尹世華 李傳林 黃曉霞 李淑斌 程小毛

（1. 西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院國家林業(yè)和草原局西南風(fēng)景園林工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650233；2. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家觀賞園藝工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650205）

月季（Rosa hybrida）是我國十大傳統(tǒng)名花之一，素有“花中皇后”的美譽[1]。月季花因具花色豐富、花型優(yōu)美、花香馥郁等優(yōu)點，成為了園林綠化、鮮切花市場中極其重要的觀賞花卉，深受人們的喜愛。研究種質(zhì)資源的表型遺傳多樣性，對促進種質(zhì)資源的創(chuàng)新和高效利用具有重要意義[2?3]。因此，通過對月季花部相關(guān)性狀進行表型多樣性相關(guān)分析可為月季種質(zhì)資源的高效利用提供物質(zhì)基礎(chǔ)，從而促進月季花卉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

月季最重要的觀賞部位在于花，花部性狀在月季的觀賞價值定位和品種分類中起到重要作用[4?6]?；ò陻?shù)是月季品種間差異性最為明顯的性狀，花量則是品種間變異性最大的性狀[7?8]?；ú啃誀睿ɑò陻?shù)，花量和花徑）是月季品種分類的重要指標[7,9?10]?；ㄉ?、花瓣、花香等其它花部性狀一直以來也都是月季表型多樣性研究的熱點，并且已在月季品種分類、種質(zhì)資源的高效利用等方面得到了應(yīng)用[11?16]，但這些相關(guān)研究大多基于現(xiàn)代月季展開，尚未在更多的月季種質(zhì)資源中得到進一步驗證。因此，本研究選定了花頭數(shù)、花瓣數(shù)量、花朵直徑、花瓣長、花瓣寬、花瓣面積、花色、花香、瓣形等9個花部相關(guān)性狀對73份月季種質(zhì)資源（34份中國古老月季品種、9份野生薔薇和30份現(xiàn)代月季品種）進行遺傳變異分析、逐步回歸分析、相關(guān)性分析、聚類分析與主成分分析，以期為月季種質(zhì)鑒定、品種選育和高效利用等工作提供理論指導(dǎo)，為月季種質(zhì)資源的合理利用與綜合評價奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2019年6—10月在昆明市晉寧區(qū)（24°60′34″N，102°59′39″E）進行，供試的月季品種來源于艾薔薇科技有限公司和云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，共記73份月季品種材料。其中，中國古老月季品種34份（Ch）；野生薔薇9份（W）；現(xiàn)代月季品種30份，包含7份灌叢月季（S），7份藤本月季（Cl），11份豐花月季（F），2份微型月季（Min），2份壯花月季（Gr）以及1份雜交茶香月季（HT）。試驗期間進行正常的水肥管理（表1）。

表1 73份月季品種資源及編號Table 1 Resources and numbers of 73 R. hybrida varieties

續(xù)表 1

1.2 表型性狀觀測

由表2可知，月季的9個花部性狀均在盛花期進行觀測，調(diào)查性狀包括3個質(zhì)量性狀（花色、花香和瓣形）和6個數(shù)量性狀（花頭數(shù)、花瓣數(shù)量、花朵直徑、花瓣長、花瓣寬和花瓣面積）。用游標卡尺測量長度、寬度以及直徑，用Cl?202 便攜式葉面積計測量面積，用國際通用的英國皇家園藝學(xué)會比色卡（RHSCC，2001年版）[17]進行顏色測量，并記錄其數(shù)字編碼。月季品種的調(diào)查根據(jù)GB/T 1955.7.1[18]進行。所有測試材料均設(shè)置3個重復(fù)，每個重復(fù)中材料來源于同一品種的3個不同植株。

表2 月季形態(tài)多樣性指標及賦分標準Table 2 The main morphological characters and value assignment criteria for R. hybrida

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)利用EXCEL 2016軟件進行整理。在材料數(shù)量性狀方面的分級，以標準差（δ）和平均數(shù)（μ）為依據(jù)進行10個層級的劃分，從第 1級Xi<（x?2s）至第 10 級Xi≥（x+2s），每0.5s為1級，并計算各個級別數(shù)目及分布頻率。如公式（1）計算變異系數(shù)，公式（2）計算Shannon?Wiener多樣性指數(shù)（H'），質(zhì)量性狀依據(jù)賦值標準計算頻率分布，然后根據(jù)頻率分布比例計算出遺傳多樣性指數(shù)[19?20]。表型數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0軟件進行主成分、相關(guān)性、逐步線性回歸及聚類分析[21?22]。

