30种钝叶酢浆草花色表型数量分类研究

李 娜， 章晓琴， 祝怛均， 张思思， 聂超仁， 徐 慧

(武汉市园林科学研究院， 湖北 武汉 430081)

花色是由系列多基因控制的一种质量性状，能参与植物的传粉，也发挥植物对生物与非生物胁迫的防御与其他生理功能[1]。在同一色系内，因栽培条件等环境因素的影响而有颜色深浅的差别；在不同色系之间，除非发生基因突变或转座子的作用，性状是相对稳定的[2]。

酢浆草，隶属于酢浆草科酢浆草属。按照种植季节和生长习性，可分为四季酢浆草、春植酢浆草和秋植酢浆草三类[3]。钝叶酢浆草(Oxalisobtusa)又称为OB 酢浆草，是秋植酢浆草中品种资源最为丰富的一类[4]，广泛分布于非洲纳米比亚等地区。钝叶酢浆草植株高10～35 cm，全株被有疏柔毛，茎短缩，叶基生，掌状复叶，3小叶，倒心形，不同品种间叶形状大小略有不同。花单生，颜色丰富，是秋季、冬季、早春不可多得的中小型花卉[5]。

长期以来，研究者广泛使用CIELab表色系统进行观赏植物花色的数量化测定，在牡丹[6-7]、菊花[8-9]、月季[10]、荷花[11-12]、玉兰[13]、观赏海棠[14]、芍药[15]、小苍兰[16]、三角梅[17]、突厥蔷薇[18]等植物中已经进行了相关研究。而关于酢浆草花色的研究较少，许巧贤等[4]和董钠等[19]对酢浆草花色进行了定性描述。本研究以30个钝叶酢浆草品种为研究对象，通过色差仪对其花色进行测定，进而对花色表型数据进行聚类分析，旨在填补酢浆草花色表型数量分类研究的空白，对今后深入研究酢浆草花色、新品种鉴定、花色遗传育种等具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以30种钝叶酢浆草为研究材料，名称及编号见表1。其中钝叶酢“杏仁奶油”“高杆粉”“麦色”“铜橙”“羞红”“谷神星”“伊丽莎白”“大马士革玫瑰”“深粉”“大型花”的种球来自武汉市园林科学研究院，其余钝叶酢种球购自福建不耕农业科技有限公司。上口径15.6 cm双色盆，每盆栽植种球3个，种植时间一致、种植基质相同，置于武汉市园林科学研究院内通风良好、光照充足的圃地上，常规养护管理。

1.2 花色测定方法

因酢浆草花朵主要观赏部位为中上部，所以该试验仅对此部位进行测定，即花瓣正面沿喉部颜色不同处切开后的花瓣外部。参考丁苏芹等[16]对小苍兰的处理方法。

于2021年春季盛花期时，每种挑选2盆，随机选取5朵盛开的花，将花瓣正面沿喉部颜色不同处切开，使用威福光电WF 32色差仪，按照国际照明委员会表色系统依次测定5朵花正面中上部中心位置的值，取平均值。由色差仪直接测得CIELab表色系统的明度L*值、表红绿色相a*值、表黄蓝色相b*值。再根据公式计算彩度C*和色相角h°值。

C*=(a*2+b*2)1/2；

h°=arctan(b*/a*)。

1.3 数据分析

通过IBM SPSS Statistics 软件(23.0版本)，对L*、a*、b*、C*、h°进行Euclidean距离、组间联接法聚类分析。利用Origin Pro 9.0软件作三维分布图。

2 结果与分析

2.1 钝叶酢浆草品种花色测定结果

根据CIELab空间表色系统对30种钝叶酢浆草材料的花瓣测定结果，如表1所示。30种钝叶酢浆草的颜色在CIELab表色系统中分布广泛，L*、a*、b*、C*、h°等5个参数值的分布范围分别是43.83～89.58，-1.88～44.91，-29.20～64.55，6.97～66.68，-79.5～81.79。其中表红绿色相a*值大部分分布在正值范围内，表黄蓝色相b*值在负值范围和正值范围分布的比例约为1∶2，色相角h°值在正值范围和负值范围分布的比例约为1∶1。

