孙菲菲等

摘要：为了了解南京地区不结球白菜种质遗传多样性，对50份白菜种质的株高、株型等15个形态学性状进行了主成分分析和聚类分析。结果表明，15个形态学性状的平均变异系数为30.35%，其中叶柄长的变异系数最大，为5848%，其次为株型、叶柄质量和叶形。主成分分析表明植株叶片指标、叶柄指标、植株外形和颜色指标等4个主成分代表了80.04%的变异，并以此进行聚类分析，依据种质间遗传距离将供试材料聚为夏播品种、秋播品种和腌制品种等3个大类。

关键词：白菜；种质资源；主成分分析；聚类分析

中图分类号： S634.302.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）03-0106-03

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis Makino）别称青菜、小白菜，北方也称油菜，是我国重要的十字花科蔬菜，在蔬菜周年生产和供应上占有重要地位[1]。白菜在南京地区栽培历史悠久，种植面积很大，因此南京地区白菜种质资源丰富。本研究通过收集南京地区地方品种种质资源及市场上的主栽品种，分析南京地区白菜种质遗传多样性，以筛选优良种质进行保存利用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为江苏省南京市蔬菜科学研究所收集，来源于南京市市场销售的纯度较高的白菜品种和常见的地方品种，详见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 2012 年春秋2季在江苏省南京市蔬菜科学研究所试验基地直播种植，采用随机区组设计，3 次重复，每小区种植50株，施肥量、水分管理和病虫害防治等根据生产实际实施。

1.2.2 性状观察记载 在白菜采收期，每个小区随机抽取5株调查株型、株高、开展度、成叶数、叶形、叶色、叶长、叶质量、叶宽、叶柄形、叶柄色、叶柄长、叶柄上下宽、叶柄质量等性状，然后将质量性状赋值以进行分析[2]，具体赋值见表2。

1.2.3 数据处理方法 采用SPSS 19.0进行数据分析。首先将数量性状和质量性状的数据进行标准化，再进行主成分分析，获得特征值和特征向量，以欧氏距离为聚类统计量，采用最远距离法进行主成分聚类分析并形成树状图。将聚类结果转换为协表征矩阵，用Macomb程序对聚类结果和相似系数矩阵之间的相关性进行Mantel检验[3]。

2 结果与分析

2.1 形态性状的多样性分析

表3表明，不同的种质之间存在很大的变异，各性状在不同材料之间表现出了不同程度的多样性。在观察的15个性状中，平均变异系数为30.35%，其中叶柄长的变异系数最大，为58.48%；其次为株型、叶柄质量和叶形；变异系数最小的是开展度，仅为12.30%。变异系数的大小与性状的变异范围成正相关，即变异系数越大，表明性状的变异范围越大。当然，表型性状的变异系数是在赋值后计算出来的，因此不同性状之间赋值的差异也影响着变异系数的大小[4]。

2.2 主成分分析

表4表明，前4个主成分的贡献率依次为35.656 1%、20871 4%、15.339 2%和8.538 6%，累计贡献率为 80.405 3%，可以用来进行聚类分析。第1主成分中叶长、叶宽和叶质量绝对值较大，表明第1主成分反映的主要是叶片指标；第2主成分中叶柄宽和叶柄质量的绝对值较大，表明第2主成分反映的是叶柄指标；第3主成分中株型和株高的绝对值较大，表明第3主成分反映的是外形指标；第4主成分中叶色和叶柄色的系数绝对值较大，表明第4主成分反映的是颜色指标。因此，本研究中对白菜种质进行分类依次考虑的指标分别为植株叶片、叶柄、植株外形和颜色等4个指标。

