朱 瑩, 劉恒星, 鄧 蓮, 閆 帥, 王東軍, 全 晗, 宋 華

(1.北京市植物園管理處, 北京 100093; 2.北京市花卉園藝工程技術(shù)研究中心, 北京 100093)

有髯鳶尾是對由鳶尾屬(IrisL.)有髯鳶尾亞屬有髯鳶尾組的香根鳶尾(I.pallidLam.)、德國鳶尾(I.germanicaL.)、黃褐鳶尾(I.variegateL.)和喀什米亞鳶尾(I.kashmerianaBaker)等原種進(jìn)行雜交獲得的品種群的統(tǒng)稱[1]。有髯鳶尾是近代觀賞花卉中發(fā)展最迅速、花朵變化最驚人、品種增加最多的一類鳶尾[2],截至2021年,國際登錄品種達(dá)57 913個。美國鳶尾協(xié)會根據(jù)植株高度與花期將有髯鳶尾細(xì)分為迷你矮型有髯鳶尾(MDB)、標(biāo)準(zhǔn)矮型有髯鳶尾(SDB)、中等有髯鳶尾(IB)、迷你高型有髯鳶尾(MTB)、花壇型有髯鳶尾(BB)和高型有髯鳶尾(TB),其中IB、MTB和BB并稱為中型有髯鳶尾,株高在41～70 cm之間[3]。近年來,國內(nèi)對鳶尾屬植物新品種的培育工作逐漸重視,一些高校、科研院所、植物園及企業(yè)加入到鳶尾新品種的培育工作中,并已取得初步成果,目前,國際登錄鳶尾品種200余個,其中有髯鳶尾33個。為了保護(hù)育種者的合法權(quán)利,推動鳶尾新品種的育種工作,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于2018年頒布了《植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 有髯鳶尾》報批稿(2020年正式發(fā)布,以下簡稱《有髯鳶尾DUS測試指南》),并于2019年將鳶尾屬列入《中華人民共和國農(nóng)業(yè)植物品種保護(hù)名錄(第十一批)》中,由此正式開始了鳶尾新品種權(quán)申請的受理與審查工作。2021年,國家林業(yè)和草原局也將鳶尾屬列入《中華人民共和國植物新品種保護(hù)名錄(林草部分)(第七批)》中,促進(jìn)了鳶尾新品種的培育工作,大量新品種不斷涌現(xiàn),因此,鳶尾新品種的DUS測試工作就更為迫切了。

DUS測試指南中的性狀分為質(zhì)量性狀、數(shù)量性狀和假質(zhì)量性狀3種類型[4],其中數(shù)量性狀容易受溫度、水肥條件等環(huán)境因素的影響,存在年度、地區(qū)間的變化,因此在測試指南中,數(shù)量性狀的表達(dá)狀態(tài)并不直接給出具體的數(shù)值,而是列出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種來矯正環(huán)境對測試結(jié)果的影響[5]。但是,在實際測定中,很難獲得標(biāo)準(zhǔn)品種植株或者標(biāo)準(zhǔn)品種不適宜在測試地種植,從而導(dǎo)致無法客觀評價和劃分植物新品種的等級,因此將數(shù)量性狀數(shù)據(jù)直接進(jìn)行合理的分級是必要的[6]?！队绪坐S尾DUS測試指南》47個待測性狀中,有24個數(shù)量性狀,其中11個性狀是需要用數(shù)值來表達(dá)分級程度的[7]。但在這些性狀中,指南只列出了表達(dá)狀態(tài)和部分標(biāo)準(zhǔn)品種,并未給出具體數(shù)值。又因有髯鳶尾多為國外品種,因此標(biāo)準(zhǔn)品種很難獲得。這就導(dǎo)致有髯鳶尾新品種在DUS測試時,既找不到標(biāo)準(zhǔn)品種,又缺少參考數(shù)值,從而造成難以對需要用數(shù)值來表達(dá)分級程度的數(shù)量性狀進(jìn)行客觀評價,因此對這類數(shù)量性狀根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分級是非常有必要的。

本研究選取150個有髯鳶尾品種,分別對12個數(shù)量性狀進(jìn)行觀測并分級處理,旨在進(jìn)一步補(bǔ)充和完善《有髯鳶尾DUS測試指南》,使有髯鳶尾新品種測試更加便捷與規(guī)范,同時也為有髯鳶尾綜合評價提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

150個有髯鳶尾品種詳見表1,中型有髯鳶尾品種80個,其中IB類型78個,BB類型1個,MTB類型1個,高型有髯鳶尾品種(TB)70個。110個品種來自捷克布拉格植物園,14個品種來自美國Aitken’s Salmon Creek Garden,26個品種來自中國北京市植物園(自育品種,已經(jīng)通過國家林業(yè)和草原局新品種權(quán)初審)。材料露地種植在北京植物園門頭村苗圃和小井溝苗圃,常規(guī)栽培養(yǎng)護(hù)。兩個苗圃直線距離約3 km,氣候條件相似,屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫為11.6 ℃,年平均降水量為600 mm左右,大部分集中在7月、8月。

