李藝瀟，吳迪，馬培芳，3，李紀(jì)軍，3，陳建華，3

（1.平頂山市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 平頂山 467001；2.河南省韭菜工程技術(shù)中心，河南 平頂山 467001；3.平頂山市園藝協(xié)會(huì)，河南 平頂山 467001）

韭菜（Allium tuberosum）為石蒜科（Amaryllidaceae）蔥屬（Allium）多年生蔬菜，原產(chǎn)中國(guó)，在中國(guó)擁有悠久的栽培歷史［1］。其含有豐富的胡蘿卜素、維生素C、纖維素和各類微量元素，主要以鮮韭、韭黃和韭薹供應(yīng)市場(chǎng)，也可將韭花、韭籽進(jìn)行深加工，以調(diào)味料或保健品的形式供應(yīng)市場(chǎng)［2］。韭菜性喜冷涼氣候，喜水怕澇，耐旱，適宜在中等光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)。目前，韭菜栽培面積在我國(guó)各類蔬菜中位列16，各省均有種植，全國(guó)常年種植面積有36.7萬(wàn)～40.0萬(wàn)公頃。較大的韭菜產(chǎn)區(qū)主要集中在山東、河南、河北、遼寧等省。

我國(guó)為韭菜的起源中心，擁有豐富的地方韭菜品種資源以及各種野生韭菜資源，早在20世紀(jì)80年代，國(guó)家蔬菜種質(zhì)資源中期庫(kù)就已進(jìn)行全國(guó)韭菜資源的收集及保護(hù)工作，并從各地收集各類韭菜種質(zhì)材料270份［3］。河南省平頂山市農(nóng)業(yè)科學(xué)院也較早開展了韭菜種質(zhì)資源的收集及鑒定工作，如王貞等［4］對(duì)174份韭菜種質(zhì)材料進(jìn)行了表型性狀鑒定，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了包含69份核心種質(zhì)的初級(jí)核心庫(kù)；張明［5］、劉宏敏［6］等應(yīng)用ISSR分子標(biāo)記技術(shù)建立了韭菜種質(zhì)資源DNA指紋庫(kù)，并對(duì)其遺傳多樣性進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。

聚類分析及主成分分析是種質(zhì)資源研究常用的方法，目前已在白菜、辣椒、番茄等蔬菜作物中應(yīng)用［7-9］。本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)186份韭菜種質(zhì)材料的11個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行聚類分析及主成分分析，以期對(duì)我國(guó)現(xiàn)存韭菜種質(zhì)資源有初步了解及認(rèn)識(shí)，并為未來(lái)韭菜育種工作打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的186份韭菜種質(zhì)挑選自河南省平頂山市農(nóng)業(yè)科學(xué)院長(zhǎng)期收集保存的360份韭菜種質(zhì)，其來(lái)源見表1。

表1 186份韭菜種質(zhì)的來(lái)源

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及性狀調(diào)查

供試材料于2016年秋季定植于平頂山市農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地，每份材料種植4行，每行3 m，行距35 cm，株距5 cm，常規(guī)田間管理。

田間數(shù)據(jù)調(diào)查參照《韭菜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［10］進(jìn)行。2017年4月，待商品性狀成熟時(shí)，每份材料選取20株，調(diào)查數(shù)量性狀株高、假莖長(zhǎng)、假莖粗、葉寬、單株葉片數(shù)、單株重以及質(zhì)量性狀葉色、葉態(tài)、假莖顏色和假莖橫切面形狀。2017年12月調(diào)查各種質(zhì)材料的休眠特性。

為方便統(tǒng)計(jì)分析，使用阿拉伯?dāng)?shù)字對(duì)質(zhì)量性狀進(jìn)行分級(jí)賦值。葉色：1＝綠色，2＝深綠色，3＝灰綠色；葉態(tài)：1＝向上，2＝斜生；休眠性：1＝休眠，2＝半休眠，3＝不休眠；假莖顏色：1＝白綠，2＝綠，3＝紅，4＝紫紅；假莖橫切面形狀：1＝扁，2＝扁圓。

