徐世松等

摘 要 為了解紅掌種質(zhì)資源的遺傳基礎(chǔ)，對(duì)收集的32個(gè)紅掌品種的形態(tài)學(xué)性狀如株高、花色、葉色等進(jìn)行比較分析?；谛螒B(tài)學(xué)標(biāo)記，這些品種的遺傳多樣性豐富。UPGMA聚類分析表明，這32個(gè)紅掌品種可劃分為5大類，其中包括4個(gè)較小的類群和1個(gè)較大的類群。本研究鑒定的一些形態(tài)學(xué)標(biāo)記對(duì)于紅掌品種鑒定、遺傳多樣性分析和雜交育種具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞 紅掌；形態(tài)標(biāo)記；種質(zhì)資源；聚類分析

中圖分類號(hào) S682.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract To understand the genetic basis of Anthurium germplasm， a collection of 32 Anthurium varieties was comparatively investigated with respect to the analysis of major morphological traits associated with plant height， flower and foliage color， et al. Results indicated that the genetic diversity of the tested varieties in morphological characteristics was abundant. The varieties were divided into five clusters by UPGMA cluster analysis. Of the five clusters， there were four small groups and one large group. The identified morphological markers would facilitate variety identification， genetic diversity evaluation and hybridization breeding of Anthurium andraeanum in future.

Key words Anthurium（Anthurium andraeanum Linden.）； Morphological marker； Germplasm resource； Cluster analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.10.003

紅掌（Anthurium andraeanum Linden.）又稱花燭、安祖花，為天南星科花燭屬多年生草本植物，是現(xiàn)今最為名貴的切花和盆花品種之一，在全球的熱帶花卉貿(mào)易中，紅掌銷量?jī)H次于熱帶蘭，名列第2位[1]。通過A. andraeanum種內(nèi)和花燭屬種間雜交（A. andraeanum與A. amnicola，A. antioquiense，A. androphyoides，A. armeniense，A. crystallinum，A. kamemotoanum，A. lindenianum，A. formosum，A. ravenii，A. nymphaeifolium，A. ornatum等）及人工選育，目前已獲得大量具有觀賞和商業(yè)價(jià)值的雜種，為此，Croat等[2]制定了花燭屬植物的形態(tài)描述規(guī)范。Higaki等[3]分析了幾個(gè)紅掌種質(zhì)的形態(tài)學(xué)和解剖差異。隨后，大多數(shù)工作是采用同工酶[4]、分子標(biāo)記[5-10]以及分子標(biāo)記與形態(tài)標(biāo)記相結(jié)合的方法[10]，對(duì)紅掌種質(zhì)資源進(jìn)行了鑒定評(píng)價(jià)和遺傳多樣性分析。Nowbuth等[5]采用RAPD技術(shù)分析了24個(gè)紅掌栽培變種的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)這些變種的遺傳多樣性不高，而且所用的RAPD標(biāo)記與形態(tài)學(xué)差異沒有相關(guān)性。Ge等[6]采用AFLP標(biāo)記對(duì)60個(gè)紅掌種質(zhì)聚類分析，同時(shí)與9個(gè)形態(tài)學(xué)標(biāo)記的聚類分析相比較，發(fā)現(xiàn)基于AFLP的聚類與基于形態(tài)學(xué)標(biāo)記的聚類之間也沒有相關(guān)性，但是種質(zhì)間具有較高的遺傳多樣性。由于紅掌的這些雜交后代變異廣泛，在花色、株形、花形等形態(tài)上具有豐富的多樣性，因此，不僅說明紅掌種質(zhì)有較高的遺傳多樣性，而且說明用形態(tài)學(xué)的標(biāo)記評(píng)價(jià)紅掌種質(zhì)的遺傳多樣性是可行的。海南地處南亞熱帶，是發(fā)展紅掌產(chǎn)業(yè)的理想之地。目前海南栽培的紅掌只有少量品種，其余因缺乏植物學(xué)及農(nóng)藝學(xué)鑒定評(píng)價(jià)而僅保存在種質(zhì)圃中。為了解收集的品種資源的適應(yīng)性表現(xiàn)及其遺傳多樣性特點(diǎn)，為規(guī)?；a(chǎn)和針對(duì)性的遺傳改良提供參考，本研究對(duì)部分紅掌品種的重要形態(tài)學(xué)質(zhì)量和數(shù)量性狀進(jìn)行了觀察統(tǒng)計(jì)，并依此評(píng)價(jià)了遺傳多樣性水平。

1 材料與方法

1.1 材料

本實(shí)驗(yàn)供試的32個(gè)紅掌品種來自于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所種質(zhì)資源圃（表1）。

