數(shù)量分類學研究進展及其在植物檢疫領(lǐng)域的應(yīng)用

鄭 煒

(浙江省寧波北侖出入境檢驗檢疫局，浙江 寧波 315800)

數(shù)量分類學 (numerical taxonomy)也稱數(shù)值分類學，是一門使用數(shù)學方法、統(tǒng)計學理論和電子計算機技術(shù)研究解決生物學中分類問題的科學。20世紀60年代以后，數(shù)量分類學被廣泛應(yīng)用到生物分類中。數(shù)量分類通常是通過數(shù)學方法將所有的分類性狀加以等權(quán)處理，再以性狀間的相似性來進行歸類。借助計算機技術(shù)能夠?qū)Υ罅?、多元的?shù)據(jù)進行綜合分析，分類效率和分類的客觀性都比傳統(tǒng)的分類方法大為提高［1-2］。

1 研究進展

目前常用的數(shù)量分類方法，通過采用盡可能多的性狀進行等權(quán)處理，將所有的性狀信息濃縮為分類運算單位間的相似性系數(shù)，形成相似性系數(shù)矩陣，然后進行聚類分析。目前，數(shù)量分類學已經(jīng)成功地應(yīng)用于生物學分類各領(lǐng)域中，尤其是廣泛應(yīng)用在植物學分類以及品種分析上。早在1987年，鐘揚等［3］就已經(jīng)運用電子計算機對荷花品種進行了數(shù)量分類研究;楊果等［4］2010年對全國梅花品種資源進行規(guī)范系統(tǒng)的調(diào)查，選出了36個性狀，對其中255個品質(zhì)進行了數(shù)量分類研究。到目前為止，數(shù)量分類學方法已經(jīng)成功的應(yīng)用于百合［5］、薔薇［6］、桂花［7］、蘭 花［8］、海 棠［9］等花卉的品種分類。除了應(yīng)用數(shù)量分類學方法進行植物品種分析外，還被廣泛應(yīng)用在植物學分種、種內(nèi)變異及醫(yī)學昆蟲分類研究等。朱穎等［10］選取37個形態(tài)學性狀，應(yīng)用數(shù)量分類學原理和方法對15種忍冬屬植物進行了研究;鄧超宏等［11］以苜蓿屬和胡盧巴屬植物的40個形態(tài)性狀為依據(jù)，應(yīng)用數(shù)量分類方法對16個種類進行了聚類分析和主成分分析;辛海量等［12］應(yīng)用數(shù)量分類的方法分析了國內(nèi)分布單葉蔓荊的種內(nèi)變異;詹希美等［13］早在1997年就采用聚類分析和特征排序?qū)Σ⒅澄x進行了數(shù)量分類研究;羅禮溥等［14］以云南省57種醫(yī)學革螨作為分類單元，以形態(tài)特征為主列出60 項分類性狀特征來探討云南省醫(yī)學革螨不同屬和種的親緣關(guān)系。大量的實踐證明，數(shù)量分類方法能夠?qū)Υ罅可飳W性狀進行比較全面的綜合分析，擺脫了傳統(tǒng)分類的主觀性，能夠得出相對正確的分類結(jié)果。

2 在植物檢疫領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國進出口貿(mào)易的飛速發(fā)展，進出口農(nóng)產(chǎn)品的種類和數(shù)量都有大幅的增加。當前，檢驗檢疫系統(tǒng)對出入境貨物攜帶的植物檢疫性真菌、雜草、昆蟲和線蟲等有害生物的鑒定主要還是依靠人工，從形態(tài)學方面進行分類鑒定。形態(tài)學鑒定不僅需要專業(yè)技術(shù)人員具有一定的專業(yè)知識與長期積累的經(jīng)驗，而且還具有耗時長、主觀性強的缺點。數(shù)量分類學方法與傳統(tǒng)形態(tài)學分類方法的主要區(qū)別在于，數(shù)量分類學方法是以相似性為基礎(chǔ)的自然分類學，是用等權(quán)原則對待分類對象的表現(xiàn)性狀，所有的特征都平等地列入分類的考慮范圍。而且從現(xiàn)有的研究結(jié)果看，數(shù)量分類結(jié)果與傳統(tǒng)形態(tài)分類結(jié)果基本一致。

數(shù)量分類學在植物檢疫領(lǐng)域的應(yīng)用并不是偶然的。1988年，戴玉成［15］就對數(shù)量分類學在真菌分類中的應(yīng)用進行了詳細的闡述和分析。近年來，數(shù)量分類學又在雜草種子鑒定方面取得實質(zhì)性的進展。謝敏等［16］首次應(yīng)用數(shù)學形態(tài)特征提取軟件獲取了3種菟絲子圖像的13 項數(shù)學形態(tài)特征值，并做了方差分析和聚類分析;傅怡寧等［17］用數(shù)量分類學的方法對35個來源的曼陀羅屬和木曼陀羅屬種子形態(tài)進行了聚類分析，為今后的種子形態(tài)鑒定工作提供了參考。

3 在植物檢疫領(lǐng)域應(yīng)用前景

目前為止，還未有數(shù)量分類學方法在植物寄生線蟲方面的應(yīng)用研究。長期以來，植物線蟲的分類和鑒定都是以形態(tài)特征為主要依據(jù)，由于同一種線蟲其形態(tài)和測量值等存在一定的變異，常常很難與近緣種區(qū)分開來。近年來，分子生物學的技術(shù)和方法廣泛應(yīng)用于植物線蟲的分類和鑒定，如Burgermeister 等［18］曾對26種傘滑刃屬線蟲進行了ITS-RFLP 的分類比較;鄭煒等［19］曾對寧波地區(qū)松木中的松材線蟲和擬松材線蟲進行了分子生物學方法鑒定區(qū)分。但分子生物學方法還是存在費用高、操作技術(shù)要求高等問題。數(shù)量分類學方法能同時考慮到眾多來源不同的性狀指標，可以利用結(jié)構(gòu)特征及DNA 特征等進行分析，還可以結(jié)合生態(tài)和分布等指標綜合分析。所以數(shù)量分類學方法是進行分類的一種有益的輔助方法，其在植物寄生線蟲分類上的應(yīng)用是可行的，此方面的工作有待進一步展開。

［1］Sneath P，Sokal R.數(shù)值分類學:數(shù)值分類的原理和應(yīng)用［M］.趙鐵橋，譯.北京:科學出版社，1973.

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［3］鐘揚，張曉艷.荷花品種數(shù)量分類研究［J］.武漢植物學研究，1987，5 (1):49-58.

［4］楊果，李彥，呂英民，等.梅花品種數(shù)量分類研究［J］，北京林業(yè)大學學報，2010 (S2):46-51.

［5］張西麗，周厚高，周焱，等.百合品種間的數(shù)量分類研究［J］.廣西植物，2000，20 (4):325-328.

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［7］唐東琴.桂花品種數(shù)量分類學研究［J］.南京林業(yè)大學學報，1998，22 (1):37-41.

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［18］Burgermeister W，Metge K，Braasch H，et al.ITS-RFLP patterns for differentiation of 26 Bursaphelenchus species(Nematoda:Parasitaphelenchidae)and observations on their distribution ［J］.Russian Journal of Nematology，2005，13(1):29-42.

［19］鄭煒，顧建鋒.寧波松木中松材線蟲與擬松材線蟲混生現(xiàn)象的報道［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學，2009，55 (5):46-49.