趙圃圃，張全全，江 皓，李 娜，張往祥,2

（1.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.揚(yáng)州小蘋果園藝有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200）

0 引言

【研究意義】觀賞海棠（Malusspp.）屬薔薇科（Rosaceae）蘋果屬（Malus）落葉小喬木或灌木，果實(shí)直徑小于等于5 cm[1-2]。觀賞海棠在園林景觀應(yīng)用中常被用作觀花植物[3-4]，針對(duì)觀賞海棠花色的研究也相對(duì)成熟，包括對(duì)花色變化的研究[5-8]、花期的研究、針對(duì)花性狀種質(zhì)的優(yōu)選、花香的研究等等。近年來(lái)，隨著育種工作的發(fā)展和園林應(yīng)用的需求增加，觀賞海棠的彩葉品種在園林景觀應(yīng)用中受到更多關(guān)注[9-10]，應(yīng)用前景廣闊?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前國(guó)內(nèi)針對(duì)觀葉海棠新品種的研究逐漸增多。有研究發(fā)現(xiàn)，觀葉海棠成熟過(guò)程中色彩變化分為穩(wěn)定型和易變型兩種[11]，且不同葉位色彩變化程度不一[12]。盡管已經(jīng)培育出一些兼具葉片觀賞價(jià)值的海棠新品種，如幼葉呈黃色的‘多嬌’[13]、葉片由紅色轉(zhuǎn)濃綠落葉前呈紅褐色的‘大棠婷美’[14]，但仍然存在葉片變色期不穩(wěn)定且短、彩葉品種數(shù)量少的問題。【本研究切入點(diǎn)】前人對(duì)觀賞海棠的研究多集中在花器官上，而對(duì)葉片色彩的研究仍然處于初級(jí)階段?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以42 個(gè)不同種質(zhì)材料的觀賞海棠為試驗(yàn)材料，從葉色參數(shù)入手結(jié)合葉片色素的相對(duì)含量，對(duì)處于成熟期的葉色變化進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，通過(guò)研究不同觀賞海棠材料間的葉色差異，期望能夠擴(kuò)展觀葉型海棠的種質(zhì)資源，并明確最佳觀賞期，為園林景觀應(yīng)用提供更多更好的選擇，同時(shí)也可以為觀葉品種的定向培育提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)仙女鎮(zhèn)（119°55′E、32°42′N），屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，年平均溫度為14.9℃，年降雨量為1 000 mm，全年約320 d無(wú)霜期。試驗(yàn)地為砂壤土，地勢(shì)平坦，土層深厚，有良好的灌溉排水條件。試驗(yàn)材料為42 個(gè)觀賞海棠實(shí)生苗優(yōu)株的嫁接子代樣本，生活力強(qiáng)，生長(zhǎng)健壯，適于測(cè)定葉色。

1.2 采樣方法

試驗(yàn)于2019 年7 月20 日進(jìn)行，每隔27 d 測(cè)定1 次，在早上6：00～7：00 進(jìn)行樣本采集，取苗干頂部能直觀表現(xiàn)該株植物葉片色彩的上位葉，每個(gè)品種取10 片，采摘后放入樣品密封袋中，置于冰盒帶回室內(nèi)備用。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

葉色測(cè)定使用美國(guó)愛麗色CI 64 色差儀，選用D 65 為光源，設(shè)置測(cè)色斑的直徑為8 mm，觀測(cè)角度為10°，測(cè)定葉片正面色彩，每個(gè)葉片測(cè)3 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)品種重復(fù)30 次。亮度值（L*）、色相值（a*、b*）、飽和度（C*）、色調(diào)角（h *）均由色差儀測(cè)量直接獲得。

使用Unispec-SC 光譜分析儀（美國(guó)，PP Systems）進(jìn)行葉綠素（Chl）、花青素（Anth）、類胡蘿卜素（Car）相對(duì)含量的測(cè)定。每個(gè)葉片測(cè)5 個(gè)點(diǎn)，重復(fù)15 次，得到的數(shù)據(jù)用Multispec 5.1.5 軟件進(jìn)行處理后，代入公式計(jì)算。葉綠素（Chl）：（R750-R445）/（R 705-R445）；花青素（Anth）:R800（1/R550-1/R700）；類胡蘿卜素（Car）：R800（1/R520-1/R700）[15-16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Origin 9.0 構(gòu)建CIELCH 色空間三維圖，EXCEL 2010 繪制葉色頻率分布圖，利用SPSS 22 對(duì)葉色參數(shù)進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 觀賞海棠葉色變化規(guī)律