1.2 方法

1.2.1 調(diào)查的性狀以及調(diào)查方法和標(biāo)準(zhǔn) 參照尹俊梅[11]制定的紅掌種質(zhì)資源描述規(guī)范，選取紅掌品種（苗齡2年，每個(gè)品種選取5株）的37個(gè)性狀（15個(gè)數(shù)量性狀和22個(gè)質(zhì)量性狀）進(jìn)行測(cè)量，37個(gè)形態(tài)學(xué)性狀的賦值標(biāo)準(zhǔn)見表2。本文選用花色、葉色、株高等重要性狀作為分類依據(jù)。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 二元質(zhì)量性狀中，表示有的賦值為1，表現(xiàn)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量性狀可以通過分級(jí)的方法進(jìn)行編碼，取連續(xù)排列的正整數(shù)1、2、3……進(jìn)行編碼，其中無以0進(jìn)行編碼。數(shù)量性狀不編碼，直接以原始數(shù)據(jù)進(jìn)入下一步運(yùn)算。在Excel中求出32個(gè)紅掌品種觀測(cè)的主要農(nóng)藝性狀5株數(shù)據(jù)的平均值，使用SAS V 9.0 軟件進(jìn)行R聚類分析和Q聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)學(xué)性狀多樣性分析

根據(jù)數(shù)量性狀的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：切花品種的株高比盆花品種高，其中咖啡的株高最高，為88.5 cm，阿蒙特最小，為32.3 cm；粉公主的佛焰苞長(zhǎng)、葉片寬度最?。?2個(gè)紅掌品種各性狀的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)都存在較大的變異（表3），其中佛焰苞苞脈著色的變異系數(shù)最大，為3.93，肉穗花序粗變異系數(shù)最小，為0.16，總體平均變異系數(shù)為0.46。

將紅掌植株分成葉片形狀、佛焰苞性狀、肉穗花序性狀、株型性狀4個(gè)部分進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各部位性狀的變異程度不同，平均變異系數(shù)在0.39～0.58之間，佛焰苞性狀（0.58）>肉穗花序性狀（0.44）>株型性狀（0.43）>葉片性狀（0.39）。

（1）葉片性狀。調(diào)查的12個(gè)葉片性狀的變異系數(shù)變幅為0.20～0.84，平均變異系數(shù)為0.39。其中葉柄粗的變異系數(shù)最小，為0.20；葉片數(shù)目和嫩葉顏色的變異系數(shù)最大，分別為0.79和0.84。

（2）佛焰苞性狀。共調(diào)查了佛焰苞長(zhǎng)度、寬度、顏色、形狀等17個(gè)性狀，變異系數(shù)變幅為0.17～3.93，平均變異系數(shù)為0.58。其中佛焰苞尖端形狀、佛焰苞耳片有無、花葶粗、佛焰苞年產(chǎn)量的變異系數(shù)最小，分別為0.17、0.18、0.20、0.20；佛焰苞苞脈著色的變異系數(shù)最大，為3.93；佛焰苞顏色、花葶數(shù)、佛焰苞表面波皺程度、花葶顏色的變異系數(shù)相對(duì)較大，分別為0.87、0.57、0.52、0.51。

（3）肉穗花序。調(diào)查的肉穗花序長(zhǎng)度、粗度、花粉囊裂開前后肉穗花序的顏色等6個(gè)性狀的變異系數(shù)變幅為0.16～0.81，平均變異系數(shù)為0.44。其中肉穗花序粗和肉穗花序尖端形狀的變異系數(shù)較小，分別為0.16、0.20；花粉囊裂開前、后肉穗花序顏色的變異系數(shù)最大，分別為0.81和0.79。

（4）植株整體性狀。只調(diào)查了植株高度和分蘗數(shù)2個(gè)性狀，變異系數(shù)幅度較大，為0.30～0.55，平均變異系數(shù)為0.43。

2.2 聚類分析

2.2.1 R型聚類分析 形態(tài)學(xué)性狀的選擇會(huì)影響分類的結(jié)果，因而對(duì)性狀的R型聚類分析既可以了解各性狀間的關(guān)系，又可以驗(yàn)證對(duì)Q聚類分析選取的性狀是否合理。圖1為R型聚類圖，由該圖可以看出各性狀基本彼此獨(dú)立，部分性狀在聚類圖上表現(xiàn)出完全相關(guān)或關(guān)系密切，如葉柄粗（27）和花葶粗（32）；葉片形狀（1）、葉片質(zhì)地（4）和佛焰苞耳片有無（13）；葉尖形狀（3）和佛焰苞耳片的相對(duì)位置（14）等，但仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，它們并不是邏輯相關(guān)，而可能是具有不同的遺傳背景，應(yīng)當(dāng)保留。