表1 供試品種信息Table 1 List of bearded Iris tectorum tested

1.2 方 法

1.2.1數(shù)量性狀的測量、變異及分布狀況

表2 12個數(shù)量性狀及其測量方法Table 2 12 quantitative characteristics and their measurement methods

1.2.2數(shù)量性狀的分級

數(shù)量性狀的分級采用以九級為基礎(chǔ)的分類方法,根據(jù)變異幅度的大小,并參考《有髯鳶尾DUS測試指南》,分為五級或三級,分別記為1,3,5,7,9或3,5,7。其中5級是中間級次,1級和9級是最小和最大級次[9]。

概率分級的分點值參照劉孟軍[11]的方法進(jìn)行規(guī)范化調(diào)整,調(diào)整原則和方法是:每個分點值的“舍”、“入”值不得超過相應(yīng)性狀標(biāo)準(zhǔn)差的1/10,調(diào)整前后性狀值落入各級的概率變化不超過2%,調(diào)整后的分點值盡可能簡便易記,5級分級中第1,2分點值和第3,4分點值之差相等。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及計算,用SPSS 19.0軟件進(jìn)行正態(tài)檢驗及相關(guān)性等統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種類型有髯鳶尾11個數(shù)量性狀的差異分析

中型有髯鳶尾和高型有髯鳶尾是根據(jù)植株的高度和花期來進(jìn)行劃分的,因為植株的高度不相同,相應(yīng)的兩個類型品種的其他數(shù)量性狀也會有所不同。如表3所示,高型有髯鳶尾的11個數(shù)量性狀極顯著高于中型有髯鳶尾,如葉片長度高型有髯鳶尾為49.77 cm,中型髯鳶尾為36.75 cm,二者差異達(dá)到13.02 cm。花橫徑高型有髯鳶尾為16.27 cm,中型有髯鳶尾為12.60 cm,二者差異達(dá)到3.67 cm。數(shù)據(jù)表明,把兩種類型的品種放在同一個分級系統(tǒng)來進(jìn)行DUS測定是很不合適的,應(yīng)該分別對其進(jìn)行分級處理。

表3 兩種類型有髯鳶尾11個數(shù)量性狀的差異Table 3 Differences of 11 quantitative characteristics between two types of bearded Iris tectorum

2.2 兩種類型有髯鳶尾數(shù)量性狀的變異分析

變異系數(shù)是揭示樣本差異的參數(shù),變異系數(shù)越大,樣本間的差異越大,一般認(rèn)為變異系數(shù)大于10%,就說明樣本間的差異較大[16]。兩種類型有髯鳶尾數(shù)量性狀數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),12個性狀的變異系數(shù)在8.50%～38.17%之間(表4),說明各性狀在品種間存在明顯變異。其中兩種類型有髯鳶尾的花朵數(shù)和分枝數(shù)變異系數(shù)較大,均超過20%。其次是葉部性狀,變異系數(shù)均超過15%?；ㄖ种﹂L度和寬度無論是中型有髯鳶尾還是高型有髯鳶尾,其變異系數(shù)均大于10%,說明兩種類型有髯鳶尾品種間花柱分枝長度和寬度存在明顯變異,可以此作為鑒別品種的依據(jù),因此建議將花柱分枝長度和花柱分枝寬度增列為《有髯鳶尾DUS測試指南》的選測指標(biāo)。

表4 數(shù)量性狀的變異情況Table 4 Variation of quantitative characteristics

2.3 兩種類型有髯鳶尾數(shù)量性狀的分布規(guī)律

從表5和圖1可以看出,中型有髯鳶尾中,株高、葉片寬度、垂瓣寬度、旗瓣長度、旗瓣寬度5個性狀的p大于0.05,符合正態(tài)分布。葉片長度、花橫徑、垂瓣長度、花柱分枝長度及花柱分枝寬度5個性狀的p小于0.05,但其頻次分布曲線與正態(tài)分布曲線較為相似,偏度與峰度值均小于1,可認(rèn)為近似于正態(tài)分布,可按照正態(tài)分布進(jìn)行分級處理。高型有髯鳶尾中,葉片長度、垂瓣長度、垂瓣寬度、旗瓣寬度4個性狀的p大于0.05,符合正態(tài)分布。株高、葉片寬度、花橫徑、旗瓣長度、花柱分枝長度5個性狀的p小于0.05,其頻次分布曲線(圖2)與正態(tài)分布曲線較為相似,且其偏度與峰度值均小于1,可認(rèn)為近似正態(tài)分布?；ㄖ种挾萷小于0.05,偏度小于1,峰度值為2.268,分布曲線呈一個高尖的峰態(tài),但數(shù)據(jù)基本對稱,分級處理時按照正態(tài)分布處理。兩種類型品種的花朵數(shù)與分枝數(shù)p小于0.05,從直方圖上也可看出,數(shù)據(jù)對稱性較差,不符合正態(tài)分布,分級時不再按照概率分級處理,而是按照實測數(shù)據(jù)進(jìn)行分級。

