楊 旭，毛 燕，吳德智，袁 偉，唐利軍

（1.湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430200；2.麻城市五腦山林場(chǎng)，湖北麻城 435000；3.湖北省人民政府辦公廳，湖北武漢 430200）

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50個(gè)大菊品種形態(tài)學(xué)性狀的比較

楊 旭1，毛 燕1，吳德智1，袁 偉2，唐利軍3

（1.湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430200；2.麻城市五腦山林場(chǎng)，湖北麻城 435000；3.湖北省人民政府辦公廳，湖北武漢 430200）

摘 要：以麻城市五腦山林場(chǎng)菊花種質(zhì)資源圃中50個(gè)大菊品種為研究對(duì)象，采用田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)64個(gè)形態(tài)性狀進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行一致性及變異性分析、主成分分析和聚類分析。結(jié)果表明，在所有性狀中，有59個(gè)性狀變異系數(shù)大于15%；前7個(gè)主成分對(duì)變異的貢獻(xiàn)率達(dá)81.45%，其中特征量較大的花部性狀對(duì)大菊品種分類具有較大的影響；通過(guò)聚類分析可將50份大菊種質(zhì)資源分為4類，形態(tài)差異明顯；株型可作為大菊品種分類的一個(gè)重要指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：大菊；形態(tài)學(xué)性狀；變異性分析；主成分分析；聚類分析

文獻(xiàn)著錄格式:楊旭，毛燕，吳德智，等.50個(gè)大菊品種形態(tài)學(xué)性狀的比較［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，57（6）: 864-867，878.

菊花是我國(guó)的傳統(tǒng)名花，因文化內(nèi)涵豐富、形態(tài)多姿多彩而深受人們喜愛，至今仍有多地保留在秋季舉辦菊展的傳統(tǒng)。湖北歷來(lái)就有種植菊花的傳統(tǒng)，特別是麻城地區(qū)近年來(lái)重點(diǎn)發(fā)展菊花種植、加工、觀賞等產(chǎn)業(yè)，長(zhǎng)期的引種栽培促使菊花品種的演進(jìn)速率更高，表型特征等發(fā)生了一定程度的變化［1］，這給菊花品種的分類帶來(lái)很多困難。本研究通過(guò)對(duì)大菊品種進(jìn)行植物學(xué)形態(tài)性狀比較和分析，揭示其形態(tài)變異規(guī)律，可為菊花種質(zhì)資源的收集保存及評(píng)價(jià)利用研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

本研究所選取的試驗(yàn)材料（表1）全部來(lái)自麻城市五腦山林場(chǎng)菊花種質(zhì)資源圃，按照不同瓣型隨機(jī)對(duì)大菊（花徑大于6 cm）品種進(jìn)行取樣。2014年5月對(duì)試驗(yàn)品種進(jìn)行扦插繁殖。采用草炭和珍珠巖作為扦插的基質(zhì)。扦插生根后，用20 cm規(guī)格盆栽，并按品種分為50個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植20株整齊一致的單株，試驗(yàn)品種均按照獨(dú)本菊的方式栽培，所有的品種都保持栽培條件的一致性。性狀的選取主要參考農(nóng)業(yè)部2002年10月試行的《菊花新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性的測(cè)定指南》中所描述的性狀，在盛花期選擇64個(gè)性狀進(jìn)行測(cè)試，其中花部性狀40個(gè)，葉部性狀19個(gè)；二元性狀5個(gè)，多態(tài)性狀26個(gè)，數(shù)值性狀33個(gè)（其中包括10個(gè)伴性性狀）。性狀的編碼采用等級(jí)數(shù)量編碼方法［2］（表2）。利用Excel，SPSS統(tǒng)計(jì)軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)植物學(xué)性狀進(jìn)行品種內(nèi)一致性及品種間變異分析、主成分分析及Q聚類分析。

表1　供試50個(gè)大菊品種的名稱及編號(hào)

表2　性狀的類型及編號(hào)

