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(guó)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(guó)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(jiǎn)稱，屬于薔薇科（Rosaceae）薔薇屬（Rosa）植物[1]，為中國(guó)十大名花之一[2]，具有重要觀賞價(jià)值[3]。月季原產(chǎn)中國(guó)，廣泛分布于世界各地，通過(guò)人工培育及自然選擇產(chǎn)生了豐富的變異類型，對(duì)月季種質(zhì)資源進(jìn)行表型多樣性分析及評(píng)價(jià)，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(shí)能夠深入了解性狀的遺傳規(guī)律，有助于篩選其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值較高的品種。盡管月季具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但對(duì)于月季屬植物的表型性狀遺傳研究卻知之甚少[5]。目前，對(duì)月季多樣性的研究大多是通過(guò)表型性狀及分子標(biāo)記技術(shù)。利用表型性狀不僅能對(duì)質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進(jìn)行分析，還能夠通過(guò)表型對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行評(píng)價(jià)。丁榕等[6]通過(guò)對(duì)花色、葉色、葉長(zhǎng)等7 個(gè)表型性狀和9 個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)14 個(gè)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(guò)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(shí)發(fā)現(xiàn)花直徑、花瓣長(zhǎng)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€(gè)體間并不完全以居群或者地理距離進(jìn)行聚類，同一居群的不同個(gè)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(gè)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(wú)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(guò)株高、刺顏色、刺狀態(tài)、花型、花色、花香等43 個(gè)表型性狀對(duì) 56 個(gè)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(guò)相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析等方法對(duì)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(jìn)行研究，旨在為月季的資源評(píng)價(jià)、品種選育以及品種評(píng)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(yàn)材料

所選用的試驗(yàn)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(gè)（‘238’、‘238-10’、‘201609-7’）為艾薔薇公司自主選育品種。試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)方法

選擇盛開期的花朵進(jìn)行表型多樣性測(cè)定。調(diào)查57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的13 個(gè)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(duì)表型進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)定，采用英國(guó)皇家園藝學(xué)會(huì)出版的RHS colour chart 比色卡[10]測(cè)定花朵的花色。所有測(cè)試品種設(shè)置3 個(gè)樣品重復(fù)，每個(gè)重復(fù)選取3 株。小葉的觀測(cè)部位選擇枝條的中部葉，每個(gè)植株選取3～5 片；花朵表型性狀觀測(cè)選擇在盛花期花朵，剛開放完整時(shí)進(jìn)行；花瓣的形狀觀測(cè)部位：重瓣花的觀測(cè)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(cè)；植株刺的觀測(cè)部位取當(dāng)年生枝上的刺。具體形態(tài)性狀測(cè)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(jì)分析

采用Excel 2007 計(jì)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(jí)別出現(xiàn)頻率計(jì)算Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H），其計(jì)算如公式（1）。利用SPSS 23.0軟件對(duì)57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源13 個(gè)表型性狀進(jìn)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(lái)確定主成分的個(gè)數(shù)[12]，將57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源的13 個(gè)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(jì)算各主成分得分，以此類推計(jì)算出每個(gè)品種的F1～F5共5 個(gè)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(jìn)行排序[13]。聚類分析中采用組間連接歐式距離法對(duì) 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析。

式中：Pi是某表型性狀第i個(gè)級(jí)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(gè)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(dá)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?jī)r(jià)值較高?；愋偷淖儺愊禂?shù)最小，只有14.01%，說(shuō)明其變異幅度小。

表3 57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源13 個(gè)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(gè)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(shuō)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(gè)表型性狀間存在不同程度相關(guān)性。共有8 對(duì)表型性狀相關(guān)關(guān)系，其中4 對(duì)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(qiáng)的相關(guān)性；有4 對(duì)表型性狀顯示出顯著相關(guān)性（P＜0.05），2 對(duì)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(duì)表型性狀呈現(xiàn)顯著負(fù)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(gè)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(gè)表型性狀的主成分分析

對(duì)57 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源13 個(gè)表型性狀數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行主成分分析（表5），提取特征值大于1 的主成分[15]。前5 個(gè)主成分的特征值均大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)64.37%，可以反映13 個(gè)表型性狀的基本特征。第1 主成分的貢獻(xiàn)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(dá)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(xiàn)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(jià)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(gè)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(duì)13 個(gè)表型數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)算，并以每個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)建立綜合評(píng)價(jià)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(jìn)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(lán)精靈的綜合得分最低。通過(guò)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(duì)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(qiáng)以及具有皮刺的植株相應(yīng)的分?jǐn)?shù)也越高，反之亦然。

表6 13 個(gè)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(jìn)一步劃分成2 個(gè)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(qiáng)，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(wú)刺。第Ⅱ類包含14 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源，可進(jìn)一步劃分成2 個(gè)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(qiáng)，葉邊緣鋸齒強(qiáng)，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(wú)刺。第Ⅲ類包含22 份現(xiàn)代月季種質(zhì)資源，可進(jìn)一步劃分為2 個(gè)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(qiáng)，葉邊緣鋸齒強(qiáng)，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(wú)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(jìn)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(gè)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(gè)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(shì)說(shuō)明變異的范圍很大，且變異的分布不均勻，與對(duì)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(jìn)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(guò)40%，說(shuō)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(píng)價(jià)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(gè)表型性狀轉(zhuǎn)化為較少的幾個(gè)主成分，簡(jiǎn)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(duì) 13 個(gè)表型性狀進(jìn)行主成分分析后提取的前5 個(gè)主成分，貢獻(xiàn)率累計(jì)達(dá)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(píng)價(jià)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(gè)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(píng)價(jià)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(wú)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(wú)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(wú)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(huì)影響采摘收獲的難度，無(wú)刺將會(huì)成為未來(lái)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(wú)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(guò)綜合評(píng)價(jià)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(duì)得分影響較為顯著，花頭數(shù)多、花香濃、葉片光澤度強(qiáng)以及具有皮刺的植株綜合得分較高。過(guò)聰?shù)萚14]發(fā)現(xiàn)株形、葉形、花型以及花頭數(shù)等性狀對(duì)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(píng)價(jià)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(duì)國(guó)外微型月季資源評(píng)價(jià)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(gè)表型性狀對(duì)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(jià)值，而且自身芳香油含量較高，可用于制造精油，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jià)值[40]。無(wú)刺品種無(wú)論從生產(chǎn)應(yīng)用還是管理養(yǎng)護(hù)角度考慮，都更符合市場(chǎng)需求[34]。綜上可知在實(shí)際生活中花頭數(shù)較多、花香較濃、葉片光澤度強(qiáng)、無(wú)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(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。因此在月季育種時(shí)可優(yōu)先考慮選取花頭數(shù)較多、花香濃烈、葉片光澤較強(qiáng)、無(wú)刺的品種作為親本組合，為月季的資源評(píng)價(jià)、品種選育及評(píng)比提供參考依據(jù)。