King爱24936524
范文一：[doc] 氮素对粳稻主要数量性状的表现型和遗传变异的影响
氮素对粳稻主要数量性状的表现型和遗传
变异的影响
四川农业大学19919(1):57—65
J.SichuanAgricUniv
氮素对粳稻主要数量性状的
表现型和遗传变异的影响
彭俊华石井澡
(四川省农科院作物所?成都)【日本筑波国际农业垮中.)
鹈饲保雄
(日本国立农业环境技术研究所)
摘要选取10个典型的粳稻占占种,设置4个氮紊水平,不]3敬重复的裂区
设计,研究氮素对粳稻数量性状的现型和遗传变异的影响站明:氮紊对
一
些重要性状的作用达授显着水平,对其遗传方差遗传变异系数和广义遗传力
有明显影响;不同性状埘氮素的表型和遗传响应有差异,同一性状的表型和遗传
响应也不完全一致.困此,应在能他遗传信息充分表达的适当嚣嚣水
平下对育种
制料进行选择或加工
主题词氨(34D);水稻(49E);数量性状(45G1;遗j专力(45CC)
中图分类号S522.1;S1431:$330.25
迄今,l父j一玉米,-水稻等作物基副型与环境作的研究颇多.Johnson等Byth
等I1和Allcn等’大麦,小麦,燕麦,大豆雨1亚麻在同环境下的基因型方差,遗传进
度和遗传力的研究丧明,随着环境条件的改善,基因型和环境方差邯增大,而遗传力则变
化不大关1粳稻数量茌茬不氮素水平下遗传变异性的研究,目前还未见报.氮肥是
l界水稻生}中j泛应用而最重要的化肥之,关于特定水稻晶种对氮肥的反应的研究
日多1,但关于氮索对粳稻群体数量性状表现型的影响的研究还很少见报.
为此,乖文将探讨氮索水平对梗稻数量性状的表现型和遗传变异柏影响,供稻作干旱学
1990@-3;~24H收稿半文是第一作者n木进修时所完成试骑l=1勺一部分,吉林农业大学特园系鲁
重格同志协助处理资料,谨致}!
一
57—
工作者参考
一
科和方未
选取10个主要数量性状不同的典型粳稻品种.即太空,日本晴,秋睛,无值万石,
陆羽132号,越路早生,越兜,台中65,滇榆l号和山彦,构成一粳稻样本群体.用纯
氮量为46%的尿素作氮源,设置4个水平,即每公顷0,3570和105公斤纯氮(文中
简记为NN,N2,和N3).磷肥和钾肥都只设置了1个,k平,即150公斤P2O5/公顷
和8O公斤KO/公顷.氨,磷,钾都作底肥一次施人本田,以尽可能降低施肥方式给试.
验带来的偏差.
采用裂设计,3次重复,氮肥为l卓区因子,品种为副区因子试验r1989年存日
本筑波进行,土壤为火山尘土,表上中全氨含量为0697%,每100屯干袅土中含氨态氯
2.794毫克.所有品种均35目j目播种,5月3l}日移栽,每小区植5行,每行8穴,球
穴1苗,彳_了距25厘米,株距15厘米在生育期间『收获后考察了小厦中间5株的如卜
性状:株高(PH.,crn),播抽期(DSf1),单铼最高分蘖数(MTN),单株穗数(PN),
成穗丰(ETP,%),每穗总粒数(TSN),每穗实孵_奴(FSN),结实率(FSP,%1,T
粒重(GW,g),单株籽粒产量(GY,g),单株生物产量(BY,g)和收获指数
(HI)茹.
对各性状作了两类方差分析,即双因子(基因型和氮素)裂区设计的方差分析干『l每个
氮索水平下的单因子(基因型)随机化完全区组设计的方差分析,所羽数据为每小中问
5株的平均数..计算基因型,氮索和二者互作的平方和占平方和的百分率,以评愤各变
异来源在决定性状表型表现中的相对重要性….用如下公式估箅了备氮素水平下各性状
的遗传方差Vg,遗传变异系数CVg和义遗传力h:
Vg=rMSg一]ffSe}/
CVg=,『Vg/Xx100(%1
–/{Ve+re)
(1)
(2)
(3)
这里,MSg和MSe分别为基因型和误差均方,为平均数,n为复数,Vc为误差方
差.
结果分析
一
,数量性状的表型表现与氮素水平的关系
供试品种的I2个性状在各氮索水平下的表现及其与氮系水平的艾系(表11渡明
一
58,
襄1备性袱在四个氯蠢水平下的囊弛均数礁其与氯囊水平的关系
\童索水平
拦\NaN-N】N|Cv十
PH91.6O94.19.l?.
29103.195.如0.987’
DSHlO9.16108舯l08.78l08.
770.45-0.103
MTNl2.县618.0820.84249826.490.993?
PN90210.8l2.9414.2319.S00.996’
ETP’70.3660.6962.4257.248.86-0.874
TSN88_2876.5278.59.467.35—0.802
FSN82.1371.5273.4069.657.44-0.832
FSP93.4393.5793.92.360.61-o.739
GW25.9l25.7025.
0024.392.74.-0980々
GYl8.7919.7623_4623.S711.970.95l?
BY36.2340.4348.3950国8l5.520.982?
HI0.520.490.490.474.19-0.939
注:’-’分删表示达%和,显着水平;+表型均冀田氟萱水平的变异乐艇();r表型均敷
与氟素术平的相关系冀.
不同性状衷型表现对氮索的响应力明显不同.表型响应力较强的性状有MTN,PN.GY
和BY,其次最PHETP,TSN和FSN,而DSH和FSP的表型响应力根弱.随着氯索
水平的提高,PH,MTN,pNGY和BY呈线性增加.而GW呈直线下降,ETP,
TSN.FSN,FSP和HI也育线性下降的趋势,DSH则几乎保持恒定.
二,基因型氮素及=者互作的效应’
对各性状的方差分析结果列手表2.12个性状的塞西型效应几乎均扳显着,这是必然
的.因_为供试品种的选择就是以这些性状的差异性为依据的.除
DSHl和FSP两个性状
外,其余l0个性状反映的氮素效应几乎均极显着,只有TSN的显着性略低.至于互作
效应?只有DSH.MTN,TsN.FSN和GW达显着水平,其余7个性状概不显着.值
得注意的是,尽管氮素对DSH的作用不显着,但它与基因型对DSH的联台作月i则是显
着的..
表2还丧明:在DSH,FSP,GW和HT的_袤型表现中,基因型相对重要性犬于
50%,即这些性状的表现型主要取决予基因型.在PH,TSN和FSN的表型表现中,基
因型的相对霹耍性虽然小于50%,但仍然明显高于氮索的相对重要性,可见,在这几个
性状中基因型的作用比氮素或其它因素太.在一MTN,PN和BY中,氯素的相对重要性
大予50%,郧这些性状的表现型主妥决定干氮索水平.在ETP和GY中,氮索_舶相对重
饔性虽然小50%但仍然明显高于基因型.至于GXN互作.1其相对重要性一般较
低,但在ETP,TSN和FSN中,其相对重要牲相对较高,.明显高l:其它性状.值得注
意的是.存DSH和FSP两性状中,GXN互作的相对重要性还高于氮索.在GY这个重
要性状中,GXN互作的相对重要性与基因型差不多.
一
59—
表2各数量性状方差分析眭.
变异来源基因型氟素互作
项目
性状MSRIMSRIMSRI
PH470ll48678584029.
63l87l5.81
DSH640,30}’96.舵7.I50,362711.22
MTN70.08十I7.5877,9564,818766.59
PN2l85}22.141579353.35I33405
ETP17424l9.909267535,2g38.07l304
TSN851.55十47.44l030.00I9.I398871653
FsN554l64t369I39I227477.82l7.42
FSP126.0064,6I9,76l673375.18
GW23987mI4.46{14,180.605.29
GYI】.I17.64l982345.433477.I6
BYl472ll6.561397.3852.391592538
‘
HI0.0I2+603700l2I8.940,00048700
汪:,分别表示迭5%和』%显着水平:MS均方:RI相对重要性().
三,数量性状遗传方差和遗传变异系数与氯素水率的关系
表3的结果表明:pH..DSH,MTN,TSN,FSN.FSP,GW和HI在各彝素水平
下的遗传方差达5%或1%显着水平;PN,ETP和BY在某些氮索水平下遗传方差显
着,但在其它氯素水平下不显着;GY在4个氮衷水平下的遗传方差邯不显着.各性状的
遗传方差并不恒定,性状间由变异系数度量的遗传方差对氮系求平的响应力明显不丽.只
有DSH和GW低于20%,其余性状均高于255’,随着氧素水硼0提高,PH,DSH,
TSN,FSN和GW的遗传方差有线性下降的趋势,其中,GW与氨紊水平呈显着负相
关;面MTN,GY,BY和HI则有线性上升的趋势,其中,Hr与氯素水平里显着正午H
关’
再从遗传变异系数(表3)来看,它在4个氮索水平上的表现也不稳定.各性状遗传
变异系数对氨素水平的响应力不同,DSI-I和GW低于s%,其余10个
性状则高丁tO%
随着氮索求平的提高,ETP,GY和Hr的遗传变异系数有线性增加的
趋势,其中,HI与
氮素水平呈显着正相奖;而PFI,DSH.TSN.FSN和GW的遗传算系数
有线性减小
的趋势,其中,PH与氮素水平呈显着负相关.
一
60,
表3四个氮素水平下各性状的遗传方差和遗传变异系数
性状
氮紊水平i
渗数1NoN
PH
D跚
MTN
ETP
TSN
GW
V
N,
fcv
I74}}j2566I-o928
546I7.771--0966
VgI6ls2}51.66}}49.97?’51.07}’l
CVg7196.666.50657f
I2.68*3.52*._’9?58
CVgI2.73l03815431239j
Vgj171
CVg1450
VgI8.09
I
CVE404
VgIl95-87
CVg’15.
85
118.82?
-327
Vg{8.37
CVg}3.10
Vg234}
CVgI5.91
097+,06
9A)6796
5322605
3.8O8l8
57g9?48.83?
9.94889
2.42}
t093
l5.14
680;
469』.,
1I38”--0977
3.2J0s72
132.800833
注:,分刺表示选j%和豆着水平:c有关参数圆氪案水平的变异数(%);有关参数
与氪素水平的相关系数.
四.数量性糕广义遗传力与氟素水平的关系
由表4可知,DSH的h;在4个氮素水平下均很高.而ETP,GY和BY则较低.
h的大小也受氮素水平的影响,只是同性状的响应力不,其中,DSH最低(仅为
0.51%),其次是TSN和GW(均低于l0%),其余性状的响应力较强(均高于10%).
随者氮紊水平的提高,PH.和Gw的h,B有线性减小的趋势,而
MTN,ETP,FSP和
GY赌线性增加的趋势,其余性状的增减趋势不明显.
一
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裹4四个氯素水平下备性状舶广义量传力
性家承平:NIl’N|CV
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PH,0.BJ0.830.57】8I7-0.8I2
0.B9
DsH970.980.970.5l0.258
j0.1597
M0.380.760.6230.490656
仉46
PN0.440.28D.5:t280--0.3D4
{0.SBErPl
0.I20.440.4254.060793
0.20+
TsN-0.8J0.670.8OR.54--0.2J7
O.79
FSN0810.620.70l1.06--0505
i0.74
FSP0.660.9l0.69.33.720.705
0,3’.
0W0.940870768.64--0.645
{0.86
..GY10.000.050.2Il9570.8l1
0.03+
BY0.240.3l十04930.070.444
0.74
H10.720.900.74】0.820277
泣:+固遗传方差不显着,此估计值悝供参考:
c广义遗传力圆氟素水平的变异示教(%);
,广义逢侍力与氘素水平的相关乐数.
一
,粳稻数?性状对氯素水平的表型响应
粳稻籽粒产量随氮素水平的提高而明显增加,这主要是最高分蘖l牧,穗数和生物产量
的增加所致,因为它们是产量构成因素且也随氮素水平的提高而显着曾加.另一方面,尽
管成穗率,每穗总粒数和实粒数,干粒重和收获指教c}【是量构成田紊或与产量密切相
关,但它fn却髓氮素水平的提高而有下降的趋势,因而在本试验中,它环是产量增加的
直接原囡I裘1).
Ota等[1.0研究表明,增加底肥中氮素量未使籼稻品种单株穗数增加.Mikoshiba等’
却指出,籼稻品种随着氮索水平的提高裘现生长速率,分蘖数和秆长
f增加.在本研究中
(表1),随着氮素水平的提高,粳稻株高.单株最高分蘖数和穗数,单株籽粒产量和生物
产量有增加的趋势;与之相反,成穗率,每穗总粒数和实粒数,千粒琶和收获指数等则有
下降的趋势.
