陳 娟，陳 璐，謝泰祥，彭東輝，艾 葉

(福建農林大學園林學院／蘭科植物保護與利用國家林業(yè)與草原局重點實驗室，福建 福州 350002)

墨蘭Cymbidium sinense，也稱報歲蘭，蘭科蘭屬多年生草本植物 。墨蘭多分布于中國南部，品種繁多，植株健碩，花朵粗壯且花朵數多；其栽培歷史悠久，早在南宋就有墨蘭相關品種記載[2]。目前，墨蘭的研究主要集中于組培快繁[3—4]、栽培生理[5—6]、病蟲害防治[7—8]、雜交育種[9—11]、花期調控[12—13]、遺傳多樣性[14—16]以及基因功能研究[17—18]等方面，而對于墨蘭品種資源的客觀評價及合理利用等方面的研究鮮有報道。此外，由于評價指標多、各項指標間有重疊等原因，墨蘭品種的觀賞價值評價體系難以確定，墨蘭優(yōu)良品種的開發(fā)和利用受到嚴重阻礙。

主成分分析法(Principal Components Analysis，PCA)是利用原始變量之間的相關性，利用少量變量代替多個變量大部分信息，來實現降維的方法，再根據各變量的特征值貢獻率作為權重結合特征向量構建評價模型[19]。主成分分析法克服了人為的隨意性和主觀性，更加客觀科學，該方法已經被用于財務管理[20]、土地資源管理[21]、水質評價[22]、品質分析[23]等多方面的比較分析及評價。近年來，主成分分析法被廣泛應用于植物的觀賞價值評價，如浙江紅山茶Camellia chekiangoleosa[24]、芍藥Paeonia lactiflora[25]、觀賞竹[26]、矮牽牛Petunia hybrida[27]、蝴蝶蘭Phalaenopsis aphrodite[28]等，在優(yōu)良單株的選擇和優(yōu)良品種的推廣應用等方面起著重要作用。

本文通過對福州地區(qū)栽培多年的30 個墨蘭品種20 個觀賞性狀進行測定，分析墨蘭觀賞性狀的變異范圍、性狀間的相關性以及主成分因子，并利用主成分分析法對30 個墨蘭品種的觀賞價值進行評價，為墨蘭優(yōu)良品種的開發(fā)和利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為福建農林大學森林蘭苑國蘭種質資源圃中栽培多年的30 個墨蘭品種，品種名稱及特點見表1 及圖1。

表1 供試墨蘭品種特點Table 1 Characteristics of tested cultivars of Cymbidium sinense

1.2 方法

于2016 年2 月～2018 年2 月，隨機選取30 個墨蘭品種作為調查對象，每個品種挑選生長健壯，具有代表性的5 盆(每盆約10 株)進行觀賞性狀測量和觀察。觀賞性狀共20 項，其中植株高(P1)、葉片長(P2)、葉片寬(P3)、葉片厚(P4)、葉片數(P5)、花朵數(P6)、花序軸長(P7)、花葶長(P8)、花葶粗(P9)、花徑(P10)、萼片長(P11)、萼片寬(P12)、捧瓣長(P13)、捧瓣寬(P14)、唇瓣長(P15)、唇瓣寬(P16)等16個數量性狀進行實地測量，花色(P17)、唇瓣斑點(P18)、葉藝(P19)及瓣型(P20)等4 個質量性狀采用觀察法分析。觀賞性狀的測量及觀察方法參照《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南·蘭屬》[29]，測量工具有直尺、游標卡尺、比色卡。其中，數量性狀取3 年平均值，質量性狀則通過打分將定性指標定量化，得分越高，表示其對綜合評價的貢獻越大。唇瓣斑點：彩心(1 分)、素心(2 分)；花色：褐色(1 分)、紫紅色(2 分)、粉紅色(3 分)、黃綠色(4 分)、黃色(5 分)；無葉藝(1 分)、葉尾有藝(2 分)、葉面有藝(3 分)、葉邊有藝(4 分)、行龍葉藝(5 分)、含有多種葉藝(6 分)；瓣型：竹葉瓣(1 分)、奇瓣(2 分)、水仙瓣(3 分)、梅瓣(4 分)、荷瓣(5 分)。

