全 文 ：第 1口卷 第 4期
2 9 9 5年 1 2 月
生物数学学报
JO U R N AI
J
O F B IOM A T H E M A T IC S
V o l
.
1 0
,
N o
.
4
I!沁 e . 1 99 5
中国火棘属植物的数量分类研究 ①
陈志秀
(河南农业大学 . 郑州 4 J O口0 2 )
S T U D Y O N N U M E R I C A L T A X O N O M Y O F G E N U S
P Y R A C A N T H A R O E M
.
F R O M C H IN A
C h e n Z h ix i u
(H e 拍 a 月 A g r 滋c ul t o ar l 〔了月 i淤r’ iyt , Z h心。 g 二而0 0 4 5 0 0 0 2)
A B S T R A C T
T h e m e t h o d o f n u m e r i e a l t a x o n o m y w a s u s e d t o s t u d y P y r a e a n t h a R o e m 二 I t 15 i n -
d ie a t e d t h a t t h e r e s u l t o f m o r p h o l o g i e s l t a x o n o m y 15 a lm o s t t h e s a m e a s t h a t o f n u m e r i
-
e a l t a x o n o m y
, a n d s a m e e la s s 二至ie a t i o n s a r e m o d i f i e d r a t io n a l ly . T h e r e a r e 8 s p e e i e s , 1
v a r i e t y
,
1 fo r m a
, a n d i n w h i e h 2 n e w s P e e l e s
, 1 n e w e o m b i n a t i o n s v a r i e t y a n d 1 n e w
e o m b i n a t io n s f o r m a
.
T h e y a r e
: 1
.
P
.
f o r t t一n e a n a (M a x im
.
) L i
,
1一 .2 P . f o r t u n e a n a
( M a x im
.
) L i v a r
.
e r e n u la t a ( D
.
D o n ) 2
.
X
.
C h e n
, v a r
.
e o m b
.
n o v
. ,
1一 .3 P . f o r -
t u n e a n a ( D
.
D o n ) L i f
.
k a n s u e n s i s ( R e h d
.
) 2
.
X
.
C h e l i
,
f
.
e o m b
.
n o v
. ,
.2 P
.
a t a l a
-
t io id e s ( H a n e e ) S t a p f
,
.3 P
.
a n g u s t if o l i a ( F r a n o h
.
) S e h n e id
.
, 4
.
P
.
k o id z u m i i
( H a y a t a ) R e h d
. ,
.5 P
,
i n e r m is V id a l
,
.6 P
.
d e n s i f l o r a Y u
, .7 P
.
s t o l o n i f o r m i s T
.
B
.
C h a o e t 2
.
X
.
C h e n
, s P
.
n o v
. ,
.8 P
.
h e t e r o P h y l l a T
.
B
.
C h a o e t 2
.
X
.
C h e n
· s p
.
n O V
。 。
〔提要〕本文采用数量分类方法进行了中国火棘属植物种质资源数量分类的研究 . 研
究结果表明 , 该属植物的形态分类与其数量分类研究的结果基本相吻合 , 并对一些分类
群作了合理的修正 . 该属植物计 8 种 、 1变种和 1变型 , 其中 2新种 、 2新级变种和 1新
改级变型 , 即①甸甸火棘 P y r a e a n t h a s t o l o n i f o r m i s T . B . C h a o e t Z · X · C h e n , s p · n o v 二
②异形叶火棘 P y r a n e a n t h a h e t e r o p h y l l a T . B . C h a o e t 2 . X . C h e n , s p . n o v . , ③圆细
① 19 , 4年 11 月 , 日收到初稿 . 1 9 , 4 年 1 2 月 1 3 日收到修改稿 .
1 8 6 生物数学学报 第 10 卷
齿火棘 P y r a e a n t h a f o r t u n e a n a (M a x im . ) U v a : . c r e n u l a t a ( D . oD n ) 2 . X . hC e n , v a r .
e o m b
.
n o v
.
, ④甘肃火棘 P y r a e a n t h a fo r t u n e a n a ( M a x im . ) L i f . k a n s u e n s i。 ( R e h d . )
2
.
x
.
C h e n
,
f
.
e o m b
.
n o v 二
关锐词 : 火棘属 ; 数量分类 . 种质资源 .
火棘属 P yr ac a nt ha R oe m . 植物为常绿阔叶多刺灌木 , 其植株多态 , 枝叶茂密 , 艳果
密累 , 非常美丽 , 是我国近年来新开发的重要盆栽观果植物和绿篱树种 . 其果实富含维
生素 E 和类熊果贰 ( A r but in) , 是特用经济灌木和高级美容品的优质原料之一 , 因而发
展前途极为广阔 .
