不同来源使君子果实、种子形态特征与环境因子的相关性

韦晓敏，吴芳蕾，林青青，徐惠龙，徐 伟，温秀萍，杨成梓，林 羽，2，刘蔚雯*

(1.福建中医药大学 药学院，福建 福州 350122；
2.福建中医药大学生物医药研发中心，福建 福州 350122)

使君子，别名留求子，为使君子科植物使君子QuisqualisindicaL.的干燥成熟果实。秋季果皮变紫黑色时采收，除去杂质，干燥。使君子具有杀虫消积功效，用于蛔虫、蛲虫病，虫积腹痛，小儿疳积的治疗[1]，是我国传统驱虫消积药物，使用历史悠久。使君子主产于广西、四川、福建、广东等地，其道地产区历经变化，明代至近代以来以四川和福建两地所产为道地。研究表明，使君子主要成分为氨基酸和有机酸，可益脾胃，用于治疗头痛、发热、伤口感染等[2-4]。目前，使君子研究多集中于其栽培技术、化学成分、药理等方面[5-9]，而对不同生态区使君子果实和种子形态特征与生态环境因子的相关性研究较少。因此，本研究收集了3个主要产地8个居群的使君子样品，对其进行果实、种子形态特征分析，探讨形态变异与环境因子的相关性，以期为使君子良种选育及系统学研究提供参考依据。

1.1 野外调查与取样

在使君子成熟季节，对重庆(CQ)、广西灵川(GX)以及福建邵武(FJ)3个使君子主要产地开展实地调查，选取使君子的8个居群进行果实收集，各产地环境因子见表1。采集时，以生长正常、无病虫害且外形完整为采集标准，将采集到的使君子做好标记，装袋密封带回实验室，观察、测量其表型性状。

表1 使君子果实与种子采集地基本情况

1.2 果实、种子形态特征测定

在每个居群中随机抽取形态完整的20个果实(或种子)作为样本，用游标卡尺(测量精度0.01 cm)、电子天平(千分之一)分别测量8个形态指标：单个果实长度(Kfl)、单个果实直径(Kfd)、单个果实重量(Kfw)、单个种子长度(Ksl)、单个种子直径(Ksd)、单个种子重量(Ksw)，并统计果实长度/果实直径(Kfl/fd)、种子长度/种子直径(Ksl/sd)，其中，与棱平行方向测得最大值为果实长度(Kfl)，与棱垂直方向测得最大值为果实直径(Kfd)，与种子棱平行方向测得最大值为种子长度(Ksl)，与种子棱垂直方向测得最大值为种子直径(Ksd)。

1.3 数据处理

使用Excel软件进行基础数据整理、统计，运用SPSS 18.0软件对测量值进行分析，计算种群间和种群内的平均值和变异系数；
用F-检验法对居群间各项指标均值进行显著性分析，并分析使君子果实、种子表型性状与6个生态因子之间的相关性；
最后对8个居群的8个形态指标进行聚类分析。

使君子果实呈椭圆形或卵圆形，具5条纵棱，偶有4～9棱，长2.5～4 cm，直径约2 cm，表面黑褐色至紫黑色，平滑，微具光泽。使君子仁呈长椭圆形或纺锤形，长约2 cm，直径约1 cm，表面棕褐色或黑褐色，有多数纵皱纹，种皮易剥落，子叶2，黄白色，有油性，断面有裂隙，气微香，味微甜。见图1、图2。

图1 福建、重庆、广西使君子果实性状特征

图2 福建、重庆、广西使君子种子微性状特征

2.1 不同来源使君子果实性状特征

变异系数的大小反映变异幅度的大小。在本研究使君子的8个居群间，变异系数最大的是果实单重，平均变异系数为0.207，说明果实单重在不同居群变异幅度最大，差异最明显；
其次为果实长度/直径和果实长度，分别为0.094和0.089；
变异系数最小的是果实直径，平均变异系数为0.071，说明果实直径在种群间的分化较小，此性状相对稳定。从差异性方面看，在使君子果实长度上，相同产地的居群间无显著差异(含相同小写字母)，CQ与GX部分居群和FJ的居群间存在极显著差异(含不同大写字母)；
在使君子果实直径上，FJ与CQ的居群和GX的居群存在极显著差异；
在使君子果实单重上，GX3与CQ的4个居群间存在极显著差异，GX2与GX1、GX3存在极显著差异；
在使君子果实整体形态上，FJ居群与CQ部分居群和GX部分居群间存在极显著差异。见表2。

