肖 芬，王晓红，王玉勤，刘春林，谢禄山，任雪羽

（1.中南林业科技大学 风景园林学院，湖南 长沙 410004；2.上海植物园，上海 200030）

木槿Hibiscus syriacusLinn.，锦葵科Malvaceae木槿属Hibiscus落叶灌木。木槿原产于我国，是被人们认识最早的传统花木之一[1]。木槿整株植物连续花期可达三个月之久[2]，且花色多，用途广，抗性强，在园林绿化中广为应用[3]。我国木槿原生资源分布广，但应用品种单一，园林应用不多，且有日渐退化的趋势[4]，因此，木槿品种分类工作的重要性尤为突出。

目前，国内关于数量分类在木槿品种资源中的应用虽未见报道，但数量分类已成功地应用于许多其它植物的种质资源上，如大丽花[5]、腊梅[6]、菊花[7]、大花君子兰[8]等，充分肯定了数量分类对于观赏植物品种分类鉴定的可行性。国外对木槿品种的数量分类多出现在韩国，主要有对木槿栽培品种进行花粉学分析[9]、AFLP分子标记技术和形态学分类[10]以及对花的形态特征进行数量分类[11]。在观赏植物分类的分析方法上，对分类单位间关系的研究均采用的是Q型聚类，对所选取的性状的研究多采用的是R型聚类[12]，如大花君子兰[8]、郁金香[13]等；也有进行主成分分析的，如大丽花[5]、大花君子兰[8]等，统计了主成分的累计贡献率，为未来观赏植物研究性状的重要性提供了依据[12]。本试验结合数学分类的方法，对收集的27个木槿品种的17个性状进行统计分析与系统分类。利用本试验探究木槿品种分类的等级和标准，为木槿的资源利用、新品种选育等提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试材选自中南林业科技大学苗圃内收集的27个木槿品种（表1），材料收集来源于上海、湖南、河南、浙江、韩国和美国。

表1 供试木槿品种Table 1 Serial number, variety name and source of H.syriacus cultivars

1.2 木槿形态性状的观测方法

试验对27个品种进行观测、拍照并记录。数量指标大多用游标卡尺测量，包括叶柄长、花柄长、花径、花瓣长、花瓣宽、花瓣指数（花瓣宽/长×100）、瓣爪宽、丹心长度、丹心线长度、丹心线长度/丹心长度。质量性状采用目测，包括有无丹心、丹心基部形状、有无内花瓣、叶形类型、花型、花萼与苞片的关系、丹心线与丹心的关系。本试验对木槿叶形类型总结为6种（图1）。

图1 木槿叶形类型Fig.1 Leaf shape and type of H.syriacus

1.3 数据编码方法

对各品种进行了全面、细致地观测记录，总共选取了 17 个性状（表2），其中二元性状（Binary character，简称为“B”）2个，按0或1进行编码，肯定状态为1，否定状态为0；有序多态性状（Ordered multistate character ，简称为“O”）5 个，取连续排列的正整数1，2，3…进行编码；数值性状（Numerical character，简称为“N”）10 个，数值性状不编码，直接以原始数据形式进行运算。

1.4 数据处理方法

首先对原始数据进行标准化（STD）处理以消除不同量纲，数据处理采用SPSS19.0对17个性状进行R型聚类分析，聚类方法选用组间联接，以Pearson相关性为度量标准，做出性状指标聚类的树状图；采用主成分分析，将多项指标转化为少数几项综合指标[14]；根据R型聚类和主成分分析结果，再对木槿品种进行Q型聚类分析，聚类方法选用Ward聚类方法，以平方Euclidean距离为度量标准，做出分类结果树状图。

表2 性状及编码†Table 2 Characters and codes of 17 H.syriacus cultivars

2 结果与分析

2.1 27个木槿品种17个性状指标R型聚类

R型聚类分析结果由树状图（图2）可知，有无内花瓣与花型、花瓣长与花瓣宽、丹心长度与丹心线长度的相关性较大。本试验推测花型、花瓣指数（花瓣宽/花瓣长×100）、丹心线长度/丹心长度是区分木槿品种的重要指标，因此都予以保留。图中的其他各性状指标较分散，由此说明各性状选取是合理的，都可用于下一步的Q型聚类分析。

2.2 27个木槿品种17个性状指标的主成分分析

由主成分分析结果（表3）可知，前6个主要成分的总贡献率为88.096%。第1主成分的贡献率最大为28.644%，其中影响较大（特征向量绝对值较大）的性状为丹心线长度、丹心线长度/丹心长度、丹心长度、有无丹心；第2主成分的贡献率为22.175%，其中影响较大的性状为花型、有无内花瓣、花径、花萼与苞片的关系、花瓣指数（花瓣宽/长×100）；第3主成分的贡献率为14.142%，其中影响较大的性状为花径、瓣爪宽、花瓣宽、花瓣长、花瓣指数（花瓣宽/长×100）；第4主成分的贡献率为9.041%，其中影响较大的性状为有无丹心、丹心线与丹心的关系、丹心基部形状；第5主成分的贡献率为7.618%，其中影响较大的性状为叶形、叶柄长；第6主成分的贡献率为6.475%，其中影响较大的性状为花柄长。

从第1、4主成分所包含的性状分析，主要反映丹心的情况；第2、3和6主成分所包含的性状分析，主要反映花瓣的情况；从第5主成分所包含的性状分析，主要反映叶的情况。

2.3 27个木槿品种Q型聚类

Q型聚类分析结果由树状图（图3）可知，在等级结合线L1（D=20.0）处，27个品种被分为2大类：第1大类为无丹心的品种，包括“白绸”、“大白花”、“白花重瓣”3个品种；第2大类为有丹心的品种，包括“木乔”、“薰衣草”、“紫柱”、“花斑”、“千层红”、“蓝鸟”、“哈马博”、“玛丽娜”等24个品种。