1.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理及統(tǒng)計(jì)分析

使用Microsoft Excel及SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。遺傳多樣性指數(shù)計(jì)算采用Shannon-Weaver信息指數(shù)，計(jì)算公式：H′＝-∑PilnPi（i＝1，2，…，n）。式中：Pi為某性狀第i個(gè)級(jí)別出現(xiàn)的概率［11］。為了便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將數(shù)量性狀進(jìn)行10個(gè)等級(jí)的劃分，1級(jí)≤X-2σ，10級(jí)＞X+2σ，每0.5σ為1級(jí)，σ為標(biāo)準(zhǔn)差，X為平均值［12，13］。根據(jù)數(shù)量性狀分級(jí)和質(zhì)量性狀的賦值，使用Microsoft Excel軟件根據(jù)公式計(jì)算出遺傳多樣性指數(shù)。使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行主成分分析及聚類分析。將調(diào)查數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換（Z得分），聚類方法采用組內(nèi)連接法，以歐氏距離繪制聚類樹狀圖［14］。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試韭菜種質(zhì)表型性狀的多樣性分析

由表2可知，供試種質(zhì)的6個(gè)數(shù)量性狀變異系數(shù)在8.15% ～23.52%之間，遺傳多樣性指數(shù)在1.985～2.097之間。其中變異系數(shù)最高的為單株重，達(dá)到了23.52%；其次為假莖長(zhǎng)，為22.03%；葉寬和假莖粗分別為13.05%和12.82%；株高的變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)均最低。除株高外，其余性狀的遺傳多樣性指數(shù)均位于2.0～2.1之間，相差不大。

表2 供試韭菜種質(zhì)的數(shù)量性狀遺傳多樣性分析

通過(guò)對(duì)供試種質(zhì)的質(zhì)量性狀進(jìn)行分析可知（表3），5個(gè)質(zhì)量性狀的變異系數(shù)差異較大，其中假莖橫切面形狀的變異系數(shù)最小，為27.94%；假莖顏色的變異系數(shù)最高，達(dá)到了64.22%。質(zhì)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)均較低，除休眠性的遺傳多性指數(shù)大于1以外，其余性狀皆小于1，其中，假莖橫切面形狀的遺傳多樣性指數(shù)最小，為0.629。

綜上可知，供試韭菜種質(zhì)的數(shù)量性狀與質(zhì)量性狀在遺傳多樣性指數(shù)和變異系數(shù)方面存在差異，數(shù)量性狀擁有更豐富的遺傳多樣性，而質(zhì)量性狀變異范圍更大。這對(duì)于韭菜新品種的選育具有積極意義。

2.2 供試韭菜種質(zhì)農(nóng)藝性狀的聚類分析

通過(guò)聚類分析，在歐氏距離為21處將186份韭菜種質(zhì)聚為四大類群（圖1），各類群的性狀特征見表4。

表3 供試韭菜種質(zhì)的質(zhì)量性狀遺傳多樣性分析

第Ⅰ類群包含了參試的大多數(shù)種質(zhì)材料，共155份。該類群葉色主要以綠色為主，深綠次之；葉態(tài)以向上為主，斜生次之；休眠特性以半休眠為主，休眠次之；假莖多為扁圓形，白綠色。株高、假莖長(zhǎng)、葉寬、假莖粗和單株重在四個(gè)類群中都排名第二，但單株葉片數(shù)在四個(gè)類群中最少，單株葉片數(shù)平均為4.93片。該類型可用于選育高產(chǎn)、適宜密植和溫室越冬生產(chǎn)的寬葉韭菜新品種。

第Ⅱ類群包含10份種質(zhì)材料，從質(zhì)量性狀看該類群葉色以綠色為主，葉態(tài)直立向上，各休眠類型均有分布，假莖顏色以紅色和紫紅色為主，假莖橫切面形狀扁圓形和扁形均有分布。從數(shù)量性狀來(lái)看，該類群無(wú)論株高、假莖長(zhǎng)、假莖粗還是單株重在四個(gè)類群中都位列第一，單株重達(dá)到12.70 g。該類群屬于高產(chǎn)種質(zhì)資源，可用于選育高產(chǎn)、適于密植及機(jī)械化收割的紅根韭菜新品種。

