全 文 ：文章编号:1001-4829(2010)01-0157-04
　　收稿日期:2009-08-10
　　基金项目:云南省农科院质标所项目(ZJ2006-1)资助
作者简介:汪禄祥(1966-),研究员 ,主要从事农产品质量安全
和农业标准化研究 , ＊为通讯作者。
云南百合矿质元素的变异特征和性状的关系研究
汪禄祥 ,梅文泉 ,严红梅 ,李彦刚 ,黎其万＊
(云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所 ,云南 昆明　 650223)
摘　要:采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对云南百合品种 60份材料的 15种矿质元素(S、P、K、Na、Ca、Mg、Fe、
Zn、Cu、Mn、B、Mo、Sr、Ni、Al)进行测定与分析。结果表明 , ICP-AES同时测定百合中 15种元素含量的结果是令人满意的;不同百
合品种间矿质元素中 S、Na、Mg、Fe、Mn、Mo、Ni含量变异小(5% ～ 13%),而 P、K、Ca、Zn、Cu、B、Sr、Al含量变异大(17 % ～ 54
%);在百合的 15种矿质元素中 , K和 Na, Ca和 Mo, Zn和 Mn都达到极显著相关水平 ,而 P和 Mg, Cu和 Sr也达到显著相关水平 ,
其它矿质元素间的相关均未达到显著水平。文章为探讨利用矿质元素 ,对百合繁育材料进行快速、可靠筛选的可行性提供了大量
有益的参考数据。
关键词:性状;矿质元素;云南百合;关系
中图分类号:S644.1　　　文献标识码:A
RelationshipbetweenMorphologicalTraitsandVariation
ofMineralElementsinDiferentYunnanLilies
WANGLu-xiang, MEIWen-quan, YANHong-mei, LIYan-gang, LIQi-wan＊
(InstituteofQualityStandardandTestingTechnologyofYunnanAcademyofAgriculturalSciences, YunnanKunming650223, China)
Abstract:FivevarietiesofYunnanlilywerechosentobeinvestigatedandthe15mineralelementsofS, P, K, Na, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn,
Sr, B, Mo, Ni, AlweredeterminedandanalyzedbyICP-AES.Theresultsindicatedthatdeterminationof15mineralelementswassatisfied,
thecontentofS, Na, Mg, Fe, Mn, Mo, NiindiferentYunnanliliesshowedlowvariationcoeficients(5%-13%), thecontentofP, K, Ca,
Zn, Cu, B, Sr, Alshowedhighvariationcoeficients(17%-54%), thecorrelationcoefficientsofKandNa, CaandMo, ZnandMnwereat
verysignificantlevel, ThecorelationcoeficientsofPandMg, CuandSrwereatsignificantlevel;theothersmineralelementswereatthe
nosignificantlevel.
Keywords:Morphologicaltraits;Mineralelements;Yunnanlilies;Relationship
　　矿质元素是酶 、激素 、维生素等活性物质的重要
组成成分 ,对植物和人体的生长 、发育都有非常重要
的作用 [ 1] , 例如钙是构成细胞壁的主要原料 ,被认
为是植物细胞内的第二信使 ,信息传递的重要元素 ,
是腺苷三磷酸 、磷脂酶的活化剂 ,还可以促使磷脂与
蛋白质结合 ,使膜的结构更牢固。构成叶绿素的元
素镁也是果糖激酶 、葡萄糖激酶等酶的活化剂 ,促进
光合磷酸化的过程。铜在植物体内多以络合物形式
存在 ,合成叶绿体蛋白质的原料和一些酶的活化剂 。
硼对苗端和根端的发育起至关重要的作用 ,是核糖
核酸的组成部分 ,与碳水化合物的运输关系密切 ,也
是花粉萌发 、花粉管伸长所必需的元素 。镍是脲酶
的组成部分。脲酶参与将尿素水解为氨离子和二氧
化碳 ,而脲酶的缺少会使尿素累积而对植物产生毒
害作用。因此 ,研究植物体内矿质元素的变异特征
和性状对于植物的遗传育种具有重要的意义 。
百合(Liliumspp.)为百合科百合属的鳞茎植
物 ,是目前世界上最受欢迎的观赏花卉之一[ 2 ～ 6] 。
中国百合资源丰富 , 全世界共有百合属植物 94种 ,
其中原产中国的达 47种 , 随着中国花卉市场的发
展 ,百合已成为继四大切花后的主要切花种类 ,尤其
