四川省及重庆市花椒属（Zanthoxylum L.）亲缘关系研究

【摘要】： 花椒属(Zanthoxylum L.)为芸香科(Rutaceae)分布最广的一属，全世界约250种，广布于亚洲、非洲、大洋洲、北美洲的热带和亚热带地区，温带分布有较少。我国有39种14变种，南北均产，主要分布于长江流域及其以南各省区；四川及重庆有18种、8变种、1变型。本属植物多数种类的根、茎、叶、果实均可入药，具有镇痛、麻醉、抑菌、驱虫和抗癌等功效，其果实常用作调味剂和防腐剂，具有较高的经济价值；同时又是山地生态造林的重要树种，在目前退耕还林项目中被列为重要生态经济树种。 本文从形态学和分子生物学两种水平，结合多种统计分析软件，首次对四川省及重庆市花椒属植物部分种间及种内的亲缘关系进行了研究。以期为该属植物的系统学研究、种质资源的开发、利用和保护提供一定的理论依据。研究结果如下： 1花椒属亲缘关系的形态学研究 运用SPSS数据分析软件，对四川及重庆花椒属的各分类群的系统学关系做了Q型和R型聚类分析及主成分分析。 (1)以花椒属的44个性状指标，用最远邻接法对花椒属16个种、6变种及1变型进行Q型聚类。聚类结果表明：多数类型与现行花椒属分类系统基本吻合，而异叶花椒和刺异叶花椒的归属却出现较大分异；在传统分类系统中异叶花椒属于花椒亚属，而本文的聚类结果表明异叶花椒与崖椒亚属的亲缘关系较近，与花椒亚属各类群间的亲缘关系较远。 (2)性状的R型聚类结果表明：试验所选取的44个性状均为相互独立性状，花被片数目、花被是否分化为花萼和花瓣、雌花的花柱是否分离三者具有极大的相关性，凡是花被分化为花萼和花瓣的种类，雌花的花柱均分离且花被片数目也相同。大多数分类组性状比较繁杂，缺乏直观性和规律性，反映了花椒属各个性状变异较大这一特点。 (3)主成分分析结果表明：部分性状存在着较大的相关性。主成分分析取累积贡献率大于85％的9个主成分，其累积贡献率达85.519％。第Ⅰ主成分的贡献率最大，为25.748％，反映的是叶片形态特征。第Ⅱ主成分贡献率为14.850％，反映了叶片形状及组成的主分量。第Ⅲ主成分贡献率为10.725％，反映了植株枝及叶附属物特征。第Ⅳ主成分贡献率为8.844％，反映了叶柄、羽柄及腺体的特征。这些主成分差异基本体现了花椒属各种类的典型特征。 2花椒属亲缘关系的RAPD分析 (1)从62条随机引物中筛选出15条能扩增出清晰条带的引物，15条引物在11份供试材料中共扩增出244条带，平均每条引物扩增出16.3条带。其中，多态性条带243条，占总扩增条带数的99.6％。扩增产物的大小在396-3000 bp范围内，主要集中在1000-1600bp之间。 (2)根据PCR扩增结果，用NTSYS-pc2.02a计算11份供试材料间的遗传相似性系数。各类型间的相似性系数变化范围为0.506-0.922，平均为0.617。根据相似性系数，按UPGMA法进行聚类，建立聚类分支树状图。结果表明，花椒属大多数种与其变种或变型聚在一起，种内亲缘关系大于种间，与传统分类结果基本吻合。出现较大差异的是花椒亚属的刺异叶花椒与崖椒亚属的关系较近，与形态性状的数量分类结果吻合。 3花椒属分类系统分析 传统分类中，将花椒属有花萼与花瓣之分的种划入崖椒亚属，无萼片与花瓣之分的种归入花椒亚属。而在本文的研究中，数量分析结果和RAPD分析结果均表明，属于花椒亚属的刺异叶花椒与崖椒亚属关系较花椒亚属近，在刺异叶花椒分类中出现较大的差异，而其它种的划分与传统分类结果基本一致。 综合花椒属各种及变种间的形态特点及RAPD分析结果，初步将花椒属下的亚属所包含的类群进行了调整，首次将该属划分为5个组：1)花椒组，花椒、竹叶花椒及其变种或变型，毛刺花椒，川陕花椒，微柔毛花椒；2)蚬壳花椒组，蚬壳花椒与其变种；3)大花花椒组，异叶花椒、刺壳花椒、大花花椒；4)雷波花椒组，雷波花椒，单独为一组；5)小花花椒组，贵州花椒、狭叶花椒、巴山花椒、菱叶花椒、花椒簕及小花花椒。 研究表明，传统分类中对花椒属亚属类群的划分主要依据花萼与花瓣的分化和雌花的花柱是否分离，而本研究运用数量分类方法，综合了花椒属大量的形态性状，在较大程度上克服了传统的形态学分类方法存在的局限性，同时运用RAPD分子标记技术进行验证，结果比较可靠。