叶长 /叶柄长 , 3 . 1 用叶片 的 1 6 个特征值区分产
叶柄 宽 /叶柄厚等 2 个 性状未表 示 地 间的叶形差异 , 有 94 . 17 % 的准
显著差异 。 确 性 ; 判别产地 内单株间的叶形差
分析每 一 特 征 变量 的方差 组 异 , 有 63 . 3写的准确性 。
成 , 并计算各方差 成份对总方差的 3 . 2 在 16 个 叶 片特 征 值 中有
贡献 , 以评价每特征 区分产地及单 6 2 . 5 。%的特征可 区分产地间差异 ,
株 的价值 ( 见图 4) 。 有 1 2 . 5% 的特征 可 区分 单株 间差
从 图 4 中可 以看 出 , 第 1 、 4 、 6 、 异 , 有 2 5% 的特征 无 任 何 区 分价
9
、
1 0
、
1 1
、
1 2
、
1 3
、
1 4
、
15 等特征 , 对 值 。
产地 间方差 贡献 大 ; 第 3 、 5 特征即
叶柄长 , 叶柄长 / 叶长 以单株方差贡
献大 ; 第 2 、 7 、 8 、 1 6 ’等 4 个特征即叶
宽 、 叶柄宽 /叶柄 厚 , 叶 宽 /叶 中宽 ,
第 二 对侧脉 右 夹角则是误差 方差
大 。 由此可 见 , 1 6 人特征有 1 0 个对
不 同产地 区分 贡献大 ; 有 2 个 ( 占
12
·
5 0 % )对 区别 单株 有较大贡献 ;
另有 4 个对 区分产地与单株都无贡
献 。
3 结论
4 3
3
.
3 杨树长枝 的叶片形态特征单
株 内比较稳定 , 可以区分株间差异 ,
故可以作为分类手段 。
☆
欢迎徒供实
用杖术信息 !
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