2 結(jié)果與分析

2.1 性狀品種內(nèi)一致性及品種間變異分析

從性狀品種內(nèi)一致性上分析，除一次裂刻深度外，二元及多態(tài)性狀均具有高度的一致性（表3和表4）。其中，所選擇的二元性狀一致性均為100%，此外還有莖硬度、花心顏色、外花瓣曲反、內(nèi)花瓣曲反、外花瓣表面色、內(nèi)花瓣表面色、舌狀花色彩分布、花的香氣類型及植株被毛也為100%；而從數(shù)值型性狀的一致性來(lái)看，除一次裂刻深度外，所選擇的性狀的變異系數(shù)均小于15%，具有高度的一致性。

從性狀品種間變異分析中發(fā)現(xiàn)，31個(gè)二元及多態(tài)性狀中有21個(gè)性狀的變異系數(shù)大于40%，且莖曲直性、葉硬度、葉表面光澤、筒狀花發(fā)達(dá)否、舌狀花有無(wú)毛刺等二元及多態(tài)性狀的變異系數(shù)達(dá)到70%以上，表現(xiàn)出較高的變異性，這主要是由于試驗(yàn)品種均為獨(dú)本菊，自身均有較高的變異幅度［3］。而在數(shù)值型性狀分析中發(fā)現(xiàn)，除總苞片層數(shù)、葉長(zhǎng)/葉寬、中長(zhǎng)/中寬、內(nèi)長(zhǎng)/內(nèi)寬及外長(zhǎng)/內(nèi)長(zhǎng)的變異系數(shù)小于15%外，其余28個(gè)數(shù)值性狀的變異系數(shù)均大于15%，表現(xiàn)出了較大的變異性。由于大多數(shù)菊花品種的總苞片層數(shù)都為三層［4］，導(dǎo)致品種間差異比較??；而葉長(zhǎng)/葉寬、中長(zhǎng)/中寬、內(nèi)長(zhǎng)/內(nèi)寬及外長(zhǎng)/內(nèi)長(zhǎng)均為伴性性狀，采取了比值的形式，這可能使得品種間的差異也比較小。

2.2 性狀的主成分分析

表3　二元或多態(tài)性狀一致性及品種間變異的分析結(jié)果

表4　數(shù)值性狀一致性及品種間變異的分析結(jié)果

表5　性狀的主成分分析結(jié)果

主成分分析結(jié)果（表5）表明，前7個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到81.453%。第1主成分的貢獻(xiàn)率為21.015%，特征向量的絕對(duì)值較大的性狀是內(nèi)層花瓣長(zhǎng)，反映了菊花花部的性狀發(fā)育特征；舌狀花層數(shù)、花瓣形狀、花徑等花部性狀和株高的特征量在0.8以上，是菊花花型的主要影響因素，說(shuō)明花型和株高對(duì)菊花品種分類具有較大的影響。第2主成分的貢獻(xiàn)率為13.877%，筒狀花發(fā)達(dá)否、外花瓣表面色、內(nèi)花瓣表面色的特征向量絕對(duì)值的較大，表明筒狀花形態(tài)因子和花色也對(duì)大菊的品種分類具有比較重要的意義。第3主成分的貢獻(xiàn)率為13.583%，各性狀中總苞片直徑的特征向量絕對(duì)值最大，反映了苞片的發(fā)育狀況。第4主成分的貢獻(xiàn)率是10.070%，特征向量絕對(duì)值較大的性狀是葉寬，說(shuō)明葉片的發(fā)育狀況也占據(jù)一定的地位。第5主成分的貢獻(xiàn)率是8.319%，特征向量絕對(duì)值較大的性狀是中層花瓣寬和內(nèi)層花瓣寬的比值。第6主成分貢獻(xiàn)率為7.486%，特征向量絕對(duì)值的最大的性狀是外層花瓣的曲反狀況，這2個(gè)主成分都反映花瓣的性狀；第7主成分的貢獻(xiàn)率為7.103%，特征向量絕對(duì)值的最大的性狀是莖節(jié)間長(zhǎng)，反映了菊花莖部的發(fā)育情況。

2.3 聚類分析

Q型聚類分析是對(duì)分類運(yùn)算單位（OUTO/operationalTaxonomicUnit）進(jìn)行的分析運(yùn)算，反映不同分類單位之間的相似性和親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。對(duì)50個(gè)品種利用UPGMA法進(jìn)行Q型聚類，建立親緣關(guān)系樹狀圖（圖1）。