第Ⅲ類群包含5份種質(zhì)材料，主要為地方農(nóng)家韭和野生韭。該類群以綠色、葉態(tài)向下披展類型為主，各種休眠特性均有分布，假莖以扁圓形、白綠色和綠色為主。株高較矮，假莖長(zhǎng)在四個(gè)類型中最小，葉窄，假莖粗及單株重中等，但單株葉片數(shù)最多，達(dá)到6.30片。該類群豐產(chǎn)性較差，但多為農(nóng)家品種，可作為韭菜品種改良材料進(jìn)一步利用。

第Ⅳ類群包含16份種質(zhì)材料，從質(zhì)量性狀來(lái)看，該類群葉色主要以深綠色為主，灰綠色次之；葉態(tài)主要為直立形和披展形；休眠特性以休眠為主，半休眠特性種質(zhì)資源數(shù)量次之；假莖以白綠色扁圓形為主。從數(shù)量性狀來(lái)看，該類群株高、葉寬、假莖粗、單株重在四個(gè)類群中均為最低，假莖長(zhǎng)及單株葉片數(shù)分別為4.92 cm和5.01片。該類群株矮，葉窄，葉色深綠，可用于篩選特異種質(zhì)材料。

圖1 供試186份韭菜種質(zhì)基于農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)的聚類結(jié)果

表4 各類群韭菜種質(zhì)的農(nóng)藝性狀特征

2.3 供試韭菜種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

對(duì)186份韭菜種質(zhì)的11個(gè)性狀進(jìn)行主成分提取，結(jié)果（表5）顯示可提取到3個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為64.141%。

第一主成分特征值為3.650，貢獻(xiàn)率為33.186%。根據(jù)特征向量可知，其主要指標(biāo)為單株重、株高、葉寬、假莖長(zhǎng)和假莖粗，其中單株重的特征向量最大，為0.855。此類指標(biāo)主要為韭菜營(yíng)養(yǎng)器官測(cè)量值，營(yíng)養(yǎng)器官的大小直接與韭菜的單株重及產(chǎn)量相關(guān)，單株重越高對(duì)豐產(chǎn)越有利。第二主成分特征值為1.971，貢獻(xiàn)率為17.920%。在第二主成分特征向量中符號(hào)為正且較高的為葉色、葉態(tài)，分別為0.713和0.605，此類型指標(biāo)主要反映了韭菜的外形指標(biāo)。第三主成分特征值為1.434，貢獻(xiàn)率為13.035%，主要反映單株葉片數(shù)，通過(guò)特征向量值可以看出隨著葉片數(shù)的增加，株高與假莖長(zhǎng)將會(huì)下降，因此在豐產(chǎn)類型的韭菜選育中葉片數(shù)的選擇要適中。綜合上述結(jié)果，在提取到的三個(gè)主成分中，第一主成分的貢獻(xiàn)率最高，因此在豐產(chǎn)育種中，第一主成分越大越好。

表5 供試韭菜種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

3 討論與結(jié)論

遺傳多樣性是物種發(fā)展、進(jìn)化的前提，而種質(zhì)資源遺傳多樣性的評(píng)價(jià)與分析則是資源創(chuàng)新與品種選育的物質(zhì)基礎(chǔ)。相較于分子標(biāo)記，利用表型性狀對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行評(píng)價(jià)與鑒定更為直觀、簡(jiǎn)便。目前，該方法已被廣泛應(yīng)用到各類作物種質(zhì)資源的研究中［15-17］。前人已利用分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)韭菜種質(zhì)資源進(jìn)行了遺傳分析，但其分析結(jié)果側(cè)重于對(duì)韭菜資源間親緣關(guān)系遠(yuǎn)近的討論，而本研究則根據(jù)表型性狀對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)存種質(zhì)資源進(jìn)行聚類，并對(duì)各類韭菜資源進(jìn)行梳理，同時(shí)也對(duì)各類群韭菜種質(zhì)的農(nóng)藝性狀特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，以達(dá)到指導(dǎo)育種的目的。

