萱草属DUS测试中数量性状的测量方法研究

褚云霞 何玉祥 邓 姗 陈海荣* 任 丽 章毅颖 赵 洪 李寿国

(1.上海市农业科学院 农产品质量标准与检测技术研究所，上海 201403;2.农业农村部植物新品种测试(上海)分中心，上海 201415;3.上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201403；4.江西农业大学 生物科学与工程学院，南昌 330045)

《中国植物志》中记载，萱草属(

Hemerocallis

)植物约有14种，我国有11种，在各地均有分布，其中萱草(

H.fulva

)又名忘忧草，分布最广。我国种植萱草属植物的历史超过了2 000年。萱草属种质资源丰富，种间很容易杂交，据此Corliss认为在理论上人类可创造出2 321亿多萱草品种。20世纪以来，国外培育出大量优质杂种萱草，其中许多优良品种是用我国萱草原始种杂交培育而成，目前萱草品种已达上万种。

对萱草属种质资源进行调查与分类，是进一步开发、利用与创新的基础。萱草属种质资源研究主要涉及分类学、细胞学、孢粉学、生物化学和分子生物学等，其中分类学主要基于形态性状，而形态性状依据其特性又被分为数量性状、质量性状和假质量性状3种类型。数量性状是指能在一维的、连续或不连续的线性尺度上记录的性状，多基因假说认为，生物体的数量性状受微效多基因控制，因此数量性状易受环境因素影响。同时众多研究表明，播种期、测量时期和部位及测量方法等都会对其产生较大的影响，因此在品种分类中较少使用数量性状，但是萱草属的植株大小和花葶高度等数量性状却是重要的分类性状。龙雅宜等曾将花色作为第一分类标准，并用花葶高度、有无茎芽和是否二次开花等性状对多倍体品种进行分类。杜娥等借鉴二元分类法，通过倍性(二倍体和四倍体)、植株大小(大型、中等型和小型)、绿期长短(休眠群、常绿群和半常绿群)、开花期(早期开花和中期开花)和花直径(大型花、小型花和微型花)5个分类标准，将引进的21个大花萱草品种分为2类4型8个品种群。萓草属的国际品种登录时也要求提供植株大小和花径等测量数据。数量性状在其他方面也有重要的作用，如花数量是观赏品质评价的重要标准，株高、花径和花数量是引种表现评价中的生长评价指标，品种描述时也少不了株高、花数量和花径等数量性状，遗传多样性分析和倍性育种等也离不开数量性状。

我国拥有丰富的萱草属野生资源，但对于育种工作的重视程度远远不够。通过传统方式培育出了不少新品种，但优良品种为数不多，园林绿化使用的萱草仍多是国外引进品种。引进国外的品种对发展我国园林绿化起到重要的作用，但是一味依赖进口即不利于我国花卉业的长远发展和水平提高，也浪费了本国的丰富野生资源。为了鼓励我国萱草属育种，农业农村部将萱草属纳入了保护名录，并于2014年颁布了《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 萱草属》行业标准，指南含有35个基本性状，3个选测性状，其中13个数量性状需进行个体测量，而花葶长度和花直径更是作为分组性状，用于指导品种分组，可见在萱草属特异性、一致性和稳定性测试(Tests for distinctness, uniformity and stability, 简称DUS测试)中数量性状的准确测量意义重大，是特异性判别结果的科学性和客观性的保证。

本研究通过比对不同定植时间、测量时期和观测部位等因素对萱草属DUS测试中的个体测量数量性状的影响，旨在确定适宜的测量方法，尽量减少环境和人员差异对数量性状的影响，提升数量性状的观测效率和质量，以期指导测试实践，并为育种研究指供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

