摘要
采用田间农艺观察、单因素方差分析、相关性分析和分子鉴定等方法对我国梭梭属2个物种梭梭和白梭梭的主要生物学性状以及肉苁蓉寄生情况进行比较分析。结果表明梭梭和白梭梭在形态特征、农艺性状及花粉结构方面均存在显著差异,其中成熟的梭梭种子果翅长度和千粒重显著低于白梭梭,但发芽率和发芽势显著高于白梭梭;梭梭花粉网眼较深,网脊颗粒结构的数量显著少于白梭梭,且花粉体积小于白梭梭。相关分析表明梭梭和白梭梭农艺指标与气温和相对湿度等气候因子显著相关,其中梭梭对水分及光照等环境因子变化适宜能力较强,分布较广;而白梭梭受水分等因子限制,仅在新疆准噶尔盆地长势较好。核基因内转录间隔区(ITS,internal transcribed spacer)分子鉴定技术可以有效鉴别梭梭和白梭梭,并且证明二者均可被肉苁蓉寄生,但二者寄生的肉苁蓉持续成活率存在差异。根据梭梭和白梭梭生物学性状特征和肉苁蓉寄生情况,适宜推广梭梭作为寄主植物生产肉苁蓉药材。本研究为我国梭梭属植物的分类鉴定、引种栽培以及肉苁蓉优良寄主种质筛选提供科学依据。
世界范围内梭梭属(Haloxylon Bunge)植物主要分布于地中海至中亚等地区,我国分布有梭梭[Haloxylon ammdendron (C. A. Mey.) Bunge]和白梭梭(Haloxylon persicum Bunge ex Boiss. et Buhse)2
我国梭梭属植物地理分布较广,种内遗传多样性丰富,筛选长势快且肉苁蓉寄生率高的优良种质可有效提高肉苁蓉产量和质量。目前有关梭梭及白梭梭栽培和生理生态方面的研究较
梭梭和白梭梭种子均于2016年采自新疆甘家湖梭梭林国家级自然保护区,采集回来的1000 g种子进行晾晒及除杂处理,于4℃冰箱中存储备用。梭梭和白梭梭花粉来自宁夏永宁县本草苁蓉种植基地,在盛花期各采集10株梭梭和白梭梭的花蕾,自然干燥后储存于-20℃冰箱待用。梭梭和白梭梭栽培试验样品均来自宁夏永宁县本草苁蓉种植基地,野生肉苁蓉寄主材料采自新疆甘家湖梭梭林国家级自然保护区。所用实验材料均经中国医学科学院药用植物研究所陈君研究员鉴定,并保存于中国医学科学院药用植物研究所种质资源库。
种子特征比较采用随机法进行,采集宁夏永宁县本草苁蓉种植基地的梭梭和白梭梭各30粒种子,使用游标卡尺测量种子直径、厚度、果翅长等指标。脱粒后测定种子千粒重、发芽势(发芽高峰期发芽的种子数/供试种子数×100%)和发芽率(发芽种子粒数/供试种子粒数×100%),上述农艺性状测量参考胡晋
2017年在宁夏永宁县本草苁蓉种植基地测定梭梭和白梭梭农艺性状。播种前深翻试验土壤,并施以3000 kg/666.7
应用Excel 2013和SPSS 20.0统计软件对梭梭和白梭梭农艺性状、花粉极轴长(P)、赤道轴长(E)、P×E及P/E等指标进行单因素方差分析和相关分析。气候数据(2015~2023年)采自宁夏永宁县本草苁蓉种植基地AR5自动气象站(美国AVALON公司),应用MEGA5.0软件对肉苁蓉寄主碱基进行比对分析,构建邻接(NJ,neighbor-joining algorithm)系统进化树,使用核苷酸替代模型Kimura-2-parameter model,自展值(Bootstrap)1000,用于检验各分支的支持率。结合GeneBank(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)数据库梭梭和白梭梭对应碱基序列,对样品进行鉴定分析。其中梭梭ITS参考序列GeneBank登录号为HM131632.1,白梭梭ITS参考序列GeneBank登录号为HM131633.1。
野生梭梭种子暗褐色,种子直径平均为2.38 mm、厚度1.20 mm,果翅长3.08 mm,千粒重为3.37 g(
种类 Types | 直径(mm) Diameter | 厚度(mm) Thickness | 果翅长(mm) Fruit wing length | 千粒重(g) 1000-grain weight | 发芽率(%) Germination rate | 发芽势(%) Germination potential |
---|---|---|---|---|---|---|
梭梭 H. ammodendron | 2.38±0.12a | 1.20±0.12a | 3.08±0.14b | 3.37±0.98a | 69.21±12.65a | 38.71±9.47a |
白梭梭 H. persicum | 2.42±0.25a | 0.99±0.14b | 4.23±0.45a | 5.50±0.89b | 24.88±10.03b | 13.45±6.13b |
F值 F Value | 0.131 | 11.06** | 40.06** | 25.21** | 56.1** | 36.75** |