2.2.2 Q聚類結(jié)果分析 根據(jù)紅掌形態(tài)指標(biāo)的編碼結(jié)果，計(jì)算歐式距離，采用類平均法進(jìn)行聚類分析，其結(jié)果如下：

從聚類圖（圖2）上筆者可以看出，在閾值為0.98時(shí)，可將32個(gè)紅掌品種劃分為5大類（見表4），4個(gè)較小的類群和1個(gè)較大的類群。

其中A、B類群各包含1個(gè)品種，分別為阿蒙特、綠箭。阿蒙特的佛焰苞為卵圓形，佛焰苞基部平截，肉穗花序獨(dú)特與其他31個(gè)品種的構(gòu)造不同；綠箭的佛焰苞狹小，花色紫色，花序較長(zhǎng)，葉片呈三角形，較大，是著名的觀葉品種。

C類中包括歡呼、熱情、咖啡、米多蕊、衛(wèi)城5個(gè)品種，佛焰苞顏色各異，葉片和佛焰苞較大，葉色深綠，株型高大，均可作為切花品種，其中衛(wèi)城亦可作為盆花品種觀賞。

D類中包括辛巴和神秘2個(gè)品種，這2個(gè)品種分蘗數(shù)多，佛焰苞高于葉片高度，佛焰苞兩耳為綠色，葉片深綠色，均為盆花品種。

E類中包括情迷、維他、甜夢(mèng)、紅塔、紫公主、粉冠軍、驕陽(yáng)等23個(gè)品種，在閾值0.79處劃分為6大類，E1、E2、E3、E4、E5、E6，E1包括情迷、特倫薩、阿拉巴馬、大哥大、阿利桑那6個(gè)品種，其中情迷和特倫薩在閾值0.56處聚為一類，這2個(gè)品種佛焰苞呈心形，顏色為深粉紅色，花粉囊裂開前肉穗花序黃色，花粉囊裂開后肉穗花序顏色為白色；阿拉巴馬、阿拉伯、大哥大、阿利桑那4個(gè)品種在閾值0.69處聚為一類，這4個(gè)品種植株高度相似，葉形、葉色、佛焰苞顏色和形狀一致，肉穗花序顏色均從黃色變?yōu)榘咨?；E2包括維他、祝福、彩霞、馬都拉、愛美、朝霞、北京成功7個(gè)品種，這幾個(gè)品種的葉形、花型、花色各有差異，聚為一類的原因有待進(jìn)一步研究；E3類有甜夢(mèng)和白冠軍2個(gè)品種，兩者株型中等，葉片數(shù)量多，佛焰苞較小且數(shù)量較多，呈心形。E4類包括粉冠軍、紅冠軍、新粉冠軍、粉公主、驕陽(yáng)5個(gè)品種，這5個(gè)品種株型緊湊，植株分蘗繁多，花序漸變，為新興的高檔室內(nèi)綠化花卉，其中粉冠軍、紅冠軍和新粉冠軍的親緣關(guān)系較近。E5類只有紫公主1個(gè)品種，紫公主佛焰苞呈紫紅色，葉片和佛焰苞疏散，葉片較厚呈墨綠色。E6類包括2個(gè)品種，分別為紅塔、櫻桃紅，這2個(gè)品種植株高度一致，葉片較厚，葉色深綠，佛焰苞大小適中。