2 結(jié)果分析

2.1 月季花部形態(tài)的數(shù)量性狀多樣性分析

73個月季品種在6個數(shù)量性狀間呈現(xiàn)出不同差異（表3）。變異系數(shù)為38.00%～112.00%，平均變異系數(shù)為64.00%，其中花頭數(shù)的變異系數(shù)最高，為112.00%，花朵直徑的變異系數(shù)最低，為38.00%。在多樣性指數(shù)方面，6個數(shù)量性狀的變化區(qū)間是1.21～1.91，平均值是1.70，這些性狀中花瓣數(shù)的多樣性指數(shù)最高，為1.91，其次為花瓣面積、花瓣寬、花瓣長和花朵直徑，分別為1.87、1.81、1.79與1.62；多樣性指數(shù)最低的是花頭數(shù)，為1.21。

表3 月季資源數(shù)量性狀多樣性分析Table 3 Diversity analysis of quantitative character of R. hybrida resources

2.2 月季花部形態(tài)的質(zhì)量性狀多樣性分析

由表4可知，在多樣性指數(shù)方面，3個質(zhì)量性狀的變化為1.32～1.62，均值是1.45。多樣性指數(shù)最高的是花色，達1.62；最低的是花香，為1.32。花色多樣性指數(shù)最高是因為在顏色變化幅度上由6個級別構(gòu)成，占比優(yōu)勢明顯的為紅色、粉色與橘紅色，占比最小的則為黃色、間色與復(fù)色；瓣形分為了5個級別，其中扇形、長闊形、圓闊形所占比例最大?；ㄏ惆凑沼袩o香氣劃分為了4個級別，淡香所占比例最大；其次為香和濃香，所占比例最小的是無香。

表4 月季資源質(zhì)量性狀的頻率分布及多樣性Table 4 Frequency distribution and diversity index on qualitative characteristics of R. hybrida resources

2.3 月季花部性狀相關(guān)性分析

對73份月季品種的9個花部性狀進行了相關(guān)性分析（表5），發(fā)現(xiàn)月季的花部性狀間存在不同程度的相關(guān)性。其中，花朵直徑正向相關(guān)于花瓣長、寬以及面積，且表現(xiàn)出極顯著性（P<0.01）；花瓣長正向相關(guān)于花瓣寬與面積，且表現(xiàn)出極顯著性（P<0.01）；花瓣寬正向相關(guān)與花瓣面積，且表現(xiàn)出極顯著性（P<0.01）；花朵直徑、花瓣長、花瓣寬、花瓣面積分別與花頭數(shù)和瓣形呈極顯著負相關(guān)（P<0.01）；瓣形和花頭數(shù)之間呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。以上結(jié)果說明，月季花朵直徑大則花瓣長和寬、花瓣面積大；長和寬越大則花朵越大，花頭數(shù)越多，瓣形輪廓越大，其花朵就越小。

表5 月季花部性狀的相關(guān)性分析Table 5 Correlation coefficient among flower traits of R. hybrida resources

2.4 月季花部性狀聚類分析

由圖1可知，在歐氏距離為10處時，供試月季品種可分為3組。第Ⅰ組是緋扇月季，主要特征為：花朱紅色，背色較深而呈暗紅，花大型，其花朵直徑達到了18 cm，花絲暗紅色，花蕾壺形，老玫瑰發(fā)散性香味；第Ⅱ組為綠萼月季，主要特征為：花綠色，瓣形長闊形，簇花花群，花瓣數(shù)232瓣，單頭，無香。其他71份月季品種歸屬為第Ⅲ組，第Ⅲ組月季種質(zhì)資源又可劃分為2個亞類。第Ⅲ?1類涉及月季種類有37份，其突出特點為：花瓣數(shù)量少，花瓣數(shù)量介于5～49瓣之間；第Ⅲ?2類有34份月季種質(zhì)資源，其突出特點為：花瓣數(shù)量偏多，花瓣數(shù)量介于50～122瓣。

圖1 73份月季資源的聚類分析Fig. 1 The cluster analysis of 73 R. hybrida resources

2.5 月季花部性狀主成分分析

由表6可知，前3個主成分呈現(xiàn)出71.19%的累計貢獻率，反映出月季花部性狀的多數(shù)信息。其中貢獻率最大的為第1主成分，達44.50%，花瓣面積的特征向量最大，為0.949，花朵直徑、花瓣長、花瓣寬的特征向量值都大于0.9，分別為0.924、0.937和0.910，反應(yīng)了最為直接的表觀性狀，即花朵直徑、花瓣長、花瓣寬和花瓣面積能夠反映出月季花部的基本特征情況；其次為第2主成分，貢獻率為14.34%，花色與花瓣數(shù)的特征向量值均超出了0.5，為0.663和0.655；第3主成分的貢獻率最低，為12.35%，從特征向量值來看，花瓣面積的的特征向量值最小，為0.054，超過0.5的只有花香，為0.859。

