50个大菊品种形态学性状的比较

2016-06-21吴德智唐利军

浙江农业科学 2016年6期

关键词：聚类分析主成分分析

杨旭，毛燕，吴德智，袁伟，唐利军

（1.湖北生态工程职业技术学院，湖北武汉 430200；2.麻城市五脑山林场，湖北麻城 435000；3.湖北省人民政府办公厅，湖北武汉 430200）

50个大菊品种形态学性状的比较

杨旭1，毛燕1，吴德智1，袁伟2，唐利军3

（1.湖北生态工程职业技术学院，湖北武汉 430200；2.麻城市五脑山林场，湖北麻城 435000；3.湖北省人民政府办公厅，湖北武汉 430200）

摘要：以麻城市五脑山林场菊花种质资源圃中50个大菊品种为研究对象，采用田间随机区组试验设计，对64个形态性状进行测定，并进行一致性及变异性分析、主成分分析和聚类分析。结果表明，在所有性状中，有59个性状变异系数大于15%；前7个主成分对变异的贡献率达81.45%，其中特征量较大的花部性状对大菊品种分类具有较大的影响；通过聚类分析可将50份大菊种质资源分为4类，形态差异明显；株型可作为大菊品种分类的一个重要指标。

关键词：大菊；形态学性状；变异性分析；主成分分析；聚类分析

文献著录格式:杨旭，毛燕，吴德智，等.50个大菊品种形态学性状的比较［J］.浙江农业科学，2016，57（6）: 864-867，878.

菊花是我国的传统名花，因文化内涵丰富、形态多姿多彩而深受人们喜爱，至今仍有多地保留在秋季举办菊展的传统。湖北历来就有种植菊花的传统，特别是麻城地区近年来重点发展菊花种植、加工、观赏等产业，长期的引种栽培促使菊花品种的演进速率更高，表型特征等发生了一定程度的变化［1］，这给菊花品种的分类带来很多困难。本研究通过对大菊品种进行植物学形态性状比较和分析，揭示其形态变异规律，可为菊花种质资源的收集保存及评价利用研究提供参考依据。

1 材料与方法

本研究所选取的试验材料（表1）全部来自麻城市五脑山林场菊花种质资源圃，按照不同瓣型随机对大菊（花径大于6 cm）品种进行取样。2014年5月对试验品种进行扦插繁殖。采用草炭和珍珠岩作为扦插的基质。扦插生根后，用20 cm规格盆栽，并按品种分为50个小区，每个小区种植20株整齐一致的单株，试验品种均按照独本菊的方式栽培，所有的品种都保持栽培条件的一致性。性状的选取主要参考农业部2002年10月试行的《菊花新品种特异性、一致性和稳定性的测定指南》中所描述的性状，在盛花期选择64个性状进行测试，其中花部性状40个，叶部性状19个；二元性状5个，多态性状26个，数值性状33个（其中包括10个伴性性状）。性状的编码采用等级数量编码方法［2］（表2）。利用Excel，SPSS统计软件处理试验数据，对植物学性状进行品种内一致性及品种间变异分析、主成分分析及Q聚类分析。

表1　供试50个大菊品种的名称及编号

表2　性状的类型及编号

2 结果与分析

2.1 性状品种内一致性及品种间变异分析

从性状品种内一致性上分析，除一次裂刻深度外，二元及多态性状均具有高度的一致性（表3和表4）。其中，所选择的二元性状一致性均为100%，此外还有茎硬度、花心颜色、外花瓣曲反、内花瓣曲反、外花瓣表面色、内花瓣表面色、舌状花色彩分布、花的香气类型及植株被毛也为100%；而从数值型性状的一致性来看，除一次裂刻深度外，所选择的性状的变异系数均小于15%，具有高度的一致性。

从性状品种间变异分析中发现，31个二元及多态性状中有21个性状的变异系数大于40%，且茎曲直性、叶硬度、叶表面光泽、筒状花发达否、舌状花有无毛刺等二元及多态性状的变异系数达到70%以上，表现出较高的变异性，这主要是由于试验品种均为独本菊，自身均有较高的变异幅度［3］。而在数值型性状分析中发现，除总苞片层数、叶长/叶宽、中长/中宽、内长/内宽及外长/内长的变异系数小于15%外，其余28个数值性状的变异系数均大于15%，表现出了较大的变异性。由于大多数菊花品种的总苞片层数都为三层［4］，导致品种间差异比较小；而叶长/叶宽、中长/中宽、内长/内宽及外长/内长均为伴性性状，采取了比值的形式，这可能使得品种间的差异也比较小。

