桔梗种质资源家艺性状的主成分及聚类分析

    桔梗Playcodon，grandiflorum (Jacq．)A．DC为桔梗科多年生草本植物，是我国销量最大的40种传统中药材之一。其味苦、辛、性平，归肺经，具有宣肺、利咽、祛痰、排脓的功效。用于咳嗽痰多，胸闷不畅，咽痛，音哑，肺痈吐脓，疮疡脓成不溃等症。除了药用，桔梗还是食用和观赏的重要植物。我国桔梗从20世纪70年代开始栽培，在山东、安徽、内蒙形成三大种植产区，种植技术已基本成熟。制约桔梗种植的“瓶颈”因素之一是缺乏优良品种，当前用于生产的均是野生种质经简单驯化的栽培种，缺少真正意义上的桔梗优良品种，而国外育成的品种多用于观赏。种质资源的搜集与利用研究是植物遗传改良和品种选育的基础工作。近些年来，药用植物遗传多样性研究日趋增多，诸如丹参[4,5]、人参、银杏、鱼腥草、山药…、红花㈨、罗汉果¨副等。而以遗传改良为目的，涉及桔梗栽培群体遗传多样性研究的报道尚不多见。本研究在对几个桔梗主产区种质初步观察研究的基础上，又进一步对国内17个不同产地的栽培桔梗地上部12项性状指标聚类分析，旨在为引种栽培和品种选育而有效利用种质资源提供参考。

1  材料与方法

1．3数据分析方法 数据分析采用SAS 8．2数据处理软件系统。主成分分析根据各农艺性状间的相关系数矩阵计算其特征根和特征向量；聚类分析采用的是离差平方和法。

2结果与分析

2．1农艺性状表现桔梗种质资源主要农艺性状变异情况，从表2可以看出，各农艺性状变异性较大，除开花日期的变异系数为7％，小于10％以外，株高、主茎叶片数、叶长、叶宽、分支数、花冠直径、结实果率、果长、果宽、千粒重、每果粒数变异系数均较高，均大于10％，其中分支数的变异系数最大高达52．8％，极差高达最小值的9倍。花冠直径的极差虽然较小为3．7，其变异系数亦达14．5％。这说明我国桔梗种质资源地上部性状差异明显，各具特色，较为丰富，可给选育新品种提供广泛的遗传基础。

1．1试验材料供试材料为全国10个省份搜集的桔梗种质17份，其中山东5份，辽宁2份，浙江2份，吉林2份，安徽、内蒙古、河北、陕西、河南、山西等省各1份，

1．2试验概况2004年4月将各地搜集来的桔梗种子播种于山东省农科院中草药种质资源圃内，2006年生长季内进行田间调查，每份种质调查30株，调查其开花期、株高、主茎叶片数、最大叶长、塌大叶宽、分支数、花冠直径、结实果率、果长、果宽、千粒重、每果粒数等农艺性状，结果取平均值.2．2主成分分析  主成分分析是将原来众多具一定相关性的指标重新组合成一组新的相互无关目综合指标来代替原来指标的统计方法，也是数学

处理降维的一种方法。17份全国桔梗种质资源12项农艺性状入选的特征根和特征向量列于表3。各特征根的大小表示各综合指标(主成分)遗传方差的大小，各特征根的累积贡献率表示各有关综合指标(主成分)对总遗传方差贡献的百分率。由表3阿知，前5个特征根的累积贡献率已达86．32％，大第一主成分入l虽然受果长影响最大，但该项系数也只有0．3726，其次是叶长和叶宽，除开花期、结实果率和每果粒数对其影响较小，其他指标的影响比较接近。因此，入l可看作是地上部农艺性状共同集结的第一综合特征因子，其中千粒重为负值，说明千粒重与其他诸指标的变化趋势相反。第二主成分受开花期影响最大，其次受分枝数、主茎叶片数和株高影响较大，可看作是物候和株型特征因子。第三主成分入3主要受叶长、叶宽、每果粒数等因素影响，且系数为负值，可看作是叶型特征因子。影响第四主成分的因素依次是结实果率、果宽、每果粒数、果长，其中果宽和其他因素的影响呈相反趋势，因此该主成分可看成是4个指标共同刻画的结实特征因子。第五主成分入5与第一综合特征因子相似，同时受到9项地上部性状的均衡影响，因此可称作第二综合特征因子。

2．3聚类分析以主成分分析确定的5个主成分为指标，采用离差平方和的方法对17份桔梗种质进，行系统聚类分析。聚类结果如图1所示，在离差平方和为O．100水平上17份桔梗种质资源可划分为5大类群，说明桔梗种质资源存在遗传多样性的变屏。第l类群包括1，9等2份材料，占11．76％；第2类群包括2，8，7，12，14，5等6份材料，占35．29％；第3类群包括3，4等2份材料，占于累计贡献率85％的标准，说明12项农艺性状的绝大多数相关信息可由前5个主成分来概括，因为它们所构成的信息量已占总信息量的86．32％，代表了绝大部分信息；特征向量的大小，代表了供试材料的农艺性状对主成分贡献的大小。

11．76％；第4类群包括10，11，15等3份材料，占17．65％；第5类群包括13，14，17，16等4份材料，占23．53％。各类群7项农艺性状的平均值列于表4。由表4可知，第1类群的材料，花期早，矮秆，主茎叶片数少，叶片大，每果粒数多，但千粒重最低；第2类群材料，结实果率最高，且果长／果宽的比率最大，说明果型狭长。第3类群比较明显的特点是叶小、花小、果实小，且果实长宽比例小，最接近球形，千粒重最高，但结实果率却最低。第4类群分枝数多，花冠大，果实大，但每果的粒数最少。第5类群属于晚花型，株型高大，主茎叶片数最多，分枝数最少。