**:在P<0.01水平差异极显著;同列数据后不同小写字母表示在P<0.05水平下差异显著;下同
**: Extremely significant difference at the P<0.01 level;Different letters after the same column data indicate significant differences at the level of P<0.05;The same as below

图1 梭梭和白梭梭植株形态特征比较
Fig.1 Morphology were compared of H. ammodendron and H. persicum
A:梭梭种子;B:白梭梭种子;C:梭梭同化枝;D:白梭梭同化枝;E:梭梭茎横切;F:白梭梭茎横切;G:梭梭茎纵切;H:白梭梭茎纵切
A: Seed of H. ammodendron;B: Seed of H. persicum;C: Assimilation of H. ammodendron;D: Assimilation of H. persicum;E: Stem cross section of H. ammodendron;F: Stem cross section of H. persicum;G: Stem longitudinal section of H. ammodendron;H: Stem longitudinal section of H. persicum;
梭梭和白梭梭花粉形态电镜扫描结果如

图2 梭梭和白梭梭花粉形态电镜观察
Fig.2 Electron microscope observation on pollen morphology of H. ammodendron and H. persicum
A:梭梭花粉形状;B:梭梭花粉萌发孔;C:白梭梭花粉形态;D:白梭梭花粉萌发孔
A:Pollen shape of H. ammodendron;B:Pollen aperture of H. ammodendron;C:Pollen shape of H. persicum;D:Pollen aperture of H. persicum
种名 Species names | 极轴长(µm) P | 赤道轴长(µm)E | P×E (μ | P/E | 网眼长(µm) Mesh length | 网眼宽(µm) Mesh width | 网眼数量 Number of mesh | 网脊颗粒(μ Spherical particle |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
梭梭H.ammodendron | 17.29±0.84b | 16.99±0.87b | 294.22±29.58b | 1.02±0.01a | 2.63±0.35a | 2.26±0.30a | 9.90±1.04a | 7.30±1.24b |
白梭梭H. persicum | 18.34±1.10a | 18.05±1.16a | 332.20±40.98a | 1.02±0.01a | 2.69±0.37a | 2.42±0.33a | 10.08±1.04a | 11.05±1.18a |
F值F Value | 6.88* | 6.62* | 6.58* | 0.12 | 0.19 | 1.38 | 0.155 | 66.86** |
*:在P< 0.05 水平差异显著;下同
P:Polar axis length;E:Equatorial axis width;*: Significant difference at P<0.05 level;The sane as below
梭梭农艺性状相关分析结果表明,梭梭根长与植株干重呈极显著正相关(
农艺性状 Agronomic characters | 根长 Root length | 株高Plant height | 分枝数 Branch number | 一级分枝数 First level branch number | 茎基粗 Basal culm thickness | 植株干重 Dry weight | 含水量Water content | 植株鲜重Fresh weight |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
根长Root length | 1 | |||||||
株高Plant height | 0.11 | 1 | ||||||
分枝数Branch number | -0.12 | -0.48 | 1 | |||||
一级分枝数 First level branch number | 0.11 | -0.05 | 0.76** | 1 | ||||
茎基粗Basal culm thickness | -0.26 | -0.16 | 0.27 | 0.34 | 1 | |||
植株干重Dry weight | 0.76** | -0.37 | 0.19 | 0.11 | -0.20 | 1 | ||
含水量Water content | 0.38 | -0.32 | 0.23 | 0.13 | -0.35 | 0.47 | 1 | |