2.3 聚类分析

根据主成分表达式计算出各个品种的4个主成分值进行聚类分析（图1）。供试的50份种质在遗传距离为17.5时，能够分为三大类：第一大类为夏播品种。包含20份种质，分为2个亚组，第1亚组以华冠为代表的耐热杂交白菜品种，株型美观，商品性好；第2亚组包含黄心菊3份种质。第二大类为秋播品种。包含26份种质，同样可以分为2个亚组，其中第1亚组包含矮脚黄等11份种质，以地方品种为主，品种外观一般；第2亚组包含精华等15份种质，是市场上的杂交秋播品种，具有叶片卵圆、叶色浅、株型美观的特点。第三大类为腌制品种。包含高梗白等4份种质，是当地常用的腌制品种，具有植株高、叶柄多的特点，其中高梗白和箭杆白叶片少，中其白和无锡白叶片多[5]。

将聚类结果转换为协表征矩阵，对协表征矩阵和相似系数矩阵的相关性进行Mantel检验，结果表明2种矩阵极显著相关，相关系数为0.80，说明聚类结果能很好地体现种质之间的遗传关系[6]。

3 结论与讨论

以表型性状作为形态学标记进行种质资源的遗传分析，是其他分析手段的基础，也是目前许多不具备分子标记分析手段植物的主要分析方法，通过主成分分析能够对表型性状作进一步的分析，以便可以在不损失或很少损失原有形态性状信息的前提下，将原来的多个性状转换为个数较少而且不相关的综合指标，从而简化表型性状的分类工作[7]，减少聚类分析的误差。

本研究中的50份种质能够分为3类，其中第1类具有较强的耐热性，包括具有一定耐热性的五月慢、四月慢等前期耐寒、后期耐热的耐抽薹品种，但是本研究中并没有进行耐热性检验，表明目前新品种选育中存在相互模仿，甚至造成异名同种或者同名异种等破坏市场秩序的行为，这与市场实际情况相符合。同时，这类包含2个具有耐寒性的黄心菊品种，因此有必要进一步检验黄心菊种质的耐热特性。本研究中的聚类分析结果与种质比较明显的特征植株颜色关系不大，颜色对种质资源的分类不具有决定性作用。

随着现代分子生物技术的快速发展，尤其是分子标记技术的成熟应用，结合形态学标记，能够准确地研究种质之间的遗传关系。但是分子标记技术的大规模利用还主要集中在一些模式植物中，在许多蔬菜作物中目前还没有条件开展分子水平的研究。利用杂种优势、开发适合现代农业产业发展要求的新品种同样迫切[8]，因此，作为育种研究的基础，种质资源的保存、研究及利用都是现代育种工作的一部分。利用相对传统的形态学标记，结合有效的生物学统计方法能够提供一条可行的研究道路，从而提高育种效率，为地方种质资源的保护等工作构建基础、提供依据。

参考文献：

[1]成素云. 不结球白菜雄性不育新种质P70-203的研究及杂交种指纹图谱鉴定[D]. 南京：南京农业大学，2009.

[2]孔秋生. 萝卜种质资源多样性和亲缘关系的研究[D]. 武汉：华中农业大学，2003.

[3]韩建明. 不结球白菜种质资源遗传多样性和遗传模型分析及bcDREB2基因片段克隆[D]. 南京：南京农业大学，2007.

[4]孙 继，叶利勇，陶月良.芜菁种质资源形态性状的多样性分析[J]. 浙江农业科学，2007（3）：248-251.

[5]曹寿椿，李式军. 白菜地方品种的初步研究 Ⅲ. 主要生物学特性的研究[J]. 南京农业大学学报，1981（1）：40-48.

[6]于爱霞. 三色堇自交系遗传多样性评价及化学去雄的初步研究[D]. 武汉：华中农业大学，2012.

[7]赵德新，孙治强，任子君，等. 茄子形态学性状主成分分析及聚类分析[J]. 河南农业大学学报，2009，43（4）：393-397.