圖1 部分墨蘭品種表型Fig. 1 The phenotype of 4 Cymbidium sinense cultivars

1.3 數據分析

利用Microsoft Office Excel 計算各觀賞性狀的平均值、標準差、變異系數以及各品種的綜合得分，參照關玉梅等[24]、許晶等[30]的方法，利用IBM SPSS Statistics 22.0 軟件進行相關性分析及主成分分析。

2 結果與分析

2.1 墨蘭品種觀賞性狀的變異分析

30 個墨蘭品種16 個數量性狀的變異分析見表2。結果表明，16 個數量性狀均存在不同程度的差異。其中，花朵數(P6)的變異系數最大，達到34.42%；其次是花序軸長(P7)(27.05%)、花徑(P10)(26.19%)和唇瓣寬(P16)(25.05%)，表明墨蘭的花部器官間存在著較大差異。葉部形態(tài)中，葉片厚度(P4)差異較大，變異系數為21.07%；葉片長(P2)、葉片寬(P3)、葉片數(P5)的變異系數均較小，分別為14.14%、11.69%和11.07%，說明墨蘭葉片的形狀和數量變異小。

30 個墨蘭品種的4 個質量性狀頻率分析見表3。結果顯示，花色(P17)和葉藝(P19)的遺傳多樣性較高，指數分別為1.21 和1.20，其中紫紅色墨蘭品種的頻率最高，達57%，黃色品種的頻率最低，為3%。63%的墨蘭品種不含有葉藝。唇瓣斑點(P18)的遺傳多樣性最低，90%的墨蘭品種為彩心，僅有10%的品種為素心。竹葉瓣型的墨蘭品種出現頻率為77%，墨蘭水仙瓣品種出現頻率小，在測試的30 個品種中未出現。

2.2 墨蘭品種觀賞性狀間的相關性

墨蘭30 個品種的20 個觀賞性狀間的相關性分析見表4。墨蘭不同性狀間存在不同程度的相關性。植株高(P1)與葉片長(P2)、葉片厚(P4)、花序軸長(P7)、花葶長(P8)、花葶粗(P9)、花徑(P10)、萼片長(P11)、捧瓣長(P13)和唇瓣長(P15)之間均存在極顯著正相關，與花朵數(P6)存在顯著正相關。葉部形態(tài)中，僅葉片寬(P3)與葉片厚(P4)之間存在顯著正相關。花部形態(tài)中，花序軸長(P7)、花葶長(P8)、花徑(P10)、萼片長(P11)、捧瓣長(P13)和唇瓣長(P15)等六個性狀之間均存在極顯著或顯著正相關?；ǘ鋽?P6)與花序軸長(P7)、花葶長(P8)、花葶粗(P9)之間存在極顯著正相關，與萼片寬(P12)存在顯著正相關。唇瓣寬(P16)與唇瓣長(P15)存在極顯著正相關，與花序軸長(P7)、萼片長(P11)、捧瓣長(P13)、捧瓣寬(P14)存在顯著正相關。葉部形態(tài)和花部形態(tài)之間也存在顯著相關性，其中，葉片長(P2)與花朵數(P6)、花序軸長(P7)、花葶長(P8)、花葶粗(P9)、萼片長(P11)和唇瓣長(P15)之間存在極顯著正相關，與花徑(P10)和萼片寬(P12)之間存在顯著正相關。葉片寬(P3)與花葶粗(P9)和萼片寬(P12)存在極顯著正相關。葉片厚(P4)與花朵數(P6)、花序軸長(P7)、花葶粗(P9)、唇瓣寬(P16)之間存在極顯著正相關，與花葶長(P8)、萼片長(P11)、捧瓣長(P13)、唇瓣長(P15)之間存在顯著正相關。質量性狀中，花色(P17)與唇瓣斑點(P18)存在極顯著正相關，與葉藝(P19)存在顯著負相關；瓣型(P20)與花徑(P10)、萼片長(P11)、花瓣長(P13)、唇瓣長(P15)存在極顯著負相關，與萼片寬(P12)存在極顯著正相關，與花朵數(P6)存在顯著正相關。