图2 R-型聚类分析图Fig.2 Dendrogram of R-type clustering analysis

表3 主成分的特征值、贡献率和累计贡献率Table 3 Eigenvalues, contributor ratio and accumulative contributor ratio of the principal components

在等级结合线L2（D=10.0）处，27个品种被分为3大类：第1大类仍然为无丹心的3个品种；第2大类为单瓣且丹心基部形状为楔形的品种，包括“哈马博”、“蓝鸟”、“玛丽娜”、“忠武”、“汉桑”、“红心”、“玫瑰红”、“紫柱”、“木乔”9个品种；第3大类为半重瓣或重瓣的品种以及1个单瓣且丹心基部形状为截形的品种，包括“茹碧”、“牡丹木槿”、“花斑”、“薰衣草”、“雅致木槿”、“千层红”、“中国薄绸”、“紫玉”、“阿娘”等15个品种。

在等级结合线L3（D=5.0）处，27个品种被分为8类。

无丹心的品种分为2大类，其中第1类为无丹心，花径较大（＞80）且花瓣指数（≥80）较大的品种，包括“白绸”、“大白花”2个品种；第2类为无丹心，花径（≤50）和花瓣指数较小（＜60）的“白色重瓣”1个品种。

单瓣且丹心基部形状为楔形的品种分为2大类，其中第1类为花瓣指数较小（＜60）的品种，包括“哈马博”、“蓝鸟”2个品种；第2类为单瓣，花瓣指数较大（均＞70），丹心线长度超出丹心明显的品种，包括“玛丽娜”、“忠武”、“汉桑”、“红心”、“玫瑰红”、“紫柱”、“木乔”7个品种。

图3 Q型聚类分析图Fig.3 Dendrogram of Q cluster analysis

半重瓣或重瓣的品种分为4大类：第1类为“牡丹木槿”、“雅致木槿”、“阿娘”3个品种，本试验发现这3个品种具有很多相似性状，花径大小相似、丹心基部形状均为楔形、丹心线长均与丹心近等长，花瓣指数都较大，且较早的聚类在一起，由此说明这三个品种的亲缘关系近；第2类为花瓣指数较大（均＞75），且丹心线长超出丹心明显的品种，包括“平和”、“花斑”、“薰衣草”、“莱萨”4个品种；第3类为叶形分裂较大（叶形为E、F）的品种，包括“紫玉”、“角仓花笠”、“中国薄绸”3个品种；第4类为花径较小（＜70）或花瓣指数较低（＜60）的品种，包括“薰衣草薄绸”、“赤氏圆守”、“千层红”、“红晕”、“茹碧”5个品种，其中“茹碧”品种为单瓣，花瓣指数较低，花径较大，“千层红”品种花瓣指数较高，花径较小，因此该两个品种聚为一类的分类依据不够明显。

3 结论和讨论

本试验通过主成分分析和Q型聚类分析得出：有无丹心、丹心线长度、花型、花径、花瓣指数（花瓣宽/长×100）、丹心线与丹心的关系、丹心基部形状、叶形等性状可作为木槿品种形态学分类的性状指标。综合而言，有无丹心、花型、花瓣指数、丹心线与丹心的关系是木槿品种分类最主要的标准和依据。

关于木槿品种形态学分类性状的选取问题，本试验认为木槿的花是判断品种最主要的依据，这和韩国国立山林科学院对木槿品种分类判断的方法比较一致，其认为花瓣性状、丹心性状可能为主要参考因素[15]。另外，同一木槿植株上也存在叶形多样现象。本试验采用叶形类型作为性状指标之一，选取植株中占比例最多的一种叶形进行记录。并在试验结果中能将叶形分裂程度不同的品种区分出来，初步判断此种方法是可行的。

20世纪50年代数量分类学的诞生把数学方法和计算机技术引入到植物分类研究中，从而使其从定性的描述水平走向了精确定量的分析水平[16]。数量分类方法能有效地评价有机体的相似性并进行归类处理，可分析品种间的亲缘关系。我们应该意识到数量分类是进行品种分类的一种有益辅助方法。但与此同时，在数量分类过程中，许多步骤如性状的选取、编码、数据标准化以及采用何种聚类方法等，都是主观确定的，不同方法往往产生不完全相同的结果，因此单纯用数量分类进行观赏植物品种的分类研究是不妥当的[12]。

主成分分析是将多个性状指标化为少数指标的一种统计方法，能从众多性状因素中找出主要的综合性状因素，尽可能多的反映原始数据资料信息，简化数据，揭示变量之间的关系[17]。本试验由主成分分析结果表示，在今后木槿品种分类和植物学特征描述中，重点应在有无丹心、花型、花瓣指数以及丹心线与丹心的关系这几个性状上，由此为研究木槿性状的重要性提供了依据。

R型聚类是对研究对象的性状指标进行分类[18]。R型聚类分析可以反映出各性状之间的关系及性状选取的合理性[19]。R型聚类分析中，各性状选取较为合理，但本研究未采用木槿花期、花色及叶色等其他指标，故无法更好地研究出各性状间的关系。因此，可进一步补充其他必要性状以完善木槿研究工作。

Q型聚类用来揭示植物个体之间的遗传关系[8]。在Q型聚类分析结果中，有单瓣品种与复瓣品种聚类在一起，这说明单依据花型作为分类标准是不合适的，木槿品种的分类需要综合性状考虑。以上只是从形态学这一方面对木槿品种进行分类，以后的研究还可通过孢粉学分析以及ISSR、RAPD和AFLP等分子技术对木槿品种进行系统分类和亲缘关系鉴定。