王莉飛 徐佳潔 黃曉霞 李淑斌 程小毛

（1. 西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院國家林業(yè)和草原局西南風(fēng)景園林工程研究中心，云南 昆明 650233；2. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家觀賞園藝工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650205）

月季（Rosa chinensis）是現(xiàn)代月季資源的簡稱，屬于薔薇科（Rosaceae）薔薇屬（Rosa）植物[1]，為中國十大名花之一[2]，具有重要觀賞價值[3]。月季原產(chǎn)中國，廣泛分布于世界各地，通過人工培育及自然選擇產(chǎn)生了豐富的變異類型，對月季種質(zhì)資源進行表型多樣性分析及評價，有利于了解月季的品種特性，如觀賞性、適應(yīng)性和抗性等[4]，同時能夠深入了解性狀的遺傳規(guī)律，有助于篩選其經(jīng)濟價值和觀賞價值較高的品種。盡管月季具有巨大的經(jīng)濟價值，但對于月季屬植物的表型性狀遺傳研究卻知之甚少[5]。目前，對月季多樣性的研究大多是通過表型性狀及分子標(biāo)記技術(shù)。利用表型性狀不僅能對質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進行分析，還能夠通過表型對種質(zhì)資源進行評價。丁榕等[6]通過對花色、葉色、葉長等7 個表型性狀和9 個數(shù)量性狀進行分析，發(fā)現(xiàn)14 個月季品種之間的遺傳關(guān)系在許多性狀上差異顯著，遺傳相似性系數(shù)在0.125～0.438 之間，均未超過0.500，是較為理想的雜交親本候選材料組合。趙玲[7]在研究單瓣月季花和亮葉月季的系統(tǒng)關(guān)系時發(fā)現(xiàn)花直徑、花瓣長和寬、花梗、葉柄等多數(shù)表型性狀在居群內(nèi)和居群間的差異顯著?；诒硇托誀睿瑐€體間并不完全以居群或者地理距離進行聚類，同一居群的不同個體在不同閾值的聚類支上都有分布。居群間也沒有以關(guān)鍵性狀為標(biāo)準(zhǔn)分成兩個大支。因此，傳統(tǒng)分類上的單瓣月季花和亮葉月季應(yīng)為同一種植物，居群間或居群內(nèi)的不同植株因適應(yīng)環(huán)境產(chǎn)生了表型可塑性，在株型、葉片大小和形態(tài)、花色、花梗和嫩枝的腺毛有無等表型性狀上出現(xiàn)了表型分化。月季花色、瓣型、花類型等表型性狀，不僅是描述月季種質(zhì)的主要特性，也是區(qū)分不同資源的重要表型性狀。黃平[8]通過株高、刺顏色、刺狀態(tài)、花型、花色、花香等43 個表型性狀對 56 個月季品種開展了表型多樣性分析，發(fā)現(xiàn)不同園藝類型月季表型多樣性存在明顯差異。本研究通過相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析等方法對57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的花色、瓣型、花類型等表型性狀進行研究，旨在為月季的資源評價、品種選育以及品種評比提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

所選用的試驗材料均為艾薔薇園藝科技有限公司培育和收集的月季種質(zhì)資源，共57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源，其中3 個（‘238’、‘238-10’、‘201609-7’）為艾薔薇公司自主選育品種。試驗材料均為1 年生的扦插苗，于2019 年5—6 月種植于云南艾薔薇公司基地。試驗材料及主要表型性狀見表1。