为了克服模式 ( t y p e ) 和模式方法的随机性 ( r a n d o m n e s 。 ) 和片面性 ( o n e 一
s id e d n e s s )
, 进一步鉴定与检验该属植物种群划分的合理性 ( r a t i o n a l it y ) 和正确性 ( e o r -
er ct en s )
, 笔者试图采用数量分类方法进行其定量分析 . 为合理划分该属植物种群提供新
的依据手段 .
材料与方法
1
. 分类单位选取 按照陈守 良等 ( ” 85) 、 徐克学等 ( ” 82 、 ” 83) 方法 , 将中
国火棘属植物 9 种 、 了变种编为 2 0个运算分类单位 ( O p e r a t i o n a l t a x o n o m i。 u n i t , s 二
O T U
,
S )
, 如表 1 .
农 I 中国火棘肠植物 9种 、 l 交种通抹分类单位 ( O T U , )S 农
运算分类单位 名称
火棘
P
全绿火林
圈细齿火棘
甘方火棘
窄叶火棘
台掩火株
润沧火棘
密花火株
甸甸火棘
异形叶 火棘
学名
yP ar
e a o t h a fo rt u n e a n a (M a x im
.
) L i
P
.
a t a】a n t i io de . ( H a n e e ) tS a P f
P
.
e
er
n u la t a ( D
. 王天, n ) R oe m .
. 1姐 r . k a n二 e n . i . R e h d .
P
.
a n g u o t玉fo l i a ( F r a n e卜. ) cS b n e记 .
P
.
k o id名u m i i ( H a外 t a ) R e卜d .
P
.
in e r m i s V id a l
P
.
d即 s i f l o r a y 仙
已 t o lo n i fo mr i
s T
.
B
.
C l l a o e ? 2
.
X
.
C l l e n
, 吕P . n o v
h e t e
r o p h y l la T
.
B
.
C l、 a o e t 2 . X . C h e n , s P . n O V -
. . 月月 . . 卜 . . 目, . . . . . 叫峨 勺. . . . . . . . . . . . .一 叫卜. .
-
目户目 月. . . 目. . . ~ ~ . . . 叫. . 目 . .一
.2 分类性状选取 根据表征学派 ( p h e n e t ie s ) 的原理 (dA a n s o n i a n ) , 选取的分
类性状 ( hc o r ac t e sr ) 越多越好 . 中国火棘属植物分类性状的观察与记载 , 是笔者多年来
在河南伏牛山 、 大别山和桐柏山区各地及湖北保康 、 竹山 、 房县等县采集的标本进行的 ,
河南不产的该属植物 , 如台湾火棘等 , 采用 《中国植物志 》 (第三十六卷 ) 、 《中国植物照
片集 》 ( I ) 等有关著作和文献的记载 . 选取其分类性状记载时 , 特别注意从中选取稳定
的性状 , 并体现出该属植物种群划分的合理性和代表性 . 该属植物在种群分类中的共性 ,
如曹筒钟状 、 雄蕊 2 0 、 花柱 5 、 …… , 在作数量分类时 , 不予入选 . 最后 , 经反复对比 、
第 4期 陈志秀 : 中国火棘属植物的数量分类研究 1 8 7
筛选出 31 个分类性状 , 如表 么
农 含 中国火棘月植物 9种 、 1变种分类单位所选取的分类性状表
编号 分类性状
植株高长
枝条状态
枝条粗细
枝条翻色
枝皮光皱
枝侧状况
枝梢毛类
幼枝毛类
叶片形状
叶片长度
叶片宽度
编号 分类性状
叶片先端
叶片基部
叶片边缘
叶片欲色
叶被毛类
叶柄长 姐
叶柄毛类
花序类觅
花序直径
花梗长度
花序梗长
编号 分类性状
花梗毛类
花径大小
, 筒毛类
粤片形状
粤片毛类
花僻形状
花挤长度
子房毛类
花丝长度
23456刀8o9)12
1 3
14
15
1 6
1 7
1 8
1 9
201
1 O
1 1
.3 橄学运算 为使该属植物种群划分的合理性和准确性 , 笔者采用系统聚类法
( H i e r a r c h i c m e t h o d s O f c l a s s i f i c a t i o n ) 中的最短距离法等 5种方法进行聚类 . 其方法步
骤 :
首先 , 计算中国火棘属植物 1口种 (变种 ) 各性状间的相关系矩阵 .
第二 , 根据相关阵 , 用 J a co ib 法 , 求其特征根 入J 、 礼、 · ·一耘 及其对应的特征向量
l才
、
l
: 、
的要求 .
… … l。 , 依次选出 、 较大的耐个特征根及其特征向量 , 以满足习、 /习礼) 85 呱
云 ~ J i ~
第三 , 求算该属 10 种 (变种 ) 植物各点的坐标距离 .