2016年收集16个品种的休眠根状茎，其中‘金娃娃’和‘红运’根状茎于2016年12月26日和2017年1月19日各定植1次，‘丹阳’‘红运’‘楚楚’和‘紫蝶’4个品种的根状茎于2017年1月19日和2017年3月14日各定植1次，其它品种于2017年1月19日定植。行距40 cm，株距40 cm，每品种种植不少于30株，所有材料均露地种植于农业农村部植物新品种测试(上海)分中心。定植后原地越冬，不进行分株繁殖。连续3年(2017年、2018年和2019年)的5—8月进行性状观测。2018年收集14个品种休眠根状茎于2018年2月8日定植，分别于2018年和2019年的5—8月进行性状观测。

表1 供试材料表

Table 1 varieties used in this study

序号Number品种名Nameofvariety收集年份Collectingyear来源 Source 1金娃娃H.fulva‘GoldenDoll’2016年宁波市农业科学院2紫泉H.fulva‘PurpleWaters’2016年宁波市农业科学院3寒笑H.fulva‘Hanxiao’2016年宁波市农业科学院4回复H.fulva‘PardonMe’2016年宁波市农业科学院5十里红妆H.middendorfii‘Shilihongzhuang’2016年宁波市农业科学院6詹姆士马斯H.‘JamesMarsh’2016年宁波市农业科学院7梦幻H.‘Dream’2016年河北省林业科学研究院8丹阳H.‘Danyang’2016年河北省林业科学研究院9红运H.‘Redluck’2016年河北省林业科学研究院10楚楚H.‘Chuchu’2016年河北省林业科学研究院11紫蝶H.‘Littlebumblebee’2016年河北省林业科学研究院12常绿萱草H.fulva‘Aurantiaca’2016年无锡古庄美尚生态苗圃有限公司13金光大道H.‘FransHals’2016年无锡古庄美尚生态苗圃有限公司14红宝石H.‘Ruby’2016年无锡古庄美尚生态苗圃有限公司15大花萱草H.middendorfii2016年无锡古庄美尚生态苗圃有限公司16双色火焰H.‘Shuangsehuoyan’2016年无锡古庄美尚生态苗圃有限公司17H.‘VER00112’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司18冰雪狂欢H.‘IceCarnival’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司19H.‘VER00198’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司20H.‘VER00323’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司21H.‘VER00204’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司22H.‘VER00213’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司23H.‘VER00322’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司24H.‘FransHals’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司25H.‘LongfieldsPearl’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司26H.‘StrawberryCandy’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司27H.‘WildMustang’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司28H.‘LongfieldsButterfly’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司29H.‘LittleAnneRosa’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司30H.‘PrettyFancy’2018年荷兰希姆思科宿根花卉公司

1.2 方法

按照《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 萱草属》(NY/T 2584—2014)进行性状观测(表2)，每品种观测10株，在观测植株的器官或部位时，每个植株的取样数量为1。

表2 萓草属DUS测试观测性状表

Table 2 The characteristics observed in DUS tests of daylily

编号Code性状 Characteristic 类型Type编号Code性状Characteristic类型TypeCh1叶丛姿态PQCh20外花被片边缘波皱QLCh2叶丛高度QNCh21外花被片花肋QLCh3叶丛直径QNCh22仅适用有花肋的品种:外花被片花肋颜色PQCh4叶片绿色程度QNCh23内花被片长度QNCh5叶片长度QNCh24内花被片宽度QNCh6叶片宽度QNCh25内花被片反卷程度PQCh7花葶长度QNCh26内花被片主要颜色PQCh8花葶粗度QNCh27内花被片颜色程度QNCh9花葶分枝QNCh28内花被片斑QLCh10花苞片QLCh29仅适用有花斑的品种:内花被片斑颜色PQCh11花数量QNCh30内花被片边缘波皱QLCh12花形状PQCh31仅适用于有边缘波皱的品种:内花被片边缘波皱程度QNCh13花型PQCh32仅适用于有边缘波皱的品种:内花被片彩缘QLCh14花重瓣性QNCh33内花被片花肋QLCh15花直径QNCh34仅适用于有花肋的品种:内花被片花肋颜色PQCh16花颜色数量QNCh35始花期QNCh17花眼PQCh36叶片数量QNCh18外花被片主要颜色PQCh37外花被片长度QNCh19外花被片斑QLCh38外花被片宽度QN

注：QN指数量性状，QL指质量性状，PQ指假质量性状。

Note: QN refers to quantitative characteristic，QL refers to qualitative characteristic，PQ refers to pseudo-qualitative characteristic.