是花大 、色艳 、香味浓的东方百合 ,发展更为迅速。
但由于中国百合育种工作发展较晚和种球繁育及商
品化生产技术不完善等制约因素的影响 ,百合鲜切
157
2010年 23卷 1期
Vol.23　　No.1　　　　　　　　　　　　　　
西　南　农　业　学　报
SouthwestChinaJournalofAgriculturalSciences
花生产用种球 90%以上依赖进口 ,年进口百合种球
约 8000万头 。因此 ,解决百合种球的国产化繁育问
题已成为关注的热点 [ 7 ～ 8] 。
百合种球含有丰富的微量元素 ,除光照 、温度 、
贮藏时间 、栽培基质外 ,矿质元素也是影响百合种球
的重要因素[ 9 ～ 10] 。研究表明 ,增施磷 、钾 、硼和硫肥
可促进鳞茎的增大和充实 [ 11 ～ 12] 。目前 ,对百合外部
形态结构 、栽培技术研究较多 ,而对其内部性状研究
较少。在百合种质资源的改良和育种时 ,为了充分
利用现有种质资源 ,使它们能优势互补并不断丰富
创新 ,有必要对不同百合的不同内部性状进行分析
比较 ,尤其是矿质元素及其关联性分析 ,以探明它们
之间的差异和联系 ,为百合种质资源的改良 、基础群
体的创建和品质育种提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　仪器及操作参数
用电感耦合等离子体发射光谱法测定。仪器:美国
BAIRDPS-4型真空直读型 35 +1道电感耦合氩等离子
体原子发射光谱仪 , 石英同心雾化器 , 旋流雾化室。光
谱仪分析条件:冷却气 11.0L/min,等离子气 0.5L/min,
试液提升量 1mL/min, 积分次数为 4次 /5s。
1.2　主要试剂
硝酸 、高氯酸 、盐酸为优级纯 。硫 S、磷 P、钾 K、
钠 Na、钙 Ca、镁 Mg、铁 Fe、锌 Zn、铜 Cu、锰 Mn、硼
B、钼 Mo、锶 Sr、镍 Ni、铝 Al标准储备液 ,浓度均为
1000 mg/L(国家环境保护总局标准样品研究所 ,
GSB072125722000)。
表 1　不同百合品种的性状
Table1　Charactersindiferentlilyvarieties
编号
No.
品种
Varieties
英文名
Englishname
类型
Types
花色
Color
株高(cm)
Height
周径(cm)
Circumference
花头数
Flower
number
1 索邦 Sorbonne 东方型 粉色 80～ 100 16～ 18 3～ 5
2 西伯利亚 Siberia 东方型 白色 80～ 100 16～ 18 3～ 5
3 提拔 Tiber 东方型 红色 80～ 100 16～ 18 3～ 5
4 元帅 Acapulco 东方型 深粉色 90～ 110 16～ 18 3～ 5
5 黄丝带 Yeloween O-T型 黄色 90～ 120 16～ 18 4～ 6
表 2　方法的精密度和回收率
Table2　Precisionandrecoveryofthemethod
元素
Elements
分析线(nm)
Analysis
wavelengths
检出限(μg/mL)
Detectionlimits
回收率(%)
Recovery RSD(%)
S 180.73 0.0264 92.3 0.9
P 178.28 0.0297 110.2 1.8
K 766.49 0.2049 101.4 2.1
Na 589.59 0.0549 96.5 3.8
Ca 317.93 0.0131 95.8 2.4
Mg 279.55 0.0020 101.2 0.6
Fe 259.94 0.0064 97.1 1.7
Zn 213.86 0.0015 98.4 2.3
Cu 324.75 0.0015 100.9 3.4
Mn 257.61 0.0004 101.4 4.2
B 249.77 0.0022 93.1 2.6
Mo 202.03 0.0018 98.0 5.2
Sr 421.55 0.0018 92.8 1.3
Ni 231.60 0.0044 94.3 2.8
Al 308.21 0.0398 92.6 3.1
158 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷
表 3　不同百合品种矿质元素含量和变异系数 (mg/kg)
Table3　Contentofmineralelementsandvariationcoeficientsindiferentlilyvarieties
品种
Varieties S P K Na Ca Mg Fe Zn Cu Mn B Mo Sr Ni Al
索邦 Sorbonne 469 1427 13279 75.1 231 551 76.2 5.10 6.84 6.96 1.36 2.32 1.31 4.13 8.31
西伯利亚 Siberia 483 1127 12577 71.6 267 511 68.4 5.44 7.21 7.00 1.69 2.63 1.54 5.11 8.21
提拔 Tiber 483 899 7543 56.7 148 409 95.6 5.57 7.67 6.56 0.09 2.57 1.13 4.70 10.9