表2 墨蘭30 個品種16 個數量性狀變異分析Table 2 Variation of 16 quantitative characters of 30 cultivars of Cymbidium sinense

表3 墨蘭30 個品種4 個質量性狀頻率分析Table 3 The frequency analysis of 4 qualitative characters of 30 cultivars of Cymbidium sinense

表4 墨蘭品種觀賞性狀間的相關性分析Table 4 The correlation analysis of ornamental characteristics of Cymbidium sinense cultivars

2.3 品種觀賞性狀的主成分分析

為了使指標簡化，將相關程度較高的觀賞性狀歸于同一個主成分內。由表5 可知，前7 個主成分累積貢獻率達87.35%(＞85%)，因此這7 個主成分可以代表原20 個性狀具有的大部分信息。對主成分1 影響最大的因子是植株高(P1)，與植株高極顯著相關的葉片長(P2)、花序軸長(P7)、花葶長(P8)、萼片長(P11)、捧瓣長(P13)、唇瓣長(P15)等指標均對主成分1 影響較大，所以主成分1 可稱為株高因子。在主成分2 中，影響較大的因子為瓣型(P20)和萼片寬(P12)，且瓣型與萼片寬呈極顯著正相關，所以主成分2 可稱為瓣型因子。對主成分3 影響較大的有花色(P17)和唇瓣斑點(P18)，且花色與唇瓣斑點呈極顯著正相關，所以主成分3 可以稱為花色因子。對主成分4 影響較大的有葉片數(P5)和葉片長(P2)，其中最大的因子是葉片數，因此主成分4 可稱為葉片數因子。對主成分5 影響較大有捧瓣寬(P12)和花徑(P10)，且捧瓣寬與花徑呈正相關，所以主成分5 可稱為花徑因子。對主成分6 影響最大的為葉片寬(P3)，可稱為葉寬因子。對主成分7 影響最大的為葉藝(P19)，可稱為葉藝因子。

表5 墨蘭30 個品種觀賞性狀主成分分析Table 5 Principal component analysis of synthetic evaluation of 30 cultivars of Cymbidium sinense

2.4 品種觀賞性狀的綜合得分和排序

利用主成分分析法，以品種性狀的原始數據Xi標準化后作為分值，以每個主成分因子的方差貢獻率為權重，求出各個品種觀賞性狀的綜合得分，再累加得到總評分(Z)，按大小排序，結果見表6。依綜合得分的高低可將30 個品種分為4 個類別：第Ⅰ類(Z＞10.0)有4 個品種，包括‘白墨’、‘寶山爪’、‘龍梅’、‘金華山’；第Ⅱ類(0＜Z＜10.0)共有9 個品種，包括‘吳字翠’、‘十八嬌’、‘鐳射’、‘閩南大梅’、‘狀元紅’、‘企黑’、‘金馥翠’、‘祥玉’、‘龍鳳冠’；第Ⅲ類(-10.0＜Z＜0)有14 個品種，包括‘大勛’、‘金鳥’、‘富貴’、‘蠟燭紅’、‘鳳凰’、‘馥翠’、‘一串紅’、‘中國紅’、‘日向’、‘文山奇蝶’、‘銀龍’、‘王金嬌’、‘桃姬’、‘紅寶石’；第Ⅳ類(Z＜-10.0)有3 個品種，包括‘復興寶’、‘陽明錦’、‘玉妃’。

結合整體觀賞特征可以看出，第Ⅰ類品種的主成分1(株高因子)和主成分6(葉寬因子)得分高，這一類品種植株健壯、植株高、葉片長、葉片寬、花朵數、花序軸長、花葶長、花葶粗均較大，其中‘白墨’、‘寶山爪’和‘金華山’的株高和花葶長均超過60 cm，花徑均超過5 cm。此外，‘龍梅’的主成分2(瓣型因子)得分高。第Ⅱ類品種的主成分1(株高因子)和主成分2(瓣型因子)得分較高，這一類品種植株較高、瓣型奇特，如‘鐳射’、‘狀元紅’、‘企黑’、‘十八嬌’和‘閩南大梅’等。第Ⅲ類品種的主成分1(株高因子)、主成分4(葉片數因子)和主成分6(葉寬因子)得分較低，這一類品種植株較低矮、葉片數較少、葉寬較小。第Ⅳ類品種的主成分1(株高因子)和主成分2(瓣型因子)均得分低，這一類品種植株矮小、花葶短且細、花朵數少、瓣型多為竹葉瓣。