植株鲜重Fresh weight | 0.50 | -0.16 | 0.07 | 0.07 | 0.06 |
0.7 | -0.26 | 1 |
梭梭株高与气温、土壤20 cm的温度呈显著负相关,说明随着气温及土壤20 cm温度的升高,梭梭长势变慢,这与梭梭在炎热夏季进入短暂生长休眠期有关(
气候因子 Climatic factors | 根长 Root length | 株高 Plant height | 分枝数 Branch number | 一级分枝数First level branch number | 茎基粗 Basal culm thickness | 植株干重 Dry weight | 含水量 Water content | 植株鲜重 Fresh weigh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
气温 Air temperature | -0.17 |
-0.6 | 0.70** | 0.52* | 0.46 | 0.25 | 0.09 | 0.25 |
相对湿度 Relative humidity | 0.10 | 0.30 | -0.67** | -0.54* | -0.24 | -0.26 | -0.34 | -0.06 |
光照 Light | 0.10 | -0.37 | 0.74** | 0.71** | 0.03 | 0.25 | 0.30 | 0.09 |
土壤30 cm湿度 Soil humidity at 30 cm depth | -0.07 | 0.09 | -0.42 | -0.59* | -0.20 | -0.26 | -0.40 | -0.02 |
土壤50 cm湿度 Soil humidity at 50 cm depth | 0.04 | -0.33 | 0.42 | 0.51 | -0.06 | 0.28 |
0.5 | -0.06 |
土壤20 cm温度 Soil temperature at 20 cm depth | -0.25 |
-0.5 | 0.65** | 0.40 | 0.49 | 0.10 | -0.10 | 0.21 |
土壤40 cm温度 Soil temperature at 40 cm depth | -0.16 | -0.24 | 0.41 | 0.25 | 0.53* | 0.03 | -0.25 | 0.25 |
土壤60 cm温度 Soil temperature at 60 cm depth | -0.26 | -0.40 | 0.49 | 0.27 | 0.55* | 0.00 | -0.31 | 0.26 |
风速Wind speed | -0.09 | -0.25 | 0.07 | 0.33 | 0.03 | 0.11 | -0.03 | 0.12 |
降雨Rainfall | 0.25 | 0.06 | -0.10 | -0.39 | -0.25 | 0.23 | 0.25 | 0.03 |
梭梭农艺性状相关分析表明白梭梭根长与分枝数和植株干重呈极显著或显著正相关,说明随着根长增加,其地上部分生物量不断增加,分枝数和植株干重也逐渐增加。白梭梭株高与植株含水量呈极显著正相关,说明随着植株生长,其植株含水量不断增大。由于本研究采挖的梭梭根为其主根,其主根下端须根未能全部挖出,因此根长和株高没有相关性。另外,白梭梭植株分枝数、茎基粗与植株干重呈极显著或显著正相关,说明随着白梭梭地上部分快速生长,其植株干物质含量会显著增加(
农艺性状 Agronomic characters | 根长 Root length | 株高 Plant height | 分枝数 Branch number | 一级分枝数 First level branch number | 茎基粗 Basal culm thickness | 植株干重 Dry weight | 含水量 Water content | 植株鲜重Fresh weight |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
根长Root length | 1 | |||||||
株高Plant height | 0.60 | 1 | ||||||
分枝数Branch number |
0.7 | 0.59 | 1 | |||||
一级分枝数First level branch number | -0.56 | -0.59 | -0.14 | 1 | ||||
茎基粗Basal culm thickness | 0.24 | -0.22 | 0.59 | 0.57 | 1 | |||
植株干重Dry weight |
0.6 | -0.02 |
0.7 | 0.18 |
0.8 | 1 | ||
含水量Water content | 0.36 |
0.9 | 0.50 | -0.40 | -0.24 | -0.18 | 1 | |