表2 使君子果实形态特征统计

从表2可以看出，三个产地间使君子果实性状差异极显著，同一产地中不同居群间的使君子果实性状差异显著或无显著差异。果实的平均长度介于29.20～35.23 mm之间，直径介于13.57～17.10 mm之间，长度/直径介于1.84～2.16之间，单重介于1.01～1.46 g之间。果实最长CQ3，最短的是FJ；
直径最长的是CQ1，最短的是FJ；
整体形态最饱满的是GX2，最细长的是FJ；
果实单重最大的是GX3，最小的是CQ3。比较三个产地使君子果实的性状，果实长度从长到短依次为CQ、GX、FJ，果实直径从长到短依次为GX、CQ、FJ，果实单重从大到小依次为GX、FJ、CQ，果实饱满程度从大到小依次为GX、CQ、FJ。

2.2 不同来源使君子种子性状特征

由表3可以得出，使君子种子性状差异情况与果实基本一致，三个产地间使君子种子性状差异极显著或显著，同一产地中不同居群间的使君子种子性状差异显著或无显著差异。其中，分化最明显的是种子单重，其平均变异系数为0.249，其次为种子长度/直径和种子直径，平均变异系数分别为0.139和0.123，最稳定的是种子长度，平均变异系数为0.096。

表3 使君子种子形态特征统计

使君子种子的平均长度介于18.94～23.68 mm之间，平均直径介于6.63～9.22 mm之间，长度/直径平均值介于2.26～2.89之间，种子单重平均值在0.40～0.70 g之间，平均种子长度最长的是CQ3，最短的是FJ；
平均直径最长的是GX3，最短的是FJ；
种子长度/直径最小的是CQ2，最大的是FJ，种子单重最重的是GX3，最轻的是CQ3。比较三个产地使君子种子性状，种子平均长度从大到小依次为CQ、GX、FJ，种子直径平均长度从大到小依次为CQ、GX、FJ，种子单重从大到小依次为GX、CQ、FJ，种子饱满程度从大到小依次为GX、CQ、FJ。由此可见，使君子种子性状整体变异情况与果实基本一致。

2.3 使君子8项形态特征在产地间的差异显著性

单因素方差分析使君子8项形态特征在产地间的差异显著性(见表4)，结果显示，8项指标均存在极显著差异(P<0.01)，果实、种子的长度和直径在种群间差异大，以果实直径差异最大，果实、种子整体形态和单重在种群间差异小，其中，果实整体形态差异最小，说明果实直径分化最明显，果实整体形态最稳定。

表4 单因素方差分析的F检验

2.4 使君子果实、种子形态特征与环境因子相关性分析

本调查选取的环境因子有6项，分别为经度(N)、纬度(E)、海拔(H)、年降水量(KAP)、年日照时长(KSD)、平均气温(Tave)，将使君子8项形态学指标依次与6项环境因子进行相关性分析，结果见表5：经度除与果实整体形态(Kfl/fd)、种子整体形态(Ksl/sd)和单个种子重量无明显相关性外，经度与果实长度、果实直径、单个果实重量、种子长度和种子直径均呈极显著相关性；
其中，经度与单个果实重量呈正相关，与果实长度、果实直径、种子长度和种子直径为负相关。纬度与种子直径无明显相关性，与单个果实重量、单个种子重量呈极显著负相关，与其余5项形态指标之间呈极显著正相关。海拔与果实直径和种子长度呈极显著正相关，与果实长度和种子直径呈显著正相关，而与种子整体形态呈显著负相关。年降水量与果实长度、果实直径、果实整体形态以及种子长度呈极显著负相关，与单个种子重量呈显著负相关；
而与单个果实重量呈极显著正相关，与种子直径呈显著正相关。年日照时长与种子整体形态无明显相关性，但与果实、种子整体形态呈极显著正相关，与单个果实重量、单个种子重量及种子直径呈极显著负相关。年平均气温与种子长度呈显著负相关，与果实长度、果实和种子整体形态呈极显著负相关；
而与果实和种子单重呈极显著正相关，与种子直径呈显著正相关。其中，经度为影响最大的环境因子，其对果实直径的相关性为0.648，而年日照时长对种子长度影响最小，相关性为0.017。