表6 墨蘭30 個品種的觀賞價值評價Table 6 Evaluation of the ornamental value of 30 cultivars of Cymbidium sinense

3 結論與討論

從墨蘭30 個品種的觀賞性狀綜合評價結果來看，以植株壯碩、葉片厚實、花枝出架、花色艷麗的墨蘭品種觀賞價值最高。第Ⅰ類中的‘白墨’、‘寶山爪’、‘金華山’均屬于植株高大、葉片肥厚、花朵直徑大、花朵數多、花葶高且花枝粗壯的品種，可作為學校、商場等公共區(qū)域擺花的首選，在市場上非常受歡迎?！埫贰鳛槟m梅瓣代表品種，瓣型奇特、花朵數多、葉片肥厚、植株高度中等，可作為室內擺花鑒賞。第Ⅱ類的品種植株較高，部分品種在某些質量性狀上具有鮮明的特色，如‘十八嬌’和‘閩南大梅’瓣型奇特，‘吳字翠’花色素雅，‘祥玉’葉藝多變，可作為優(yōu)良品種在市場中推廣。第Ⅲ類品種的植株較低矮、花葶長不高、花色多為紫紅色，均為彩心品種，與墨蘭較深的葉色對比不明顯，觀賞價值中等，但也有紅花名品‘桃姬’、黃花名品‘金鳥’、臺灣墨蘭五大奇花之一的‘文山奇蝶’以及葉藝代表性品種‘銀龍’，實際應用中可根據消費者喜好和市場導向來指導生產。第Ⅳ類品種的植株大多不高，花葶短且粗小，其中‘玉妃’花型雖不佳但花色粉嫩，有色花皇后的美譽；‘陽明錦’具有斑縞藝，為墨蘭葉藝名品，均可用作居家、辦公室等處的小型盆花。綜合評價顯示，‘白墨’、‘寶山爪’、‘龍梅’和‘金華山’品種的觀賞價值最高，可大力推廣。

主成分分析法是采用降維的方法，將具有一定相關性的諸多指標轉換成少數的主成分因子，以各因子的貢獻率作為權重，結果更加客觀合理，被廣泛應用于優(yōu)良品種篩選植株的評價。袁圓等[31]利用主成分分析法和結合品種組培及栽培特性，對12 個蝴蝶蘭品種進行評價，得出8 個符合當前蝴蝶蘭市場需求的優(yōu)良品種；姚婧等[32]對冬鳳蘭與‘黃金小神童’大花蕙蘭雜交后代的15 個株系進行綜合評價，篩選出3 個具有觀賞開發(fā)價值的優(yōu)良株系，為其他蘭花雜交育種提供參考。關玉梅等[24]以浙江紅山茶資源評價為基礎，采用主成分分析法對132 株浙江紅山茶的10 個觀賞性狀進行分析，評選出35 個最優(yōu)單株，為浙江紅山茶在園林建設中得到推廣應用提供依據。本文通過主成分分析得到評價30 個墨蘭品種觀賞性狀的7 個主成分因子，株高因子、瓣型因子、花色因子、葉片數因子、花徑因子、葉寬因子和葉藝因子，從而將具有復雜關系的20 個性狀綜合成7 個性狀群。該7 個性狀群包含大部分信息，比較準確地得出品種觀賞性狀的綜合得分，不再局限于評價結果受主觀因素影響，減少了篩選墨蘭品種的工作量，有效提高墨蘭品種目標性狀選擇，為蘭花產業(yè)的發(fā)展提供理論參考。本研究采用主成分分析法對墨蘭30 個品種進行評價，從綜合評價結果來看，第Ⅰ類和第Ⅱ類的13 個墨蘭品種的觀賞價值高，滿足市場需要和消費者喜好，可作為墨蘭優(yōu)良品種向市場推廣，為后續(xù)開展優(yōu)良品種篩選提供有效依據，對墨蘭種質資源的開發(fā)具有重要意義。