菊苣主要表型性狀的多元統(tǒng)計(jì)分析

梁小玉，張新全，白史且，季楊，黃琳凱，周凱

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系，四川 雅安625014；2.四川省畜牧科學(xué)研究院，四川 成都610066；3.四川省草原科學(xué)研究院，四川 成都611731）

菊苣（Cichoriumintybus）為菊科（Asteraceae）二倍體自交不親和的多年生直根系草本植物［1］。菊苣主要分布于歐洲及地中海盆地，北非、中亞和北美也有其自然分布［2－3］，現(xiàn)在廣泛分布于全世界溫帶和半干旱地區(qū)［4］。菊苣是極具發(fā)展?jié)摿Φ闹匾?jīng)濟(jì)植物［5］，具有食用、飼用、藥用以及工業(yè)用等多種用途［6－8］。飼用菊苣具有很多優(yōu)良品質(zhì)：營(yíng)養(yǎng)豐富［接近甚至超過(guò)某些苜蓿（Medicagosativa）品種］、產(chǎn)量高、適口性好、消化率高［9－11］；抗逆性強(qiáng)，耐干旱，有較強(qiáng)的抗病性和抗蟲性［12］；飼喂家畜不僅能夠減少牲畜體內(nèi)寄生蟲的發(fā)生，而且可以提高牲畜的生產(chǎn)性能［13－14］。新西蘭等畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家培育了很多飼用型菊苣品種。但是，到目前為止，中國(guó)沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的飼用菊苣登記品種，完全依賴從國(guó)外引進(jìn)。目前，生產(chǎn)上應(yīng)用最多而且通過(guò)中國(guó)審定并登記的菊苣品種僅有3個(gè)引進(jìn)品種，即“普那”、“將軍”和“歐洲”。中國(guó)幅員遼闊、地理形態(tài)與氣候條件多樣化。部分品種引進(jìn)后在中國(guó)某些地方適應(yīng)性較差，有的品種已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重退化或者在南方越夏困難，容易產(chǎn)生根腐病，限制其大面積推廣應(yīng)用，因此急需培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的飼草菊苣品種。我們從美國(guó)基因庫(kù)引進(jìn)了75份菊苣種質(zhì)，在中國(guó)采集了5份。為了更有效地對(duì)所收集到的菊苣種質(zhì)資源進(jìn)行鑒定與利用，必須對(duì)所收集到的菊苣種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)價(jià)［15－16］。

目前有許多標(biāo)記用于研究植物種質(zhì)變異和遺傳關(guān)系，包括種子蛋白、同工酶及各種類型的分子標(biāo)記［17］。然而，形態(tài)特征的鑒定是種質(zhì)評(píng)價(jià)和分類的第一步［18］，形態(tài)學(xué)標(biāo)記是鑒別遺傳多樣性最原始、最基本的方法，是植物種間或種內(nèi)分類的重要依據(jù)之一［19］。由于作物數(shù)量性狀通常是重要的經(jīng)濟(jì)性狀，遺傳多樣性分析中常利用表型數(shù)量性狀進(jìn)行分析，但數(shù)量性狀容易受環(huán)境影響，而質(zhì)量性狀能夠起到遺傳基因標(biāo)記作用［20－21］。要想較為全面地反映出群體的遺傳多樣性，必須綜合各種不同類型的性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。形態(tài)學(xué)標(biāo)記的多元分析已經(jīng)成功地應(yīng)用于很多作物種質(zhì)資源遺傳多樣性評(píng)價(jià)。用多元分析方法對(duì)芭蕉（Musabasjoo）形態(tài)進(jìn)行多樣性分析，能確定最重要的可以用于品種鑒定或者區(qū)分野生材料和栽培材料的主要特征性狀［21－22］。分子標(biāo)記與形態(tài)標(biāo)記結(jié)合利用多元統(tǒng)計(jì)方法分析草莓（Fragariaananassa）的遺傳多樣性及遺傳關(guān)系，可以確定形態(tài)變異與環(huán)境條件有關(guān)［23］。還有研究者有效應(yīng)用多元分析鑒定甜瓜（Cucumismelo）居群之間的關(guān)系［24］。對(duì)野生菊苣和品種自然雜交后代進(jìn)行分子標(biāo)記和形態(tài)以及適應(yīng)性多元分析評(píng)價(jià)，結(jié)果表明雜種后代在生產(chǎn)性能和繁殖力優(yōu)于野生親本［25］。羅燕等［26］利用形態(tài)標(biāo)記對(duì)菊苣遺傳多樣性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)遺傳多樣性豐富，且與地理來(lái)源和氣候類型有一定的關(guān)系，但其研究材料少，且只研究了數(shù)量性狀。生產(chǎn)應(yīng)用中，牧場(chǎng)主要通過(guò)對(duì)菊苣葉部形態(tài)等表型性狀能夠快速確定親本進(jìn)行飼草菊苣選育［27－28］。以上研究結(jié)果表明，應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法分析物種的遺傳多樣性是很必要，也是有效的［29］。