表1 供試材料及主要性狀Table 1 Test materials and main characters

續(xù)表1

1.2 試驗方法

選擇盛開期的花朵進行表型多樣性測定。調(diào)查57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的13 個表型性狀（花色（FC）、瓣形（PT）、花類型（FT）、花頭數(shù)（FN）、花形（俯視）（FS）、花香（FF）、小葉數(shù)（LN）、葉片光澤（LG）、葉邊緣鋸齒（LEG）、頂端小葉形狀（ALS）、皮刺（P）、刺形狀（TS）、刺顏色（TC））。根據(jù)GB/T 19557.1—2004[9]對表型進行觀測和測定，采用英國皇家園藝學(xué)會出版的RHS colour chart 比色卡[10]測定花朵的花色。所有測試品種設(shè)置3 個樣品重復(fù)，每個重復(fù)選取3 株。小葉的觀測部位選擇枝條的中部葉，每個植株選取3～5 片；花朵表型性狀觀測選擇在盛花期花朵，剛開放完整時進行；花瓣的形狀觀測部位：重瓣花的觀測選取從外向內(nèi)數(shù)的第3 輪花瓣，而半重瓣則選取中間一輪花瓣觀測；植株刺的觀測部位取當(dāng)年生枝上的刺。具體形態(tài)性狀測定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 月季形態(tài)多樣性指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Indicators and criteria of morphological diversity of Chinese rose

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

采用Excel 2007 計算57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源各指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、極差、最大值、最小值和遺傳多樣性指數(shù)[11]。根據(jù)各表型性狀級別出現(xiàn)頻率計算Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H），其計算如公式（1）。利用SPSS 23.0軟件對57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源13 個表型性狀進行主成分分析及聚類分析。在主成分分析中，根據(jù)特征值大于1.0 的原則來確定主成分的個數(shù)[12]，將57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的13 個表型性狀的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)代入各主成分中，按公式（2）計算各主成分得分，以此類推計算出每個品種的F1～F5共5 個主成分值，以各表型性狀的特征向量值為依據(jù)確定各主成分的權(quán)重并構(gòu)建綜合得分函數(shù)方程，最后根據(jù)綜合得分進行排序[13]。聚類分析中采用組間連接歐式距離法對 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源進行聚類分析。

式中：Pi是某表型性狀第i個級別的材料數(shù)占總材料數(shù)的百分比[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源表型性狀的變異及多樣性分析

由表3 可知，13 個表型性狀均存在不同程度的變異，變異系數(shù)范圍在14.01%～79.91%，平均為42.74%。變異程度從大到小依次為刺狀態(tài)＞刺顏色＞皮刺＞花色＞花形（俯視）＞花香＞花頭數(shù)＞瓣型＞頂端小葉形狀＞葉邊緣鋸齒＞葉片光澤＞小葉數(shù)＞花類型。其中刺狀態(tài)的變異系數(shù)最大，高達79.91%，可見現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的刺狀態(tài)變異幅度大，研究價值較高?；愋偷淖儺愊禂?shù)最小，只有14.01%，說明其變異幅度小。

表3 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源13 個表型性狀多樣性分析Table 3 Analysis on the diversity of 13 phenotypic traits in 57 modern Chinese rose germplasm resources

由表3 可知，13 個表型性狀的H為0.254～1.844，平均多樣性指數(shù)為0.964，不同表型性狀的多樣性指數(shù)差異較大。多樣性指數(shù)從大到小依次為花色＞刺狀態(tài)＞刺顏色＞瓣型＞頂端小葉形狀＞小葉數(shù)＞葉邊緣鋸齒＞花香＞花形（俯視）＞花頭數(shù)＞葉片光澤＞皮刺＞花類型。其中花色的多樣性指數(shù)最大，為1.844，刺狀態(tài)、刺顏色和瓣型的多樣性指數(shù)均大于1，說明現(xiàn)代月季在花色、刺和瓣型上具有豐富的遺傳多樣性?；愋偷亩鄻有灾笖?shù)最小，僅為0.254。

