南京林业大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 47 ›› Issue (4): 95-102.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202108020
所属专题: 乡村振兴视域下经济林果培育专题(Ⅱ)
• 专题报道:乡村振兴视域下经济林果培育专题(Ⅱ)(执行主编 李维林 方升佐) • 上一篇 下一篇
曹林青1(), 钟秋平1,*(), 邹玉玲1, 田丰1, 贺义昌2
收稿日期:
2021-08-10
修回日期:
2021-11-08
出版日期:
2023-07-30
发布日期:
2023-07-20
通讯作者:
* 钟秋平(作者简介:
曹林青(基金资助:
CAO Linqing1(), ZHONG Qiuping1,*(), ZOU Yuling1, TIAN Feng1, HE Yichang2
Received:
2021-08-10
Revised:
2021-11-08
Online:
2023-07-30
Published:
2023-07-20
摘要:
【目的】利用同质园法,探究油桐叶片结构对地理环境变化的响应与适应规律。【方法】采用常规石蜡切片法、指甲油印迹法,对46份油桐种质资源叶片解剖结构及气孔特征进行观察测量,结合冗余分析、传统相关分析和系统聚类等方法,研究油桐叶片结构性状的差异及其与环境因子的关系。【结果】油桐种质之间叶片结构特征变异系数较大且存在极显著差异(P<0.01),尤其是栅海比、气孔面积、气孔密度、海绵组织厚度的变异超过20%,叶片解剖结构之间、叶片气孔结构之间分别存在不同程度的相关性。影响油桐叶片结构性状变异的主要地理环境因子为纬度、经度、年均温、年均降水量。主成分分析结果显示,前5个主成分的累积贡献率达91.02%;选取气孔密度、气孔周长、气孔面积等10个叶片性状进行系统聚类,将46份油桐种质资源在欧氏距离5.0处划分为3个类群,聚类结果反映出各个类群中叶片的结构特征,差异主要体现在叶片气孔特征方面。【结论】地理环境的差异是影响油桐叶片结构变异的重要因素。
中图分类号:
曹林青,钟秋平,邹玉玲,等. 油桐种质资源叶片结构变异及与环境因子的关系[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2023, 47(4): 95-102.
CAO Linqing, ZHONG Qiuping, ZOU Yuling, TIAN Feng, HE Yichang. Leaf structure variations and relationship with environmental factors among germplasm resources of Vernicia fordii[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2023, 47(4): 95-102.DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.202108020.
表1
油桐种源地基本情况"
种源名称 provenance name | 种源地 provenance site | 经度/ (°) longitude (E) | 纬度/ (°) latitude (N) | 年均 气温/℃ annual average temperature | 年均降水量/ mm annual mean precipitation | 生长季均温/ ℃ growing season mean temperature | 生长季 降水量/ mm precipitation in the growth season | 平均相对 湿度/% average relative humidity | ≥10 ℃ 年积温/℃ annual accumulated temperature ≥10 ℃ | 年均日照 时间/h average annual sunshine duration |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
HMY 01—04 | 湖南麻阳 | 109.80 | 27.88 | 17.30 | 1 256.70 | 21.74 | 1 053.70 | 78.00 | 5 512.00 | 1 421.80 |
HCL 01—03 | 湖南慈利 | 111.14 | 29.44 | 17.30 | 1 383.40 | 21.85 | 1 186.10 | 76.00 | 5 200.00 | 1 563.30 |
HDK | 湖南洞口 | 110.58 | 27.08 | 18.00 | 1 426.40 | 22.48 | 1 111.00 | 77.00 | 5 229.70 | 1 424.00 |
HNY 01—03 | 湖南宁远 | 111.94 | 25.57 | 18.60 | 1 450.30 | 22.85 | 1 163.60 | 78.00 | 5 754.20 | 1 610.00 |
HSZ 01—05 | 湖南桑植 | 110.17 | 29.41 | 16.40 | 1 418.20 | 20.74 | 1 237.90 | 79.00 | 5 625.00 | 1 717.30 |
JPZ 01—02 | 江西彭泽 | 116.54 | 29.86 | 17.10 | 1 485.20 | 21.89 | 1 200.80 | 76.00 | 5 216.80 | 2 048.60 |