[8]王胜军，陆作楣，万建民. 采用表型和分子标记聚类研究杂交籼稻亲本的遗传多样性[J]. 中国水稻科学，2006，20（5）：475-480.endprint

摘要：为了了解南京地区不结球白菜种质遗传多样性，对50份白菜种质的株高、株型等15个形态学性状进行了主成分分析和聚类分析。结果表明，15个形态学性状的平均变异系数为30.35%，其中叶柄长的变异系数最大，为5848%，其次为株型、叶柄质量和叶形。主成分分析表明植株叶片指标、叶柄指标、植株外形和颜色指标等4个主成分代表了80.04%的变异，并以此进行聚类分析，依据种质间遗传距离将供试材料聚为夏播品种、秋播品种和腌制品种等3个大类。

关键词：白菜；种质资源；主成分分析；聚类分析

中图分类号： S634.302.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）03-0106-03

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis Makino）别称青菜、小白菜，北方也称油菜，是我国重要的十字花科蔬菜，在蔬菜周年生产和供应上占有重要地位[1]。白菜在南京地区栽培历史悠久，种植面积很大，因此南京地区白菜种质资源丰富。本研究通过收集南京地区地方品种种质资源及市场上的主栽品种，分析南京地区白菜种质遗传多样性，以筛选优良种质进行保存利用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为江苏省南京市蔬菜科学研究所收集，来源于南京市市场销售的纯度较高的白菜品种和常见的地方品种，详见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 2012 年春秋2季在江苏省南京市蔬菜科学研究所试验基地直播种植，采用随机区组设计，3 次重复，每小区种植50株，施肥量、水分管理和病虫害防治等根据生产实际实施。

1.2.2 性状观察记载 在白菜采收期，每个小区随机抽取5株调查株型、株高、开展度、成叶数、叶形、叶色、叶长、叶质量、叶宽、叶柄形、叶柄色、叶柄长、叶柄上下宽、叶柄质量等性状，然后将质量性状赋值以进行分析[2]，具体赋值见表2。

1.2.3 数据处理方法 采用SPSS 19.0进行数据分析。首先将数量性状和质量性状的数据进行标准化，再进行主成分分析，获得特征值和特征向量，以欧氏距离为聚类统计量，采用最远距离法进行主成分聚类分析并形成树状图。将聚类结果转换为协表征矩阵，用Macomb程序对聚类结果和相似系数矩阵之间的相关性进行Mantel检验[3]。

2 结果与分析

2.1 形态性状的多样性分析

表3表明，不同的种质之间存在很大的变异，各性状在不同材料之间表现出了不同程度的多样性。在观察的15个性状中，平均变异系数为30.35%，其中叶柄长的变异系数最大，为58.48%；其次为株型、叶柄质量和叶形；变异系数最小的是开展度，仅为12.30%。变异系数的大小与性状的变异范围成正相关，即变异系数越大，表明性状的变异范围越大。当然，表型性状的变异系数是在赋值后计算出来的，因此不同性状之间赋值的差异也影响着变异系数的大小[4]。

2.2 主成分分析

表4表明，前4个主成分的贡献率依次为35.656 1%、20871 4%、15.339 2%和8.538 6%，累计贡献率为 80.405 3%，可以用来进行聚类分析。第1主成分中叶长、叶宽和叶质量绝对值较大，表明第1主成分反映的主要是叶片指标；第2主成分中叶柄宽和叶柄质量的绝对值较大，表明第2主成分反映的是叶柄指标；第3主成分中株型和株高的绝对值较大，表明第3主成分反映的是外形指标；第4主成分中叶色和叶柄色的系数绝对值较大，表明第4主成分反映的是颜色指标。因此，本研究中对白菜种质进行分类依次考虑的指标分别为植株叶片、叶柄、植株外形和颜色等4个指标。