据表型均数因氮素水平的变异系数(表1)和氮索对性状丧型燕现的贡献(表2)来
判断,单株最高分蘖数和穗数,单株籽粒产量和生物产量对氨袈水平的表型总响应力最
高,株高,戏蔼率,每穗总粒数和实糙数次之,播抽期和结实率两个性状根弱.试验结果
一
62—
(表1)还表明,株高,单株最高分蘖数和穗数,单株籽粒产量和生物产量与氮素水平呈
显着正相关,干村重与氮素水平呈显着负相关,可见,这几个性状对氮素水平的表型线性
响应力显着,从氮素水平易推断它们的表现型.
二.粳稻数量性状对氮素水平的遗传响应
Allen等0研究指出.大麦,小麦.燕麦大豆和亚麻在好环境中的产量遗
传方差和
误差方差均比较大.Byth等[41指出,利用好环境可使大豆数量性状遗传进度达m最大预
测性.但基I一多个环境计算的实际产量进度在所有测试环境中基本上相等.Johnson等0
也指出.燕麦品种中基因型方差随环境胁迫的减小而增加.本试验结果(表3)并不尽
然,随着氮素水平的提高,粳稻某些性状的遗传变异性增加,另一些性状的遗传变异性则
减小.由遗传方差和遗传变异系数可以反映性状遗传变异性,这种变异性因氮索水平的变
化程度可以度量性状对氮素水平的遗传响应力.据此可以认为:粳稻播抽期和千粒重对氮
素水平的遗传总响应力较低,即它们的遗传变异性较稳定,不易受氮素水平的影响;单株
籽粒产量和生物产量等10个性状对氮素水平的遗传总响应力较强.其遗传变异性易受氮,
素水平的左右.相关分析(表3)表明.株高的遗传变异系数,千粒重的遗传方差及收获
指数的遗传方差和遗传变异系数与氮素水平相关显着,即它们对氮索水平的遗传线性响应
力显着,随若氮索水平的提高.株高和f粒重的遗传变异性减小.而收
获指数的遗传变异
:增加.
J0等0研究指出,燕麦数量性状的遗传力并不总是随环境条件的改善而提高.
Ant..J1.商,中,低产量试验中,广义遗传力的平方根值差异不大.而本试验
则表明(』1株高单株最高分蘖数和穗数,成穗枣,结实率,单株籽粒产量和生物
产量的h嚣素水平的波动很大,即E们的h易受氮素水平的影响因氮素水平的改变
而h波动大陛状有播抽期,每穗粒数,f牲重和收获指数,即它们的h对氮素水
平不太敏感或稳定性较强.从h与氮素水平的相关系数(袁4)来看.尽管各性状并不
显着,但仍可看出一些趋势:随着氟素水平的提高,株高雨I干粒重的h有减小的趋势,
而单株最高分蘖数,戚穗事.结实率干?单株籽粒产量的h则有增加的趋势,其余6个性
状的增减趋势不明显,即氮紊水平对之们的线陛效应相对较小.
结语
粳稻数量性状对氮素的丧型响应和遗传响应并不总是一致的(裘1,表3),在育种上
仅考虑性状是现型对环境的反应是不够的,还应考虑性状遗传变异性对环境的反应.氮素
水平不仅影响数量性状的袭现型,还影响其遗传变异性的表达,因此.在粳稻育种中,试
验地应具有适’的氮素水平或更有代表性的肥力.换向话说,应根据育种目标,把育种利
料置于适的氯察水平F进行加工或选择,其目的在于使遗传信息充分表达,提高育种效
率.
一
63—
参考文献
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applicationanddepictionatdiffcrcntstagesot’growthonsterilityinlndicarice.JapanJ.or
TropicalAgric,9(2):76—79.
64——
EFFECTOFNITROGENONTHEPHENOTYPESAND
GENETICVARIATIONSOFMAIN.
QUANTITATIVE
CHARACTERSINsinicaRiCE
PengJunhuaeta1
(CropInstitute,SichuanAcademyofAgficSciChengduChina)
KiyoghiISH?
(TsukuhaInternationalAgric.TrainingCen~r,TsukubaJapan)
YaslloUKAI
(NationalInstituteofAgro-EnvironmentalSci.TsukubaJapan)
Abstract
Tspaperistodealwiththeeffectofnitrogenonthephenotypic
performancesandgeneticvariationsofmainquantitativecharactersinsinica
rice.Tentypicalsinicavarietieswerechosenandthesplit-plotdesignwith4ni-
trogenlevelsand3replicationswereemployed.Theresultsjndicatedthatthe
genotypicvariances.geneticvariationcoemcientsandbroad-senesheritaBilitise
ofsomeimportantcharacteswereaffectedseverelybynitrogen】evels.Theef
fectsofnitrogenonthephenotypesofplantheight,paniclenumber/plant.
1000grainweight,grainyieldandbiologicalyieldperplant,harvestindexand
soonwerehi血
lysignificant.Thereweresomedifferencesamongthecharacters
inthephenotypicandgeneticresponsestonitrogen.1evels,andthephenotypic
responsewasnotalwayscorrespondentwith;thegeneticresponseforsome
+
characters.Itcanbeconcludedthatthebreedingmaterialsshouldbesubjected
t0selectionatapropernitrogen1evelwhichcancausethegeneticinformaionto?
.
befullyexpressed.
SUJECTWoRDS:NITROGEN;LoWLANDRICE;QUANTITA—
TIVECHARACTER;HERITABILITY.
一
65—
范文二：【生物】生物基因型和表现型的判断方法
1．正推法（由双亲推断子代的基因型和表现型）
(1)方法：亲代基因型→配子基因型→子代基因型种类及比例。如果是多对基因的就将亲代中控制每对相对性状的基因拆开分析，分别判断出其子代基因型与表现型的种类，然后综合起来(用乘法)可求出子代各种基因型和表现型的概率。若亲代有显性纯合子(AA)，则子代全表现为显性性状。若亲代有隐性纯合子(aa)，则子代一定含有隐性基因(a)。
(2)例如：基因型为AaBbCc与AabbCc的两亲本杂交，求子代基因型及表现型的种类可用如图所示的方法。
2．逆推法（由子代推断亲代的基因型和表现型）
方法一：基因填充法。先根据亲代表现型写出能确定的基因，如显性性状的基因型可用A_来表示，由于隐性性状的基因型只有一种aa，而子代中一对基因分别来自两个亲本，由此即可推出亲代中未知的基因型。
方法二：隐性纯合突破法。出现隐性性状就能写出基因型。子代中的隐性个体往往是逆推过程的突破口，由于隐性个体是纯合子（aa），因此亲代基因型中必然都有一个a基因，然后再根据亲代的表现型作进一步的推断。
方法三：根据子代性状分离比解题。单独分析某一性状时：
①若子代性状分离比为显∶隐=3∶1→亲代一定是杂合子，即Bb×Bb→3B_：1bb。
②若子代性状分离比为显∶隐=1∶1 →双亲一定是测交类型,即Bb×bb→1Bb：1bb。
③若子代中只有显性性状→ 双亲至少有一方是显性纯合子，即BB×BB或BB×Bb或BB×bb。
④若子代中只有隐性性状，则双亲一定都是隐性纯合子,即bb×bb→bb。
3．分解组合法
基因的自由组合定律研究的是控制两对或多对相对性状的基因位于不同对同源染色体上的遗传规律。由于控制生物不同性状的基因互不干扰，而是独立地遵循基因的分离定律，因此，我们可以用分解组合法来解这类题。
（1）解题步骤
①先确定此题是否遵循基因的自由组合定律。
②分解：将所涉及的两对(或多对)基因或性状分离开来，一对一对单独考虑，用基因的分离定律进行研究。
③组合：将用分离定律研究的结果按一定方式进行组合。
（2）应用
①配子种类，如AaBbCc产生的配子种类可先分解为：Aa产生的配子种类为2种，Bb产生的配子种类为2种，Cc产生的配子种类为2种，则AaBbCc产生的配子种类为
（2×2×2）8种。
②基因型种类，如AaBbCc×AaBBCc的后代基因型种类
可先分解为：Aa×Aa的后代有3种基因型（1AA∶2Aa∶1aa）；Bb×BB的后代有2种基因型（1BB∶1Bb）；Cc×Cc的后代有3种基因型（1CC∶2Cc∶1cc）。所以AaBbCc×AaBBCc的杂交后代有（3×2×3）18种基因型。
③表现型种类，如AaBbCc×AabbCc的后代表现型种类
可先分解为：Aa×Aa的后代有2种表现型；Bb×bb的后代有2种表现型；Cc×Cc的后代有2种表现型，所以AaBbCc×AabbCc的杂交后代有（2×2×2）8种表现型。
范文三：两对相对性状杂交实验中F_2表现型之比的分析
两对相对性状杂交实验中 F表现型之比的分析 2
( )浙江省新昌中学 312500 石振东叶飞昌
() , F表现型的种具有两对相对性状的纯合体杂交 3/ 8 3/ 16 + 3/ 16。遗传图解与高中《生物》教材中孟德 2
类及比例有多种情况 , 这与不同对基因在染色体上的 尔实验相同 。
, 亲本为 AAbb 与 aaBB 时 , F表 现 型 种同理可知 位置有最直接的关系 ,因为 F产生配子的种类及比例 1 2
类及比例与上述相同 ,但新组合占 3/ 8 ,重组合占 5/ 8 决定于基因在染色体上的位置关系 。在完全显性以及
2 两对基因位于同一对同源染色体上各种配子活性 、受精卵发育率和环境条件均相同的情
根据遗传学原理 , 多对等位基因 位 于 同 一 对 同 源 况下 ,根据基因在染色体上的位置不同以及是否发生
染色体上时 , F在减数分裂形成配子时 ,连在同一条染 互换 , F表现型种类及比例有以下几种类型 。本文所 1 2
色体上的基因常连在一起遗传 ,这叫连锁遗传 ; 有的生 指的非等位基因间没有任何形式的相互作用 。
物种类 ,来自父方的染色单体与来自母方的染色单体 () ( ) 1 两对 或多对基因分别们于两对 或多对同源染
间按一定比例相互交换对应片段 , 即不完全连锁遗传 色体上
或称连锁互换遗传 。按同源染色体间是否 发 生 互 换 ( ) 根据遗传学原理 , 具有两对 或更多对相 对 性 状
F表现型种类及比例有下列几种情况 :2 的亲本进行杂交 , F在减数分裂形成配子时 ,等位基因 1 2 . 1 双亲均为完全连锁遗传 随同源染色体的分离而分离 , 同时非同源染色体上的 非等位基因随非同源染色体的自由组合而自由组合 。 这一规律叫基因的自由组合规律 。
如选用 AABB 与 aabb 两纯合体作亲本进行杂交 , F基因型为 AaBb , F经减数分裂能产生 AB 、Ab 、aB 、ab 1 1
四种雌雄 配 子 , 各 占 1/ 4 。各 种 雌 雄 配 子 结 构 机 会 均 等 ,所以 F中 表 现 型 种 类 及 比 例 为 A-B- : A- bb : aaB- 2
( ) aabb = 9?3?3?1 。亲组合占 5/ 8 9/ 16 + 1/ 6,重组合占
脏肾鸟类的
北京市 ( )首都师范大学生物学系 张子慧100037
)( 102200 北京市昌平县红治中学 王立国
鸟类是适应飞翔生活的一支高度特化的脊椎动物 类群 ,新陈代谢旺盛 ,作为泌尿器官的肾脏在结构与机 能上有其适应性的一面 , 也有区别于其它脊椎动物的 独到之处 。
1 肾脏的形态特征
鸟类的肾脏相对较大 ,约占体重的 016 %,211 % 。 且肾脏重与体重略呈反比关系 , 即个体相对较小的鸟 () 类 体重小于 100 克的肾重超过体重的 1 % ,体重介于100 克,1000 克的中型鸟类的肾脏几乎占体重的 1 % 。
( ) 而个体较大的鸟类 体重大于 1000 克其肾脏不 及 体 重的 1 % 。通常认为这是因为小型鸟类的新陈代谢水 平较高 ,其单位体重的能耗大于大型鸟类 的 缘 故 。雀
形目的鸟类多为体重小于 100 克的小鸟 , 故 肾 脏 相 对; ?中特别伸长鸡形日 、鸽形目 、雁形目的同属 ? 发达 ,尤其是鹪鹩科的鸟类 ,肾脏平均达体重的 116 % 的肾脏发现于目和鹤形目 ; 形目的类群同时具 () 长嘴沼泽鹪鹩高达体重的 211 %。鸡形目及鸽形目 ( 有 ?, ?, ?3 种类型 ,雀形目 霸 科 、燕科及鸦科的部 的肾脏相对较小 ,平均占体重的 0178 %和 01775 % 。 ) 分种类除外的肾脏属于 ?或 ?,外观虽为两叶 ,但却 肾脏位于体腔背侧 ,通常由头 、中 、尾三叶组成 ,深 实为三叶构成 。真正只有二叶的肾脏仅见于犀鸟 。图 陷于愈合荐骨的凹窝内 。由于盆腔的形状和容积的差 中前 、后短线分别代表穿过头叶与中叶间的大腿动脉 异 ,以及三叶发达程度的不同 ,可将鸟肾划分为 5 种类和髂外静脉 , 以及穿越中叶与尾叶间的坐骨动脉与静 () 型 图 1。脉 。位于前 、后短线间的区域即为中叶 。
范文四：燕山板栗种质资源表现型性状的研究与评价
燕山板栗种质资源表现型性状的研究与评价
分类号:密 级:
UDC : 单位代 码:10798燕山板栗种质资源表现型性状研究与评价Phenotypic Traits of Yanshan Chestnut
Germplasm Resources Research and
Evaluation
专 业:园 艺
研 究 方 向:板 栗种质 资源
研究 生:曹 杰指 导 教 师:王 同坤 齐永顺
所 在 院 所:园 艺科技 学院
2013 年 5 月 独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的
研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发
表或撰写过的研究成果, 也不包含为获得 河北 科 技师 范学 院 或其他教育机
构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡
献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 河 北 科技 师范 学院 有关保留、 使用学位论
文的规定。特授权 河 北 科技 师范 学院 可以将 学位论文的全部或部分内容编入
有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查
阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名: 导师签名:
签字日期:年 月 日 签字日期:年 月 日中文摘要
本论文采用田间实地调查和实验室分析测定相结合的方式, 选取48 份有代
表性的 燕山板栗种质资源,从其 表现型入手,系统全面的分析研究了燕山板栗
种质资源的表现型特征,主要包括 板栗物候期特点,生物学特性, 树体、叶片、
枝条、 花序、 刺苞、坚果 等指标的形态特征, 花粉在电镜下的形态特征 差异 以
及 板栗仁 中含水量、蛋白质含量、淀粉含量、可溶性糖和还原糖含量等主要营