本研究對(duì)80份材料植物學(xué)形態(tài)特征進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的多元統(tǒng)計(jì)分析，揭示其表型變異特征，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)性及主成分分析和聚類分析，快速找出不同類型材料差異的主要性狀。對(duì)擴(kuò)大我國(guó)菊苣基因資源，鑒別菊苣特異種質(zhì)，確定核心親本，了解影響菊苣產(chǎn)量的各相關(guān)農(nóng)藝性狀間的主次和依存關(guān)系，促進(jìn)菊苣新品種的選育和改良等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于四川省洪雅縣陽(yáng)平試驗(yàn)站，地理坐標(biāo)為東經(jīng)103°25′，北緯29°25′，海拔416m。洪雅屬中亞熱帶濕潤(rùn)氣候，在四川盆地及丘陵平原氣候中具有代表性。常年平均氣溫16.8℃，最冷1月，平均氣溫為6.6℃，最熱7月，平均氣溫25.7℃，年降水量1435.8mm，全年日照時(shí)間1079.9h，無(wú)霜期303d。

1.2 試驗(yàn)材料

供試菊苣種質(zhì)來(lái)源于荷蘭、意大利、法國(guó)、美國(guó)、伊朗、中國(guó)等3個(gè)大洲的16個(gè)國(guó)家，總計(jì)80份。其中，菊苣種75份，苦苣（Cichoriumendivia）種5份（編號(hào)為1，54，55，74和80的材料）為對(duì)照（表1）。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容與方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積為16m2（4m×4m），走道寬0.5m，保護(hù)行寬0.5m。每個(gè)材料設(shè)3次重復(fù)。播種方式為穴播，穴距30cm，行距40cm，播深1cm，每穴播種3～4粒種子，最后每穴留1株壯苗。播前土地每hm2施復(fù)合肥300kg，尿素150kg，將肥料翻入耕作層，壓實(shí)平整。出苗后科學(xué)管理田間雜草等。測(cè)定表型性狀時(shí)，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)10次。具體測(cè)量數(shù)量性狀指標(biāo)有9個(gè)（包括：葉長(zhǎng)、葉寬、單株葉片數(shù)、株高、基莖直徑、花序直徑、小花數(shù)/花序、2級(jí)生殖枝數(shù)/株及3級(jí)生殖枝數(shù)/株），質(zhì)量性狀指標(biāo)有7個(gè)（包括：葉色、葉形、葉緣、葉柄、蓮座期株型、絨毛和花色）。葉長(zhǎng)、葉寬和葉片數(shù)量3個(gè)數(shù)量性狀以及所有質(zhì)量性狀在蓮座末期測(cè)定，其余表型性狀在盛花期測(cè)定。表型質(zhì)量性狀以數(shù)字編碼的方式轉(zhuǎn)換成數(shù)量形式［30］：1）葉片形狀：圓形1，闊卵形2，橢圓3，倒披針4，披針形5；2）葉片顏色：淺綠1，中綠2，深綠3，雜色4，紅5；3）葉緣：全緣1，波狀2，中裂3，深裂4；4）葉柄顏色：紅0，綠1；5）蓮座期株型：直立1，半直立2，匍匐3；6）葉片背面是否具有絨毛：無(wú)0，有1；7）花序顏色：白色0，藍(lán)色1。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