2.3 聚类分析

根据主成分表达式计算出各个品种的4个主成分值进行聚类分析（图1）。供试的50份种质在遗传距离为17.5时，能够分为三大类：第一大类为夏播品种。包含20份种质，分为2个亚组，第1亚组以华冠为代表的耐热杂交白菜品种，株型美观，商品性好；第2亚组包含黄心菊3份种质。第二大类为秋播品种。包含26份种质，同样可以分为2个亚组，其中第1亚组包含矮脚黄等11份种质，以地方品种为主，品种外观一般；第2亚组包含精华等15份种质，是市场上的杂交秋播品种，具有叶片卵圆、叶色浅、株型美观的特点。第三大类为腌制品种。包含高梗白等4份种质，是当地常用的腌制品种，具有植株高、叶柄多的特点，其中高梗白和箭杆白叶片少，中其白和无锡白叶片多[5]。

将聚类结果转换为协表征矩阵，对协表征矩阵和相似系数矩阵的相关性进行Mantel检验，结果表明2种矩阵极显著相关，相关系数为0.80，说明聚类结果能很好地体现种质之间的遗传关系[6]。

3 结论与讨论

以表型性状作为形态学标记进行种质资源的遗传分析，是其他分析手段的基础，也是目前许多不具备分子标记分析手段植物的主要分析方法，通过主成分分析能够对表型性状作进一步的分析，以便可以在不损失或很少损失原有形态性状信息的前提下，将原来的多个性状转换为个数较少而且不相关的综合指标，从而简化表型性状的分类工作[7]，减少聚类分析的误差。

本研究中的50份种质能够分为3类，其中第1类具有较强的耐热性，包括具有一定耐热性的五月慢、四月慢等前期耐寒、后期耐热的耐抽薹品种，但是本研究中并没有进行耐热性检验，表明目前新品种选育中存在相互模仿，甚至造成异名同种或者同名异种等破坏市场秩序的行为，这与市场实际情况相符合。同时，这类包含2个具有耐寒性的黄心菊品种，因此有必要进一步检验黄心菊种质的耐热特性。本研究中的聚类分析结果与种质比较明显的特征植株颜色关系不大，颜色对种质资源的分类不具有决定性作用。

随着现代分子生物技术的快速发展，尤其是分子标记技术的成熟应用，结合形态学标记，能够准确地研究种质之间的遗传关系。但是分子标记技术的大规模利用还主要集中在一些模式植物中，在许多蔬菜作物中目前还没有条件开展分子水平的研究。利用杂种优势、开发适合现代农业产业发展要求的新品种同样迫切[8]，因此，作为育种研究的基础，种质资源的保存、研究及利用都是现代育种工作的一部分。利用相对传统的形态学标记，结合有效的生物学统计方法能够提供一条可行的研究道路，从而提高育种效率，为地方种质资源的保护等工作构建基础、提供依据。

参考文献：

[1]成素云. 不结球白菜雄性不育新种质P70-203的研究及杂交种指纹图谱鉴定[D]. 南京：南京农业大学，2009.

[2]孔秋生. 萝卜种质资源多样性和亲缘关系的研究[D]. 武汉：华中农业大学，2003.

[3]韩建明. 不结球白菜种质资源遗传多样性和遗传模型分析及bcDREB2基因片段克隆[D]. 南京：南京农业大学，2007.

[4]孙 继，叶利勇，陶月良.芜菁种质资源形态性状的多样性分析[J]. 浙江农业科学，2007（3）：248-251.

[5]曹寿椿，李式军. 白菜地方品种的初步研究 Ⅲ. 主要生物学特性的研究[J]. 南京农业大学学报，1981（1）：40-48.

[6]于爱霞. 三色堇自交系遗传多样性评价及化学去雄的初步研究[D]. 武汉：华中农业大学，2012.

[7]赵德新，孙治强，任子君，等. 茄子形态学性状主成分分析及聚类分析[J]. 河南农业大学学报，2009，43（4）：393-397.