在圖1中，在0.71～0.75做一個(gè)結(jié)合線，可將50個(gè)分類單位的聚類結(jié)果非常直觀的分為4大類群，也相當(dāng)于菊花傳統(tǒng)分類中的管瓣類、匙瓣類、平瓣類、桂瓣類和畸瓣類；其中，圖中的I代表管瓣類，II代表匙瓣類，Ⅲ代表平瓣類，IV代表桂瓣類和畸瓣類。在品種群I中可以分為2大組，第1組主要包括5個(gè)品種；第2組中包括8個(gè)品種。品種群II包括5個(gè)品種；品種群Ⅲ可分為3大組，第1組包含9個(gè)品種，第2組包含11個(gè)品種，第3組包含8個(gè)品種；品種群IV也可以分為2組，第1組主要包括3個(gè)品種；第2組中包括2個(gè)品種。

從聚類圖1上可看出各品種間的親緣關(guān)系和其在分類上的系統(tǒng)位置。結(jié)果與傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分類結(jié)論既有相符合處，也有一定差異。品種群Ⅲ中可見有平瓣類的品種胭脂球出現(xiàn)，說(shuō)明這些菊花花瓣的類型在進(jìn)化不完全中呈現(xiàn)出來(lái)的平瓣與匙瓣的混雜。從聚類結(jié)果看，從上往下看基本上按照管瓣、匙瓣、平瓣、桂瓣、畸瓣的順序，和傳統(tǒng)的分類基本一致［5］。另外在研究中發(fā)現(xiàn)，有些品種的聚類是在花瓣種類一致的基礎(chǔ)上也伴隨著株型大小的一致，說(shuō)明菊花在分類中也可以考慮把株型作為分類的一個(gè)依據(jù)。

圖1　Q聚類分析結(jié)果

3 討論

利用形態(tài)學(xué)性狀來(lái)估測(cè)品種的變異性是一種重要的方法［6］。本研究對(duì)50種菊花種質(zhì)資源進(jìn)行了形態(tài)學(xué)性狀分析，發(fā)現(xiàn)不同品種間存在較大的形態(tài)學(xué)差異。在調(diào)查的64個(gè)形態(tài)學(xué)性狀中有57個(gè)性狀的變異系數(shù)大于15%，其中莖曲直性、葉硬度、葉表面光澤、筒狀花發(fā)達(dá)否、舌狀花有無(wú)毛刺的變異系數(shù)大于70%，表明菊花種質(zhì)資源具有豐富的遺傳多樣性。從主成分分析結(jié)果來(lái)看，在所有主成分構(gòu)成中，主要信息集中在前7個(gè)主成分中，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)80%以上，其中特征量較大的花部性狀對(duì)大菊品種分類具有較大的影響。在植物分類和系統(tǒng)學(xué)研究中，花器官的性狀由于其穩(wěn)定性好，很少受到環(huán)境的影響，是重要的分類學(xué)依據(jù)［7］，這與本研究結(jié)果基本一致。從聚類分析結(jié)果來(lái)看，結(jié)果顯示，匙瓣類和管瓣類更容易較早地聚在一起，這與劉倩倩等［8］在對(duì)菊花的研究中發(fā)現(xiàn)匙瓣類和平瓣類的親緣關(guān)系更近的觀點(diǎn)有差異。研究中通過(guò)Q聚類分析發(fā)現(xiàn)，有些大菊品種是因?yàn)橹晷拖嗨苹蛳?/p>

近而很容易就聚在一起，這說(shuō)明也可以把大菊的株型作為分類的一個(gè)重要指標(biāo)。

參考文獻(xiàn):

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［8］ 劉倩倩.中國(guó)大菊品種形態(tài)分類及細(xì)胞學(xué)研究［D］.北京:北京林業(yè)大學(xué)，2007.

（責(zé)任編輯：張瑞麟）

中圖分類號(hào)：S682

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：0528-9017（2016）06-0864-04

DOI：10.16178/j.issn.0528-9017.20160621

收稿日期:2015-01-25

基金項(xiàng)目:中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范資金項(xiàng)目（2014HBTG07）

作者簡(jiǎn)介:楊 旭（1982—），男，湖南長(zhǎng)沙人，講師，博士研究生，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)學(xué)，E-mail: yang520xu@163.com。

通信作者:唐利軍，E-mail: 407806657@qq.com。