2.2 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源表型性狀間的相關(guān)性分析

由表4 可知，57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的13個表型性狀間存在不同程度相關(guān)性。共有8 對表型性狀相關(guān)關(guān)系，其中4 對表型性狀呈現(xiàn)極顯著相關(guān)水平（P＜0.01），均為正相關(guān)關(guān)系，分別是頂端小葉形狀與皮刺、皮刺與刺狀態(tài)、皮刺與刺顏色、刺狀態(tài)與刺顏色，相關(guān)系數(shù)分別為0.355、0.850、0.895、0.795，反映了刺表型狀況之間相互影響、相互聯(lián)系，表明刺表型性狀之間存在較強的相關(guān)性；有4 對表型性狀顯示出顯著相關(guān)性（P＜0.05），2 對表型性狀呈正相關(guān)，分別為頂端小葉形狀和刺狀態(tài)、頂端小葉形狀和刺顏色，相關(guān)系數(shù)分別為0.291 和0.306；2 對表型性狀呈現(xiàn)顯著負相關(guān)關(guān)系，分別為花類型和花頭數(shù)、花香與葉邊緣鋸齒，相關(guān)系數(shù)分別為-0.294 和-0.271。

表4 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的13 個表型性狀的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients of 13 phenotypic traits of 57 modern Chinese rose germplasm resources

2.3 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源13 個表型性狀的主成分分析

對57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源13 個表型性狀數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以各表型性狀的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)為變量進行主成分分析（表5），提取特征值大于1 的主成分[15]。前5 個主成分的特征值均大于1，累計貢獻率達64.37%，可以反映13 個表型性狀的基本特征。第1 主成分的貢獻率最大，為23.39%，特征向量值較大的表型性狀是皮刺、刺狀態(tài)、刺顏色，特征向量均為正值且高達0.5 以上，這類表型性狀與皮刺有關(guān)，因此，第1 主成分為皮刺因子。第2 主成分的貢獻率為12.44%，特征向量值最大的是花頭數(shù)，花頭數(shù)越多顯得植株越豐滿，觀賞價值越高，因此，第2 主成分為花頭數(shù)因子。第3 主成分的貢獻率為10.26%，特征向量值最大的是葉邊緣鋸齒，因此，第3 主成分為葉邊緣鋸齒因子。第4 主成分的貢獻率為9.69%，特征向量值最大的表型性狀是花香。因此，第4 主成分為花香因子。第5 主成分的貢獻率為8.59%，特征向量值最大的是花色。因此，第5 主成分為花色因子。

表5 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的13 個表型性狀主成分分析Table 5 Principal component analysis of 13 phenotypic traits of 57 modern Chinese rose germplasm resources

利用SPSS 23.0 軟件對13 個表型數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理、各主成分分值及綜合主成分值F的計算，并以每個主成分的方差貢獻率作為權(quán)數(shù)建立綜合評價函數(shù)[16]，F(xiàn)= (0.233 9F1+0.124 4F2+0.102 6F3+0.096 9F4+0.085 9F5)/0.643 7，依據(jù)綜合主成分值進行排列。由表6 可知，白蘭度的綜合得分最高，為0.823，花朵飽滿，觀賞性極好，其次是紅蕾絲、巴濃諾查，綜合得分分別為0.768 和0.647，藍精靈的綜合得分最低。通過分析可知花頭數(shù)因子、花香因子、葉片光澤因子以及皮刺因子對得分影響較為明顯，花頭數(shù)越多、花香越濃、葉片光澤度越強以及具有皮刺的植株相應(yīng)的分數(shù)也越高，反之亦然。

表6 13 個表型性狀主成分因子得分表Table 6 Principal component factor scores of 13 phenotypic traits