2019年以部分2018年定植品种为观测对象，分别于营养生长期和盛花期对叶相关性状进行测量，探讨生长阶段对测量结果的影响。在花序开放过程中，测量花葶长度、花葶粗度和花数量，同时测量正在开放的花直径等花相关数量性状，探讨花序开放程度对花序及花相关数量性状测量的影响。

1.3 数据分析

采用EXCEL进行

T

-测验分析，比较观测值间的差异(

P

<0.05)。性状间的相关性分析是将测量值按标准品种调整后的分级标准转换成代码，用软件SPSS 25.0进行计算。

2 结果与分析

2.1 不同定植时间对数量性状的影响

不同定植时间对第1生长季观测数量性状的影响见图1。可以看出，定植时间不同主要影响叶丛(Ch2和Ch3)、叶片(Ch5和Ch6)和花葶(Ch7和Ch8)3个部位的数量性状，不同品种的表现不同。12月种植与翌年1月种植相比(图(a)和(b))，晚种生长要好于早种，‘金娃娃’的叶丛高度(Ch2)、叶丛直径(Ch3)及叶片长度(Ch5)测量值都大于12月种植的观测值(

P

值分别为0.049 9、0.012 3和0.000 2)。1月种植的‘红运’的叶丛直径、叶片宽度、花葶长度、花葶粗度、内花被片长度、内花被片宽度、叶片数量、外花被片长度和外花被片宽度测量值均大于12月种植的测量值(P值分别为0.000 6、0.004 4、0.015 4、0.002 9、0.044 4、0.000 000 6、0.000 005、0.025 8、0.009 9)。3月种植与1月种植相比(图(c)～(f))，叶片长度和宽度及内、外花被片宽度受影响较小，4个品种中均无明显差异，大部分品种中花相关数量性状比较稳定，只有‘楚楚’花直径明显变小，而‘紫蝶’的内、外花被片长度均变长，‘丹阳’花数量明显变少。另外晚种明显影响花葶长度，除‘紫蝶’外，3个品种中花葶明显变短。

2.2 不同测量时期对叶相关数量性状的影响

选择花期不同，花数较多的3个品种‘VER00198’(5月中旬开花)、‘VER00323’(5月下旬开花)和‘Longfields Pearl’(6月上旬开花)为观测对象，对比营养生长期与盛花期测量值的差异。从图2可以看出，营养生长期测量的叶丛高度、叶丛直径、叶片长度、叶片宽度和叶片数量5个性状与盛花期测量值略有差别，但均未达到显著差异。

2.3 不同生长年龄对数量性状观测的影响

连续3年的数量性状观测表明(图3仅展示3个代表品种)，所有品种第2个生长季叶丛高度、叶丛直径、叶片长度、叶片宽度、花葶长度、花葶粗度和花数量均明显高于第1个生长季观测值，而花直径则在‘金娃娃’等5个品种中第2个生长季观测值大于第1个生长季观测值，在其它11个品种中则无明显差别；内花被片长度、内花被片宽度和外花被片宽度在大多数品种中2年观测值无明显差异，总体说所有数量性状第2个生长季观测值均大于或等于第1个生长季测量值。而第3个生长季的表现则比较复杂，有的品种如‘金娃娃’中，与第2个生长季相比，叶丛高度继续增大，但叶丛直径减小，内花被片长度和外花被片长度减小到与第1个生长季类似，叶片长度等其它性状基本保持不变；‘紫泉’的所有数量性状第3个生长季观测值与第2个生长季观测值均无明显差异；‘寒笑’中则除叶片长度明显变长外其它大部分性状后2年结果无明显差异。总体来说所有品种大部分性状第3个生长季观测值均等于或小于第2个生长季的观测值，可见定植后第2个生长季为萱草的最佳观测时期。