圖1 中型有髯鳶尾數(shù)量性狀分布頻次Fig.1 Frequency distribution of quantitative traits of medium Iris tectorum

圖2 高型有髯鳶尾數(shù)量性狀分布頻次Fig.2 Frequency distribution of quantitative traits of tall bearded Iris tectorum

表5 數(shù)量性狀的Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗Table 5 Shapiro-Wilk normality test for quantitative characteristics

2.4 兩種類型有髯鳶尾數(shù)量性狀的分級

兩種類型有髯鳶尾品種的株高、葉片長度兩個性狀變異幅度較大,分為5級,記為1,3,5,7,9。其余性狀變異幅度較小,分為3級,記為3,5,7。對符合正態(tài)分布或者近似正態(tài)分布的性狀按照概率分級的方法計算出分點值并進(jìn)行了規(guī)范化調(diào)整(表6),按照規(guī)范后的分點值對各性狀進(jìn)行了分級,分級范圍見表7。兩種類型的花朵數(shù)和分枝數(shù)不呈正態(tài)分布,無法按照分布頻次進(jìn)行概率分級,根據(jù)數(shù)據(jù)特點,兼顧有髯鳶尾品種DUS測試的可操作性,按照實測數(shù)據(jù)進(jìn)行了3級分級(表7)。

表6 正態(tài)分布數(shù)量性狀的概率分級的分點值Table 6 Point values of probability grading for quantitative characteristics with normal distribution

表7 數(shù)量性狀的分級范圍Table 7 Grading range of quantitative characteristics

2.5 兩種類型有髯鳶尾數(shù)量性狀的相關(guān)性分析

相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.707才具有生物學(xué)意義[17],若知道相關(guān)性極顯著的表型性狀中的一個,就可以推測另一個性狀的變異情況[18]。從表8和表9可看出,兩種類型有髯鳶尾品種相關(guān)系數(shù)大于0.707的僅有3組性狀,即垂瓣長度與旗瓣長度、垂瓣寬度與旗瓣寬度、分枝數(shù)與花朵數(shù)。這3組性狀之間呈極顯著正相關(guān),在進(jìn)行DUS測試時要酌情考慮是否需要合并處理。其他性狀之間相關(guān)性較小或者不相關(guān),獨立性較強(qiáng),作為DUS測試性狀是比較合理的。

表8 中型有髯鳶尾數(shù)量性狀的相關(guān)系數(shù)Table 8 Correlation coefficients of quantitative characteristics of medium Iris tectorum

表9 高型有髯鳶尾數(shù)量性狀的相關(guān)系數(shù)Table 9 Correlation coefficients of quantitative characteristics of tall bearded Iris tectorum

3 小結(jié)與討論

3.1 有髯鳶尾數(shù)量性狀的特點

不同類型有髯鳶尾是根據(jù)植株高度和花期來分類的,由于植株高度會影響葉片的長度與寬度、花朵的大小、花朵數(shù)等數(shù)量性狀,即不同類型的有髯鳶尾除了株高外,其他數(shù)量性狀也有相應(yīng)的變化。本試驗通過對80個中型有髯鳶尾品種和70個高型有髯鳶尾品種的11個數(shù)量性狀分析發(fā)現(xiàn),兩種類型的品種間差異極顯著,說明將兩種類型的鳶尾品種放在同一個尺度上進(jìn)行分級評價是不合適的,在進(jìn)行新品種DUS測試時應(yīng)分開進(jìn)行,即不同類型品種應(yīng)分別進(jìn)行評價。另外,有的品種是兩種不同高度類型的品種雜交而來,該品種可能出現(xiàn)株高與其他性狀分別具有兩種類型的特點,因此,在中型有髯鳶尾中,有可能出現(xiàn)植株高度大于70 cm的情況,在本試驗材料中,也存在此類情況,但此類品種較少見,具體歸為哪種類型,應(yīng)綜合考慮各種性狀進(jìn)行分類。

有髯鳶尾的花柱分枝呈花瓣狀,也具有一定的觀賞價值,在《有髯鳶尾DUS測試指南》中,花柱分枝頂端分裂程度和頂端主色被列為基本性狀,中部主色和側(cè)邊主色被列為選測性狀[7]。從直方圖和變異系數(shù)可看出,兩種類型鳶尾品種間花柱分枝的長度和寬度的變異幅度比較大,可以作為鑒別品種的依據(jù),因此建議將花柱分枝長度和寬度增列為有髯鳶尾品種DUS測試的選測性狀。