[8]王胜军，陆作楣，万建民. 采用表型和分子标记聚类研究杂交籼稻亲本的遗传多样性[J]. 中国水稻科学，2006，20（5）：475-480.endprint

摘要：为了了解南京地区不结球白菜种质遗传多样性，对50份白菜种质的株高、株型等15个形态学性状进行了主成分分析和聚类分析。结果表明，15个形态学性状的平均变异系数为30.35%，其中叶柄长的变异系数最大，为5848%，其次为株型、叶柄质量和叶形。主成分分析表明植株叶片指标、叶柄指标、植株外形和颜色指标等4个主成分代表了80.04%的变异，并以此进行聚类分析，依据种质间遗传距离将供试材料聚为夏播品种、秋播品种和腌制品种等3个大类。

关键词：白菜；种质资源；主成分分析；聚类分析

中图分类号： S634.302.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）03-0106-03

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis Makino）别称青菜、小白菜，北方也称油菜，是我国重要的十字花科蔬菜，在蔬菜周年生产和供应上占有重要地位[1]。白菜在南京地区栽培历史悠久，种植面积很大，因此南京地区白菜种质资源丰富。本研究通过收集南京地区地方品种种质资源及市场上的主栽品种，分析南京地区白菜种质遗传多样性，以筛选优良种质进行保存利用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为江苏省南京市蔬菜科学研究所收集，来源于南京市市场销售的纯度较高的白菜品种和常见的地方品种，详见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 2012 年春秋2季在江苏省南京市蔬菜科学研究所试验基地直播种植，采用随机区组设计，3 次重复，每小区种植50株，施肥量、水分管理和病虫害防治等根据生产实际实施。

1.2.2 性状观察记载 在白菜采收期，每个小区随机抽取5株调查株型、株高、开展度、成叶数、叶形、叶色、叶长、叶质量、叶宽、叶柄形、叶柄色、叶柄长、叶柄上下宽、叶柄质量等性状，然后将质量性状赋值以进行分析[2]，具体赋值见表2。

1.2.3 数据处理方法 采用SPSS 19.0进行数据分析。首先将数量性状和质量性状的数据进行标准化，再进行主成分分析，获得特征值和特征向量，以欧氏距离为聚类统计量，采用最远距离法进行主成分聚类分析并形成树状图。将聚类结果转换为协表征矩阵，用Macomb程序对聚类结果和相似系数矩阵之间的相关性进行Mantel检验[3]。

2 结果与分析

2.1 形态性状的多样性分析

表3表明，不同的种质之间存在很大的变异，各性状在不同材料之间表现出了不同程度的多样性。在观察的15个性状中，平均变异系数为30.35%，其中叶柄长的变异系数最大，为58.48%；其次为株型、叶柄质量和叶形；变异系数最小的是开展度，仅为12.30%。变异系数的大小与性状的变异范围成正相关，即变异系数越大，表明性状的变异范围越大。当然，表型性状的变异系数是在赋值后计算出来的，因此不同性状之间赋值的差异也影响着变异系数的大小[4]。

2.2 主成分分析

表4表明，前4个主成分的贡献率依次为35.656 1%、20871 4%、15.339 2%和8.538 6%，累计贡献率为 80.405 3%，可以用来进行聚类分析。第1主成分中叶长、叶宽和叶质量绝对值较大，表明第1主成分反映的主要是叶片指标；第2主成分中叶柄宽和叶柄质量的绝对值较大，表明第2主成分反映的是叶柄指标；第3主成分中株型和株高的绝对值较大，表明第3主成分反映的是外形指标；第4主成分中叶色和叶柄色的系数绝对值较大，表明第4主成分反映的是颜色指标。因此，本研究中对白菜种质进行分类依次考虑的指标分别为植株叶片、叶柄、植株外形和颜色等4个指标。