养成分的 研究与 分析, 为以后选育板栗优良品种、 板栗资源分类、生产栽培以
及 更深入研究提供了有力的理论基础。
对田间 调查结果采用单因素方差分析法 、系统聚类法进行数据分析,对实
验室 测定 结果 采用方差分析、系统聚类和典型相关分析相结合的方式 进行数据
分析,得出结论:
一、 燕山板栗种质资源不同品种(系)间 树体、叶片、枝条 、花序 等表现型性
状上的差异均达到显著水平,呈现出丰富的遗传多样性。
树体性状 方面: 苇子峪的树体最高,平均值为379.67cm ,燕明最低 ,为
160.00cm ; 少雄干径最粗,为10.42cm ,石丰干径最细,为4.35cm ;少雄冠幅
最大,为271.00cm,燕丰最小,为108.00cm 。
叶片性状方面: 东陵明珠叶片纵径最长, 为25.11cm , 北京8 号、 艾峪口最
短,分别为12.50cm,13.58cm ;燕山短枝叶片最宽,为10.64cm,北京8 号、艾
峪口的叶片横径最窄,分别为5.83cm 、5.92cm 。
枝条性状方面:结果母枝数最多的为上丰,44 个,苇子峪和迁西职教个数
最少, 仅为1.33 个; 宽城西1 结果母枝长度最 长, 为53.68cm, 最短的为石丰,
为12.67cm ; 结果母枝粗度最粗的为宽城西1 为1.26cm , 北京8 号最细, 为0.49cm ;
结果母枝上的平均结果枝数以青龙23 号最多 ,平均为2.59 个,遵化短刺
最少,
约为0.50 个;结果枝个数最多的为 上丰,80 个,最少的为迁西职教,1.33 个,
结果枝最长的为迁西职教,长度为50.83cm ,最短的为石丰,为10.92cm,结果
枝粗度最粗的为大板红, 为0.81cm ,最细的为北京8 号,0.31cm ;尾枝长度迁
西职教最长18.5cm,雄84、石丰没有尾枝。
花序性状方面: 遵达栗 雄花数最多, 平均17 个, 少雄、 宽城崔1 的雄花数最少;
大板红的雌花数量为4 个,雄84 等的雌花数 为3 个,其余品种均为 1 到 2 个。
雌雄花数量比例约为9:100 到2:5 ;燕山魁栗 雄花长度最长,为21.94cm,燕胜
最短,6.60cm ;宽城1 号的雄花序平均起始节 位最高,平均在第8 节,最低的
为青龙25 号,平均1.9 节,雄花序末节位最 高的是小粒,为22.3 节,最低的
为王厂沟,为9.7 节。 萌芽率方面艾峪口最低,为53.43%,青龙早熟2 号最高,为91.64%。
二、 燕山板栗种质资源不同品种(系)间刺苞、坚果表现型性状上的差异均达
到显著水平,呈现出丰富的遗传多样性。
燕山板栗种质资源在刺苞形状、刺苞开裂方式、刺束粗细、刺束硬度、刺
束分枝角、刺束密度、刺束长短、刺束颜色、两性花序尾部枯存、 坚果颜色 、 坚
果光泽 、 边果形 状 、 果顶果肩 、 茸 毛分布 、 茸毛 色泽 、 茸毛稀密 、 底座大 小 、 底座光滑 度、
底座接线 、 筋线明显 程度 等表 现型性状 方面呈现 出丰 富的多样性 。
平均单果重最重的为青龙早熟2 号,为10.7g ,最轻的为塔丰4.6g;刺苞
大小方面最长的为迁西李印志, 平均达8.8cm , 最短的为艾峪口,4.09cm; 宽度
最宽的为迁西李印志7.85cm 最窄的为艾峪口 ,3.22cm ,高度最高的为小粒,
6.18cm ,艾峪口最小,为3.04cm ;刺苞厚度最厚的为燕昌0.32cm ,最薄的为丰
产(宽城),0.12cm 。出实率最高的位青龙后擦岭2 号,达到47.24% ,最低的
为青龙25 号,为26.25% 。总苞重最轻的为石 丰25.5g 最重的为苇子峪,达到
77.2g ; 燕龙的平均单株产量最高,达到1509.0g ,雄84 最低,为284.8g。
三 、燕山板栗种质资源 不同品种(系)间 物候期 差异比较明显。
板栗萌芽期主要集中在4 月10 号到 4 月16 号 ,展叶期主要集中在4 月28
号到5 月 2 号,雄花序显露期主要在 5 月初, 集中在4 月30 到 5 月 3 号左右,
雌花主要在5 月19 到 5 月22 日左右显现,盛 花期主要集中在6 月 3 日到 6 月
15 日, 果实成熟期主要集中在八月底到九月底。 燕山板栗种质资源不同品种 (系)
间同一物候期差异明显。
四 、燕山板栗种质资源 不同品种(系)花 粉在 电子显微镜 下形态特征没有明显
差异,在大小方面差异比较明显。
板栗花粉在电镜下均为长椭圆形,花粉极面观为钝凹三角形,外端钝圆,
镜检所见黑色中缝线为3 条萌发沟。各品种(系)花粉的外壁纹饰没有明显不
同。 长轴平均长19.89um, 短轴平均长9.38um, 长短轴之比 为2.12. 不同产地花
粉长短轴 差异比较明显, 赤道轴最长的为金丰,21.88um ,最短的为青龙26 号
18.28um 。极轴 最长的为燕丰,为10.24um ,最短的为大青杆8.96um 。
五 、燕山板栗种质资源 不同品种(系) 板栗仁 中主要营养成分 含量 有明显差异,
均达到极显著水平。
含水量最高的品种为卢龙罗玉平,为59.39%,遵化短刺的含水量最低,为
50.91% ; 还原糖含量变化范围在1.01%-3.72% 之间, 其中雄84 还原糖含量最高 ,
最低的为艾峪口,为1.01%;可溶性总糖含量的变化范围在3.65%-10.37%范
围
内 , 迁西李印志最高 , 最低的为艾峪口 ; 板栗淀粉含量最高的为雄84,
为38.01% ,
含量最低的为宽城崔1,为23.93% ;蛋白质含 量平均值最高的为燕山早丰,
为
18.76% ,最低的为宽城崔1,为10.30%。
关键 词: 燕山板栗 ;表现型 ;形态特征 ;物候 期; 花粉;营养成分
ABSTRACT
The papers combine field surveys and laboratory analysis
determination,48 representative Yanshan Chestnut Germplasm Resources are
selected from the Hebei Normal University of Changli Campus Horticultural
Experiment Station Chestnut resource garden ,starting from the of Yanshan
chestnut germplasm resources phenotype, analysis and study the
phenotypic characteristics of the of Yanshan chestnut germplasm
resources Systematicly and comprehensively ,mainly including different
varietieslineschestnut phenophase characteristics 、chestnut
biological characteristics of different varietieslines ,the
morphological characteristics of the chestnut tree , leaves , twigs ,
inflorescence , thorns bud , nuts and other indicators of the different
varietieslines, The chestnut pollen of different varieties lines the
research and analysis of the in the morphological characteristics of the
electron microscope and chestnut in water content , protein content ,
starch content , soluble sugars and reducing sugar content of major
nutrientsField findings using ANOVA analysis , system clustering
method of data analysis , Laboratory measurement results using analysis
of variance , system clustering and canonical correlation analysis
combined data analysis ,concluded that Yanshan chestnut germplasm
resources of different varietieslines on the tree, leaves ,twigs , and
other phenotypic traits differences reached a significant level, showing
a rich genetic diversity ;Yanshan chestnut germplasm resources of
different varieties lines pollen was no significant difference in the
morphological characteristics of the electron microscope , the obvious
difference in size ;phenophase more obvious differences between
Yanshan
chestnut germplasm resources of different varieties lines ; Yanshan
chestnut germplasm resources of different varieties lines chestnut
have reached a very significant level in the content of major
nutrients.This thesis is the first comprehensive system for research and
evaluation of the chestnut germplasm resources phenotype traits,whtch
has provide a strong theoretical foundation for the superior varieties
bred chestnut ,chestnut resource classification ,production and
cultivation , as well as in-depth study in the futureKey words: Yanshan chestnut; Phenotype; Morphological characteristics;
Phenophase; Pollen; Nutrients 目录
第一章 绪论2
1.1 引言..2
1.1.1 板栗概况.3
1.1.2 燕山板栗介绍3
1.1.3 研究区地理环境概况及调查品种介绍.3
1.2 研究现状.3
1.2.1 国内研究现状3
1.2.2 国外 研究现状3
1.3 研究 目的及科学意义3
1.3.1 研究目的.3
1.3.1 科学意义.3
1.4 发展前景.3
第 二章 燕山板栗种质资源物候期调查与研究..2 2.1 材料与 方法..3
2.2 结果与分析..3
2.3 讨论..3
第 三章 燕山板栗种质资源不同品种(系)形态特征与生物学特性研究.2 3.1 材料与方法..33.1.1 树体性状调查33.1.2 枝条性状调查3 3.1.3 叶片性状调查3
3.1.4 花序性状调查3
3.2 结果与分析..3
3.2.1 树体高矮..3
3.2.2 干径3
3.2.3 冠幅3
3.2.4 叶片横纵径3 3.2.5 结果母枝..3 3.2.5.1 长度..3 3.2.5.2 粗
度..3 3.2.5.3 个数..3 3.2.5.4 平均结果枝数3
3.2.6 结果枝.3 3.2.6.1 长度..3 3.2.6.2 粗度..3 3.2.6.3 个数..3
3.2.6.4 结果枝上平均苞数..3
3.2.7 二次花现象3
3.2.8 尾枝长.3
3.2.9 花序特性..3 3.2.9.1 雌雄花数量..3 3.2.9.2 雄花长度.3 3.2.9.3
雄花序着生节位.3
3.3 萌芽率.3
3.4 讨论3
第 四章 燕山板栗种质资源刺苞、刺束及坚果性状研究2
4.1 材料与方法3
4.1.1 刺苞、刺束性状调查.3 4.1.2 坚果性状调查.3
4.2 结果与分析3
4.2.1 采收期.3
4.2.2 刺苞、刺束性状..3
4.2.3 刺苞大小、厚度..3
4.2.4 坚果性状..3
4.2.5 单果重.3
4.2.6 苞内单果个数.3
4.2.7 出实率.3
4.2.8 总苞重.3 4.2.9 单株产量..3 4.3 讨论3
第 五章 燕山板栗种质资源花粉形态特征电镜扫描分析2
5.1 材料与方法3
5.2 结果与分析3
5.3 讨论3
第 六章 燕山板栗种质资源果实营养成分研究..2
6.1 材料与方法3 6.1.1 材料.3 6.1.2 方法.36.1.2.1 坚果含水量实验..36.1.2.2 还原糖含量、可溶性总糖含量实验.36.1.2.3 淀粉含量测定实验36.1.2.4 蛋白质含量测定实验.3
6.2 结果与分析3 6.2.1 板栗含水量.3 6.2.2 还原糖、可溶性糖含量3 6.2.3 淀粉含量3 6.2.4 蛋白质含量.3 6.2.5 果实营养成分四个指标聚类分析.3
第 七章 结论2
参考文献..68
发表论文和参加科研情况说明..74
附录75
致谢76 第二章 燕山 板栗种质 资源物候 期调查与 研 究
第一 章 绪论
1.1 引言
1.1.1 板栗概 况
板栗属壳斗科(Fagaceae)栗属(Castanea ),原产我国,栽培历史悠久。
早在西汉时期,司马迁在《史记?货殖列传》中就有对板栗的详细记载;《苏
秦传》中也有“秦说燕文侯曰:南有碣石雁门之饶,北有枣栗之利,民虽不细
作, 而足于枣栗矣, 此所谓天府也” 之说 。 由此 可见, 中国的劳动人民早在 2000
多年前就已栽培板栗。 全世界栗属植物 有10 个种,主要分布于亚洲、欧洲、非
洲和美洲 ; 分布于亚洲的有4 个种,即分 布于 中国大陆的中国板栗、茅栗、锥
栗及分布于日本朝鲜半岛的日本栗, 其中因具有食用价值而进行广泛栽培的有
[1]-[10]
中国板栗、欧洲栗和日本栗。
板栗 与枣、桃、李、杏同为中国古代五大名果,也是世界著名 干果树种。
板栗 坚果 营养丰富,干物质中淀粉 含量占40%-50%、糖含量 占20%-25%、蛋白质
[11]-[12]
含量 占7%-10%; 板栗蛋白质中含有人体 所需的多种氨基酸,如赖氨酸、 苏
氨酸、 亮氨酸等, 还含有一定量的钙、 磷、 铁, 以及胡萝卜素、 维生素 B, 维生
素C 等营养物质。此外,板栗的食用价值 很 高 ,糖炒、做菜风味俱佳,还可以
加工成各种罐头、栗脯、栗羹等美食,长期食用可达到养胃、健脾、补肾、养
颜等保健功效。 板栗味甘,性温,入脾、胃、肾经,是养胃健脾,补肾强筋,
活血止血的佳品。板栗树材质坚硬,是制造军工、车船等的良好材料。 多生于
[13]-[15]
低山丘陵缓坡河滩地带,喜光,树冠圆广,枝茂叶大,结可食用的坚果.