3 討論與結(jié)論

在關(guān)于紅掌種質(zhì)的遺傳多樣性分析的報(bào)道中，不同的研究組所用的種類和數(shù)量有很大差別[5-10]，因此，聚類結(jié)果缺乏可比性。但是，這些研究的一個(gè)共同點(diǎn)是分子標(biāo)記的聚類與形態(tài)學(xué)標(biāo)記的聚類之間沒有相關(guān)性[5-6]。造成這種不一致性的可能原因有3個(gè)：一是表型的差異受環(huán)境條件影響，因此不同表型的遺傳基礎(chǔ)可能是相同的；二是采用的分子標(biāo)記與表型無關(guān)；三是選擇的形態(tài)學(xué)標(biāo)記少。本研究選用的32個(gè)品種大多與以往的研究所用紅掌品種/種質(zhì)不同。這些品種在形態(tài)上具有豐富的多樣性。筆者在田間對(duì)這32個(gè)紅掌品種形態(tài)進(jìn)行了長(zhǎng)期觀察，選取37個(gè)形態(tài)學(xué)性狀，包括15個(gè)數(shù)量形狀和22個(gè)質(zhì)量性狀，基本覆蓋了紅掌整株植株的各個(gè)部位。其中株高、佛焰苞顏色、佛焰苞大小、佛焰苞年產(chǎn)量等與紅掌育種目標(biāo)直接相關(guān)；葉形、葉基部形狀、佛焰苞耳片有無、肉穗花序成熟前后的顏色等質(zhì)量性狀便于觀察，受環(huán)境影響??；而葉片質(zhì)地，佛焰苞光澤，佛焰苞表面波皺程度、株型、葉尖等難于判斷，不易準(zhǔn)確記錄，受人為影響大。這些形態(tài)學(xué)性狀的變異系數(shù)在0.16～3.93之間，變化幅度較大，表明這些品種具有較高的遺傳多樣性。在本研究中，嫩葉顏色、佛焰苞苞脈著色、佛焰苞顏色、花粉囊裂開前肉穗花序顏色、花粉囊裂開后肉穗花序顏色變異系數(shù)較高，分別為0.84、3.93、0.87、0.81、0.79，且這5個(gè)性狀容易觀察、測(cè)量和記錄，能較好的評(píng)價(jià)紅掌品種間的遺傳多樣性。植株高度、佛焰苞長(zhǎng)、佛焰苞寬的變異系數(shù)雖然不高，但可以有效地區(qū)分出切花和盆花品種，鑒別效率高，適用于紅掌親緣關(guān)系的研究，因此在選擇形態(tài)學(xué)調(diào)查的性狀時(shí)，除了選擇變幅較大、便于觀察的形狀外，也不能忽視個(gè)別品種的特殊性。根據(jù)這些形態(tài)學(xué)指標(biāo)，對(duì)32個(gè)紅掌品種進(jìn)行了聚類分析。根據(jù)株型和佛焰苞大小這2種形態(tài)標(biāo)記，可完全分開紅掌的盆花品種和切花品種。這2種形態(tài)學(xué)標(biāo)記反映了相關(guān)的遺傳背景，因?yàn)榇笮颓谢ǘ酁锳. andraeanum種內(nèi)雜交種，而盆花品種多由A. andraeanum與緊湊型Anthurium屬近緣種雜交而來。結(jié)合其他形態(tài)學(xué)標(biāo)記，阿蒙特和綠箭各被單獨(dú)歸為一類，阿蒙特株型小巧，緊湊，肉穗花序與佛焰苞顏色相近，肉穗花序結(jié)構(gòu)奇特，屬于小巧的觀賞盆花品種。綠箭株型中等，佛焰苞狹小，紫色，花序較長(zhǎng)，葉片呈三角形，較大，是著名的觀葉品種。歡呼，熱情、咖啡、米多蕊和衛(wèi)城5個(gè)品種被單獨(dú)歸為一類，這5個(gè)品種均為切花品種，株型和佛焰苞較大。本文鑒定的一些形態(tài)學(xué)標(biāo)記對(duì)于紅掌品種鑒定、遺傳多樣性分析和雜交育種具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 歐文軍， 李洪立， 尹俊梅. 紅掌切花栽培中常見病蟲害及防治[J]. 云南農(nóng)業(yè)科技， 2002（4）： 34-37.

[2] Croat T B， Bunting G S. Standardization of Anthurium descriptions[J]. Aroideana， 1979， 2（1）： 15-25.

[3] Higaki T， Rasmussen H P， Carpenter W J. A study of some morphological and anatomical aspects of Anthurium andreanum Lind[R]. Hawai： University of Hawaii， 1984.

[4] Kobayashi R S， Brewbaker J L， Kamemoto H. Identification of Anthurium andreanum cultivars by gel electrophoresis[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science， 1987， 112（1）： 164-167.

[5] Nowbuth P， Khittoo G， Bahorun T， et al. Assessing genetic diversity of some Anthurium andraeanum Hort. cut-flower cultivars using RAPD Markers[J]. African Journal of Biotechnology， 2005， 4 （10）： 1 189-1 194.

[6] Ge Y， Zhang F， Shen X， et al. Genetic variations within a collection of anthuriums unraveled by morphological traits and AFLP markers[J]. Biochemical Systematics and Ecology， 2012（45）： 34-40.

[7] Ranamukhaarachchi D G， Henny R J， Guy C L， et al. DNA fingerprinting to identify nine Anthurium pot plant cultivars and examine their genetic relationship[J]. HortScience， 2001， 36（4）： 758-760.

[8] Jeshima K Y， Mayadevi P. Genetic diversity among commercial varieties of Anthurium andreanum Linden using RAPD markers[J]. Plant Genetics and Transgenics， 2010， 1（1）： 11-15.

[9] Buldewo S， Pillay M， Jaufeerally-Fakim Y. Genetic diversity in Anthurium andraeanum cultivars in Mauritius[J]. African Journal of Biotechnology， 2012， 11（103）： 16 737-16 744.

[10] Wang J Y， Chuang K C. Development of novel microsatellite markers for effective applications in Anthurium cultivar identification[J]. Euphytica， 2013， 189（3）： 2 421-2 443.

[11] 尹俊梅. 熱帶花卉種質(zhì)資源描述規(guī)范[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2005.