2.3 聚类分析

根据主成分表达式计算出各个品种的4个主成分值进行聚类分析（图1）。供试的50份种质在遗传距离为17.5时，能够分为三大类：第一大类为夏播品种。包含20份种质，分为2个亚组，第1亚组以华冠为代表的耐热杂交白菜品种，株型美观，商品性好；第2亚组包含黄心菊3份种质。第二大类为秋播品种。包含26份种质，同样可以分为2个亚组，其中第1亚组包含矮脚黄等11份种质，以地方品种为主，品种外观一般；第2亚组包含精华等15份种质，是市场上的杂交秋播品种，具有叶片卵圆、叶色浅、株型美观的特点。第三大类为腌制品种。包含高梗白等4份种质，是当地常用的腌制品种，具有植株高、叶柄多的特点，其中高梗白和箭杆白叶片少，中其白和无锡白叶片多[5]。

将聚类结果转换为协表征矩阵，对协表征矩阵和相似系数矩阵的相关性进行Mantel检验，结果表明2种矩阵极显著相关，相关系数为0.80，说明聚类结果能很好地体现种质之间的遗传关系[6]。

3 结论与讨论

以表型性状作为形态学标记进行种质资源的遗传分析，是其他分析手段的基础，也是目前许多不具备分子标记分析手段植物的主要分析方法，通过主成分分析能够对表型性状作进一步的分析，以便可以在不损失或很少损失原有形态性状信息的前提下，将原来的多个性状转换为个数较少而且不相关的综合指标，从而简化表型性状的分类工作[7]，减少聚类分析的误差。

本研究中的50份种质能够分为3类，其中第1类具有较强的耐热性，包括具有一定耐热性的五月慢、四月慢等前期耐寒、后期耐热的耐抽薹品种，但是本研究中并没有进行耐热性检验，表明目前新品种选育中存在相互模仿，甚至造成异名同种或者同名异种等破坏市场秩序的行为，这与市场实际情况相符合。同时，这类包含2个具有耐寒性的黄心菊品种，因此有必要进一步检验黄心菊种质的耐热特性。本研究中的聚类分析结果与种质比较明显的特征植株颜色关系不大，颜色对种质资源的分类不具有决定性作用。

随着现代分子生物技术的快速发展，尤其是分子标记技术的成熟应用，结合形态学标记，能够准确地研究种质之间的遗传关系。但是分子标记技术的大规模利用还主要集中在一些模式植物中，在许多蔬菜作物中目前还没有条件开展分子水平的研究。利用杂种优势、开发适合现代农业产业发展要求的新品种同样迫切[8]，因此，作为育种研究的基础，种质资源的保存、研究及利用都是现代育种工作的一部分。利用相对传统的形态学标记，结合有效的生物学统计方法能够提供一条可行的研究道路，从而提高育种效率，为地方种质资源的保护等工作构建基础、提供依据。

参考文献：

[1]成素云. 不结球白菜雄性不育新种质P70-203的研究及杂交种指纹图谱鉴定[D]. 南京：南京农业大学，2009.

[2]孔秋生. 萝卜种质资源多样性和亲缘关系的研究[D]. 武汉：华中农业大学，2003.

[3]韩建明. 不结球白菜种质资源遗传多样性和遗传模型分析及bcDREB2基因片段克隆[D]. 南京：南京农业大学，2007.

[4]孙 继，叶利勇，陶月良.芜菁种质资源形态性状的多样性分析[J]. 浙江农业科学，2007（3）：248-251.

[5]曹寿椿，李式军. 白菜地方品种的初步研究 Ⅲ. 主要生物学特性的研究[J]. 南京农业大学学报，1981（1）：40-48.

[6]于爱霞. 三色堇自交系遗传多样性评价及化学去雄的初步研究[D]. 武汉：华中农业大学，2012.

[7]赵德新，孙治强，任子君，等. 茄子形态学性状主成分分析及聚类分析[J]. 河南农业大学学报，2009，43（4）：393-397.

[8]王胜军，陆作楣，万建民. 采用表型和分子标记聚类研究杂交籼稻亲本的遗传多样性[J]. 中国水稻科学，2006，20（5）：475-480.endprint