徐 旭 苏江硕 邓 波 张 飞 陈素梅 房伟民 陈发棣 管志勇

（南京农业大学园艺学院/南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部景观设计重点实验室，江苏南京210095）

植物新品种特异性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和稳定性（Stability）测试（以下简称DUS 测试）是新品种保护的技术基础和授权的科学依据[1]。建立以DUS 测试技术为基础的植物新品种保护体系对保护育种者权益、促进植物品种创新具有重要意义。我国目前已经制定并完成了50 多种、规划研制了100 多种植物测试指南[2]。

菊花（Chrysanthemum morifoliumRamat.）有悠久的栽培历史，具有很高的观赏、食用、药用等商业价值[3]。各科研院所及高校在菊花品种选育上保持较高的活跃度，不断推出新品种，2012 年由云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所主持发布的NY/T 2228—2012《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 菊花》（以下简称2012 年版测试指南）在菊花品种的测试中发挥了不可或缺的作用。

测试性状的筛选是DUS 测试指南研制的核心，国际植物新品种保护联盟（UPOV）相关文件中指明性状是指可遗传表达的能准确区别、识别和描述的植物的特性和特征。测试性状表达类型分为数量性状、质量性状与假质量性状[4]。2012 年版菊花测试指南颁布使用已近10 年，品种申报单位及新品种测试中心均在使用指南过程中对测试性状的适用性、易用性有了深切的感受，在使用中不断优化测试性状可以使得指南更具有科学性，而测试性状的优化是在对品种资源表型多样性长期观察基础上，对现有测试性状进行补充与删减实现的。

一方面将具有遗传稳定性、特异性明显且容易测试的性状纳入指南，或者将表达状态覆盖完全。如NY/T 2526—2013《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 丹参》测试指南中就补充了“株高、分枝数、花序”等重要特征。天麻测试指南研制中，根据实际表现，花茎颜色除了“浅绿、橙红、深褐”3 种表达状态，还应补充“淡黄、蓝绿”等表达状态[5]。谷子测试指南中幼苗的苗期叶鞘颜色仅包括“绿色、紫色”2 种表达状态，提出“黄色叶鞘”（谷子不育系多为此类型）未列入测试指南的缺陷。此外，谷子叶鞘花青甙显色强度符合测试性状的要求，却未列入测试指南，应该补充[6]。在箭筈豌豆新品种DUS 测试指南研制中，研制者提出在UPOV 的指南性状的基础上增加8 个具有特异性的性状[7]。水稻DUS 测试指南研制中对性状“倒二叶”的界定是：叶片绿色程度的表达状态为极浅到极深，但研究发现有些水稻品种的倒二叶的颜色为浅紫色或紫色[8]，应该覆盖完全。

另一方面，测试性状也并非越多越好，当前已颁布的指南也存在一些稳定性较差且不容易进行测试的性状。如辣椒测试指南中，关于“花梗姿态”这一性状，表达状态为“直立、水平、下弯”，大多数情况下，花梗从植株基部起逐渐向上弯曲，很难判断出准确的表达状态[9]。无髯鸢尾的测试性状筛选中，研制者通过R 型聚类，删去对品种区分贡献度较小的“雌蕊长、叶长”2 个性状[10]；六出花属测试指南研制中弃用了不同测试方式中变异系数大的“花序梗长度”性状[11]。

再者，存在性状划分不合理或性状的表达状态表述不合理的情况。如我国蝴蝶兰DUS 测试指南将UPOV 指南的“萼片：形状”1 个性状细分为“中萼片：形状”和“侧萼片：形状”2 个性状[12]。草莓DUS 测试指南修订中将原指南的“中心小叶”改为“顶生小叶”，“叶平整度”改为“叶泡状程度”，“叶缘缺刻”改为“锯齿”，“果实空心”改为“果实空腔”[13]，使得表述上更符合实际情况。

本研究通过连续2 年观测分析210 个形态多样的菊花商业品种，探究2012 年版DUS 测试指南在性状筛选和确定方面是否也存在上述问题，旨在筛选出遗传稳定、易测、特异性差别明显的性状，优化调整相关性状，以提高测试指南实用性。

1 材料与方法

1.1 材料试验材料种植于南京农业大学中国菊花种质资源保存中心，于2019 年、2020 年连续2 年观测品种共210 个，其中，切花大菊70 个品种，切花小菊110 个品种，传统菊30 个品种。所有试验材料均定植于温室大棚中，定植时间为7 月下旬，参照DB11/T 845—2011《切花菊设施生产技术规程》进行管理。