板栗在中国分布地域辽阔,北起辽宁、吉林;南至海南岛;广泛分布在 26
个省(市、自治区、直辖市),其中以河北、山东、河南、陕西、甘肃、湖北、
江苏等省栽培最多。板栗为异花授粉植物,品 种间可以通过杂交 进行实生繁殖,
板栗在长期的系统发育中形成了丰富的种质资源和性状各异的品种生态群, 主
[16]-[18]
要有华北、西北、长江中下游、西南、东南、东北六大品种群。
我国板栗产量和栽培面积逐年增加,到2008 年,世界板栗产量为133.16
万吨,中国产量达到100 万吨,占总产量的75.1% 。(见榛子板栗一书P130 ).
然而我国板栗生产中存在许多问题,如良种化水平低,品种良莠不齐,经营管
[20]-[25]
理粗放,储藏加工能力差等。
1.1.2 燕山板 栗介绍
2 第二章 燕山 板栗种质 资源物候 期调查与 研 究
燕山板栗是华北品种群中一大特色,在国际市场上占有很高的地位。燕山
板栗品种多、 品质好,具有香、甜、糯的独特风味。河北科技师范学院园 艺实
验站板栗资源圃中保存着一百多份 燕山板栗种质资源,从中选取48 个具有代表
性的品种(系)进行调查、比较、分析,对燕山板栗种质资源的表现型性状做
[26]-[30]
了研究与评价。
1.1.3 研 究区地 理环境 概况及 调查品 种 介绍
前期调查在河北科技师范学院昌黎校区园艺实验站板栗种质资源圃中进
行。昌黎地区属暖温带半湿润大陆性季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,无台风,
无梅雨,四季分明。全年平均气温9.9-11 ?,最热在七月,平均气温25.1 ?;
最冷在一月,平均 气温-5.2?。年平均降雨量712.7 毫米。全年主导风向为夏
[31]-[35]
季西南风,冬季东北风,平均风速2.6-3.3m/s, 自然条件优越。
对2012 年资源圃中的48 份板栗品种(系)进 行了详细调查记录。选取的
板栗种质资源生长条件一致,管理方法一致。观察采用目测法,每个品种(系)
固定观察三棵树,每天早晚各去地里观察一次,并作详细记录。板栗资源圃中
试验对象均为2004 年定植,2006 年嫁接,株 行距为1m×3m。供试品种主要有
遵化短刺、紫珀、东陵明珠、塔丰、遵达栗、燕山短枝、燕丰、银丰、燕山早
丰、燕山魁栗、 大板红、垂枝栗东系、上丰、玉丰、石丰、燕昌、少雄、短雄、
金丰、 燕龙、 宽城西1、 宽城 崔1、 下河西 6 号 、 王厂沟、 艾峪口、
雄84、 大屯、
毛栗1 号、 基皱 、 燕胜、 大青杆、 北 京8 号 、 串 红、 小粒、 青龙23 号、 丰产 (宽
城) 、 青龙25 号、 迁西李印志、 迁西职教 、 迁 西李春园无雄花、 燕明、 苇子峪、
卢龙罗玉平、青龙后擦岭2 号、青龙早熟 1 号 、青龙早熟2 号、宽城 1 号、青
龙26 号、日本栗。
1.2 研究 现状
1.2.1 国 内研究 现状
改革开放以来,板栗生产技术进步加快,科学技术不断创新,促进了板栗
[36]
产业的发展。
良种选育方面:中国林 科院林科所育种研究室、江苏省农科院、山东省农
科院等科研单位先后开展种质资源调查和良种选育,北京、河北、等地也相继
[37]-[41]
展开,目前全国共选出200 多个优良品种。
3 第二章 燕山 板栗种质 资源物候 期调查与 研 究
栽培技术方面:实生繁殖、粗放管理、分散稀植的传统经营方式逐步被集
约化的园艺栽培方式所替代。许多地区已把板栗的技术开发列为当地的主导产
[42]-[48]
业。 栽培技术方面我国已得到国际同行国 家的高度认可,板栗栽培已经走
[49]-[53]
入标准化、规范化的轨道。
1.2.2 国外研 究现状
全世界栗属植物约有十几种, 作为经济栽培的有中国板栗、日本 栗、欧洲
栗和美洲栗4 种,其中中国板栗原产中国, 在 中国的立地条件下进行了人工栽
培利用, 形成北方糖炒栗和南方菜用栗两大类型。日本栗原产于日本和朝鲜半
岛, 已选育的品种有大正早生、 榜上栗、 利平、 石夸、 金华、 丹泽、 伊吹等 100
[56]-[60]
余个品种;欧洲栗原产于地中海沿岸, 现已分布欧洲及西亚地区。 主要品
种有Pa ra go n 、N u m bw yo n 、Ma r r o n C 等。美洲栗CL en la la
B or k h 原产于北美, 坚果较欧洲栗小。20 世纪初受到栗疫危害, 已濒 临灭
绝。中国板栗在栗属植物中占有重要地位,是世界各国进行食用栗品种培育,
[61]-[63]
抗虫、抗病育种的重要来源。
1.3 研究目的 及科学 意义
1.3.1 研究目 的
通过田间调察记录、分析,对所选取的板栗种质资源的物候期进行观察、
对比,总结其基本特征并通过调查掌握板栗物候期的主要特征,分析影响品质
和产量的关键期,为农业生产提供科学的理论支撑。掌握板栗开花期的主要特
点,把握盛花期,研究板栗花粉的形态特征,分析不同品种(系)板栗种质资
源花粉形态上的差异性。通过调查,掌握不同品种(系)板栗果实性状的差异
性及果实品质 营养成分的差异性,对不同品种(系)板栗仁按照国标方法进行
实验室分析,对得出结果进行统计分析以获得 不同性状之间的相关性和差异性。
对燕山板栗种质资源表现型的总体特征进行综合概括及对不同品种(系)板栗
种质资源的多样性及差异性进行分析,对燕山板栗种质资源的表现型性状做出
综合评价。
1.3.2 科学意 义
栗是世界最重要的坚果类果树,据统计,2003 年全球栗产量达90 多万吨,
种植面积311.9 万公顷,而中国板栗产量近60 万吨,面积达110 万公顷,占世
[64]-[65]
界总产量的64.9%,居世界首位。燕山处于暖温带大陆性季风气侯区。 年
4 第二章 燕山 板栗种质 资源物候 期调查与 研 究
均温6~10 ?,1 月均温―12~―6?,7 月20 ~25?。10?以上持续期195~205
天,活动积温2 600~3 800?。独特的气候条件使得燕山地区成为板栗生长的
[66]-[68]
适宜地,形成了丰富的板栗种质资源。
栗种质资源是板栗新品种选育、遗传多样性研究、生物技术研究和生产实
践的重要物质基础,发达国家十分重视对栗种质资源的搜集、保存和研究工作。
中国板栗品种总数约300 多个,我们实验站资 源圃中保存一百多种,均是来自
[69]-[70]
燕山地区,为燕山板栗种质资源的研究提供了便利的条件。
中国板栗品质在世界食用栗中享有盛誉,每年出口3-4 万吨,为国家换取
大量外汇,尤其是燕山板栗,在国际市场上的出口价为 2000 美元/吨。在美国
市场上销售为4.45 美元/千克。由于我国人口 基数大,人均耕地不足,人均粮
食短缺,可以以栗代粮,满足山区人民对粮食需求不断增长的问题。应充分利
用荒山荒地,积极发展板栗生产,既可部分解决粮食问题,又可绿化荒山,改
[71]-[75]
善生态,实现可持续发展。
第二 章 燕山 板栗 种质 资源 物候 期调 查与 研究
多年生果树每年从春季开始萌芽后,随着季节、气候的变化,进行有规律
的萌芽、抽梢、开花 、结实以及根、茎、叶、果、等一系列的生长发育活动,
这种年复一年的规律性变化,即为年发育周期,也称物候期。板栗的年周期中
可明显的分为生长期和休眠期。掌握板栗物候期可以为生产上实施各项技术措
施提供重要依据,可以清楚同一期间哪些器官或组织在生长,清楚板栗在该物
候期阶段生长发育的特点及如何进行营养供给。同时,掌握板栗物候期的规律
也可为板栗夏季修剪提供依据。
2.1 材料 与方法
物候期记载的标准按照刘庆忠等编著的《板栗种质资源描述规范和数据标
准》进行。5%外围结果母枝顶芽萌动并开始露出幼叶的日期记为萌芽期;5% 外
围结 果母枝顶芽芽轴开始伸长的日期为芽轴伸长期;5%外围结果母枝顶芽幼叶
展开的日期为展叶期;5%外围结果母枝顶芽新梢出现雌花簇的日期为两性花序
显现期;50% 雄花花丝伸直、花药开裂吐粉的日期为雄花盛开期;50%幼苞中
心
雌花柱头分叉成30?-45?角的日期为雌花盛开期; 田间宏观观察, 雄花序花粉
抖落、下垂,75%花药变成褐色的日期为雄花序凋落期;全树有 30%刺苞开裂、
颜色变黄,坚果的发育达到固有形状、质地、风味和营养物质的可食用日期为
果实成熟期;植株叶片色泽变黄、绿色减退、干枯、脱落的日期为落叶期。观
察采用目测法,每个 品种(系)固定观察三棵树,每天早晚各去地里观察一次,
并作详细记录。
5 第二章 燕山 板栗种质 资源物候 期调查与 研 究
2.2 结果 与分析
按照以上判断标准,对48 份板栗种质资源的 物候期进行调查、记录,得出
以下数据,见表2-1由表2-1 可知,板栗萌芽期主要集中在 4 月10 号到4 月16 号,所有品种
萌芽完成需要一周时间。展叶期主要集中在4 月28 号到 5 月 2 号,展叶期时间很短, 稍不细心就会错过展叶的过程。 从萌芽到展叶大概需要 9 到19 天的时间,
不同品种时间间隔不一样, 调查的48 个品种中, 最早展叶和最晚展叶的相差10
天,其中燕山短枝从萌芽到展叶用时最短,需要9 天,苇 子峪、燕胜、迁西
职
教等间隔较长,需要18、19 天。雄花为直立 柔荑花序,雄花序显露期主要在 5
月初,集中在4 月30 到 5 月 3 号左右,其中 玉丰这个品种较其他品种特殊,于
5 月13 号露出雄花序,在折线图上能清晰的显 现出来。
雌花显现期,雌花位于雄花序基部,具刺针, 雌花单独或数朵生于总苞内,
主要在5 月19 到 5 月22 日显现,时间很短,不同品种雌花显现时间相差不大。
盛花期主要集中在6 月 3 日到 6 月15 日,其 中燕山魁栗、大板红、艾峪口、下
河西6 号、大青杆、串红、青龙早熟 1 号、青 龙26 号、迁西李印志等 9 个品种
盛花期到来较早, 主要在6 月3 、4 日, 燕明、 宽城崔1、 石丰、 玉丰、 遵达栗、
燕山短枝等品种盛花期到来较迟,主要在六月中旬。
果实成熟期主要集中在八月底到九月底,不同品种成熟期相差较大,其中
燕山早丰、 燕山魁栗、 大板红、 银丰, 燕昌、 下河西 6 号、 宽城 西1、 迁西李印
志、宽城1 号、青龙25 号等果实成熟期到来 早;苇子峪、卢龙罗玉平、迁西职
教、青龙23 号、燕胜、大屯、垂枝栗东系,燕丰等8 个品种果食成熟期到
来较
晚,整个采收持续了一个多月的时间。由前面分析可知,不同品种板栗的的果 实成熟期可能与盛花期有关,盛花期到来得早的品种,果实较早成熟,盛花期 到来 晚的品种,果实成熟期晚。
表2-1 板栗物候期
Table 2-1 chestnut phenophase 两性花
雄花序 果实成熟
品种 萌芽期 展叶期 序显现 盛花期
显露期 期
期
遵化短刺 4.13 4.30 5.2 5.21 6.6 9.13 紫珀 4.15 4.30 5.2 5.22 6.7 9.10 东陵明珠 4.13 4.28 5.1 5.21 6.11 9.10 塔丰 4.13 4.26 5.1 5.21 6.7 9.12 遵达栗 4.16 4.30 5.2 5.21 6.12 9.12 6 第二章 燕山 板栗种质 资源物候 期调查与 研 究
燕山短枝 4.16 4.25 5.2 5.20 6.14 9.13 燕丰 4.16 4.29 5.2 5.19 6.7 9.17 银丰 4.16 4.30 5.1 5.22 6.7 9.4 燕山早丰 4.15 4.28 5.1 5.19 6.7 8.31 燕山魁栗 4.16 4.29 4.30 5.18 6.3 9.4
垂直栗东系 4.16 4.30 5.02 5.22 6.10 9.19 上丰 4.14 4.28 4.30 5.22 6.11 9.10 玉丰 4.17 5.02 5.13 5.22 6.15 9.25 石丰 4.16 4.30 5.01 5.23 6.16 9.23 燕昌 4.15 4.30 5.02 5.21 6.5 9.6 少雄 4.14 4.28 5.03 5.22 无 9.19