2.4 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源表型性狀間的聚類分析

由圖1 可知，在歐氏距離為10 處，可以將57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源聚為3 大類群。第Ⅰ類群包括21 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源，可進一步劃分成2 個亞類，其共同的主要特征有花色以紫色、紫粉色為主，橢圓形瓣型，重瓣，單頭或多頭，圓形花形，淡香或濃香， 4～7 小葉數(shù)，葉部光澤和邊緣鋸齒強，橢圓狀的頂端小葉。不同特征有第Ⅰ-1 類有刺，以斜直狀、黃色刺為主；第Ⅰ-2 類無刺。第Ⅱ類包含14 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源，可進一步劃分成2 個亞類，其共同的主要特征有花色以雙色、混色、變色、嵌合色等復(fù)合色和白色為主，寬橢圓形、橢圓形瓣型，重瓣，單頭居多，圓形花形，淡香，小葉數(shù)3、4、5、7，葉片光澤強，葉邊緣鋸齒強，頂端小葉數(shù)橢圓狀。不同特征：第Ⅱ-1 類有刺，主要為斜直狀、彎狀、黃色刺；第Ⅱ-2 類無刺。第Ⅲ類包含22 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源，可進一步劃分為2 個亞類，其共同的主要特征有花色以紅色、紫紅色為主，寬橢圓形瓣型為主，重瓣為主，單頭或多頭，花形為圓形，淡香或濃香，小葉數(shù)3、5、6、7，葉片光澤強，葉邊緣鋸齒強，頂端小葉以橢圓形和卵形為主。不同特征：第Ⅲ-1 類有刺，以紅色或黃色的彎刺為主；第Ⅲ-2 類無刺。

圖1 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源表型性狀聚類分析圖Fig. 1 Cluster analysis diagram of phenotypic traits of 57 modern Chinese rose germplasm resources

3 結(jié)論與討論

表型性狀多樣性是遺傳物質(zhì)多樣性的具體表現(xiàn)，是進行遺傳多樣性研究最基本、最重要的組成部分[12]。利用表型性狀分析種質(zhì)資源的遺傳多樣性直觀易行，能快速了解植物的遺傳變異水平[17]。本研究發(fā)現(xiàn)57 個月季品種具有豐富的表型多樣性，多樣性指數(shù)在0.254～1.844 之間，與黃平[8]在雜交茶香月季和多花月季中的研究結(jié)果相近；13 個表型性狀中花色多樣性指數(shù)最高為1.844，與紫薇（Lagerstroemia indica）[18]、紅花（Carthamus tinctorius）[19]等的表型多樣性特征基本相似；變異系數(shù)與遺傳多樣性指數(shù)之間不存在相關(guān)關(guān)系，不一致的變化趨勢說明變異的范圍很大，且變異的分布不均勻，與對芝麻（Sesamum indicum）[20]、板栗（Castanea mollissima）[21]的表型研究結(jié)果類似。另外，變異系數(shù)在一定程度上反映了進化的快慢，本研究中57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的變異系數(shù)為14.01%～79.91%，均大于10%，其中刺狀態(tài)（79.91%）、刺顏色（75.90%）、皮刺（67.94%）、花色（65.47%）、花形（俯視）（47.30%）、花香（40.41%）均超過40%，說明這些表型性狀在參試材料間具有豐富的變異度，選擇空間大，可作為月季育種應(yīng)用的創(chuàng)新種質(zhì)，促使月季品種選育朝著減少刺而增加刺色、花色方向發(fā)展。

表型性狀結(jié)合主成分分析，也是遺傳多樣性評價和優(yōu)良種質(zhì)篩選的一種重要手段[22-23]。主成分分析將多個表型性狀轉(zhuǎn)化為較少的幾個主成分，簡化了選擇的程序，體現(xiàn)了綜合性狀，易于分析[24]，在一串紅（Salvia splendens）[25]、核桃（Juglans regia）[26]等花卉中都有應(yīng)用。本研究對 13 個表型性狀進行主成分分析后提取的前5 個主成分，貢獻率累計達64.37%，分別為皮刺因子、花頭數(shù)因子、葉邊緣鋸齒因子、花香因子、花色因子，可以反映月季品種形態(tài)性狀的基本特征。其中花頭數(shù)是品種選育較好的間接選擇指標(biāo)[27-29]，與株高、產(chǎn)量顯著相關(guān)，可以作為月季評價的主要指標(biāo)[14]，而且培育濃香型的月季，可提高月季的觀賞性和芳香油的含量，是月季育種的主要目標(biāo)[30]，花色是月季觀賞特性的具體體現(xiàn)，豐富的花色是選育花色奇特的優(yōu)良品種和品系的基礎(chǔ)[2]。因此，綜合前人研究和本研究的結(jié)果可將提取的5 個主成分因子作為現(xiàn)代月季種質(zhì)資源育種工作中親本評價和選擇的主要形態(tài)指標(biāo)。