HYL 01—02 | 湖南沅陵 | 110.39 | 28.49 | 16.90 | 1 384.90 | 21.25 | 1 174.60 | 77.00 | 5 192.00 | 1 328.20 |
JXS | 江西修水 | 114.66 | 28.98 | 16.80 | 1 602.10 | 21.39 | 1 308.00 | 79.00 | 5 300.00 | 1 629.00 |
JWY | 江西婺源 | 117.76 | 29.33 | 17.10 | 1 946.90 | 21.66 | 1 595.10 | 82.00 | 5 231.00 | 1 715.10 |
JAY 01—02 | 江西安远 | 115.39 | 25.19 | 18.90 | 1 569.10 | 22.83 | 1 303.30 | 81.00 | 5 223.00 | 1 748.70 |
JDN | 江西定南 | 115.05 | 24.87 | 19.00 | 1 586.10 | 22.84 | 1 349.60 | 80.00 | 5 998.00 | 1 677.00 |
JDY | 江西大余 | 114.29 | 25.47 | 18.60 | 1 583.90 | 22.60 | 1 315.40 | 80.00 | 5 747.00 | 1 647.20 |
JXG | 江西兴国 | 115.48 | 26.23 | 19.00 | 1 545.60 | 23.29 | 1 272.90 | 78.00 | 5 653.80 | 1 711.40 |
JRJ | 江西瑞金 | 115.89 | 26.01 | 19.20 | 1 652.20 | 23.34 | 1 369.60 | 79.00 | 6 120.00 | 1 618.00 |
JXF | 江西信丰 | 115.12 | 25.46 | 19.50 | 1 520.80 | 23.66 | 1 261.10 | 77.00 | 6 223.20 | 1 839.00 |
JSY | 江西上犹 | 114.47 | 25.93 | 19.00 | 1 493.80 | 23.14 | 1 232.90 | 79.00 | 5 765.60 | 1 765.20 |
JHK | 江西湖口 | 116.28 | 29.73 | 17.10 | 1 439.10 | 21.83 | 1 164.00 | 78.00 | 5 358.70 | 1 983.80 |
HWG 01—02 | 湖南武冈 | 110.63 | 26.73 | 18.06 | 1 422.60 | 21.96 | 1 115.20 | 77.00 | 5 320.00 | 1 510.00 |
SBJ | 陕西宝鸡 | 107.37 | 34.38 | 13.10 | 635.20 | 18.24 | 601.60 | 70.00 | 3 826.00 | 2 139.00 |
HYX 01—02 | 湖北郧西 | 110.43 | 33.01 | 15.30 | 797.70 | 20.23 | 731.30 | 74.00 | 4 734.40 | 1 840.00 |
HLS 01—02 | 湖南龙山 | 109.44 | 29.47 | 16.10 | 1 308.10 | 20.39 | 1 159.60 | 80.00 | 5 100.00 | 1 219.00 |
HYS 01—02 | 湖北英山 | 115.68 | 30.75 | 16.60 | 1 420.10 | 21.40 | 1 217.30 | 76.00 | 5 092.50 | 2 049.30 |
SSY | 陕西山阳 | 109.87 | 33.55 | 13.10 | 721.00 | 17.98 | 673.10 | 71.00 | 4 142.70 | 2 133.80 |
HZD | 湖北曾都 | 113.34 | 31.72 | 15.90 | 977.00 | 20.89 | 852.70 | 76.00 | 4 862.00 | 2 056.30 |
SSN | 陕西商南 | 110.82 | 33.57 | 13.90 | 863.90 | 18.65 | 797.50 | 69.00 | 4 265.00 | 1 973.50 |
HYSH 01—03 | 湖南永顺 | 109.85 | 29.01 | 16.40 | 1 344.60 | 20.76 | 1 178.20 | 79.00 | 5 170.00 | 1 306.00 |
表2
叶片结构特征基本统计参数"
项目 item | LT/ μm | UET/ μm | LET/ μm | Pal/ μm | Spm/ μm | P/S | TST | TSP | SD/ (个·mm-2) | SP/ μm | SA/ μm2 | SAL/ μm | SAW/ μm |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
均值mean | 195.93 | 13.03 | 11.55 | 67.55 | 100.02 | 0.71 | 0.35 | 0.51 | 340.25 | 81.74 | 324.70 | 24.09 | 17.02 |