短雄 4.14 4.26 5.02 5.19 6.5 9.13 金丰 4.15 4.29 5.02 5.22 6.11 9.12 燕龙 4.13 4.28 5.02 5.20 6.9 9.12 宽城西1 4.13 4.25 5.01 5.20 6.5 9.5 宽城崔1 4.16 4.30 5.02 5.22 6.14 9.13 下河西6 号 4.14 4.30 4.30 5.22 6.4 9.9 王厂沟 4.12 4.28 5.01 5.21 6.7 9.5 艾峪口 4.12 4.29 4.30 5.20 6.3 9.10 雄84 4.15 4.30 4.30 5.20 6.6 9.8 大屯 4.15 4.30 5.01 5.22 6.8 9.16 毛栗1 号 4.15 4.30 5.01 5.22 6.6 9.6 基皱 4.15 4.30 5.02 5.22 6.7 9.8 燕胜 4.11 4.30 5.01 5.22 6.5 9.16 大青杆 4.13 4.25 5.01 5.19 6.4 9.12 北京8 号 4.13 4.28 5.01 5.20 6.5 9.12 小粒 4.14 4.29 4.30 5.19 6.5 9.5
青龙23 号 4.13 4.30 5.01 5.22 6.7 9.17 丰产宽城 4.14 4.30 5.01 5.20 6.7 9.8 青龙25 号 4.13 4.30 4.30 5.21 6.5 9.5 迁西李印志 4.12 4.28 5.01 5.20 6.4 8.31 7 第二章 燕山 板栗种质 资源物候 期调查与 研 究
迁西职教 4.12 4.30 4.30 5.22 6.11 9.13 燕明 4.16 4.30 5.01 5.21 6.14 9.18 苇子峪 4.10 4.29 5.01 5.20 6.4 9.23 卢龙罗玉平 4.13 4.29 4.30 5.22 6.7 9.19 青龙后擦岭
4.14 4.30 5.01 5.21 6.7 9.10 2 号
青龙早熟1
4.13 4.29 4.30 5.21 6.4 9.5 号
青龙早熟2
4.15 4.30 5.02 5.22 6.5 9.12 号
宽城1 号 4.14 4.30 5.01 5.21 6.7 8.31 青龙26 号 4.15 4.29 5.02 5.21 6.4 9.10 图2-1 物候期折线图
Figure 2-1 phenophase line chart
由图2-1 板栗物候期折线图可知,各个品种( 系)的物候期折线图趋势大
体一致,玉丰在两性花序显现期之前较其他品种(系)物候期晚,青龙早熟 1
号雄花序显现期最早,不同品种(系)的果实 成熟期较其他物候期持续时间长,
最早为宽城1 号,最晚为丰产宽城。由 于不同 板栗品种(系)果实成熟期相差
较大,现根据不同板栗品种(系)果实成熟期的实际调查情况,对其进行聚类
分析,试图将48 个板栗品种(系)分成早中 晚品种,以指导生产合理栽植。采
用系统聚类, 聚类方法为最短距离法, 距离选 用欧氏距离, 得出聚类图如图 2-2:
由图 可知, 聚类图把所有品种 (系) 清晰地分成三大类, 北京8 号、 青龙23 号、
石丰、 大屯、 宽城崔1 、 艾峪口、 毛栗 1 号、 小粒、 银丰、 丰产宽城为一类, 迁
西李春园无雄花、迁西李印志、雄84、基皱、上丰、迁西职教、燕丰、燕山早
丰、燕山魁栗、燕龙、下河西6 号为一类,其 余为一类。
图2-2 物候期聚类分析图
Figure 2-2 The phenophase clustering analysis char
8 第三章 燕山 板栗种质 资源不同 品种(系 )形态 特征 与生物学特 性研究
第三 章 燕山 板栗 种质 资源 不同 品种 (系 )形 态特 征与 生物 学特
性研 究
板栗为阳性树种,喜光,生长发育过程中需要有充足的光照。板栗生长期
温度在18-24.5?能够正常生长发育、结实。在年均温7-17?,绝对高温不超
过39.1?,绝对低温不低于-28 ~ -25?。板 栗树体高大,多为乔木。栗树枝条
可分为结果枝、雄花枝和发育枝。结果枝能生长果实,上着生雄花和雌花,又
叫混合花枝。结果枝着生在 粗壮结果母枝的前端,一般都生长在树冠的外围。
结果枝基部是休眠芽,不萌发,中段的雄花序脱落后留下盲节,所以没有芽子。
上部雌花簇开花结果采收后留下果痕,果痕前端有一段 1-3 节混合花芽枝则为
果前梢或尾枝。结果枝雄花枝只生长单性雄花,生长在一年生枝中部或弱枝上
[77]
部。发育枝不着生雌花和雄花,由叶芽萌发而成。
3.1 材料 与方法
调查工作依照《板栗种质资源描述规范和数据标准》进行,每天去试验基
地观察,把握不同品种板栗的生长动态,抓住关键期,按照评价标准经目测进
行调查记录。
3.1.1 树 体性状 调查
株高:9 月中旬, 用卷尺分别测量每棵树的株高 (地面到树最高处的高度) 。
冠幅:9 月中旬, 用卷尺分别测量每棵树南北、 东西两个方向的树冠最宽处,
两者取平均值为每棵树的冠幅大小。
干径:9 月中旬,用50 分度游标卡尺分别测量 每棵树东西、南北两个方向
的粗度,两者取平均值为每棵树的干径大小。
3.1.2 枝 条性状 调查
结果枝数:9 月中旬,调查每棵树的所有结果枝数量。
结果枝长:9 月中旬,每棵树随机选择5 个结 果枝,用卷尺测量长度。
尾枝长:9 月中旬,每棵树随机选择5 个结果 枝,用卷尺测量尾枝长度。
新梢生长情况调查:每个品种选取三个长势相 对一致的新梢(雄花序),
挂牌标记,并测定其长度,十天测一次,每次测定拍下照片,观测其生长动态
及品种之间的相关性。待新梢停止生长为止结束调查。
9 第三章 燕山 板栗种质 资源不同 品种(系 )形态 特征 与生物学特 性研究
结果母枝萌芽率的调查:每棵树随机选取5 个 结果母枝,数出每个母枝上
的总芽数和萌芽数,计算每个母枝的萌芽率,算出5 个母枝的平均值,再算出
每个品种所有树的平均值即为该品种的果枝萌芽率。
3.1.3 叶片性 状调查
叶片纵横径:6 月中旬 (盛花期 ) , 每棵树随 机选取 5 个结果枝, 每个
结果
枝再随机选取枝条中部的5 片叶子,用卷尺测 量叶片长、宽(叶片最长、宽
处
的长度)即为叶片横纵径。
3.1.4 花 序性状 调查
雄花序着生节位,雌雄花数量调查:雌花出现后,每棵树随机选取 5 个果 稍,分别数出雄花的起始着生节位,雄花的数量,雌花的数量,计算 5 个果稍 的平均值,再计算每个品种的平均值。
3.2 结果与分 析
结果表明:燕山板栗种质资源在树高、冠幅和干径方面均达到极显著水平, 表现出丰富的多样性。
3.2.1 树体高 矮
表3-1 树体高矮方差分析
Table 3-1 tree height variance analysis
处理 均值 5%显著水平 1% 极显著水平
苇子峪 379.67a A
宽城1号 370.33a A
青龙早熟2号 338.33ab AB
宽城崔1 330.67ab AB
燕山早丰 321.33abc AB
金丰 307.00abcd ABC
小粒 305.67abcd ABC
大屯 302.50abcd ABC
少雄 298.33abcd ABC
燕昌 297.00 bcd ABC
王厂沟 293.50 bcde ABCD
燕龙 289.67 bcde ABCD
短雄 289.67 bcde ABCD
10 第三章 燕山 板栗种质 资源不同 品种(系 )形态 特征 与生物学特 性
研究
迁西李印志 280.00 bcdef ABCDE 迁西职教 279.33 bcdefg ABCDEF 大青杆 279.00 bcdefg ABCDEF 毛栗1号 275.00 bcdefgh ABCDEFG 上丰 267.00 bcdefghi ABCDEFG 遵达栗 266.67 bcdefghij ABCDEFGH 紫珀 265.50 cdefghijBCDEFGH 青龙23 号 262.00 cdefghijBCDEFGHI 燕胜 261.00 cdefghijBCDEFGHI 银丰 260.50 cdefghijBCDEFGHI 玉丰 255.00 defghijBCDEFGHI 东陵明珠 254.67 defghijBCDEFGHI
塔丰 249.00 defghijkBCDEFGHI 基皱 248.33 defghijkBCDEFGHI 青龙早熟1号 248.33 defghijkBCDEFGHI 遵化短刺 246.50 defghijkBCDEFGHI 下河西6号 243.00 defghijklBCDEFGHI 青龙后擦岭2号 240.00 defghijklCDEFGHI 迁西李春园 无雄
238.67 defghijklmCDEFGHI 花
青龙26 号 237.00 defghijklmCDEFGHI 雄84 230.00 defghijklmCDEFGHI 大板红 229.00 defghijklmCDEFGHI 燕丰 226.50 fghijklmCDEFGHI 青龙25 号 226.00 fghijklmCDEFGHI 卢龙罗玉平 221.67 fghijklmCDEFGHI 燕山短枝 221.00 fghijklmCDEFGHI 石丰 220.00 ghijklmCDEFGHI 丰产(宽城) 206.50 ghijklmCDEFGHI 艾峪口 195.33 jklmFGHI
北京8号 192.00 jklmFGHI
燕山魁栗 175.00 lmFGHI
燕明 160.00 lmFGHI
在树体高矮方面, 苇子峪的树体最高, 平均值 为379.67cm, 宽城1 号次之,
为370.33cm , 显著高于金丰、 小粒、 大屯等品种 (系) 。 最低的为燕明, 为 160.00cm ,
燕山魁栗略高于燕明, 为175.00cm , 显著低于金丰、 小粒、 大屯等品种 (系) ,
极显著低于苇子峪、宽城1 号等。各个品种( 系)在树体高矮方面呈现极大的
差异性。
3.2.2 干径
11 第三章 燕山 板栗种质 资源不同 品种(系 )形态 特征 与生物学特 性研究
所有调查品种(系)中, 少雄树干径最粗,为10.42cm ,迁西李印志次之,
为9.21cm ,石丰干径最细,为4.35cm ,北京 8 号、燕丰略粗于石丰,最粗与最
细品种之间相差约10cm ,不同品种间干径差异显著。
表3-2 干径方差分析表
Table 3-2 Dry Trail variance analysis table
处理 均值 5%显著水平 1% 极显著水平
少雄 10.42a A
迁西李印志 9.21ab AB
短雄 8.25abc ABC
青龙23 号 8.12abc ABC
苇子峪 8.10abc ABC
宽城1 号 8.01abcd ABCD 迁西职教 7.92 bcd ABCD 宽城西1 7.82 bcd ABCD 上丰 7.81 bcd ABCD
燕山早丰 7.77 bcd ABCD 毛栗1 号 7.56 bcde ABCDE 燕龙 7.48 bcde ABCDE 下河西6 号 7.46 bcde ABCDE 遵达栗 7.37 bcdef ABCDEF 王厂沟 7.21 bcdefg ABCDEF 小粒 7.20 bcdefg ABCDEF 遵化短刺 7.13 bcdefgh ABCDEF 大板红 7.12 bcdefgh ABCDEF 青龙早熟2 号 7.11 bcdefgh ABCDEF 大屯 7.10 bcdefghi ABCDEF 紫珀 7.02 cdefghiBCDEF 大青杆 7.02 cdefghiBCDEF 金丰 6.91 cdefghiBCDEF 银丰 6.69 cdefghijCDEF 东陵明珠 6.67 cdefghijCDEF
青龙后擦岭2 号 6.66 cdefghijCDEF
塔丰 6.37 cdefghijCDEF
迁西李春园无雄花 6.19 cdefghijCDEF
燕胜 6.05 cdefghijCDEF
卢龙罗玉平 5.98 cdefghijCDEF
燕昌 5.96 cdefghijCDEF
青龙25 号 5.93 defg
范文五：COPD表现型的CT定量诊断
国际医学放射学杂志 Int J Med Radiol 2011May 鸦 34穴 3雪 押 250-256; 273
作者单位 :100078, 北京中医药大学东方医院放射科 (赵晶 ); 卫 生部北京医院放射科 (潘纪戍 )
*审校者
DOI :10.3784/j.issn.1674-1897.2011.03.Z0308
【 摘要 】
慢性阻塞性肺病 (COPD ) 是一种多相性疾病 , 在病理基础上可分为以肺气肿为主或气道病变为主的表