2.4 不同部位花对花相关数量性状测量的影响

选择单个花序上花数量多于13朵的4个品种‘VER00112’‘VER00198’‘VER00204’和‘VER00323’，在每朵花开放时测量花序相关性状及花相关性状，第1朵花开放时测量值记录为1花数据，第2朵花开放时获得的测量值记为2花，以此类推，结果汇总成表3。从结果可以看出，花葶长度、花葶粗度和花数量相对较稳定，其测量值基本无显著差异；其余5个性状均有随着花向上开放而不断变小的趋势，变化最明显的是外花被片宽度，平均减小了33.5%，其次是花直径(26.6%)，随后分别是内花被片宽度(23.6%)、外花被片长度(20.8%)和内花被片长度(17.4%)。测量前3朵花时除内花被片长度外所有的数量性状均无明显差异，而第3朵的内花被片长度比第1朵的内花被片长度约小0.20 cm,远小于DUS测试时的内花被片的级差(1.70 cm，数据未显示)。

2.5 数量性状间的相关性分析

去除没有多态性的花苞片、花重瓣性、内花被片斑颜色和内花被片边缘波皱4个性状后用30个品种观测数据进行性状间相关性分析(表4)。从表4中可以看出，所有数量性状与2～11个其他性状间存在显著相关，如叶丛高度与叶片长度显著正相关，与内花被片颜色程度显著负相关；叶丛直径与叶片长度及内花被片主要颜色极显著正相关，与外花被片花肋显著正相关；叶片长度则与叶丛直径、花葶长度、花直径、内花被片长度共4个性状极显著正相关，与叶丛高度、花形状和外花被片长度等7个性状显著正相关；叶片宽度与花葶粗度、内花被片长度、内花被片宽度及外花被片宽度共4个性状极显著正相关，与花数量、花直径和外花被片长度等6个性状显著正相关；花葶长度与叶片长度、花形状极显著正相关，与内花被片长度和外花被片长度显著正相关；花直径与叶片长度、花葶粗度、内花被片长度、内花被片宽度、外花被片长度和外花被片宽度共6个极显著正相关，与叶片宽度及始花期显著正相关。

通过Uniqueness软件(https:∥github.com/corteva)计算，仅需花葶长度、花直径和叶片数量3个数量性状就能区分所收集的30个品种，而这3个性状无显著相关关系，可见萱草数量性状具有较强的区分品种能力。

2.6 通过其他性状推测花直径的可行性

通过2年的观测，发现所收集的品种花直径与外花被片长度代码相同或相差1个代码，线性回归分析发现

R

值可达0.893。如果加入性状花型后，

R

值可达0.933。为进一步提高预测的准确性，加入所有与花直径显著相关的性状及花型后进行线性回归，获得回归方程：花直径=-2.138+0.765×花型+1.440×外花被片长度+0.473×外花被片宽度+0.017×叶片长度+0.252×叶片宽度-0.107×花葶粗度-0.046×内花被片长度-0.174×内花被片宽度-0.107×始花期(

R

=0.945)。

通过SPSS自动线性模型对所有性状的贡献率进行排序(见表5)，发现预测花直径时贡献率从大到小依次为：外花被片长度>内花被片长度>花葶粗度>内花被片宽度>外花被片宽度>叶片长度>始花期>叶片宽度>花型。