最大值max | 299.15 | 16.14 | 14.87 | 99.14 | 187.28 | 1.08 | 0.47 | 0.63 | 540.71 | 108.38 | 548.02 | 31.79 | 24.00 |
最小值min | 115.59 | 8.33 | 7.25 | 39.05 | 47.01 | 0.42 | 0.26 | 0.39 | 219.00 | 38.43 | 173.52 | 14.52 | 11.64 |
极差extreme difference | 183.56 | 7.81 | 7.62 | 60.09 | 140.27 | 0.66 | 0.21 | 0.24 | 321.71 | 69.95 | 374.50 | 17.27 | 12.36 |
标准差SD | 24.20 | 1.34 | 1.24 | 7.90 | 20.37 | 0.33 | 0.04 | 0.05 | 69.28 | 9.10 | 70.66 | 2.55 | 2.28 |
变异系数/%CV | 12.35 | 10.28 | 10.74 | 11.70 | 20.37 | 46.48 | 11.43 | 9.80 | 20.36 | 11.13 | 21.76 | 10.59 | 13.40 |
F | 19.97** | 5.84** | 3.56** | 14.01** | 12.69** | 9.09** | 8.52** | 7.25** | 16.26** | 5.74** | 10.47** | 7.07** | 10.34** |
表3
叶片结构特征的相关性分析"
指标index | LT | UET | LET | Pal | Spm | P/S | TST | TSP | SD | SP | SA | SAL | SAW |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
LT | 1.00 | ||||||||||||
UET | 0.26 | 1.00 | |||||||||||
LET | 0.29 | 0.90** | 1.00 | - | |||||||||
Pal | 0.30 | 0.14 | 0.24 | 1.00 | |||||||||
Spm | 0.90** | 0.28 | 0.24 | -0.01 | 1.00 | ||||||||
P/S | -0.55** | -0.14 | -0.06 | 0.58** | -0.81** | 1.00 | |||||||
TST | -0.58** | -0.02 | -0.01 | 0.50** | -0.64** | 0.82** | 1.00 | ||||||
TSP | 0.20 | 0.27 | 0.16 | -0.33 | 0.57** | -0.63** | -0.09 | 1.00 | |||||
SD | -0.13 | 0.21 | 0.23 | 0.12 | -0.25 | 0.24 | 0.18 | -0.16 | 1.00 | ||||
SP | 0.12 | 0.06 | 0.05 | 0.05 | 0.14 | -0.07 | -0.02 | 0.07 | -0.63** | 1.00 | |||
SA | 0.17 | -0.06 | -0.12 | 0.08 | 0.18 | -0.07 | 0.01 | 0.11 | -0.52** | 0.86** | 1.00 | . | |
SAL | 0.14 | 0.03 | 0.01 | 0.06 | 0.16 | -0.07 | -0.02 | 0.08 | -0.62** | 0.99** | 0.92** | 1.00 | |
SAW | 0.17 | -0.16 | -0.24 | 0.09 | 0.17 | -0.07 | 0.01 | 0.10 | -0.36 | 0.61** | 0.93** | 0.70** | 1.00 |
表4
油桐叶片性状变化的解释变量冗余分析"
排序轴 ordination axis | 特征值 eigen value | 叶特征与环境 因子相关系数 correlation coefficient between leaf characteristics and environmental factors | 叶特征累积 解释量/% cumulative interpretation of leaf characteristics | 叶特征-环境因子 变化累积解释量/% cumulative interpretation of leaf characteristics- environmental factors change |
---|---|---|---|---|
第1轴axis 1 | 0.162 | 0.625 | 16.2 | 55.2 |
第2轴axis 2 | 0.051 | 0.522 | 21.3 | 72.4 |
第3轴axis 3 | 0.046 | 0.510 | 25.9 | 88.1 |
第4轴axis 4 | 0.014 | 0.521 | 27.3 | 93.1 |
图2