现型 。 临床表现 、 肺功能和胸片对各种表现型的诊断都有限度 , 多层螺旋 CT 除了可以对各型肺气肿做出定性 、 定位 和定量诊断外 , 利用其快速大容量信息贮存能力还可以对气道病变加以识别和定量 , 在 COPD 不同表现型的诊断及 其不同的临床处理上有重要作用 。 总结 COPD 不同表现型 CT 定量诊断的近年进展 。
【 关键词 】
慢性阻塞性肺病 ; 表现型 ; 体层摄影术 , X 线计算机
COPD 表现型的 CT 定量诊断
CT quantitative diagnosis of COPD phenotypes
赵 晶 潘纪戍 胸部放射学
*
慢性阻塞性肺病 (COPD ) 是全球高患 病 率 、 高 死亡率的疾病之一 , 位居死因的第 4位 [1]。 2001年
WHO 和美国国立心肺血液研究所 、 美国胸科学会 、
欧洲呼吸病学会共同制定了 “ 慢性阻塞性肺病全球 倡议 (GOLD )” [2], 随后进行了多次修订 , 我国有关部 门也参照 GOLD 制定了我国的 COPD 诊治指南 [3]。 尽管许多国家都在鼓励禁烟 , 但在未来的几十年 中 , COPD 仍是一项严重的公共卫生问题 , 预计到
2020年 COPD 将是全球第 5位负担最重的疾病 , 并
排于死因中的第 3位 [4]。
按照 GOLD 对 COPD 的定 义 [1], 它 是 一 种 可 以 预防和治疗的以不完全可逆的气流受限为特征的 进展性疾病 , 是肺对有害颗粒和气体刺激引发的异 常炎症反应 。 所谓不完全可逆的气流受限是指在应 用吸入性支气管扩张剂后 , 肺计量测定的第 1秒用 力呼气量 /时间肺活量 (FEV 1/FVC) <0.7。 gold="">
COPD 不再像以往那样以肺气肿 、 慢性支气管炎等
疾病名称来分型 , 因为肺气肿是根据形态和病理特 征诊断的 , 属病理学诊断范畴 ; 而慢性支气管炎是 以临床表现 , 如咳嗽 、 咯痰而诊断的 , 属症状学诊断 范畴 , 在同一类疾病中出现不同范畴诊断疾病的术 语 , 分类混乱 , 何况有些 COPD 病例并不能完全分 类到上述两型中 。 因此 , 术语 “ 肺气肿 ” 和 “ 慢性支气 管炎 ” 均已不再包括在目前 GOLD 的 COPD 定义 中 。 哮喘虽然也是慢性呼吸道炎症性疾病 , 但大部 分病人的气流受限是可逆性的 , 也不包括在 COPD 之内 。
1对 COPD 加以分型的必要性
COPD 是一种多样化的病变 , 特征性病理改变
可见于中央和周围气道 , 肺实质和肺血管 , 但它们在 各个病例中所占比例不一 。 过去 30年中的许多研究 都证实了小气道炎症和疤痕所致的管腔狭窄 (气道 重塑 ) 是导致 COPD 中气流受限的最重要原因 , 而形 成不同大小范围肺弹性回缩力丧失的肺实质破坏 (肺气肿 ) 也是促成 COPD 的明确因素 。 在病理形态 上 , 有的病例存在有或无支气管管壁增厚的严重肺 气肿 , 而另一些病例无明显的肺气肿却有严重的不 可逆的支气管管壁增厚或 (和 ) 管腔狭窄 [5-6]。 因此 ,
COPD 不是一种简单的不可恢复的气流受限疾病 ,
这种不同的病理改变可能和基因遗传不同有关 , 曾 有报道与欧美国家比较 , 在日本的 COPD 病例中以 肺实质破坏为主的肺气肿占有较大的比例 [7]。
病理形态上的多样化会伴有不同的临床表现 。 有的病例显示在吸入支气管扩张剂或皮质激素后 气流受限有部分可逆 ; 有的有大量咳痰 、 喘鸣 ; 有的 痰内嗜酸性细胞增多 ; 有的有严重的呼吸困难或轻 度低氧血症 。 不同病理基础的 COPD 病例 , 对不同 的治疗干预是有不同反应的 , 能修复气肿的肺组织 或阻止其发展的药物应用于以肺气肿为主者 , 有的 肺气肿病例可用外科肺减容术治疗 ; 而以气道病变 为主者 , 类固醇吸入剂 、 白三烯拮抗剂等可能有效 。 因此 , 在 COPD 病例中区别以肺气肿为主 , 还是气 道病变为主的表现型分型有重要的临床意义 。 所谓 “ 表现型 (phenotype )” 是指 “ 病人的任何能见到的结 构 、 功能和行为等身体外部表现 ” [8]。
1.1肺功能检查 、 临床表现和胸片 虽然在临床上
肺功能测定在 COPD 的诊断中是关键和前提 , 但它
250
国际医学放射学杂志 International Journal of Medical Radiology 2011May 鸦 34穴 3雪
并不能提供有无肺气肿的信息 , 因为肺气肿是一种 肺结构的异常 , 不是以肺功能异常而诊断 。 因此 , 常 规肺功能检查难以准确证实在气流受限中是肺组 织破坏还是气道病变或两者共同在起作用 , 而且肺 功能检查的结果是全部肺病变的结果 , 不能明确指 出其具体的病变部位 , 两者发生 COPD 的主要症状 又十分相似 , 在临床上也难以区别两者 。 胸片由于 其价廉和放射线剂量小 , 仍被广泛应用于肺气肿为 主型的诊断 。 Miniati 等 [9]对 154例 COPD 摄胸部正 侧位 X 线片并与 CT 比较后认为 , 胸片是一种简便 的诊断中至重度肺气肿的方法 , 对 COPD 中的肺气 肿为主者诊断有用 , 但对轻度肺气肿或气道病变为 主者的诊断有困难 。
1.2CT 在 COPD 表现型分型中的作用 当今的多 层螺旋 CT 除了可以对各型肺气肿做出定性 、 定位 和定量诊断外 , 利用它的快速的大容量信息贮存能 力还可以对气道病变加以识别和定量 , 这为用 CT 来深度认识 COPD 的各种形态表现并进行深入研 究创 造 了 条 件 [10]。 有 的 COPD 病 例 在 高 分 辨 力 CT (HRCT ) 上可明显反映肺气肿的低衰减区 , 其中有 的同时有支气管壁增厚 , 有的则没有 。 CT 的定量测 量能提供 COPD 中肺实质和气道结构的详细信息 , 而这些定量都和病理相关 , 而且是不依赖于肺功能 检查中的 FEV 1损害的 。 因此 COPD 病例可根据胸 部 HRCT 上的形态表现分类为不同的表现型 。 认识 COPD 表现型中不同的 CT 表现可认识 COPD 中各 种病理过程和临床表现 , 对临床制定不同的治疗干 预很重要 。 利用 CT 进行 COPD 表现型分型的报道 有很多 , 如 Tatsumi 等 [7]根据目测的 CT 上有无以低 衰减区 (LAA) 为代表的肺气肿及其范围把 COPD 分 为 2种表现型 , 即肺气肿 (LAA 占 50%肺野以上 ) 为 主型和气道病变为主型 (LAA 占 25%肺野以下 )。 在 其报道的 1438例 COPD 病例中 90%(1294例 ) 为 肺气肿为主型 , 10%(144例 ) 为气道病变为主型 。 Fujimoto 等 [5]则以目测的 HRCT 上表现有无肺气肿 或支气管壁增厚 (BWT ) 为主把 COPD 在 CT 上分为 3种表现型 :A 型 , 无肺气肿 , 有或无 BWT ; E 型 , 有 明显的肺气肿 , 无 BWT ; 肺气肿和 BWT 共存时为 M 型 。 当前以后者的应用较多 。 总之 , 赖以分型的主要 CT 表现为有无肺气肿 (LAA 区 ) 或支气管壁增厚 , 且需要再做出定量诊断 。
1.3利用 CT 分类 COPD 表现型的临床可靠性 在 Fujimoto 等 [5]的 172例根据 CT 表现分型的 3种 COPD 表现型的临床分析中 , A 型多数为不吸烟者 , 其在活 动和休息时均有喘鸣者多于 E 型 , 其体质量指数 (BMI , 即体质量 /身高 2) 也显著大于 E 型或 M 型 , 仅 17.9%的 A 型显示 BMI <20kg 2,="" 而="" e="" 型和="" m="" 型分="" 别为="" 49.4%和="" 34.1%、="" a="" 型的肺弥散功能较好="" ,="" 只有="" 轻度肺过度充气="" ,="" 在应用支气管扩张剂后对气流受="" 限的恢复性有较大反应者的检出率较="" e="" 型为多="" ;="" m="" 型中有咳嗽="" 、="" 咳痰="" 、="" 喘鸣者显著多于="" e="" 型="" ,="" 其中许多="" 病例有大量咳痰="" ,="" 活动后或休息时有喘鸣="" ,="" m="" 型者="" 在使用支气管扩张剂后="" fev="" 1%有明显增加="" ,="" 可见="" m="" 型的气流受限是由小气道再塑所致="" ,="" 而="" e="" 型="" fev="" 1%则没有明显增加="" ,="" 说明="" e="" 型的气道受限是肺组织破="" 坏="" 、="" 弹性回缩力减少的结果="" 。="" 在="" tatsumi="" 等="" [7]报道的="" 1438例病例中="" ,="" a="" 型中女性和不吸烟者较="" e="" 型为="" 多="" ;="" 嗜酸性细胞计数和血清="" ige="" 水平都是="" m="" 型较="" 高="" ;="" 肺功能则以="" m="" 型较好="" ,="" fvc%、="" fev="" 1%、="" co="" 弥散="" 能力百分比="" (dl="" co="" %)="" 均为="" a="" 型中较高="" ,="" 但残气量="" 总="" 量="" 比="" 值="" (rv/tlc)="" 较="" 低="" 。="" 严="" 重="" 肺="" 功="" 能="" 改="" 变="" 者="" (fev=""><40%或 dl="" co=""><60%) 在="" a="" 型中较少="" 。="" 上述="" 结果均支持="" copd="" 应有不同表现型的概念="">
2COPD 表现型的定量 CT 诊断
虽然文献上已有许多有关 CT 诊断 COPD 的研 究 , 但 在 应 用 CT (HRCT ) 评 价 COPD 形 态 学 改 变 中 , 尚无统一的标准化 CT 扫描技术 。 较多认为采用 16层以上多层螺旋 CT 设备 , 120~140kV , 100mAs , 螺距 1~1.5, 用 0.625mm 层厚的横断位行全肺同向 性三维重建 , 用或不用呼吸门控在深吸气末时扫 描 , 用中 -低空间分辨重建算法 , 不用对比剂 (研究 肺血流灌注者除外 ), 必要时加做呼气末扫描 。 低剂 量 (20~40mA) 扫描也可用于研究 , 但因伪影可能导 致测得的 CT 值较高 (5~10HU ), 会影响定量结果 。 2.1目测主观半定量
2.1.1肺气肿 在常规 10mm 层厚连续扫描的基 础上 , 再于主动脉弓上缘 、 隆突 、 下肺静脉开口处加 扫 3层 HRCT , 在适当的窗设置下阅读 (窗位 -700~ -900HU , 窗宽 800~1000HU )。 以低衰减区为表现 的 肺 气 肿 范 围 可 由 视 觉 做 出 主 观 的 评 定 。 根 据 LAA 占全部肺野的多少加以评分 :LAA <5%为 0分="" ,="" 5%~24%为="" 1分="" ,="" 25%~49%为="" 2分="" ,="" 50%~74%为="" 3分="" ,="" ≥="" 75%为="" 4分="" 。="" 左="" 右="" 侧="" 分="" 别="" 评="" 分="" 后="" 合="" 计="" :1~6分="" 为="" 1级="" ,="" 7~12分为="" 2级="" ,="" 13~18分为="" 3级="" ,="" 19~24分为="" 4级="">
2.1.2支气管管壁增厚 有关支气管管壁增厚的 251
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诊断有多种大致类似的标准 :0级为无增厚 , 1级为 管壁厚度 <相邻肺动脉直径 50%,="" 2级为管壁厚度="" ≥="" 相邻肺动脉直径="" 50%[5];="" 或="" 0级为管壁厚度=""><相邻肺 动脉直径="" 30%,="" 1级为管壁厚度="" ≥="" 相邻肺动脉直径="" 30%(30%管壁厚度="" ),="" 但="" ≤="" 相邻肺动脉直径="" 50%[13];="" 或管壁厚度=""><邻近肺动脉直径的 1/2为="" 1级="" ,="" 管壁厚="" 度等于邻近肺动脉直径的="" 50%~100%为="" 2级="" ,="" 管壁="" 厚度="">邻近肺动脉直径的 100%为 3级 [14]。