元帅 Acapulco 520 1278 11473 71.1 153 569 91.7 9.92 6.52 7.96 1.45 2.38 1.14 4.21 6.50
黄丝带 Yeloween 458 978 14011 74.1 288 489 84.5 8.62 4.65 7.53 1.20 2.14 1.65 4.43 10.6
变异系数 c.v.% 0.05 0.19 0.22 0.11 0.30 0.12 0.13 0.32 0.18 0.09 0.54 0.08 0.17 0.10 0.21
　　混合标准液:采用基体匹配法配制混合标准溶
液 ,根据分析元素浓度大小逐级稀释成标准系列工
作溶液 ,水为去离子水 。
1.3　样品及预处理
选择云南主要栽培的百合品种索邦 、西伯利亚 、
提拔 、元帅和黄丝带共 60份样品 ,均为繁育于云南
省丽江市的自繁种球做样本 ,基本性状见表 1。将
采集的样品洗净吸干水分 ,在 110℃下烘干 ,用微型
植物样品粉碎机粉碎并过 0.25 mm筛 。准确称取
样品 1.00 g左右 ,准确至 0.1 mg于烧杯中 ,加入 10
mL硝酸和 2 mL高氯酸 ,在电热板上加热消解至溶
液呈清亮 ,蒸至近干 ,加入 1∶1盐酸 5 mL溶解残渣 ,
转入 50 mL容量瓶定容待测。样品经湿法消解后 ,
用盐酸溶解残渣 ,使待测元素转变为无机离子态;每
个样品做 3次重复 , 同时做样品空白处理 ,用等离
子体发射光谱仪测定。采用 SPSS12.0对百合矿质
元素的变异特征和性状间的关联性进行分析。
2　结果与分析
2.1　方法的精密度和回收率试验
元素分析线按检出限低 、灵敏度高 、干扰元素少
等原则选择 ,根据仪器分析线波长手册 ,选用元素的
最佳分析谱线。为了验证方法的可靠性 ,笔者进行
了加标回收试验 ,通过添加 0.100 μg/mL的标准溶
液 ,各元素的回收率都在 92.6% ～ 110.2 %。通过
12次平行测定 , RSD在 0.6 % ～ 5.2 %,说明本法
具有较好的准确度和精密度 ,符合分析要求 。实验
结果见表 2。
2.2　不同百合品种矿质元素含量 、关联性和聚类分
析
　　矿质元素 P、Fe、Zn、Cu和 Mn是植物基因 —酶
的重要组分;K、Ca和 Mg是植物生理生化反应的关
键因子 , Zn和 Cu是生命活动所必需的 ,在微量浓度
下参与生命代谢活动;钙不仅是植物必需的大量元
素 ,而且作为偶联胞外信号与胞内生理反应当第二
信使 ,还参与植物外界的反应和适应 ,在调节植物细
胞对逆境环境胁迫信号转导过程中起着重要作用 ,
研究表明 [ 14] ,钙能显著提高百合幼苗叶片在冷胁迫
下的保护酶活性 、保护性物质含量 ,提高百合幼苗的
抗冷性。
从表 3可以看出 , 5个百合品种 , 15种矿质元素
的变异系数大小依次为 B>Zn>Ca>K>Al>P>
Cu>Sr>Fe>Mg>Na>Ni>Mn>Mo>S。 Ca的变
异系数仅次于 B和 Zn,达到 30%,说明在不同的百
合类型中 , Ca元素的相对变异较大。除 Mo、Mn和 S
元素外 ,其余元素的变异系数都超过了 10%。在种
质资源或创建的基础群体中 ,变异系数越大 ,其蕴藏
的遗传基础也就越广泛 ,利用和开发的潜力就越大 ,
从中获得优良类型的机会就越多 。因此百合不仅具
有丰富多彩的外部形态变异 ,其内部性状也富有变
化。不同基因型植物营养特征的显著差异为筛选或
培育养分高效率的植物新品种提供了可能。
3　讨　论
3.1　不同百合品种矿质元素间的关联性
在生物的各种性状中 ,很多性状之间存在很强
的关联性 。因此对一种性状的选择同时也起到对另
一种性状的选择作用。在百合繁育的早期阶段 ,需
要对大量的组合进行内部性状分析 ,有必要对百合
这 15种矿质元素性状进行相关分析 ,弄清百合各个
矿质元素间的变化关系。分析结果见表 4,由表 4
可以看出 , 在百合的 15种矿质元素含量中 , S和
Mg、Fe、Zn、Mn、Sr正相关 ,与 Ca、K、Mo、Al负相关 ,
图 1　5个百合品种 15种矿质元素聚类图
Fig.1　Dendrogramoffifteenmineralelementsinfivelilyvarieties
1591期 　　　　　　汪禄祥等:云南百合矿质元素的变异特征和性状的关系研究
表 4　表 4不同百合品种矿质元素的关联性
Table4　Corelationcoefficientsofmineralelementsindiferentlilyvarieties
S P K Na Ca Mg Fe Zn Cu Mn B Sr Mo Ni Al
S 1.0000 0.2549 -0.3701 -0.1914 -0.7198 0.3624 0.3649 0.4583 0.3905 0.4545 0.1188 0.3733 -0.6697 -0.1009 -0.7163
P 0.2549 1.0000 0.4726 0.6426 -0.0061 0.8821＊ -0.4004 -0.0208 0.1081 0.2958 0.6367 -0.1623 -0.1906 -0.5556 -0.7892