在Excel軟件中對(duì)數(shù)量性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行變異系數(shù)分析。利用NTSYSpc軟件對(duì)數(shù)量和質(zhì)量性狀進(jìn)行材料間歐氏遺傳距離分析，質(zhì)量性狀指標(biāo)首先在Standardization模塊中標(biāo)準(zhǔn)化為（0，1）矩陣后和數(shù)量性狀指標(biāo)統(tǒng)一為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣再在SAHN模塊中采用可變類平均法進(jìn)行聚類分析（un－weighted pair－group method with arithmetic mean algorithm，UPGMA）。用SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)量性狀進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析（principal component analysis，PCA），確定反映菊苣表型差異的主要形態(tài)學(xué)指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 菊苣形態(tài)變異分析

2.1.1 菊苣材料個(gè)體間變異分析 對(duì)75份菊苣材料間主要數(shù)量性狀變異情況進(jìn)行分析（表2）。結(jié)果顯示，9個(gè)數(shù)量性狀差異均達(dá)到極顯著水平，通過(guò)材料間F檢驗(yàn)值比較，葉寬的F檢驗(yàn)值最大（100.69），花序直徑最?。?.24）。變異系數(shù)結(jié)果顯示，3級(jí)生殖枝變異系數(shù)最大，達(dá)到30.18%，說(shuō)明生殖枝潛力很大，其次為株高（20.17%），花序直徑最小，僅8.59%，是比較穩(wěn)定的植物學(xué)性狀。從整體變異程度來(lái)看，營(yíng)養(yǎng)器官（如生殖枝、株高、葉片大小等）變異程度要大于生殖器官（如花序直徑和小花數(shù)/花序）。表明菊苣不同性狀間遺傳差異較大，而且個(gè)體間的差異是由外在自然環(huán)境和內(nèi)在遺傳因素共同決定的，營(yíng)養(yǎng)器官的表型特征更容易受外界環(huán)境的影響。均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)等具體參數(shù)見表2。

表1 供試材料來(lái)源與類型Table 1 Sources and types of tested materials

表2 供試材料數(shù)量性狀差異Table 2 Differences of quantity traits among tested materials

2.1.2 不同菊苣材料類型間變異分析 75份菊苣材料來(lái)源于不同的國(guó)家，包括栽培材料、品種和野生材料3種類型。對(duì)材料類型間進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示，除單株3級(jí)生殖枝為顯著水平外，其余性狀均達(dá)到極顯著水平，不同類型間F檢驗(yàn)值最大的是莖直徑（388.49），最小的是單株3級(jí)生殖枝（4.47）。9個(gè)數(shù)量性狀中，野生材料的單株3級(jí)生殖枝變異程度最高（31.11%），品種類型的花序直徑變異程度最?。?.48%）。野生材料的單株3級(jí)生殖枝、花序直徑、單株葉片數(shù)量和葉寬等數(shù)量性狀具有更豐富的變異，而品種類型材料的葉長(zhǎng)、莖直徑、小花數(shù)/花序和2級(jí)生殖枝具有豐富的變異，栽培類型材料變異程度較品種和野生材料小，但是株高性狀表現(xiàn)突出，而且比野生類型材料高4.86%。從表3可以看出，雖然75份菊苣材料來(lái)源于不同的國(guó)家和地區(qū)，但是經(jīng)過(guò)多年自然變異和人為選擇，野生材料葉寬、株高和莖直徑等主要性狀已經(jīng)分化成與栽培材料和品種性狀特征差異較大的不同類型。野生材料具有明顯的表型特征，植株低矮、蓮座期株型呈匍匐型，莖稈纖細(xì)、葉片很窄且深裂、花序小而且小花數(shù)少。