油桐叶片性状与环境地理因子的RDA排序图 longitude.经度;latitude.纬度;MAP.年均降水量annual mean precipitation;MAT:年均温annual average temperature;AAT.≥10 ℃年积温annual accumulated temperature ≥10 ℃;AAS.年均日照时长average annual sunshine duration;GST.生长季均温growing season mean temperature;GSP.生长季降水量precipitation in the growth season;RH.平均相对湿度average relative humidity。LT.叶片厚度leaf thickness;UET.上表皮厚度upper epidermis thickness;LET.下表皮厚度lower epidermis thickness;Pal.栅栏组织厚度palisade tissue thickness;Spm.海绵组织厚度spongy tissue thickness;P/S.栅海比ratio of palisade tissue to spongy tissue;TST.组织结构紧密度tightness of leaf tissue structure;TSP.组织结构疏松度porosity of leaf tissue structure;SD.气孔密度stomatal density;SP.气孔周长stomatal perimeter;SA.气孔面积stoma area;SAL.气孔长轴stomatal apparatus length;SAW.气孔短轴stomatal apparatus width。"
表5
油桐叶片结构特征的主成分分析"
指标 index | 成分component | ||||
---|---|---|---|---|---|
PC1 | PC2 | PC3 | PC4 | PC5 | |
LT | 0.351 | -0.359 | 0.845 | -0.094 | -0.140 |
UET | 0.325 | -0.529 | -0.103 | 0.699 | -0.134 |
LET | 0.303 | -0.428 | -0.104 | 0.791 | -0.176 |
Pal | -0.004 | 0.495 | 0.803 | 0.275 | 0.083 |
Spm | 0.512 | -0.626 | 0.539 | -0.154 | 0.173 |
P/S | -0.383 | 0.845 | 0.139 | 0.304 | -0.087 |
TST | -0.171 | 0.722 | 0.061 | 0.383 | 0.538 |
TSP | 0.370 | -0.438 | -0.144 | 0.018 | 0.801 |
SD | -0.724 | -0.087 | 0.231 | 0.235 | 0.082 |
SP | 0.882 | 0.281 | -0.138 | 0.064 | -0.015 |
SA | 0.812 | 0.528 | -0.037 | -0.038 | -0.054 |
SAL | 0.896 | 0.346 | -0.118 | 0.040 | -0.025 |
SAW | 0.534 | 0.579 | 0.067 | -0.130 | -0.077 |
特征值 eigen value | 3.945 | 3.477 | 1.808 | 1.542 | 1.061 |
贡献率/% contribution rate | 30.344 | 26.749 | 13.904 | 11.862 | 8.161 |
累积贡献率/% cumulative contribution rate | 30.344 | 57.094 | 70.998 | 82.860 | 91.021 |
表6
不同类群油桐叶片结构特征比较"
类群 group | LT/μm | UET/μm | LET/μm | Pal/μm | Spm/μm | P/S | TST | TSP | SD/ (个·mm-2) | SP/μm | SA/μm2 | SAL/μm | SAW/μm |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | 208.12±15.80 | 13.17±0.71 | 11.59±0.71 | 68.78±6.12 | 111.75±10.73 | 0.62±0.07 | 0.33±0.02 | 0.53±0.02 | 336.25±37.38 | 84.36±2.76 | 343.03±14.82 | 24.86±0.66 | 17.54±0.65 |
Ⅱ | 208.57±14.95 | 13.48±0.77 | 11.91±0.67 | 69.96±6.58 | 112.39±11.53 | 0.63±0.09 | 0.34±0.05 | 0.54±0.06 | 321.99±32.17 | 90.44±3.87 | 404.63±24.95 | 26.74±0.95 | 19.22±0.94 |
Ⅲ | 204.34±9.08 | 13.25±0.88 | 11.66±0.91 | 70.12±5.30 | 104.95±7.56 | 0.68±0.07 | 0.34±0.02 | 0.51±0.02 | 441.14±13.66 | 79.31±5.98 | 329.81±35.81 | 23.64±1.59 | 17.72±1.01 |
F | 0.41 | 0.65 | 0.73 | 0.24 | 2.39 | 1.83 | 0.53 | 2.56 | 67.25** | 24.34** | 35.34** | 29.25** | 17.26** |
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