2.1.3目测主观半定量的限度 目测主观半定量 简单易行 , 可随时应用 , 但由于目测评级的主观性 限制 , 而肺气肿和气道壁具有在 CT 上的衰减值可 加以数字化的特性 , 使得 CT 在客观定量 COPD 上 具有很大价值 。 客观定量分析较主观定量在评定肺 气肿范围上有更好的一致性 , 减少了读片差异 。 允 许评定全部和局部的肺气肿改变 , 更有利于监视肺 气肿性肺破坏的进展 。 Bankier 等 [15]比较了 62例有 手术标本肺气肿定量中主观 (视觉 )、 客观 (数字 ) 方 法的结果 , 发现与大体病理比较主观法较客观法有 更显著的差异 , 在肺气肿范围的定量上 , 大多数病 例因采用主观法而作出了过度估计 , 并有中等度的 阅片者之间的诊断差异 , 研究者认为应用主观法时 要补充更可靠的客观法 。
2.2数字客观定量
2.2.1肺气肿 目前利用 CT 进行肺气肿客观定量 主要有 3种方法 :密度屏蔽法 、 直方图分析和利用 容积成像的总肺密度评定 [16]。
2.2.1.1密 度 屏 蔽 (density mask ) 或 像 素 指 数 (PI ) 法 规定一种衰减值阈值 , 低于该阈值时考虑有肺 气肿 。 M üller 等 [17]最先应用一个称为密度屏蔽的标 准 CT 软件程序 , 在二维 CT 上能使在任何事先选择 范围内的像素发亮 , 从而可以计算肺气肿范围及其 占全部肺野的比例 , 即 PI , 用于肺气肿中时称肺气 肿指数 (EI )。 文献上有多种有关确定肺气肿阈值的 报道和讨论 , 尚无统一意见 , 满意的阈值取决于 CT 的层厚及研究样本中的敏感性和特异性的平衡 [18]。 M üller 等 [17]认为在常规 10mm 层厚的 CT 上 , 阈值 -910HU 以下的像素和肺气肿范围有良好的相关 性 , 与肺气肿的病理评分系统也有良好相关 (r =0.89), 但不能检出直径 <5mm 的肺气肿区="" [19]。="" coxson="" 等="" [19]的="" 研="" 究="" 则="" 表="" 明="" 在="" 10mm="" 的="" 厚="" 层="" ct="" 上="" 用="" -856~="" -910hu="" 之间的像素值能检出直径=""><5mm 的较小肺="" 气肿区="" 。="" gevenois="" 等="" [20]采用="" 1mm="" 层厚检查="" ,="" 经结果="" 和病理大体资料比较后="" ,="" 认为="" ,="" 在="" hrct="" 上满意地="" 诊断肺气肿的阈值是="" -950hu="" 。="" madani="" 等="" [21]则认为="" 在="" hrct="" 上阈值为="" -960hu="" 或="" -970hu="" 诊断的肺气="" 肿和大体及镜下病理均显著相关="">
Mishima 等 [22]的实验性肺气肿的研究显示 , 在肺 气肿发展过程中相邻的小的肺气肿区由于其间软 弱的弹力纤维分隔断裂 , 倾向于融合为较大的低衰 减值簇 (cluster) 。 这种肺气肿簇可用密度屏蔽法在 CT 的二维或三维影像上显示 , 表现为相邻的互相连 结在一起的低衰减像素 , 并可对其大小和数目进行 计算 , 有助于说明肺气肿的病理生理及其发展的情 况 。 Matsuoka 等 [23]报道了 27例 COPD 在 6个月以上 随访中 <-950hu 的低衰减簇的数目和平均大小的="" 变化="" :在随访中低衰减簇数目无显著改变而="" 95%肺="" 气肿簇增大="" (平均大小由="" 12.6mm="" 2增加到="" 16.3mm="" 2,="" laa="" 从占全肺的="" 16.3%增加到="" 17.3%),="" 较肺功能改="" 变敏感="" 。="" 但在="" mishima="" 等="" [22]的研究中则报道除肺气="" 肿簇增大外="" ,="" 其数目也减少="" 。="" 低衰减像素簇定量与="" 病人存活="" 、="" 肺减容术后的活动能力相关="" ,="" 但与肺气="" 肿病理上的测量无良好相关="">
2.2.1.2直方图分析 (百分率法 ) 用计算机分析 HRCT 资料后显 示 在 肺 区 内 像 素 衰 减 值 的 频 率 分 布 , 所有在直方图上的低于某一个已选择好的点或 范围内衰减值的区域可定义为肺气肿 [13], 可用作病 例个别随访或组之间的比较 。 曾有报道在肺气肿病 例中 , 直方图上的最低 5%衰减值与单位容积内的 气腔壁 (AWUV , 肺泡表面区域 /肺容积 ) 之间良好相 关 。 Gould 等 [25]在 28例的肺衰减值直方图的研究 中 发 现 , 图 中 的 最 低 5%衰 减 值 和 远 端 AWUV (r =-0.77)与肺气肿范围 (r =0.5)显著相关 。 Madani 等 [21]发现在与吸烟有关的肺气肿中 , 其最低 18%衰减值 以下者均与病理大体和镜下的测量相关 , 但最低 1%衰减值与之相关最明显 。 直方图法在欧洲应用较多 , 虽然用于该法的满意分割点尚无统一意见 , 但在 COPD 的 纵 向 研 究 中 百 分 率 法 要 较 密 度 屏 蔽 法 更 好 [24]。 它较密度屏蔽法受扫描技术和吸气深度的影 响为小 , 因此更适用于对肺气肿的长期随访研究 [18]。 2.2.1.3总 肺 密 度 评 定 该 方 法 常 和 容 积 成 像 合 作 , 对选择的层面或全肺由计算机行容积性平均肺 密度定量 , 以确定有无肺气肿及其范围 。 而复杂的 计算机程序和螺旋 CT 扫描设备的出现使得在实践 中 1次屏气就可评估所选择的区域或全肺的三维 容积定量 [16,26]。 Park 等 [27]用 5mm 和 7mm 层厚 , 螺距 1.5的扫描技术 , 发现在三维评定的全肺平均肺衰
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减值和直方图频率分布 、 常规的二维分析 (r =0.98~ 0.99) 及视觉分析 (r =0.74~0.82) 之间均良好相关 。 CT 可以测量全部和局部的肺密度和容积 , Coxson 等 [19]提出了一种预计方程式 , 它允许定量测量肺表面面 积和肺表面积 /肺容积比 , 显示轻度肺气肿常伴有肺 容积增加及肺表面面积 /肺容积比减少 , 而表面面积 和组织量的减少则仅见于严重病例中 。
在三维成像的基础上现在已有软件可对单一 肺叶及其肺气肿范围自动做出定量 。 当采用 -500~ -1024HU 像素范围去除包括段支气管以上的胸腔 其他结构显示肺实质后 , 可自动分割出用不同颜色 标记的 5个肺叶 , 不满意时可手工修正 。 以 -950HU (常规算法 ) 或 -960HU (高分辨算法 ) 为阈值 , 分割 出各肺叶的 LAA 区并计算出该肺叶的肺气肿指数 , 肺气肿的肺叶定量在选择行肺减容术病例中有实 际价值 [28]。
Mergo 等 [29]早 在 1998年 对 53例 COPD 的 呼 、 吸气容积 CT 研究中分别以 ≤ -896HU 和 ≤ -790HU 为吸 、 呼气 CT 上的诊断肺气肿的阈值 , 结果显示当 CT 上的肺气肿体积大于 3000mL 时 , 则弥散能力 一般都要少于 50%预期值 。 但研究认为吸气 CT 的 结 果 和 呼 气 CT 一 样 敏 感 , 不 必 再 加 做 呼 气 CT 。 Zaporozhan 等 [30]对 31例重度肺气肿的研究结果认 为呼气 CT 与残气量 、 胸腔内气体量的关系较吸气 CT 更密切 , 可更好地反映了肺功能 。 Akira 等 [31]分别 以 ≤ -896HU (呼气 ) 和 ≤ -790HU (吸气 ) 为肺气肿 阈值 , 与肺功能比较后认为吸气 CT 反映轻 、 中度肺 气肿肺功能较好 , 呼气 CT 反映重度肺气肿肺功能 较 好 。 呼 气 CT 反 映 了 严 重 的 气 流 限 制 (FEV 1≥ 50%), 其平均肺密度 、 低衰减区体积及与 FEV 1、 RV/TLC的关系均较吸气 CT 更为密切 。 Zaporozhan 等 [30]也研究了在动态时的呼气 CT 上肺容积的改变 , 发 现其主要发生在大肺气肿簇 (4级 , ≥ 120mm 3) 上 , 大肺气肿簇改变为中 、 小肺气肿簇 , 该改变和肺功能 相关 ; 而中 、 小肺气肿簇的体积仅稍有改变 , 其改变 和肺功能无关 。 认为在吸气时 , 肺气肿主要位于大肺 气肿簇内 , 而在呼气时大肺气肿簇萎陷为中小肺气 肿簇 , 甚至表现为无肺气肿时的正常肺衰减值 。 总之 , 肺气肿的 CT 客观定量在评估其范围上 较主观定量正确 , 可对全部或局部肺的改变做出评 价 , 有利于监测肺气肿性肺破坏的进展及决定采用 外科治疗还是内科治疗 。 但根据 CT 肺密度测量可 知肺气肿受到各种因素的影响 , 包括病人的年龄 、 体型 、 吸气深度 、 CT 类型 、 扫描层数 、 层厚 、 重建算法 及所选择的阈值等 [32]。 因此 , 在分析其结果时要客观 考虑上述各方面因素 。
2.2.2气道病变 有害因子对气道的慢性损害导 致伴有上皮增生 、 平滑肌肥大和黏膜化生 、 管壁纤 维化等的气道重新塑造 , 而发生气流受限 , 小气道 是发生气流限制的最重要部位 。 直径 2~3mm 以下 的支气管为小气道 , 终末细支气管壁厚 0.1mm , 其 在 HRCT 的分辨率 (0.2mm) 以下时不能显示 。 2.2.2.1CT 间接诊断 虽然当前的影像学手段不 能直接见到小气道病变 , 但是在吸 、 呼气 CT 基础上 的肺衰减值变化可间接评价 COPD 中的小气道受 累 , 即空气潴留 。 空气潴留是一个病理生理术语 , 指 在呼气过程中 , 全部或部分肺内保留有过多的空 气 。 空气潴留在 CT 上表现为呼气时不能像正常时 那样使肺衰减值增加及使肺体积缩小 , 空气潴留区 呈均匀的较正常肺区的密度减低 , 其内仍保留有血 管 , 严重的空气潴留在吸气 CT 上也可显示 , 但在呼 气 CT 上更为可靠 。 因此 , 可以根据空气潴留在 CT 上的表现来间接诊断和定量小气道病变 。
用肉眼视觉主观评定可仿照肺气肿的半定量 法 对 空 气 潴 留 进 行 半 定 量 评 分 :0分 为 无 空 气 潴 留 , 1分为 1%~25%横断面面积受累 , 2分为 26%~ 50%横断面面积受累 , 3分为 51%~75%横断面面积 受累 , 4分为 76%~100%横断面面积受累 。 Bankier 等 [33]则提出较精细的评分 , 0分为无空气潴留 , 1分为 < 20%横断面肺实质有空气潴留="" ,="" 2分为="" 20%~39%横="" 断面肺实质有空气潴留="" ,="" 3分为="" 40%~59%横断面肺="" 实质有空气潴留="" ,="" 4分为="" 60%~79%横断面肺实质有="" 空气潴留="" ,="" 5分为="" ≥="" 80%横断面肺实质有空气潴留="" 。="" 正常人的肺部吸气和呼气时的肺衰减值相差="" 应="" 在="" 200hu="" 左="" 右="" 。="" 如="" 呼="" 气="" ct="" 时="" 肺="" 密="" 度="" 增="" 高="" 在="" 100hu="" 以内="" ,="" 提示有空气潴留="" ,="" 此时用肉眼视觉并="" 不都能检出有空气潴留的低密度区="" 。="" 呼气后衰减值="" 的改变可用密度参数如在吸="" 、="" 呼气="" ct="" 之间某衰减="" 值肺容积比例的改变或平均肺衰减值的改变来研="" 究="" [34]。="" lee="" 等="" [35]在="" 34例="" copd="" 中测量了容积="" ct="" 上的="" 呼气="" 气平均肺密度值比值来评估空气潴留="" ,="" 称之="" 为="" ct="" 空气潴留指数="" ,="" 结果显示该指数和生理性空="" 气潴留="" (肺活量="" -时间肺活量="" )、="" fev="" 1等均密切相关="" 。="" 由="" 于="" 在="" copd="" 肺="" 气="" 肿="" 的="" ct="" 定="" 量="" 中="" ,="" 通="" 常="" 把="" 在="" -910hu="" (厚层="" )="" 或="" -950hu="" (薄层="" )="" 以下的像素认="" 定为肺气肿="" 。="" 因此="" ,="" 在呼气="" ct="">