性狀間相關(guān)性顯著且相關(guān)系數(shù)較大時,會出現(xiàn)變化趨勢趨同,因此這樣的性狀在品種鑒別中的作用十分有限[19]。本研究表明,兩種類型的有髯鳶尾品種中,垂瓣長度與旗瓣長度、垂瓣寬度與旗瓣寬度、分枝數(shù)與花朵數(shù)3組數(shù)量性狀相關(guān)系數(shù)較高,在有髯鳶尾新品種DUS測試中,要充分考慮其相關(guān)性,并結(jié)合其他性狀進(jìn)行特異性判定。為減少工作量,提升工作效率,必要時可以考慮減少相關(guān)性較高的性狀。其他各組性狀相關(guān)性較弱或者不相關(guān),獨立性較強(qiáng),選擇作為DUS測試性狀是比較合理的。

3.2 有髯鳶尾數(shù)量性狀的分布類型

在自然狀態(tài)下,生物現(xiàn)象的連續(xù)性變量或間斷性變量符合正態(tài)分布[20]。通過對兩種類型有髯鳶尾12個數(shù)量性狀的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),株高、葉片長度與寬度、垂瓣長度與寬度、旗瓣長度與寬度、中型有髯鳶尾花柱分枝長度與寬度、高型有髯鳶尾花柱分枝長度均符合正態(tài)分布或近似于正態(tài)分布。高型有髯鳶尾花柱分枝寬度分布曲線呈一個高尖的峰態(tài),但數(shù)據(jù)還是基本對稱的。兩種類型有髯鳶尾的花朵數(shù)及分枝數(shù)數(shù)據(jù)對稱性較差,不呈正態(tài)分布,這與數(shù)據(jù)本身特性有關(guān),不同類型有髯鳶尾的花朵數(shù)和分枝數(shù)基本上是特定的或是有一定范圍的,數(shù)據(jù)分布很難形成一個連續(xù)的對稱曲線。

3.3 有髯鳶尾數(shù)量性狀的分級

傳統(tǒng)的數(shù)量性狀分級均為建立在經(jīng)驗基礎(chǔ)上的等差分級,雖然簡單易行,但是不能正確反映性狀取值的概率分布情況[21]。劉夢軍[10]在對桃樹部分經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行分級時,提出了概率分級的方法,該方法可以客觀地反映數(shù)量性狀的變異特征,使數(shù)量性狀的分級有了較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[15]。目前,概率分級法已廣泛應(yīng)用在果樹[4,11,22-23]、農(nóng)作物[24-25]的數(shù)量性狀分級上,但在觀賞植物上應(yīng)用較少,僅在菊花[15]、蘭科植物[26-28]的數(shù)量性狀分級上得到應(yīng)用。在兩種類型有髯鳶尾品種的數(shù)量性狀分級中,根據(jù)不同性狀的數(shù)據(jù)分布特征,分別采取不同的方法進(jìn)行分級處理。對株高、葉片長度等符合正態(tài)分布或者近似正態(tài)分布的性狀,采取概率分級的方法進(jìn)行分級處理。對于花朵數(shù)和分枝數(shù)兩個數(shù)據(jù)分布不符合正態(tài)分布的性狀,只能根據(jù)實測數(shù)據(jù)來進(jìn)行分級處理。

分級級數(shù)的確定參考景士西[9]的方法,采取9級制,5級是中間級次,1級和9級是最小和最大級次。變異幅度較大的分為特小、很小、小、較小、中、較大、大、很大和特大九級。變異幅度較小的可分為1,3,5,7,9五級,甚至1,5,9三級。兩種類型有髯鳶尾的株高和葉片長度變異幅度相對較大,分為1,3,5,7,9(特小、小、中、大、特大)五級,其余變異幅度較小的性狀分為3,5,7(小、中、大)三級。

鳶尾新品種DUS測試在國內(nèi)剛剛開始,本研究僅在北京地區(qū)對中型有髯鳶尾和高型有髯鳶尾作了分級研究,未涉及株高在40 cm以下的品種類型。因數(shù)量性狀易受環(huán)境條件、栽培措施及測量誤差等影響,研究結(jié)果還存在一些不足,今后應(yīng)在不同生態(tài)區(qū)采集數(shù)據(jù),并增加品種類型,加大樣本量,減小測量誤差。同時根據(jù)DUS測試中碰到的具體問題,隨時對《有髯鳶尾DUS測試指南》進(jìn)行補(bǔ)充和修訂,逐步完善該指南,使分級范圍更科學(xué)合理,從而更好地為鳶尾新品種DUS測試服務(wù)。