K -0.3701 0.4726 1.0000 0.9744＊＊ 0.8103 0.6663 -0.6577 0.2099 -0.6788 0.4847 0.8290 -0.6124 0.7360 -0.2420 -0.2879
Na -0.1914 0.6426 0.9744＊＊ 1.0000 0.6707 0.8154 -0.6300 0.2534 -0.5814 0.5613 0.8912 -0.5728 0.5752 -0.3486 -0.4811
Ca -0.7198 -0.0061 0.8103 0.6707 1.0000 0.1446 -0.7481 -0.1375 -0.5798 0.0397 0.5448 -0.36470.9738＊＊ 0.2440 0.1978
Mg 0.3624 0.8821＊ 0.6663 0.8154 0.1446 1.0000 -0.3863 0.3671 -0.2127 0.6757 0.8519 -0.3186 0.0368 -0.5005 -0.8781
Fe 0.3649 -0.4004 -0.6577 -0.6300 -0.7481 -0.3863 1.0000 0.4673 -0.0125 0.1477 -0.7210 -0.1419 -0.6372 -0.3670 0.2563
Zn 0.4583 -0.0208 0.2099 0.2534 -0.1375 0.3671 0.4673 1.0000 -0.62330.9266＊＊ 0.2260 -0.5355 -0.0154 -0.4258 -0.3055
Cu 0.3905 0.1081 -0.6788 -0.5814 -0.5798 -0.2127 -0.0125 -0.6233 1.0000 -0.6189 -0.3028 0.8871＊ -0.6403 0.3559 -0.1815
Mn 0.4545 0.2958 0.4847 0.5613 0.0397 0.6757 0.1477 0.9266＊＊-0.6189 1.0000 0.5617 -0.5487 0.1010 -0.4644 -0.5644
B 0.1188 0.6367 0.8290 0.8912 0.5448 0.8519 -0.7210 0.2260 -0.3028 0.5617 1.0000 -0.1873 0.4778 -0.0518 -0.7112
Sr 0.3733 -0.1623 -0.6124 -0.5728 -0.3647 -0.3186 -0.1419 -0.5355 0.8871＊ -0.5487 -0.1873 1.0000 -0.3480 0.7214 -0.1143
Mo -0.6697 -0.1906 0.7360 0.5752 0.9738＊＊ 0.0368 -0.6372 -0.0154 -0.6403 0.1010 0.4778 -0.3480 1.0000 0.3373 0.2708
Ni -0.1009 -0.5556 -0.2420 -0.3486 0.2440 -0.5005 -0.3670 -0.4258 0.3559 -0.4644 -0.0518 0.7214 0.3373 1.0000 0.2643
Al -0.7163 -0.7892 -0.2879 -0.4811 0.1978 -0.8781 0.2563 -0.3055 -0.1815 -0.5644 -0.7112 -0.1143 0.2708 0.2643 1.0000
　　Note:＊Correlationissignificantatthe0.05 level(2-tailed).＊＊Corelationissignificantatthe0.01level(2-tailed).
P和 K、Na、B、Mn正相关 ,其中与 Mg呈显著正相
关 ,与 Fe、Ni呈负相关。在这些元素中 , K和 Na, Ca
和 Mo, Zn和 Mn关系最为密切 ,都是极显著正相关 ,
而 Cu和 Sr也呈显著正相关 。
3.2　不同百合品种性状和矿质元素的关系
本文选择的百合品种多为东方百合系列 ,属于
温带植物 ,抗冷性不强 ,而 Ca与百合幼苗的抗逆性
和抗冷性相关[ 13 ～ 14] ,从分析结果来看 , Ca与 B、Ni
呈正相关 , B是核糖核酸的组成部分 ,对苗端和根端
的发育起重要的作用 ,与碳水化合物的运输关系密
切 , Ni是脲酶的组成部分 ,脲酶参与将尿素水解为
氨离子和二氧化碳 ,因此 ,在百合幼苗的抗冷性中 ,
B和 Ni也具有重要的作用 。
从百合品种 15种矿质元素聚类分析图可以看
出 ,百合品种西伯利亚(编号 2)和黄丝带(编号 5)
Ca的含量较高 ,在耐冷性方面具有相似的特征 。而
百合品种提拔(编号 3)和元帅(编号 4)Ca含量较
低 ,在耐冷性或其它性状也有相似的特征 。百合是
鳞茎植物 ,其外部性状与种球的矿质元素含量具有
密切的关联性。
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(责任编辑　王家银)
160 西　南　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　23卷