多头切花菊品质性状遗传多样性分析

戴希刚， 刘科雄， 张 振， 曾长立

(1.江汉大学生命科学学院，湖北 武汉 430056；2.十堰市农业科学院，湖北 十堰 442000)

多头切花菊品质性状遗传多样性分析

戴希刚1， 刘科雄1， 张 振2， 曾长立1

(1.江汉大学生命科学学院，湖北 武汉 430056；2.十堰市农业科学院，湖北 十堰 442000)

本研究利用12个品质性状分析了15个多头切花菊品种的遗传多样性。结果表明：12个品质性状表现出不同程度的多样性，舌状花轮数、舌状花瓣长度、分枝长度的变异系数较大，而叶长的变异系数最小；主成分贡献值较大的性状有舌状花轮数、花径和舌状花瓣长度等花部性状，其次是茎杆性状(节间长度、茎粗、株高)；多头切花菊品质性状之间均存在显著、极显著的相关关系，花序直径与花径、舌状花瓣长度，花枝数与花序高度，花径与舌状花瓣长度具有极显著正相关关系；品质性状基于遗传距离UPGMA聚类，在遗传距离4.21处，可将15个多头切花菊品种分为5大类。

多头切花菊；品质；表型性状；遗传多样性

菊花(ChrysanthemummorifoliumRamat.)是中国十大传统名花和世界四大切花之一，约占鲜切花总产量的30%[1]。菊花在中国已有3 000多年的栽培历史，现有栽培品种3 000余个，深受人民群众喜爱[2-4]。切花菊按整枝方式不同有标准切花菊与多头切花菊两种，多头切花菊每茎着花多朵[5]。植物遗传多样性的研究能为植物亲缘关系研究、品种鉴定、新品种选育提供理论依据[6]。目前表型性状标记仍是菊属植物遗传多样性研究的一种最基本方法[7]。许莹修[8]通过研究18个大菊品种间变异和R聚类分析，发现大菊品种的多数性状是独立地进行变异和演化的。李仁伟等[9]对58个菊花品种的57个性状进行了遗传变异分析，有21个性状表现出很高的品种内一致性及品种间特异性，这些性状可以用于菊花品种的分类与鉴定。吴茜茜[10]研究了20种菊花种质资源的13个形态性状，发现不同菊花种质资源在表型性状上差异较大，且花层数与叶柄长度、花层数与叶片锯齿数、花层数与舌状花数量间存在显著的正相关。李宝琴[11]研究发现所选菊花主成分分析的各性状累积贡献率增长缓慢，作者推测菊花的某些性状在长期的演变过程中变异丰富，产生了多个不同的分支类群。前人对菊花遗传多样性的研究，主要偏重于利用分子标记技术进行分析[12-13]，而对菊花表型性状的多样性研究又主要放在大菊品种上[9-10]，在切花菊品种，特别对多头切花菊品种的报道较少。本研究以 15个品种多头切花菊为材料，通过对表型性状进行遗传研究，对切花菊表型性状进行变异分析、相关性分析和主成分分析，并对15个品种作聚类分析，探讨其遗传多样性，为多头切花菊品种分类、遗传多样性研究和新品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为15个多头切花菊品种，田间试验在武汉荷香源农业发展有限公司塑料大棚内进行，2015-08-02扦插，随机区组设计，3次重复，每重复50株。正常日常管理。品种名称及其特征见表1。

1.2 试验方法

于品种盛花期(2015年11月中旬—12月上旬)对大棚内15个品种多头切花菊进行品质性状观测，选择了与多头切花菊品质密切相关的12个数量性状(花枝数、株高、茎粗、节间长度、分枝长度、花径、花序高度、花序直径、叶长、叶宽、舌状花瓣长度、舌状花轮数)作为测试指标。每个品种随机选取5株进行测定，并记录其12个品质性状的测量数据。性状测量方法参照文献[14]的相关测量部位及测量方法。

表1 供试15个多头切花菊品种名称及其特征Table 1 Names and characteristics of 15 cultivars for spray cut chrysanthemum

1.3 数据统计分析

用Excel 2013记录统计，计算出各性状间最大值、最小值、平均值、标准差及变异系数。并用DPS v7.05版数据处理系统进行表型性状变异分析、相关性分析、主成分分析及UPGMA聚类分析，聚类时将原始数据进行标准化处理，按照遗传距离进行聚类。