基于42 個(gè)觀賞海棠樣本的葉色參數(shù)繪制了CIELCH 色空間分布圖和頻率分布圖，如圖1、圖2 所示。

對(duì)于L*值的3 次測(cè)量值都較為分散，大致范圍為25～38。處于低亮度范圍（L*值在24～28）的材料分布較少，占比約為7%；處于中亮度范圍（L*值在28～34）的材料極多，占比約為88%；處于高亮度范圍（L*值在34～38）的材料極少數(shù)，占比約為5%。其中，7、8 月份葉片亮度趨勢(shì)基本一致，沒有較大區(qū)別；但9 月份變化較大，處于中高亮度和高亮度的品種銳減，說(shuō)明多數(shù)樣本的葉片亮度會(huì)隨著時(shí)間變化逐漸減低。

C*值的分布范圍為8～20，3 次測(cè)量值整體趨勢(shì)由分散到集中。7 月份葉片飽和度整體偏低，到8 月份時(shí)葉片飽和度由低到高分布均勻，而9 月份時(shí)數(shù)值整體右移，飽和度提高。整體來(lái)說(shuō)，隨時(shí)間推移供試樣本的葉色飽和度逐漸增高，低飽和度樣本逐漸減少，而高飽和度樣本越來(lái)越多。

h*值的分布范圍為108°～123°，有85.71%的樣本分布在117°～121°范圍內(nèi)；8 月份分布范圍是115°～121°，分散均勻，小于115°的材料占33.34%，大于120°的材料占33.33%，處于中間層次的材料占33.33%；9 月份超過(guò)85%的樣本均勻分布在112°～122°。整體來(lái)看，從7 月到9 月，色調(diào)角整體有降低的趨勢(shì)。

圖1 不同月份葉色CIELCH 空間變化Fig.1 Changes on CIELCH color space of crabapple leaves from July to September

圖2 不同月份葉色參數(shù)頻率分布Fig.2 Frequency distribution of leaf color from July to September

2.2 觀賞海棠葉色聚類分析

鑒于7 月份色彩參數(shù)分布最分散且色彩表達(dá)最為豐富，因此選擇7 月份的葉色參數(shù)：亮度、飽和度、色調(diào)角進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖3 和表1，42 個(gè)樣本可分為3 個(gè)類群。

A 類群，共有14 個(gè)樣本。在色彩參數(shù)中，亮度L*分布在28.95～32.63，飽和度C* 分布在12.32～14.60，色調(diào)角h*分布在115.23°～120.08°。該類群亮度和飽和度高于B 類群而低于C 類群。該類群包括9X-1、17X-2、16X-2、G19X-1、15-7、13-5 黃果、16-1、24-1、G23-9、15-13 等。

B 類群，共有19 個(gè)樣本。在色彩參數(shù)中，亮度L*分布在26.98～32.11，飽和度C*分布在9.09～13.39，色調(diào)角h*分布在119.65°～122.73°。該類群亮度和飽和度在三大類群中處于最低水平。該類群包括24-5、G7X-2、G23-11、G23-5、G23-4、19-9、25-10、G20X-1、25-3、15-3 等。

C 類群，共有9 個(gè)樣本。在色彩參數(shù)中，亮度L*分布在32.10～35.22，飽和度C*分布在14.33～18.01，色調(diào)角h*分布在115.85°～119.39°。該類群亮度和飽和度在三大類群中處于最高水平，色彩明亮飽滿，為亮綠色系。該類群包括19-7、29X-2、G23-2、26-4、17-2、23-1、22-2、15-4、14X-2。

2.3 觀賞海棠色素相對(duì)含量分析

圖3 觀賞海棠7 月葉色參數(shù)聚類分析Fig.3 Cluster analysis on crabapple leaf color in July

基于7 月份植株的色彩參數(shù)聚類分析結(jié)果對(duì)其色素相對(duì)含量進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。從整體趨勢(shì)上看，葉綠素的占比約為花青素的10 倍，為類胡蘿卜素的2 倍。說(shuō)明葉綠素占比多，從而主導(dǎo)了葉片的綠色效果。就葉綠素相對(duì)含量而言，B 類群明顯高于A 類群和C 類群，說(shuō)明B 類群葉綠素含量多，葉片更綠。

表1 各類群色彩參數(shù)統(tǒng)計(jì)與分析Table 1 Statistics and analysis on leaf color in classified groups

結(jié)合色彩參數(shù)的聚類分析結(jié)果，B 類群葉綠素相對(duì)含量最高，葉片顏色最綠，但亮度值和飽和度較低，為深綠色系；C 類群葉片亮度和飽和度均顯著高于其他類群，故為亮綠色系；A 類群葉片呈綠色，色彩亮度和飽和度在3 個(gè)類群中居中，為綠色系。