表6 月季花部性狀的主成分分析Table 6 Principal component analysis of flower traits of R. hybrida

2.6 月季花部性狀的綜合評價

由表7可知，月季花部性狀的綜合得分變化范圍為?1.62～3.82，其中緋扇月季在所有供試月季資源中的綜合評分最高，為3.82，且遠遠高于其它月季品種的綜合得分；花朵直徑大、花瓣又長又寬、花瓣面積大的月季品種整體排名靠前，月季種質(zhì)資源中現(xiàn)代月季和古老月季的整體排名高于野生薔薇，同時，在現(xiàn)代月季種質(zhì)資源中豐花月季的整體排名最為靠前。綜合得分與9個花部性狀的相關(guān)分析表明，綜合得分與花朵直徑、花瓣長、花瓣寬和花瓣面積呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.934、0.926、0.909和0.943，而負向相關(guān)于花頭數(shù)與瓣形，且表現(xiàn)出極顯著性（P<0.01），相關(guān)系數(shù)依次是0.409、0.410（表8）。

表7 月季花部性狀的綜合得分值Table 7 Comprehensive value of R. hybrida resources based on flower traits

表8 綜合得分與9個花部性狀的相關(guān)系數(shù)Table 8 Correlation coefficients between comprehensive value and 9 flower traits

2.7 月季花部性狀的綜合評價指標篩選

通過已知綜合得分與9個花部性狀等有關(guān)參數(shù)，完成最優(yōu)回歸方程的構(gòu)建。因變量、自變量分別為綜合得分、9個花部性狀指標，通過逐步回歸分析得到最優(yōu)回歸方程Y=?2.498+0.003X1+0.009X2+0.159X3+0.125X4+0.039X5+0.111X6?0.149X8+0.038X9，式中X1、X2、X3、X4、X5、X6、X8、X9分別代表花瓣數(shù)、花朵直徑、花瓣長、花瓣寬、花瓣面積、花香、花頭數(shù)和花色8個表型性狀，方程的相關(guān)系數(shù)R=0.999，決定系數(shù)R2=0.999，F(xiàn)值為9156.828，P<0.01，說明方程極顯著，表明8個表型性狀可代表總變異的99.9%。結(jié)合F值與9個花部性狀的相關(guān)系數(shù)得到在8個花部性狀中，除花瓣數(shù)、花色和花香外，花朵直徑、花瓣長、花瓣寬、花瓣面積和花頭數(shù)5個指標對月季花部性狀綜合值影響顯著，可以作為月季花部形態(tài)的綜合評價指標（表8）。

3 結(jié)論與討論

月季花部相關(guān)性狀是一類重要的表型性狀，受遺傳和環(huán)境效應(yīng)的影響，這類性狀表現(xiàn)出復(fù)雜的數(shù)量性狀特點。由于在個體或微觀水平上對表型性狀進行研究，較難取得突出進展[23]，因此，本研究選取了73份月季資源開展花部相關(guān)性狀研究，73份月季涵蓋了以WFRS分類方法劃分的古老月季品種、現(xiàn)代月季品種、野生薔薇或薔薇原種的所有品種群[24]，選取這3個品種群進行研究，有利于從宏觀水平上開展整體趨勢分析和探討，以便更準確探明性狀的遺傳變異規(guī)律。但3個品種群中現(xiàn)代月季品種群中的壯花月季、雜交茶香月季在此次研究中選取資源較少，因此月季花相關(guān)的遺傳多樣性信息有待進一步完善。遺傳變異往往以表型性狀間的變異為表現(xiàn)形式，前者的豐富性通常以后者的豐富性表現(xiàn)出來[25?26]。在本研究中，月季花部性狀表現(xiàn)出豐富的變異和表型多樣性，花部數(shù)量性狀多樣性指數(shù)（1.70）大于質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)（1.45），與前人對紫薇（Lagerstroemia indica）[27]、石榴（Punica granatum）[28]、香瓜（Cucumis melo）[29]等的表型多樣性研究觀點相符。其中，花瓣數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)最高，花頭數(shù)的變異系數(shù)最大，同現(xiàn)代月季的表型性狀研究觀點一致，表明花瓣數(shù)在品種間的差異性大，花量在品種間的的變異程度高可能是月季種質(zhì)資源中普遍存在的表型特征。但值得關(guān)注的是，除花頭數(shù)外，其它性狀的多樣性指數(shù)和變異系數(shù)變化趨勢一致，此結(jié)論與David[30]在多樣性指數(shù)同變異系數(shù)間聯(lián)系分析方面的發(fā)現(xiàn)有所不同，這可能是由于選取的中甸刺玫、金櫻子等野生種與現(xiàn)代月季、古老月季的種質(zhì)資源差異較大造成的。但整體來說，供試月季品種存在較大變異區(qū)間，呈現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，有利于優(yōu)質(zhì)月季種質(zhì)的篩選。另外，變異系數(shù)在一定程度上反映了進化的快慢，花瓣數(shù)的變異系數(shù)大說明重瓣的月季品種形成相對較晚；人工育種加速了花瓣數(shù)量的增多，這與矮牽牛（Petunia hybrida）[31]、龍膽花（Gentiana scabra）[32]等觀賞植物品種選育方向一致，說明月季的選育也是朝著花瓣數(shù)增多的方向進行的。