2 结果与分析

2.1 品质性状的变异分析

供试材料的12个品质性状的统计如表2所示。供试的15个品种的多头切花菊各品质性状表现出不同程度的多样性。12个品质性状中，舌状花轮数变异系数最大，为0.651，其次为舌状花瓣长度，变异系数为0.404，分枝长度的变异系数也较大，而叶长的变异系数最低，为0.160。由表2可知，变异系数的大小与性状的变异范围呈正相关，变异系数越大表明性状的变异越大。各品质性状在品种间均存在极显著差异，说明本研究所选取的性状特异性较强。

2.2 品质性状的主成分分析

通过DPS数据处理系统中Bartlett球形检验，拒绝单位相关阵的原假设，P=0.0001<0.001，适合做主成分分析。

由主成分分析(表3)可知，前3个主成分的累计方差贡献率为72.844%，说明前3个主成分占所选10个表型性状全部信息的72.844%，各表型性状在主成分分析中的绝对值大于0.5，则归于该主成分中。

表2 多头切花菊12个品质性状变异分析Table 2 Variation analysis of 12 quality character for spray cut chrysanthemum

表3 多头切花菊的品质性状主成分分析Table 3 Principal components analysis of quality character for spray cut chrysanthemum

第1主成分可概括为花部形态因子，包括舌状花瓣长度(-0.620)、花径(0.647)、舌状花轮数(0.389)，这是多头切花菊分类鉴定中最有影响力的花部性状。第2主成分可概括为茎秆形态因子，包括节间长度(0.619)、株高(0.603)、茎粗(0.414)。第3主成分可概括为分枝形态因子，包括花枝数(0.568)和分枝长度(0.526)。

2.3 品质性状的相关性分析

相关性分析结果(表4)表明，多头切花菊品质性状之间均存在显著、极显著的相关关系，花序直径与花径、舌状花瓣长度，花枝数与花序高度，花径与舌状花瓣长度具有极显著正相关关系(相关系数分别为0.891、0.936、0.654和0.959)，花序直径与分枝长度、株高与茎粗、花径与分枝长度、分枝长度与花序高度、分枝长度与舌状花瓣长度均具有显著正相关关系(相关系数分别为0.582、0.521、0.572、0.579、0.530)。这表明随着花径的增大，花序直径也随之增大；舌状花瓣长度增大，花序直径也增大；同理，茎粗和株高、分枝长度和花序直径、分枝长度和花序高度、舌状花瓣长度和花径均存在正相关关系。

表4 多头切花菊品质性状相关性分析Table 4 Correlation analysis of quality character for spray cut chrysanthemum

注：*表示在0.05水平有相关性，**表示在0.01水平有相关性。

Note: * Correlation is significant at the 0.05 level ，** Correlation is significant at the 0.01 level.

2.4 品质性状的聚类分析

将各品种品质性状原始数据进行标准化处理，按照遗传距离进行UPGMA聚类分析，聚类结果如图1。

图1 基于15个多头切花菊品质性状的UPGMA聚类结果Fig.1 UPGMA clustering results based on quality character of 15 spray cut chrysanthemum

遗传距离是进行聚类分析的相似性统计量，两种质间的遗传距离越大表明存在的变异越大，亲缘关系越远。相反，遗传距离越小，表明种质间的亲缘关系越近。聚类结果表明，在遗传距离为4.21处，将15个切花菊品种分为Ⅴ类。第Ⅰ类包括10个切花菊品种，分别为D1、D4、D5、D8、D9、D2、D3、D10、D13、D12，此类舌状花轮数、花枝数偏中等，较为接近。第Ⅱ类包括D14、D15 2个品种，此类花径大小接近；第Ⅲ类仅有D6 1个品种，节间长度较大；第Ⅳ类仅有D11 1个品种，节间长度较小；第Ⅴ类仅有D7 1个品种，分枝长度、花序高度较小。从整体看，D1、D2、D3、D4、D5、D8之间的遗传距离比较近，而D7与各品种间的差异性较大。