1.2 调查方法采用群体测量（MG）、个体测量（MS）、群体目测（VG）、个体目测（VS）等方法观测性状77 个，包含2012 年版测试指南全部性状68 个，以及在本次观察群体中发现的多样性性状或表达状态9 个，其中花部性状或表达状态4 个：“头状花序舌状小花类型、管状小花密集程度（仅适用于托桂型品种）、舌状小花排列规律、管状小花长度（仅适用于托桂型品种）”；叶部的性状或表达状态5 个：“叶片拱曲程度、叶裂片数量、叶片边缘缺刻形状、叶柄长度、叶片顶生裂片长度”。选择具有代表性的表达状态拍照记录，并记录对应的标准品种。

2 结果与分析

2.1 质量性状与假质量性状及表达状态的建议通过对210 个菊花品种2 个全生育期的性状观测，发现2012 年版测试指南未涉及头状花序舌状小花常见的表达状态：贯珠型和龙爪型（图1），建议增加此性状的表达状态，相应的标准品种为泉乡明星、金龙爪。

图1 增加头状花序舌状小花表达状态：贯珠型和龙爪型

2012 年版测试指南未涉及托桂花型品种中常见的“管状花密集程度”的多样性性状，本研究发现210 个品种包含40 个托桂花型品种，其中管状小花“密集”品种31 个、管状小花“稀疏”品种8 个、管状小花“极稀”品种1 个（表1），该性状有“密集、稀疏、极稀”3 种表达状态（图2a），对应的标准品种为南农紫金轮、憩风车、Belicia。

表1 花部性状的表达状态占观察品种总数的频次

图2 增加花部质量性状

对于重瓣性较高品种存在的“舌状小花排列规律”多样性性状，2012 年版测试指南也未提及，此性状在传统菊花中显著表达，在观测的30 个传统菊花品种中，舌状小花“逆时针”排列品种5 个，“无”排列品种20 个，“顺时针”排列品种5 个（表1），表达状态为“逆时针、无、顺时针”3 类（图2b），对应的标准品种为洹水黑旋风、禾城春雷、紫宸殿。

2012 年版测试指南未涉及“叶片拱曲程度”性状的多样性，在对210 个品种叶片的观察中发现表现为“平”的有129 个品种，“拱曲”的有81 个品种（表2），表达状态为“平、拱曲”2 类（图3a），对应的标准品种为Pimento、橙松月。

表2 叶部性状的表达状态占观察品种总数的频次

图3 增加叶部质量性状

2012 年版测试指南未提及“叶裂片数量”的多样性，210 个品种中叶片“5 裂”的有182 个，“7 裂”的有28 个（表2），表达状态分为“5 裂、7 裂”2 类（图3b），对应的标准品种为南农金乒乓、Isis 韩。

“叶片边缘缺刻形状”性状在2012 年版测试指南中也未涉及，本研究发现210 个品种在该性状上的分布是：叶片边缘缺刻“锐尖”的有57 个品种，“尖”的有116个品种，“圆钝”的有37个品种（表2），建议增加此性状，表达状态分为“锐尖、尖、圆钝”3类（图3c），对应的标准品种为燕山秋韵、Tigerrag、南农金乒乓。

2012 年版测试指南“舌状小花管部截面”性状给出的表达状态为“圆形、扁圆、平、三角形”，然而在Quinty 和Isis 韩2 个品种舌状小花管部的不同位置进行横截发现了心形与梯形不同的形状（图4），由此可见该性状给出的表达状态不稳定。并且该性状要借助体视显微镜才能看清确定，不易观测。因此，建议删减此性状。

图4 舌状小花管部截面的不同形状

2.2 增加数量性状的建议2012 年版测试指南未涉及“管状小花长度（仅适用于托桂型品种）”性状，通过本研究发现210 个品种性状分布情况：管状小花“短”的有71 个品种，“中”的有64 个品种，“长”的有75 个品种（表3），建议增加此性状，并将其表达状态分为“短、中、长”3 类（图5）。

表3 数量性状表达状态品种占观察品种总数的频次

图5 增加花部数量性状

2012 年版测试指南未涉及叶柄长度，观察发现210 个品种中叶柄“短”的有67 个品种，“中”的有74 个品种，“长”的有69 个品种（表3），可将其表达状态分为“短、中、长”3 类（图6a）。

图6 增加叶部数量性状

叶片顶生裂片长度在2012 年版测试指南也未涉及。本研究发现210 个品种中叶片顶生裂片“短”的有65 个品种，“中”的有86 个品种，“长”的有59个品种（表3），可将其表达状态分为“短、中、长”3类（图6b）。上述3 个数量性状稳定、易测，且均具有遗传稳定性，因此，建议增加。