2.2 性状的主成分分析

表3　二元或多态性状一致性及品种间变异的分析结果

表4　数值性状一致性及品种间变异的分析结果

表5　性状的主成分分析结果

主成分分析结果（表5）表明，前7个主成分的累积贡献率达到81.453%。第1主成分的贡献率为21.015%，特征向量的绝对值较大的性状是内层花瓣长，反映了菊花花部的性状发育特征；舌状花层数、花瓣形状、花径等花部性状和株高的特征量在0.8以上，是菊花花型的主要影响因素，说明花型和株高对菊花品种分类具有较大的影响。第2主成分的贡献率为13.877%，筒状花发达否、外花瓣表面色、内花瓣表面色的特征向量绝对值的较大，表明筒状花形态因子和花色也对大菊的品种分类具有比较重要的意义。第3主成分的贡献率为13.583%，各性状中总苞片直径的特征向量绝对值最大，反映了苞片的发育状况。第4主成分的贡献率是10.070%，特征向量绝对值较大的性状是叶宽，说明叶片的发育状况也占据一定的地位。第5主成分的贡献率是8.319%，特征向量绝对值较大的性状是中层花瓣宽和内层花瓣宽的比值。第6主成分贡献率为7.486%，特征向量绝对值的最大的性状是外层花瓣的曲反状况，这2个主成分都反映花瓣的性状；第7主成分的贡献率为7.103%，特征向量绝对值的最大的性状是茎节间长，反映了菊花茎部的发育情况。

2.3 聚类分析

Q型聚类分析是对分类运算单位（OUTO/operationalTaxonomicUnit）进行的分析运算，反映不同分类单位之间的相似性和亲缘关系的远近。对50个品种利用UPGMA法进行Q型聚类，建立亲缘关系树状图（图1）。

在图1中，在0.71～0.75做一个结合线，可将50个分类单位的聚类结果非常直观的分为4大类群，也相当于菊花传统分类中的管瓣类、匙瓣类、平瓣类、桂瓣类和畸瓣类；其中，图中的I代表管瓣类，II代表匙瓣类，Ⅲ代表平瓣类，IV代表桂瓣类和畸瓣类。在品种群I中可以分为2大组，第1组主要包括5个品种；第2组中包括8个品种。品种群II包括5个品种；品种群Ⅲ可分为3大组，第1组包含9个品种，第2组包含11个品种，第3组包含8个品种；品种群IV也可以分为2组，第1组主要包括3个品种；第2组中包括2个品种。

从聚类图1上可看出各品种间的亲缘关系和其在分类上的系统位置。结果与传统的形态学分类结论既有相符合处，也有一定差异。品种群Ⅲ中可见有平瓣类的品种胭脂球出现，说明这些菊花花瓣的类型在进化不完全中呈现出来的平瓣与匙瓣的混杂。从聚类结果看，从上往下看基本上按照管瓣、匙瓣、平瓣、桂瓣、畸瓣的顺序，和传统的分类基本一致［5］。另外在研究中发现，有些品种的聚类是在花瓣种类一致的基础上也伴随着株型大小的一致，说明菊花在分类中也可以考虑把株型作为分类的一个依据。

图1　Q聚类分析结果

3 讨论

利用形态学性状来估测品种的变异性是一种重要的方法［6］。本研究对50种菊花种质资源进行了形态学性状分析，发现不同品种间存在较大的形态学差异。在调查的64个形态学性状中有57个性状的变异系数大于15%，其中茎曲直性、叶硬度、叶表面光泽、筒状花发达否、舌状花有无毛刺的变异系数大于70%，表明菊花种质资源具有丰富的遗传多样性。从主成分分析结果来看，在所有主成分构成中，主要信息集中在前7个主成分中，累计贡献率达80%以上，其中特征量较大的花部性状对大菊品种分类具有较大的影响。在植物分类和系统学研究中，花器官的性状由于其稳定性好，很少受到环境的影响，是重要的分类学依据［7］，这与本研究结果基本一致。从聚类分析结果来看，结果显示，匙瓣类和管瓣类更容易较早地聚在一起，这与刘倩倩等［8］在对菊花的研究中发现匙瓣类和平瓣类的亲缘关系更近的观点有差异。研究中通过Q聚类分析发现，有些大菊品种是因为株型相似或相

近而很容易就聚在一起，这说明也可以把大菊的株型作为分类的一个重要指标。

参考文献:

［1］邵清松，郭巧生，李育川，等.药用菊花种质资源形态变异的数量分析［J］.中国中药杂志，2011，36（10）: 1261-1265.

［2］柏斌斌，骆菁菁，李虹，等.睡莲数量分类的初步研究［J］.北方园艺，2011（22）: 75-78.

［3］戴思兰.中国栽培菊花起源的综合研究［D］.北京:北京林业大学，1994.

［4］杨秋.昆明地区菊花种质资源的调查、分类及评价［D］.昆明:西南林业大学，2007.

［5］雒新艳.大菊品种资源遗传多样性研究［D］.北京:北京林业大学，2009.

［6］张景荣.名贵茶花种质资源的RAPD分析［D］.雅安:四川农业大学，2006.

［7］刘冬云，刘燕.山丹不同居群花器官的形态多样性研究［J］.植物遗传资源学报，2012，13（6）: 997-1004.

［8］刘倩倩.中国大菊品种形态分类及细胞学研究［D］.北京:北京林业大学，2007.

（责任编辑：张瑞麟）

中图分类号：S682