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是空气潴留的结果 , 也可能是肺气肿破坏肺实质所 致的肺弹性回缩力减少的结果 。 为减少肺气肿对空 气潴留定量的影响 , 计算 -860~-950HU 像素在吸 、 呼气 CT 上的变化 , 最符合由小气道重塑而致的肺 功能的气流受限表现 [35-36]。 Matsuoaka 等 [36]研究了 36例 COPD 的吸 、 呼气 CT 上的肺容积改变 , 并与肺功 能进行了比较 。 阈值为 -860~-950HU 时的肺容积 改变和气流受限的肺功能改变的关系最为密切 。 在 吸 、 呼 气 的 动 态 CT 中 的 中 度 和 重 度 肺 气 肿 中 , -860~-950HU 阈值的肺容积改变和肺功能改变相 关 , 而包括肺气肿 (<-950hu )="" 的=""><-860hu 的容积="" 改变和气流受限肺功能不相关="" 。="" 在轻度肺气肿中="" ,=""><-860hu 的容积改变和气流受限肺功能均有显著="" 相关="" 。="" 说明="" -860~-950hu="" 阈值的肺容积改变为空="" 气潴留的表现与肺气肿无关="" ,="" 因此="" ,="" 在空气潴留的="" 正确定量中必须在吸="" 、="" 呼气="" ct="" 上除外=""><-950hu 的="" 像素="" 。="" 不仅如此="" ,="" bankier="" 等="" [37]在="" 47例肺移植者同时="" 有仰卧和俯卧位的呼气末="" ct="" 上证实了重力梯度对="" 疑有或已有小气道病变者空气潴留的检出有较大="" 影响="" ,="" 当从仰卧位改变为俯卧位后在原来仰卧位上="" 的="" 非="" 下="" 垂="" 部="" 可="" 能="" 检="" 出="" 以="" 前="" 未="" 见="" 到="" 的="" 空="" 气="" 潴="" 留="" ,="" 因="" 此="" ,="" 综合仰卧和俯卧位所见较标准的仰卧呼气="" ct="" 可显示更多的空气潴留="" ,="" 其范围也有显著增加="" (从="" 标准的仰卧呼气="" ct="" 时的="" 7.5%增加到="" 15%),="" 有助="" 于小气道病变的诊断="" 。="" torigian="" 等="" [38]利用视觉流动法="" (optical="" flow="" method="" )="" 于吸气和呼气后行容积性肺部="" hrct="" ,="" 记录局部像素衰减值的变化="" ,="" 以评估局部空="" 气潴留="">
2.2.2.2CT 直接诊断 多篇组织学文献已经报道 在大气道管壁增厚的同时也有小气道管壁增厚 , 如 Tiddens 等 [39]曾报道组织学上的软骨性气道的大小 与小气道的炎症严重度相关 。 因此 , 测量大气道管 壁厚度或管腔狭窄程度可估计 COPD 小气道病变 的程度 [41]。 大气道管壁增厚的目测方法已如前述 , 阅 片者用该法在判断支气管管壁厚度的一致性上差 异大 , 而且在 CT 上评定支气管壁的厚度又受窗设 置的影响很大 [16]。
气道壁的测量较困难 。 最初是在 CT 影像上用 手工测量支气管管壁的厚度和支气管直径 , 从而计 算支气管管壁厚度和直径之比 、 管壁面积百分比 [40]。 这种方法主观 、 费时 , 容易发生误差 , 诊断者之间诊 断差异多 , 可重复性少 , 而且只能用于与 CT 横断面 呈垂直且呈圆形的支气管 。 此外 , 在 CT 影像上测量 气道大小对影像的显示参数十分敏感 , 满意测量气 道径线的窗位为 -450HU , 窗宽为 1000~1300HU , 但此时影像对比度差 , 不能良好显示肺实质和直径 小于 3~4mm 的气道 , 不适于临床应用 [16,40]。 虽然如 此 , Orlandi 等 [41]对 42例直径大于 2mm 的支气管测 量报告也证实有 、 无气道病变的 COPD 在支气管管 壁 /支气管直径比 、 支气管管壁面积百分比上的差异 仍有统计学意义 , 并和肺功能改变相关 。
随着计算机算法的发展 , 近年提出了多种半自 动化的由计算机协助的利用 CT 衰减值自动评估含 气气道大小的方法 。 最简单的方法是用一个像素值 将管壁切割出来 , 低于切割值的是管腔 (空气 ), 高 于 切 割 值 的 为 管 壁 或 其 他 周 围 组 织 [42]。 McNitt-Gray 等 [43]提出用 <-500hu 的切割值可正确测量气="" 道管腔="" ,="" king="" 等="" [44]则认为在实验性用甲醛固定的猪="" 肺="" 中="" 测="" 量="" 气="" 道="" 时="" 使="" 用="" 切="" 割="" 值=""><-577hu 的="" 错="" 误="" 最="" 小="" 。="" 应用最广泛的方法是="" “="" 半最大时的全宽="" ”="" (full="" width="" at="" half="" maximum="" ,="" fwhm)="" ,="" 简="" 称="" “="" 半="" -最="" 大="" ”="" (half-max)="" 技术="" [34,42]。="" 它的理论基础是假定真正的气="" 道壁影像的灰阶水平是在发生变化的最小和最大="" 灰阶水平之间的一半="" (中点="" )。="" 当从气道腔中心通过="" 气道壁至肺实质时将发生="" 2次灰阶的变化="" ,="" 可用="" ct="" 衰减值来判断气道内壁和外壁的边缘="" ,="" 从而计算气="" 道壁的厚度="" 。="" 该法需要在气道腔内设置一种子点="" ,="" 从此向外="" ,="" 向各个方向测量="" ct="" 衰减值="" ,="" 进入气道壁="" 时衰减值增加="" ,="" 当通过气道壁进入肺实质时衰减值="" 减少="" ,="" 在腔内衰减值增加值和肺实质内衰减值减少="" 值中点之间的距离即为气道壁的厚度="" [34]。="" 测量结果="" 是标准化和无偏倚的="" ,="" 但与模型和解剖标本的物理="" 学测量结果比较="" ,="" 仍存在对管壁高估和对管腔的低="" 估="" [41]。="" 而且对管壁厚度=""><1mm 者的测量结果会产生="" 明显的谬误="" [42]。="" 随后又有多种测量法出现="" ,="" 如最大可="" 能法="" 、="" 分数引导侵蚀法="" (score-guided="" erosion)="" 等="" [34]。="" 支气管的方向在气道的正确测量中非常重要="" ,="" 三维技术的应用使得可测量任何方向的气道="" ,="" 使气="" 道测量的结果更准确="" 。="" hasegawa="" 等="" [45]于="" 2006年首="" 先应用三维="" ct="" 对="" 52例="" copd="" 病人进行气道测量="" 。="" 在工作站上将="" ct="" 扫描获得的数据以一定阈值自动="" 重建获得三维支气管轮廓="" ,="" 要包括尽可能多的远端="" 气道="" ,="" 用手工除去任何残留的肺实质="" ,="" 以免影响结="" 果="" 。="" 将所选择的支气管作曲面多平面重组="" ,="" 显示该="" 支气管的长轴="" ,="" 至少要达到第="" 6级支气管="" ,="" 再从与="">
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行准确测量 。
最近发现气道壁衰减值峰值 (PWAt ) 也可用于 气道测量 , 根据某结构的 CT 衰减峰值与该结构的 大小 、 密度呈函数关系 , 它的改变反映了该结构大 小和 (或 ) 密度的改变这一原理 , Washko 等 [46]假设在 COPD 的气道重塑过程中的气道壁增厚会导致较高 的气道壁衰减峰值 , 对体模和 224例 COPD 病人进 行气道壁衰减峰值的研究 。 方法是从气道中心点呈 放射状的向外用 Half-max 法 测 量 管 壁 共 128次 , 测定各种管壁 、 管腔数据的同时测定管壁衰减值的 峰值 , 结果显示 , PWAt 同气道壁厚 、 气道壁面积等 指标一样 , 与肺功能改变显著相关 。 Yamashiro 等 [47]对 114例 COPD 病人分别测量 3~5级支气管壁的 衰减值峰值 , 显示均和气道受限的肺功能改变显著 相关 , 而且周围支气管较近端支气管与之的关系更 密切 。
各种 CT 测量可以评估的气道腔 、 气道壁的径 线 , 包括气道内径周长 、 气道腔面积 、 气道壁厚 、 气 道腔直径 、 气道壁面积 , 并由此可计算气道直径 、 气 道面积及各种比例 , 如气道壁面积百分比等 。
Orlandi 等 [41]测量了 42例 COPD 病人 (其中 20例有气道病变 , 22例无气道病变 ) 的气道壁面积百 分比 、 气道壁厚度 /气道直径比 (TDA ) 及低衰减区百 分比 (PI ), 平均每例测量了 9条支气管 。 两组结果的 差异均有统计学意义 。 Nakano 等 [6]测量了 114例吸 烟者的右上叶尖段支气管的径线 , 发现随支气管壁 面积增大 , FEV 1%减少 , 并与 RV/TLC相关 , 但与弥 散功能无关 。 气道径线和肺功能的关系与所测支 气管的级别有关 。 Matsuoaka 等 [48]测量了 50例 COPD 病人的吸 、 呼 气 CT 上 的 气 道 径 线 , 并 与 肺 功 能 进 行 了 比 较 , 结 果 显 示 呼 气 CT 上 的 气 道 面 积 和 FEV 1之间的相关系数高于吸气 CT 上的 , 而且支 气管级别越高 , 相关系数差别越大 。 Orlandi 等 [41]还 曾对 22例因肺结节而手术者进行了术前 CT 气道 测量 , 用气道壁面积的平方根来估计壁的厚度 , 并 与术后组织学比较 , 认为 CT 气道测量可用于估计 小气道的径线尺寸 , 而后者是 COPD 发生气道阻 塞的主要部位 。
Hasegawa 等 [45]证 明 了 管 壁 面 积 和 管 腔 面 积 的 百分比与 FEV 1密切相关 。 更重要的是上述相关与 支气管级别有关 , 级别越高 , 两者关系越密切 , 从一 个方面说明了支气管越小对气流受限的作用越大 。 Montaudon 等 [49]对管道模型和切除肺及 6名健康人 进行了三维气道测量 , 结果显示在模型上的多次测 量的管壁面积和管腔面积是可重复的 , 并且和实际 管道上测量结果间的差异无统计学意义 , 与切除标 本和活体测量之间的差异也无统计学意义 , 在活体 上 可 测 量 到 3级 支 气 管 占 80.8%, 4级 支 气 管 占 72.5%, 5级支气管占 37.7%, 在多次测量中的阅片 者之间和阅片者自身之间的一致性较好 。
当前利用 CT 测量气道还有一定限度 , 目前的 CT 分辨力尚不足以直接检出与 COPD 中气流受限 密切相关的小气道 。 而多种测量大气道管壁算法的 研究中哪种方法最好尚无定论 , 包括三维重建测量 气道在内的 CT 气道分析研究尚不成熟 , 缺少长期 随访的资料 , 尚不知要测量多少支气管及哪些支气 管最为可靠 , 哪些 CT 成像参数更合适 , X 线剂量 、 病人体位 、 吸气量的大小等还不完全清楚 。 此外 , CT 气道测量需要特定的影像设备 , 正在不断开发和改 进中 , 在实践中广泛应用和被认可尚待时日 [24,34]。 3小结
COPD 不能仅根据肺气肿的范围来分型 , 必须 要结合包括气道的径线和空气潴留在内的其他参 数来分型 [24]。 CT 定量分析在明确 COPD 中的解剖改 变 、 判断 COPD 表现型上有重要作用 [34], 虽然目前这 种分型还不非常完善 , 但在制定 COPD 的治疗计划 和随访观察中是十分重要的 。
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