表5 表型性状与环境因子的相关性分析

2.5 使君子果实、种子表型特征聚类分析

根据使君子8个形态指标的测量值，对使君子8个居群进行平方Euclidean距离聚类分析，结果如图3所示，使君子不同产区的各居群分别聚为1类，当截取值约为13时，福建产区与广西产区聚为1类，当截取值约为25时，8个居群聚为1类。相同产区的使君子先聚为1类，后福建与广西聚类再与重庆聚类，从地理位置看，福建邵武距离广西较近。这一结果提示，使君子形态分化与居群的地理位置远近具有明显关联。

图3 基于形态特征的使君子居群聚类分析

使君子在8个居群间存在不同程度的差异性，在相同产地的不同居群间，使君子果实、种子形态大部分无显著差异，在不同产地的居群间，使君子果实、种子形态多为极显著差异。3个产地间使君子果实性状特征为：①果长，重庆(CQ)地区为33.46～35.23 mm之间，广西(GX)地区为29.51～31.31 mm之间，福建(FJ)地区为29.20 mm左右；
②果径，重庆地区为16.45～17.10 mm之间，广西地区为15.70～15.98 mm之间，福建地区为13.57 mm左右；
③果重，重庆地区为1.01～1.13 g之间，广西地区为1.30～1.46 g之间，福建地区为1.21 g左右。3个产地使君子种子性状特征为：①种长，重庆地区为22.29～23.68 mm之间，广西地区为20.76～21.53 mm之间，福建地区为18.94 mm左右；
②种径，重庆地区为8.54～9.08 mm之间，广西地区为7.98～9.22 mm之间，福建地区为6.63 mm左右；
③种重，重庆地区为0.40～0.59 g之间，广西地区为0.56～0.70 g之间，福建地区为0.56 g左右。果实变异幅度依次为果重>果长/径>果长>果径，种子变异幅度依次为种重>种长/径>种径>种长。根据使君子果实、种子性状特征，在3个产地中，广西地区的使君子性状最佳。

研究发现，植物性状受气候因子、土壤因子、地形、群落环境等因素的共同影响[10-15]。本实验研究发现，使君子性状与经度、纬度、海拔、年降水量、年日照时长、年平均温度密切相关，经度越大，单个果实越重，果实、种子长度和直径越短；
纬度越大，单个果实、种子越轻且越细长，果实长度、直径与种子长度越长；
海拔越高，果实、种子长度和直径越长，种子越饱满；
年降水量越大，则单个果实越重越饱满，果实长度、直径越短，单个种子越轻，长度越长、直径越大；
年日照时长越长，单个果实、种子越轻越细长，果实的长度越长，果实、种子直径越短；
年平均气温越高，单个果实、种子越重越饱满，果实、种子长度越短，种子直径越长。

陈加红[16]研究表明，使君子规模化栽培最佳方案为：将茎使用50 mg/L的IBA或NAA浸泡12 h后扦插，或用500 mg/L的IBA或NAA沾蘸后立即扦插，以200 cm×200 cm株行距种于大田。结合本研究环境因子对使君子性状的影响，在重庆、福建地区，使君子最佳的生长环境为经度小、纬度大、海拔高、年降水量少、年日照时长长、年平均温度高。今后将进一步考察不同来源使君子中的有效成分含量，以期为优质使君子药材供应提供参考。

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