2.3 测试性状的适用范围调整2012 年版测试指南将舌状小花数量的适用范围局限于单瓣和半重瓣品种，本研究发现重瓣花品种舌状小花数量最少有17 瓣，最多可至526 瓣，平均值为181 瓣，变异系数高达77.702%。重瓣类型也可以通过花瓣计数来设定更多的级别，如单瓣、半重瓣、重瓣、极多重瓣，并为每个级别设定大致的花瓣轮数，建议将其调整为适用于所有品种。

此外，应明确“舌状小花：花冠筒长度”性状的限制范围，用以提高观测的针对性，应将其调整为：“舌状小花：花冠筒长度（仅适用于平瓣和匙瓣品种）”。因为当舌状花完全围合成为管瓣的时候，涉及品种的花冠筒长度就是舌状花的长度，此时观测该性状并不发挥额外的区别作用（图7）。

图7 舌状小花出现的平瓣、匙瓣、管瓣3 种类型

3 结论与讨论

随着菊花育种活跃度的增加和申请品种保护数量的激增，根据测试指南中暴露出的一些问题，对沿用时间过久的测试指南进行修订正是指南不断完善的机会。测试性状的选择是DUS 测试指南制定的核心，也是提高测试指南实用性的关键[14]。2007年版的玉米DUS 测试指南相对之前的版本，剔除了25 个测试性状，新增6 个测试性状[15]；阚画春等[16]建议对2012 年版棉花DUS 测试指南增加3 个性状、修改3 个性状术语的表达；张龙等[17]对192 份柱花草种质进行测试，在原指南基础上补充了6 个性状、剔除2 个性状。

用质量性状区分品种效率高、易观测。因此，指南的修订往往关注质量性状的补充和调整。辣椒测试指南修订中增加了7 个测试性状，其中有4 个质量性状[18]。黄瓜测试指南的修订中增加19 个测试性状，其中有11 个是质量性状[19]。相比UPOV 茄子测试指南，我国的茄子测试指南增加了9 个性状，其中有6 个质量性状[20]。非洲凤仙测试指南的研制在UPOV 指南的基础上增加了9 个测试性状，其中有7 个质量性状[21]。蝴蝶兰测试指南性状的选择比UPOV 指南多了11 个性状，其中有9 个质量性状[12]。本研究提出的6 个质量性状或假质量性状易辨识且均有遗传稳定性，增加了区分品种特异性的依据。

有些品种的差别在于数量性状，少数指南对数量性状进行了修订。刘蕊等[22]为椰子测试指南筛选出19 个数量性状。程蓓蓓等[4]通过对中国现有澳洲金合欢亚属植物11 个品种进行实地调查，筛选出4 个用于该属新品种测试的数量性状。我国研制的工业大麻测试指南31 个测试性状中数量性状就占了28 个，比UPOV 指南多4 个[23]。通过试验观察建议增加3 个易测记的数量性状，并且目前就可实现品种区分，分别是“托桂型品种管状小花长度、叶柄长度、叶片顶生裂片长度”，在区别相似品种时使用频繁且有效。

测试性状的取舍主要在于能否区别形态特异性，这点在不同作物上的体现不尽相同。在研制百合DUS 测试指南的时候以中国品种的实际状况进行抉择，百合的“叶形、花蕾形状、花型、斑点颜色、花香”等与观赏性状更相关的形态特征被沿用，未采用“叶序、叶末梢弯曲、叶片横切面”等育种家不太关注的性状[24]。在UPOV 紫薇测试指南的基础上，我国的紫薇DUS 测试性状也增添了14 个合乎于中国紫薇观赏分类原则的性状，例如“小枝、花萼、花蕾、瓣爪、雄蕊”等[25]。而菊花测试指南中测试性状的建议，研究者更多的是发现其能更有效区分品种的性状。

菊花种质创新工作一直围绕花部进行，测试性状的侧重点在花部，2012 年版菊花DUS 测试指南在UPOV 指南基础上增加了3 个性状，其中花部2个，叶部1 个；删减了23 个性状，其中花部18 个，叶部4 个，其他相关性状1 个；调整8 个性状，其中花部7 个，叶部1 个。本研究通过连续2 个完整生育期观测记录210 个菊花商业品种的形态性状，又在2012 年版测试指南的基础之上，增加了9 个遗传稳定、易测且特异性差别明显的性状，其中花部性状4 个，删减1 个稳定性差、不易测的选测性状，并优化2 个花部性状的描述表达（表4）。随着我国菊花育种活跃度的不断提升，菊花品种的形态多样性会不断出现，菊花测试指南测试性状应及时根据新品种的出现做出相应完善，以更好适应区分品种的需要。

表4 菊花DUS 测试指南性状修订