本研究對(duì)186份韭菜種質(zhì)資源的11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了多樣性分析，結(jié)果表明，韭菜主要農(nóng)藝性狀存在不同程度的變異和廣泛的遺傳多樣性，其變異系數(shù)分布在8.15% ～64.22%之間，遺傳多樣性指數(shù)分布于0.629～2.097之間。其中，遺傳多樣性指數(shù)最高的為單株重，且衡量植株?duì)I養(yǎng)體大小的形態(tài)指標(biāo)遺傳多樣性指數(shù)均在2.0左右。說(shuō)明現(xiàn)存韭菜種質(zhì)資源在產(chǎn)量提高方面具有較大潛力，并可利用現(xiàn)有種質(zhì)進(jìn)行新種質(zhì)的創(chuàng)制，尤其應(yīng)重視農(nóng)家品種及野生品種的改良，發(fā)掘抗逆性優(yōu)良的韭菜新品種。

本研究采用組間連接法對(duì)186份韭菜種質(zhì)的11個(gè)性狀進(jìn)行聚類分析，在遺傳距離21處將其分為四大類群。其中，第Ⅰ類群包含了參試的大多數(shù)種質(zhì)，占總參試資源的83.3%。第Ⅱ類群屬于高產(chǎn)種質(zhì)資源，可用于選育高產(chǎn)、適用于密植及機(jī)械化收割的紅根韭菜新品種。第Ⅲ類群主要為地方農(nóng)家韭和野生韭，可作為品種改良材料，進(jìn)一步發(fā)掘擁有優(yōu)良抗逆性或風(fēng)味濃郁的韭菜新品種。第Ⅳ類群為矮形、窄葉、葉色深綠韭菜，可用于篩選特異種質(zhì)資源。通過(guò)聚類結(jié)果可以看出，目前所保存韭菜資源多為直立、葉片寬大類型，這也與近幾十年韭菜追求高產(chǎn)的目標(biāo)相契合。但近年間品質(zhì)育種已成為蔬菜育種的新方向，因此，在韭菜資源的收集利用及鑒定上也應(yīng)注重風(fēng)味品質(zhì)研究，以期發(fā)現(xiàn)更多特異資源，豐富韭菜產(chǎn)品市場(chǎng)。

主成分分析可將作物的多個(gè)主要農(nóng)藝指標(biāo)轉(zhuǎn)化為較少的幾個(gè)指標(biāo)，轉(zhuǎn)化過(guò)后的新指標(biāo)能夠綜合反映原始指標(biāo)的大部分信息，這些新指標(biāo)稱之為原指標(biāo)的主成分［18，19］。主成分分析結(jié)果表明，前三個(gè)主成分反映了11個(gè)性狀的主要信息，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了64.141%。在提取到的三個(gè)主成分中，第一主成分的貢獻(xiàn)率最高，所包含指標(biāo)主要為韭菜營(yíng)養(yǎng)器官測(cè)量值，營(yíng)養(yǎng)器官的大小直接與韭菜的單株重及產(chǎn)量相關(guān)，單株重越高對(duì)豐產(chǎn)越有利。因此在豐產(chǎn)育種中，第一主成分越大越好。

目前，對(duì)于韭菜種質(zhì)資源的收集研究多集中于栽培品種，對(duì)于野生韭菜資源的研究還停留在調(diào)查階段。殷學(xué)貴［20］、馬甲強(qiáng)［21］等的調(diào)查表明在我國(guó)西北、西南地區(qū)存在多種野生韭菜種質(zhì)資源，但對(duì)其的收集保護(hù)和研究利用卻有所欠缺。因此，在韭菜種質(zhì)資源研究中應(yīng)重視對(duì)野生韭菜資源的收集及馴化，利用野生類型的優(yōu)異抗性基因，加快新型韭菜品種的創(chuàng)制進(jìn)程。