3 结论与讨论

本研究中对 15个多头切花菊品种的12个品质性状分析发现，多头切花菊品种间品质性状存在丰富变异。从变异分析中发现，变异系数较大的性状有舌状花轮数、舌状花瓣长度和分枝长度。主成分分析中主成分贡献值较大的性状有舌状花轮数、花径和舌状花瓣长度等花部性状，其次是茎杆性状，说明所选用的切花菊品种在分类时应以花部性状为主，茎杆性状为辅，变异分析与主成分分析的结果保持相对一致，说明舌状花轮数、花径、舌状花瓣长度和分枝长度这4个性状在多头切花菊的表型差异明显。该结果与李仁伟等[9]、张冬菊等[15]和李冬玲等[16]的研究结论基本一致。而在相关性分析中，发现花径与舌状花瓣长度具有极显著正相关关系，花径与分枝长度、分枝长度与舌状花瓣长度具有显著正相关关系。本研究只针对多头切花菊表现明显的品质性状进行测量分析，也得出类似结果，可见较为细微的表型性状对多头切花菊的遗传多样性影响可能不够明显。如前人在研究其表型性状的变异分析时，对多头切花菊的叶片长宽比、顶生裂叶长、最低位一级裂刻深、舌状花长宽比、叶边缘锯齿数量等进行统计分析，但这些因素对其变异系数的影响远小于其他表型性状的数据[17]。韩勇等[5]构建的多头切花菊品质性状综合评价体系提出，株型对多头切花菊品质影响最大，花色次之，分枝长度居第3位，这与本研究的结论稍有不同。由于本研究只从数量性状进行了分析，没有考虑质量性状，而植物的表型性状是由复杂的数量性状和质量性状共同表现的[18]。

品种间遗传差异的大小一定程度上可以由遗传距离的大小反应出来，从聚类分析结果看，分到同一类群的品种间在花部性状上存在共同点。本研究还发现，多头切花菊品种分类时应以花部性状为主，植株茎杆性状为辅，该结果与张冬菊等[15]的研究结论相似。而前人对大菊品种分类主要依据花部性状[9, 12]，可能的原因是大菊品种花型、瓣型均较丰富，分类时仅依据花部性状就能将其分开，而切花菊相对而言花型、瓣型变异较少。对于多头切花菊来说，其茎秆性状变异明显，更可以作为分类的辅助依据。

综上所述，利用舌状花轮数、花径、舌状花瓣长度和分枝长度这4个品质性状来分析菊花的遗传多样性有一定实际应用价值，对菊花品种识别与鉴定提供了重要的参考价值，同时，也为选育优良菊花新品种提供了科学依据。

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Geneticdiversityanalysisinspraycutchrysanthemumbasedonqualitycharacter

DAI Xigang1, LIU Kexiong1, ZHANG Zhen2, ZENG Changli1

(1.School of Life Sciences, Jianghan University, Wuhan 430056, China; 2.Agricultural Sciences Academy of Shiyan City, Shiyan 442000, China)

Based on quality character analysis, genetic diversity among 15 cultivars of spray cut chrysanthemum were analyzed. 12 quality traits showed different degrees of diversity. The variation coefficient of layer of ray floret, ray floret length and branch length was larger, and variation coefficient of leaf length was minimum. Principal component analysis showed that flower characters such as layer of ray floret, flower diameter and ray floret length contributed mainly to the principal components, with stem characters (internode length, stem diameter, and plant height) as a secondary contribution. There were significant and extremely significant correlations between quality characters of spray cut chrysanthemum, and significant positive correlation existed between inflorescence diameter and flower diameter, and ray floret length, between flowering branch number and inflorescence height, and between flower diameter and ray floret length. UPGMA clustering analysis showed that 15 spray cut chrysanthemum cultivars could be classified into 5 major groups by genetic distance at 4.21.

spray cut chrysanthemum; quality; phenotypic characters; genetic diversity

2016-12-03

国家科技支撑计划项目(2014BAD14B05)；湖北省教育厅科学技术研究计划指导性项目(B2016289)

戴希刚(1981-)，男，湖北云梦人，副教授，博士，主要从事园艺植物育种与应用方面的工作与研究。

曾长立(1972-)，男，湖南新化人，教授，博士。

1000-2340(2017)04-0508-05

S 682.1

A

(责任编辑：朱秀英)