2.2 钝叶酢浆草花色表型聚类分析

对30种钝叶酢浆草花色的L*、a*、b*、C*、h°值进行聚类分析，在分类距离10处可将30种钝叶酢浆草分为3个色系类群：第Ⅰ类为红色系，包括从钝叶酢“淑女”至“高杆粉”的17个品种；第Ⅱ类为黄色系，包括从钝叶酢“太阳光环”至“铜橙”的12个品种；第Ⅲ类为白色系，仅包含钝叶酢“银月”1个品种。但从视觉上直观分析，钝叶酢“玫瑰清风”理论上应聚到第Ⅰ类中，而本试验的聚类结果聚到了第Ⅱ类。对于该品种的聚类结果存疑，后续分析中将该结果剔除，猜测可能是花瓣上的花粉附着，或者其他原因影响了测量结果。

在分类距离5处，进一步将第Ⅰ类分为两个亚类，第1个亚类为粉红色系，包含钝叶酢“淑女”“LPC”“羽毛”“锂辉石”“朱砂”“羞红”“大马士革玫瑰”“夏日之歌”“玫瑰”“珊瑚”“迷雾”等11个品种；第2亚类为紫红色系，包含钝叶酢“紫碧玺”“大型花”“丝绸”“LR杂交”“深粉”“高杆粉”等6个品种。在分类距离5处，第Ⅱ类也被分成两个亚类。第1亚类为黄色系，包括钝叶酢“太阳光环”“伊丽莎白”“岩浆”“杏仁奶油”等4个品种；第2亚类为橘色系，包括钝叶酢“麦色”“日光”“蜡笔”“深鲑红”“橘色琥珀”“谷神星”“铜橙”等7个品种。

2.3 钝叶酢浆草不同色系表型分布特点

对所测得的5个色系的L*、a*、b*参数进行分析发现(表2、图2)，白色系的L*值最大，显著高于其他色系，其次是黄色系的L*值,紫红色系的L*值最小，粉红色系和紫红色系L*值重叠部位较多，但可通过a*值和b*值对二者进行区分。紫红色系a*值最大，白色系a*值最小，粉红色系与橘色系和黄色系两者的a*值都较为接近，但b*值差异显著，可以对三者进行区分。仅白色系a*值分布在负值范围内，其余色系的a*值均分布在正值范围内。黄色系、橘色系、白色系、粉红色系、紫红色系b*值依次递减，其中黄色系、橘色系、白色系b*值分布在正值范围内，紫红色系b*值分布在负值范围内，粉红色系b*值在正值范围和负值范围均有分布。

表1 30种钝叶酢浆草品种花瓣正面外部花色的测定值Table 1 Determination of flower color on the front and exterior of petals of 30 Oxalis obtusa cultivars

表2 29个钝叶酢浆草的花色表型聚类分析结果Table 2 Cluster analysis results of flower color of 29 Oxalis obtusa cultivars

注：图中品种的编号与表1中一致。 图1 30种钝叶酢浆草花瓣正面外部花色的聚类图 Fig.1 Cluster analysis of front and exterior flower colors of 30 Oxalis obtusa cultivars

图2 钝叶酢浆草各色系L*、 a* 、b*分布的箱型图Fig.2 Box diagram of the distribution of L*, a* and b* of Oxalis obtusa

图3 钝叶酢浆草各色系a* 、b*二维分布图(左)和L*、 a* 、b*三维分布图(右)Fig.3 Two-dimensional a*、b* (left) and three-dimensional L* 、a* 、b* (right) distribution maps of each color line of Oxalis obtusa

在a*和b*的二维象限图上(图3左)，本试验钝叶酢浆草品种的花色主要集中在Ⅰ、Ⅳ象限，白色系分布在第Ⅱ象限，第Ⅲ象限没有品种分布。第Ⅰ象限种质资源数量分布最多，分布有黄色系、橘色系和粉红色系大部分品种。第Ⅳ象限分布的主要为紫红色系。从L*、a*、b*三维分布图中(图3右)可以看出,各色系呈三维带状分布。