相關(guān)性分析可以看出，月季花部各性狀間存在著程度不等的聯(lián)系，其中7對性狀互相表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系，另有8對則呈現(xiàn)為極顯著負相關(guān)關(guān)系，其中，花朵直徑、花瓣長、寬和面積相互之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與瓣形和花頭數(shù)呈極顯著負相關(guān)，說明花朵大小與花瓣長、寬、面積以及瓣形和花頭數(shù)存在一定的遺傳關(guān)系，在實際應(yīng)用中，月季開花初期，對花的大小與形態(tài)的推測可利用觀測花朵的直徑來實現(xiàn)。

聚類分析結(jié)果表明，73個月季品種可劃分為3個組群，其遺傳聚類與花朵直徑、花瓣數(shù)關(guān)系密切，這同現(xiàn)代月季的品種劃分標準基本一致[7]，其中，花朵直徑大和花瓣數(shù)相近的月季都分別聚為一類，表明它們具有較近的親緣關(guān)系，也進一步說明月季的花瓣數(shù)、花朵直徑性狀可能與月季種質(zhì)資源的親緣關(guān)系存在一定的聯(lián)系，但由于形態(tài)學(xué)性狀會受環(huán)境和遺傳雙重因素影響，因而要全面準確地對種質(zhì)資源進行鑒定和遺傳研究，還需采用現(xiàn)代生物技術(shù)進一步驗證。

主成分分析能夠使若干個變量轉(zhuǎn)化成少數(shù)幾項指標，由此實現(xiàn)分析步驟的簡化，實現(xiàn)對總變異構(gòu)成特征的更佳描述[33]。本研究在9個花部相關(guān)性狀中，提取出3個主成分，累計貢獻率達71.19%，可體現(xiàn)出月季花部表型的多數(shù)信息。利用主成分分析和逐步線性回歸相結(jié)合的方法評價了月季花部性狀，通過綜合得分值和觀賞評價指標[7]判斷月季品種的綜合優(yōu)劣程度，且F值與花朵直徑、花瓣長、花瓣寬、花瓣面積、花頭數(shù)和瓣形等表型性狀呈極顯著相關(guān)，表明73份月季資源中花型巨大、花香濃郁、花瓣寬大的緋扇月季綜合特性最好，觀賞價值最高，花型小、花色白色、花瓣極小的無刺野薔薇綜合特性最差，月季的觀賞價值可能與花朵直徑、花瓣長、花瓣寬、花瓣面積、花頭數(shù)和瓣形有一定聯(lián)系。通過逐步線性回歸分析篩選出5個花部相關(guān)性狀，分別是花朵直徑、花瓣長、花瓣寬、花瓣面積和花頭數(shù)可作為月季花部性狀的綜合評價指標。

綜上所述，月季花部表型性狀變異十分豐富，基于多樣性來說，相較花部質(zhì)量性狀，數(shù)量性狀的變異更為明顯；花朵直徑和花瓣數(shù)可作為月季品種劃分的重要依據(jù)，同時通過相關(guān)性分析，找到了影響月季花朵大小變化的因素；通過主成分分析得到月季花部性狀的綜合評價值，結(jié)合逐步線性回歸篩選出5個主要表型性狀，為月季種質(zhì)資源的綜合評價提供直觀參考。