第四 , 采用系统聚类法中的最短距离法 、 最长距离法 、 离差平方和法 、 类平均法
( U PG M A ) 和 可变法 , 对该属 10 (变种 ) 植物进行系统聚类 , 并绘出系统聚类图
( d e n d r o g r a m )
,
本文数据处理和分析 , 均在 BI M IP 八 t 286 微机上完成 .
结果与讨论
按系统聚类法中 5 种方法 , 对火棘属植物进行系统聚类的结果 , 如图 .
1 8 8 生物数学学报 第 1 0 卷
一|!.1!
…11…,.…1工J曰
6 1 0 2
图 中国火棘属植物系统聚类图
A
. 最短距离法 , B . 类平均法 , C . 最长距离法 , D . 离差平方和法 , E . 可变法 .
1
. 火棘 , .2 全缘火棘 , 3 圆细齿 火棘 , 4 . 甘肃 火林 , 5 . 窄叶 火棘 , .6 台湾 火棘 , .7 澜沧 火棘 , .8 密花 火
棘 , .9 甸甸火棘 , l a 异形叶 火棘 .
从系统聚类图中表明 , 最短距离法等 5种方法 , 均可应用于该属植物分类性状的数
量分类 , 并得出共同结论如下 :
1
. 回细齿火棘与甘常火棘 这两种植物在 《中国植物志 》 (第三十六卷 ) 中 , 前
者作为种级处理 , 后者则为其变种 , 而在系统聚类图中 , 5 种方法计算的结果 : 两者的位
点的距离系数 , 仅为 a l 口7 74 , 即甘肃火棘作为圆细齿火棘的分类单位之下 ,这与其形态
分类相吻合 .
.2 火棘与圆细齿火棘 火棘与圆细齿火棘在《中国植物志 》 (第三十六卷 )等专著
第 4 期 陈志秀 : 中国火棘属植物的数量分类研究 1 8 9
中 , 均作为独立种处理 , 而在系统聚类图中 , 两者的距离系数均在 4 . 5一 .6 口之间 ,即最短
距离法为 4 . 4` J“ , 最长距离法为 礴. 6` 6 9 5 , 类平均法为 4 . 5 ` 8 , o ,可变法为 乐 68 3 4 4 ,离差
平方和法为 .6 口5 51 6 ,均不超过本属植物各方法最大距离系数 : 2 .3 64 52 3 , 1 .9 8 2 61 8,
1丘 2 5 74 7 , 1只 5 8 5 1 6 , Z a 2 5 7夕礴的 了/ 3 两者的分类性状相似系数达 ` 1~ ` 6% . 所以 , 作者
将圆细齿火棘作为火棘的变种 , 而甘肃火棘作为火棘的变型处理较为合理 , 即 : 圆细齿火
棘 P y r a e a n t h a f o r t u n e a n a (M a x im . ) L i v a r . e r e n u l a t a ( D . D o n ) 2 . X . C h e n , v a r .
e o m b
.
n o v
. 〔P y r a e a n t h a e r e n u l a t a ( D . D o n ) R o e m . F a m . N a t . R e g . S y n . 3 : 2 2 a 1 8 4 7 ;
S c h n e id
.
111
.
H a n d b
.
L a u b h
.
1 : 1 7 .6 f
.
4 o 3 e 一 d . 4 3 1 9 一 h . 1 9 0 6 ; M e s p i l u s e r e n u l a t a
D
.
D o n
.
P r o d
.
F I
.
N e p a l
.
2 3吕 1 82 5 , 《中国植物志 》 (第三十六卷 ) : 1 5 2一 2 8沃 1 , 2理. 〕 ;甘
肃火棘 P . f o r t u n e a n a (M a x im . ) L i f . k a n s u e n s i s ( R e h d . ) 2 . X . C h e n , f . e o m b . n o v . 〔P .
e r e n u la t a ( D
.
D o n ) R o e m
.
v a r
.
k a n s u e n s i s i n J
o u r n
.
A r n
.
A r b
.
4 : 1 1 4
.
1 9 2 3 乙 5 : 1 74 .
1 92 4 ; ( 中国植物志 》 (第三十六卷 ) : 1 8 .3 1 9 , 4〕 .
.3 全绿火棘等 全缘火棘 、 澜沧火棘 、 密花火棘 、 台湾火棘及窄叶火棘 ,在 《中国植
物志 》 (第三十六卷 )等专著作中 ,均将它们作为独立种处理的结论是正确的 , 并得到了系
统聚类法中的 5种方法分析的结果所验证 .