植株鲜重Fresh weight | -0.07 | 0.09 | -0.04 | 0.12 | -0.13 | -0.27 | 0.40 | 1 |
白梭梭根长与气温、土壤20 cm温度和土壤60 cm温度呈显著正相关,说明随着气温以及土壤温度升高,白梭梭根系会不断生长(
气候因子 Climatic factors | 根长 Root length | 株高 Plant height | 分枝数Branch number | 一级分枝数 First level branch number | 茎基粗 Basal culm thickness | 植株干重Dry weight | 含水量 Water content | 植株鲜重Fresh weigh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
气温 Air temperature | 0.67* | 0.38 | 0.52 | -0.08 | 0.36 | 0.52 | 0.31 | 0.21 |
相对湿度 Relative humidity | -0.63* | -0.85** | -0.62* | 0.73* | 0.15 | -0.12 | -0.75** | 0.15 |
光照 Light | 0.29 | -0.23 | -0.07 | -0.21 | 0.13 | 0.27 | -0.32 | 0.03 |
土壤30 cm湿度 Soil humidity at 30 cm depth | -0.39 | -0.41 | -0.50 | 0.34 | -0.02 | -0.11 | -0.61* | -0.44 |
土壤50 cm湿度 Soil humidity at 50 cm depth | -0.10 | 0.19 | 0.14 | -0.07 | -0.07 | -0.19 | 0.45 | 0.57 |
土壤20 cm温度 Soil temperature at 20 cm depth | 0.63* | 0.45 | 0.56 | -0.05 | 0.34 | 0.49 | 0.38 | 0.08 |
土壤40 cm温度 Soil temperature at 40 cm depth | 0.60 | 0.37 | 0.48 | -0.11 | 0.32 | 0.49 | 0.26 | -0.09 |
土壤60 cm温度 Soil temperature at 60 cm depth | 0.68* | 0.51 | 0.63* | -0.07 | 0.38 | 0.53 | 0.42 | 0.05 |
降雨Rainfall | -0.23 | -0.21 | -0.12 | -0.10 | -0.15 | -0.20 | -0.07 | 0.07 |
在宁夏永宁县本草苁蓉种植基地接种试验区,随机调查了20株梭梭和20株白梭梭的肉苁蓉接种寄生率,结果表明接种1年后的梭梭和白梭梭寄生率均较高(


图3 梭梭和白梭梭田间接种肉苁蓉寄生情况调查
Fig.3 Investigation on parasitism of host plant H. ammodendron and H. persicum of C. deserticola in field
A~C:梭梭田间寄生情况调查;D~F:白梭梭田间寄生情况调查
A-C:Investigation on parasitism of H. ammodendron;D-F:Investigation on parasitism of H. persicum

图4 新疆不同采样点的肉苁蓉寄生根ITS聚类分析
Fig.4 ITS clustering analysis of roots parasitized by C. deserticola from different sampling points of Xinjiang
A1~A27为梭梭寄生根;B1为白梭梭寄生根
A1~A27:Parasitic roots of H. ammodendron;B1:Parasitic root of H. persicum
我国梭梭分布地区较为广泛,而白梭梭主要分布在新疆准噶尔盆地及其周边地区,不同的生态幅导致两者生物学性状差异较大。本研究表明梭梭同化枝顶端钝圆,而白梭梭顶端具芒尖,通过同化枝可以有效区分两者。花粉与植物其他器官相比,受环境因素影响较小,可为植物分类、物种鉴定及品种选育提供重要依
目前,有关梭梭被肉苁蓉寄生的报道较多,但有关白梭梭被肉苁蓉寄生的报道相对较少。宁夏永宁县本草苁蓉种植基地在2002年引种了80亩白梭梭,期间接种了多次肉苁蓉种子,虽然白梭梭存活至今,但未能收获肉苁蓉药材,种植人员一直怀疑白梭梭能否寄生肉苁蓉。为此,本研究前期在新疆甘家湖梭梭林国家级自然保护区采集了肉苁蓉和寄主根材料,利用ITS鉴定技
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