聚類分析將57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源分為3 大類、6 亞類。發(fā)現(xiàn)第Ⅰ類21 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源花色主要以紫色和紫粉色為主，第Ⅰ-1 有刺，第Ⅰ-2 無刺。第Ⅱ類14 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源花色主要以復(fù)色（雙色、混合色、變色、嵌合色）和白色為主，第Ⅱ-1 有刺，第Ⅱ-2 無刺。第Ⅲ類22 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源花色主要以紅色、紫紅色和黃色為主，第Ⅲ-1 有刺，第Ⅲ-2 無刺。聚類結(jié)果可以看出花色和刺是現(xiàn)代月季品種聚類組群的重要表型性狀，可反映出不同品種在花色和刺上的親緣關(guān)系。李曉麗等[31]發(fā)現(xiàn)白色與紅色、粉色月季品種雜交，后代花色差異較大。汪有良等[32]發(fā)現(xiàn)雜交親本花色相同，可得到相近花色的雜種后代。前人發(fā)現(xiàn)皮刺會影響采摘收獲的難度，無刺將會成為未來月季新品種培育的重要方向之一[33-34]。因此在今后月季的育種中可優(yōu)先考慮花色相差較大且無刺的親本培育、開發(fā)新品種。

57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源豐富的表型多樣性和變異性，為新品種選育提供了豐富的親本材料，也為現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的有效開發(fā)利用提供了更多的可選空間。通過綜合評價得出花頭數(shù)因子、花香因子、葉片光澤因子以及皮刺因子對得分影響較為顯著，花頭數(shù)多、花香濃、葉片光澤度強以及具有皮刺的植株綜合得分較高。過聰?shù)萚14]發(fā)現(xiàn)株形、葉形、花型以及花頭數(shù)等性狀對現(xiàn)代月季品種表型性狀綜合得分影響較大，賈曉麗等[35]得出花色、花香、花徑、花瓣質(zhì)地以及花瓣數(shù)是影響大花月季觀賞特性綜合評價分值的主要因素，而吳超等[36]發(fā)現(xiàn)花色、花型等表型性狀對國外微型月季資源評價的影響力較大。以上研究與本研究結(jié)果類似，但存在差異，可能與月季種質(zhì)資源以及表型性狀選擇不同有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)4 個表型性狀對現(xiàn)代月季綜合得分影響較大，其中花頭數(shù)的多少影響著觀賞效果，花頭越多觀賞效果越好[37]?；ㄏ闶腔ǘ淦焚|(zhì)相關(guān)的主要表型性狀，濃香月季品種不但可提高月季本身的觀賞價值，而且自身芳香油含量較高，可用于制造精油，提高經(jīng)濟價值[38-39]。葉片光澤是觀賞植物的重要品質(zhì)指標(biāo)之一，提高葉片光澤度可顯著改善大部分植物的觀賞品質(zhì)，提高其商品價值[40]。無刺品種無論從生產(chǎn)應(yīng)用還是管理養(yǎng)護角度考慮，都更符合市場需求[34]。綜上可知在實際生活中花頭數(shù)較多、花香較濃、葉片光澤度強、無刺的月季不僅可吸引人們駐足觀賞，提高觀賞性，還可提高花朵的產(chǎn)量，進而提高經(jīng)濟效益。因此在月季育種時可優(yōu)先考慮選取花頭數(shù)較多、花香濃烈、葉片光澤較強、無刺的品種作為親本組合，為月季的資源評價、品種選育及評比提供參考依據(jù)。