表2 各色系色素相對(duì)含量Table 2 Relative pigment contents in classified groups

3 討論與結(jié)論

3.1 色彩評(píng)價(jià)方法

色彩是觀賞植物器官的重要評(píng)價(jià)因素，常用的植物色彩測(cè)定方法有目測(cè)法、英國(guó)皇家園藝學(xué)會(huì)色譜標(biāo)準(zhǔn)（RHSCC）比色和儀器測(cè)定[17]。目測(cè)法只能依靠肉眼粗略判斷其顏色，嚴(yán)謹(jǐn)性不足，不能作為色彩研究的依據(jù)；比色卡能夠準(zhǔn)確地對(duì)色彩進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)定位，但樣本量大時(shí)不易于對(duì)樣本色彩進(jìn)行量化分析；而儀器測(cè)定雖然受環(huán)境限制，但其直觀性、穩(wěn)定性、操作便捷性可為色彩測(cè)定和分析工作提供許多便利，如：國(guó)艷梅等利用色差儀估測(cè)番茄紅素[18]，張圓圓等利用色差儀對(duì)向日葵花色多樣性進(jìn)行研究[19]。本文的色彩研究以儀器測(cè)定為基礎(chǔ)，對(duì)葉色進(jìn)行量化研究，通過(guò)色差儀測(cè)得數(shù)值，在CIELCH 色空間中利用三維圖展現(xiàn)，既能準(zhǔn)確便捷地測(cè)取數(shù)據(jù)，又能直觀地體現(xiàn)測(cè)量結(jié)果，能達(dá)到較好的測(cè)量效果。

3.2 觀賞海棠葉片色彩評(píng)價(jià)

色彩參數(shù)是葉片色彩的量化指標(biāo)，從亮度、飽和度、色調(diào)角、色度值等方面將葉片色彩進(jìn)行定量描述。在姜文龍等[20]的研究中將57 個(gè)觀賞海棠種質(zhì)劃分為2 個(gè)色系：綠色系、紅色系；綠色系又劃分為褐綠色子系和深綠色子系；張晶等[21]的研究中將樣本劃分為綠色系和紅色系，綠色系又進(jìn)一步劃分為褐綠色系、深綠色系和亮綠色系。而本研究主要依據(jù)亮度和飽和度將42 個(gè)綠色系群體樣本分為綠色系、亮綠色系、深綠色系。前人多利用紅綠色度值a*和b*進(jìn)行顏色差別大的色彩研究，如紅色和綠色，而此次研究則是在色度值相差小的基礎(chǔ)上，利用亮度值L*和飽和度值C*來(lái)細(xì)化色彩分類，從而可以看出亮度值和飽和度值也能反映色彩的多樣性。

葉片中主要色素為葉綠素、花青素、類胡蘿卜素，色素含量高低和色素占比多少均影響葉色的表達(dá)[22]。彩葉植物色彩表達(dá)主要受花青素影響，而綠葉植物則主要受葉綠素影響[23]。在本試驗(yàn)中葉綠素相對(duì)含量是花青素的10 倍左右，是類胡蘿卜素的2 倍左右，主導(dǎo)了葉片的綠色效果。其中B 類群的葉綠素相對(duì)含量顯著高于A 類群和C 類群，與前文色差計(jì)所得B 類群的色度值最大，綠色更深的結(jié)果一致。

隨著林木育種技術(shù)的進(jìn)步及園林應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大，彩葉植物備受關(guān)注。近年來(lái)通過(guò)自由授粉、組織培養(yǎng)、雜交育種等手段[24-25]培育出了許多優(yōu)良的觀葉新品種，尤其是紅葉品種。而本試驗(yàn)結(jié)果顯示，參試樣本材料中除綠色之外并未發(fā)現(xiàn)其他顏色的海棠植株，因而僅是對(duì)綠色類群進(jìn)行進(jìn)一步分類。究其原因：一是可能由于觀測(cè)期短，未完全觀測(cè)到色變期；二是觀測(cè)期偏晚，由于隨著植物生長(zhǎng)期的推移，葉綠素增加而花青素降解致使觀測(cè)到的葉色均為綠色[26]；三是參試樣本的顏色分化不豐富。本試驗(yàn)結(jié)果表明，仍有亮綠色系的9 個(gè)樣本值得關(guān)注，并有望從中選出觀賞性更加優(yōu)異的種質(zhì)或作為今后育種的親本。后續(xù)研究將通過(guò)延長(zhǎng)觀測(cè)期、擴(kuò)大樣本量彌補(bǔ)此不足，并進(jìn)一步探究葉色變化與物候期的關(guān)系，以及色素對(duì)葉色表達(dá)的重要性，從而選育出優(yōu)質(zhì)彩葉種質(zhì)，為更多觀葉海棠品種選育種奠定基礎(chǔ)。