表5 各性状在预测花直径中的贡献率

Table 5 Predictor importance of characteristics on flower diameter

性状Characteristic贡献率/%Predictorimportance花型Flowertype0.58叶片宽度Widthofleaf1.97始花期Beginningofthefloweringstage3.73叶片长度Lengthofleaf4.60外花被片宽度Widthofouterperianth6.24内花被片宽度Widthofinnerperianth6.54花葶粗度Scapethickness7.57内花被片长度Lengthofinnerperianth34.05外花被片长度Lengthofouterperianth34.72

3 讨 论

《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 萱草属》(NY/T 2584—2014)中要求萱草属DUS测试至少为1 个独立的生长周期。关于生长周期的理解不同植物中差异较大，生长周期一般指从播种开始，经生长、发育、开花、结果至衰老和死亡的全过程，而多年生植物的生长周期则复杂得多，落叶植物每年会重复萌芽、生长和休眠的过程，因此通常认为1个生长周期为1次萌芽到休眠的全过程。但有的多年生植物如果树，通常有个幼年期，因此DUS中的生长周期并不等同于年生活周期。萱草为多年生草本植物，多以分株进行繁殖，一般分株的萱草第一个生长季就能开花，因此有人认为一个生长季即可完成萱草的DUS测试。涉及形态性状观测的萱草品种评价和品种描述的研究并未明确观测对象的苗龄，本研究发现叶丛高度、叶丛直径和叶数量等性状第1个生长季的观测值都明显小于第2个生长季观测值，推测分株、运输及定植造成的损伤影响到了性状的充分表达。因此认为对于萱草1个独立的DUS生长周期应该从休眠根状茎定植后到第2个生长季开花结束。

萱草英文名Daylily，即“一日百合”，指其单朵花仅完全开放1天就会凋萎。在萱草测试中，经常会错过第一朵开放的花，而且环境条件不利，如连续阴雨天，可能导致花无法正常开放，甚至颜色发生改变，因此在萱草属DUS测试指南中，未规定要观测哪一朵花，仅要求观测发育健全且具有典型形态的花。多数萱草属植物具总状花序或圆锥花序，花由下到上不断开放，后开的花同样具有典型形态。本研究发现以不同部位的花为观测对象，所获得的测量值具显著差异，特别是外花被片宽度，为了准确进行花相关性状观测，减小测量误差，需限定观测部位，从结果看，对于大多数品种，前3朵正开放的花都适于花相关性状采集。

一般认为，数量性状容易受环境影响，其测试性能弱于质量性状和假质量性状，但数量性状也具有客观、容易获取和重复性强等特点。有研究认为某个性状与其他性状关系越密切，对其它性状的代表能力越强，区分品种的能力也越强。萱草属DUS测试中个体测量的所有数量性状均与2～11个其他性状间存在显著相关，因此有较强的品种区分能力。如果不考虑测量的数量性状，则需结合花颜色数量、花眼、外花被片主要颜色、内花被片颜色程度和始花期5个性状才能完全区分所有品种，本研究仅需3个测量的数量性状就能达到同样的目的。

萱草定植后，许多性状的第3个生长季观测值均等于或小于第2个生长季的观测值，而生产中一般3～4年后才需进行更新复壮，可能是由于测试指南规定的株行距较小(生产上一般株行距为0.5 m×1.0 m)。随着根状茎的生长，芽越来越多，生长空间不足已严重影响到植株性状正常表达，为了确保植株生长良好，性状充分表达，应每2年进行分株繁殖或者增大定植植株行距。

4 结 论

经过3年的连续观测，结果表明休眠期定植萱草根状茎，第1个生长季可以开花，但许多数量性状不能正常表达，第2个生长季的表现才能充分反映品种特性。为了简化测试，叶相关数量性状可以改在盛花期测量，花相关数量性状需测量前3朵正在开放的花。所有数量性状与其它2～11个性状间存在相关性，结合3个测量的数量性状就能区分所收集的30个品种，通过外花被片长度和花型等性状可以推测花直径。