2.4 钝叶酢浆草不同色系L*值与C*值的关系

钝叶酢浆草品种不同色系明度L*值与彩度C*值之间的关系不同，根据钝叶酢浆草品种L*值与C*值在二维坐标的分布，可将其分为2个类群(图4)，第一类群为黄色系，第二类群为其余色系。2个类群的C*值均随L*值的增大而减少，但黄色系类群的斜率略大于其他色系类群(图5)。黄色系类群L*值与C*值的相关系数为0.797 6，其他色系类群L*值与C*值的相关系数为0.675 1。

图4 钝叶酢浆草品种L*值与C*值二维散点图Fig.4 Two-dimensional scatterplots of L* and C* values of Oxalis obtusa

图5 钝叶酢浆草黄色系L*值与C*值关系(左)和其余色系L*值与C*值关系(右)Fig.5 Relation between L* and C* values(left) in the yellow series of Oxalis obtusa and relation between L* and C* in other color series (right)

3 讨 论

本试验关于钝叶酢“玫瑰清风”的聚类结果，理论上应聚类到红色系中，而基于花色测定的聚类结果却聚类到了黄色系中。这种个别聚类不准确的现象，在丁苏芹等[16]关于小苍兰的花色分类研究中亦有出现。洪艳等[9]关于菊花花色的聚类分析发现，浅粉色品种被分散到白色系中，绿色品种被分散到黄色系中。刘艺平等[12]关于荷花花色的聚类分析发现，不能将白色系和淡黄、粉色等浅色系进行区分。杜习武等[13]对玉兰的聚类分析同样发现，无法将浅色系区分，白色和浅黄色相互交叉。钝叶酢“玫瑰清风”是浅色系的花，可能在浅色系花色的测量方面，较深色系更易受影响，对花色测定的准确度、精确度要求更高。

在a*和b*的二维象限图上，花色主要分布在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ象限，第Ⅲ象限没有分布的现象，在其他一些观赏植物中也有类似情况，比如中原牡丹[6]、荷花[11-12]、小苍兰[16]、月季、菊花、康乃馨等都鲜见蓝绿色的花。由于植物产生特定色素的局限性，一些科属植物含有色素有限，呈现颜色有限，自然界中很多重要的观赏植物因不能生成飞燕草类色素而不具蓝色花[20]。

在小苍兰[16]、荷花[12]品种的数量分类中，L*值与C*值关系均是白色系与黄色系分为一类，其他色系分为另一类。因本试验白色系的花数量稀少，只有钝叶酢“银月”一种，在L*值与C*值二维散点图中，距离黄色系较远，离粉红色系最近。因此,所试钝叶酢浆草L*值与C*值二维散点图中，黄色系分为一类，其余色系分为另一类。

Huh等[21]利用随机扩增多态性标记研究韩国酢浆草属植物的遗传多样性和亲缘关系，发现分类群的亲缘关系与花瓣颜色有关。本试验的聚类分析结果可为钝叶酢浆草的亲缘关系提供一定的参考。

当某种植物的花从白色系中产生有色系时，需经过漫长的进化，或者导入其他有色系植物的色素合成基因，产生合成相关色素所需的酶。而当植物的花从有色系中产生白色系时，往往只需要几个碱基的突变就能使色素合成酶基因变成无效的假基因，该过程较前一个过程容易[1]。钝叶酢浆草的白色系花是较原始的性状，还是由有色系突变产生的，值得进一步深入研究。且本试验的钝叶酢品种中，白色系为稀有花色，在今后的杂交育种、花色选育中将成为重要的种质资源。

因研究资源有限，还有许多钝叶酢浆草品种未进行花色表型的测定。今后可增加研究品种，进一步优化钝叶酢浆草花色表型数量分类，并为钝叶酢浆草花色呈色机理研究提供一些依据。

4 结 论

本试验利用色差仪对30种钝叶酢浆草品种花色进行测定，通过聚类分析，大体上可将钝叶酢浆草花色分为粉红色系、紫红色系、黄色系、橘色系和白色系等五大色系，其中粉红色系的样本数量最多。整体上钝叶酢浆草花色的明度和彩度呈负相关关系，在明度和彩度二维坐标系上可分为黄色系和其余色系两个类群。本研究结果为钝叶酢浆草新品种和花色选育提供了一些理论基础。白色系的花在钝叶酢浆草中是较稀缺资源，白色是较原始的性状，还是由有色系突变产生的，值得进一步深入研究。