4
. 匆甸火棘和异形叶火棘 两种火棘是笔者命名的两个新种 . 它们在系统聚类图
中的 ,位点与其它几种的位点差异较大 ,即 : 最短距离法为 : .9 38 38 3 、 2 a 4 4 71 2 ,最长距离
法为 : 良 3 8 3 8 3 、 1 a 6 8 9 4 0 ,离差平方和法为 : .9 3 8 3 8 3 、 l a 68 9 4 0 , 类平均法为 : .9 3 8 3 8 3 、
1.3 2 68 78 0
,可变法 (可变系数二一 1 / 4 )为 : .9 3 8 3 8 3 、 l a 6 8 9 4 .0 由此表明 , 甸甸火棘和异
形叶火棘作为独立种处理是正确的 ,并得到系统聚类法 中 5 种方法的数量分类结果所检
验 (而新科另文发表 ) .
.5 最短距离法等 5种方法 应用其 5种方法对火棘属植物所选取的分类性状一致
时 ,所得出的结论也一致 ,且与其属植物的形态分类基本相吻合 .
附 : 中国火棘属植物检索表
2
. 枝上通常无枝刺… …澜沧火棘 p y r a e a n t h a i n e r m i s V id a l
1
. 枝上见枝刺 .
.2 植株丛生 ,矮小 ,平卧 ,高 < 5浇m , 小枝纤细 ,甸甸 .
.3 叶长 圆形 、 圆形 , 先端具 3一 5细尖齿 , 基部近 圆形 … …甸甸火棘 P . st ol o in -
fo r m is T
.
B
.
C h a o e t 2
.
X
.
C h e n
, s P
.
n o v
.
.3 叶 3种类型 : ①披针形 , 边缘具短齿 ;②圆形 ,边缘全缘 , ③长圆形 ,边缘具细锯
齿 ,齿内曲… …异形叶火棘 p . h e t e r o p h y l l a T . B · C h a o e t Z · X · C h e n , s p · n o v ·
.2 植株丛生 , 高 Zm 以上 , 小枝不甸甸 .
4
. 叶背面 、 尊外面密被绒毛 .
.5 叶边缘全绿 ;叶柄 、 花序梗 、 花梗 、 尊筒及尊片外密被百绒毛 . 复伞房花序
… …窄叶火棘 P . a n g u s t i f o l ia ( F r a n e h . ) S e h n e id ,
.5 叶边缘具细锯齿 ; 叶柄 、 花序梗 、花梗 、尊筒 及曹片外被锈绒毛 . 伞房花序 ,
卜 1 0 朵集密枝顶… …密花火棘 P . de sn i fl or a y 。
4
. 叶背面无毛或疏被柔毛 .
19 0 生物数学学报 第 1 0 卷
6 . 叶边缘全缘 , 或偶有细锯齿 .
.7 子房密被 白绒毛 . 复伞房花序 ” 一全 绿 火棘 .P ` at a lat i of d se
( F r a n e h
.
) S t a P f
z 子房被柔毛 . 伞房花序… …台湾火棘 P . k io d uz m i ( aH y at a ) R e -
hd
.6 叶边缘具锯齿 ,近基部全缘 .
& 叶多倒卵形 , 中部小上最宽 , 边缘具锯齿……火棘 P . for ut en an 。
( M a x im
.
) L i
& 叶长圆形至倒枝针形 , 或倒披针形 .
.9 叶长圆形至倒披针形 , 中部最宽 , 边缘具细锯齿…… 圆细齿火棘
P
.
fo r t u n e a n a ( M a x im
.
) L i v a r
.
e r e n u la t a ( D
.
D o n ) 2
.
X
.
C h e n
, v a r
.
e o m b
.
n o v
.
.9 叶倒披针形 , 边缘具细锯齿 · ” 一甘肃火棘 P . fo rt u ne an a (
M a x im
.
) L i f
.
k a n s u e n s is ( R e h d
.
) 2
.
X
.
C h e n
,
f
.
e o m b
.
n o v
.
参 考 文 献
〔刀中国植物志偏辑委员会 . 中国植物志 第三十六卷 : 1 7梦se 1 8 .9 lg 八 , 科学出版社 .
〔幻中日科学院植物研究所编拐 . 中国植物照片集
〔习刘业给等 . 台掩树木志 . 1 8 5一 18 乳国立中兴大学 , 农学院丛书 1 98 民
〔幻许克学等 . 我国人今属教 t 分类研究初探 . 植物分类学报 , 21 ( 2) : 3` e 4么 1 98 .3
〔习陈守良等 . 中国徽生竹类的效 t 分类的确定娜级的探讨 . 植物分类学报 , 21 (幻 : 1 ,一 1 .9 1 98 及
〔幻阳贪燕等 . 植物生态学的数 t 分类法 . 科学出版社 , l g8 L