2.2 菊苣植物學(xué)形態(tài)指標(biāo)之間的相關(guān)分析

將菊苣不同材料各植物學(xué)形態(tài)數(shù)量指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析（表4），結(jié)果表明，菊苣株高同基莖直徑、單株2級(jí)生殖枝數(shù)、葉寬和花序直徑呈極顯著正相關(guān)，而同葉長(zhǎng)呈極顯著負(fù)相關(guān)；基莖直徑和葉寬、小花數(shù)/花序呈極顯著正相關(guān)，與花序直徑呈顯著正相關(guān)；單株2級(jí)生殖枝同單株3級(jí)生殖枝、葉寬、花序直徑呈極顯著正相關(guān)，單株2級(jí)生殖枝和單株3級(jí)生殖枝均與小花數(shù)/花序和葉長(zhǎng)呈極顯著負(fù)相關(guān)；葉寬與葉長(zhǎng)極顯著負(fù)相關(guān)，但與花序直徑極顯著正相關(guān)，葉長(zhǎng)與單株葉片數(shù)量呈極顯著正相關(guān)。營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官之間存在顯著或者極顯著相關(guān)性?？傊哲娜~片越寬大，植株也越高大，基莖直徑也越粗壯，而且單株2和3級(jí)生殖枝也越多，但同時(shí)葉片長(zhǎng)度顯著降低，單個(gè)花序小花的數(shù)量也會(huì)相應(yīng)顯著降低，可能導(dǎo)致單個(gè)花序種子減少。

表4 菊苣植物學(xué)形態(tài)指標(biāo)之間的相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis in botanical indicators of Cichorium cm

2.3 80份菊苣種質(zhì)聚類分析

為了研究菊苣種內(nèi)以及菊苣與苦苣種間的親緣關(guān)系，采用9個(gè)主要數(shù)量形態(tài)指標(biāo)以及遺傳上較為穩(wěn)定、不易受環(huán)境影響的質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算材料間的歐氏距離，利用可變類平均法進(jìn)行聚類分析（圖1）。在歐氏距離為13.22閾值時(shí)，80份材料分為5組，前3組材料占總材料的93.75%，基本是按照形態(tài)分為3個(gè)類型，即：1）窄葉、葉緣基本為深裂、蓮座期植株匍匐型；2）中等寬葉、淺裂或者中裂、直立型；3）闊葉、波狀或淺裂或者全緣、直立型。第1組36份材料（材料編號(hào)分別為：1，2，3，4，6，8，9，10，11，12，13，14，15，16，23，24，25，26，27，28，29，31，33，40，54，55，69，72，73，74，75，76，77，78，79，80），大部分為栽培材料，主要為第2種形態(tài)類型，其特點(diǎn)是葉片為橢圓形，葉片長(zhǎng)度和寬度均為中等，葉色中綠，葉柄也為綠色，株型直立，植株較高大，生殖枝和小花數(shù)較多，花序大小居中。5份苦苣全部聚在本組第1個(gè)亞組，表明苦苣與葉片呈橢圓形的菊苣遺傳親緣關(guān)系較近，但是又有一定的遺傳差異。少數(shù)窄葉形和闊葉形的菊苣也聚在本組，可能橢圓形材料是窄葉形和闊葉形菊苣的中間材料。第2組16份材料（材料編號(hào)分別為：32，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，70，71），本組材料全部為野生材料，主要為第1種形態(tài)類型，具有明顯的外部形態(tài)特征：葉片均為窄長(zhǎng)的深綠色披針形葉，均表現(xiàn)為深裂，蓮座期均表現(xiàn)為匍匐生長(zhǎng)，葉柄多數(shù)為紅葉柄。數(shù)量性狀顯示，本組野生材料株型矮小，莖稈纖細(xì)，2級(jí)生殖枝較少，花序小而且小花數(shù)量少。第3組23份材料（材料編號(hào)分別為：5，7，17，18，19，21，22，30，34，36，37，38，41，42，43，44，45，46，48，49，50，51，53）包括栽培材料和品種2種材料類型，主要為第3種形態(tài)類型。基本上將意大利的全部菊苣品種聚在了一起。本組材料特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：葉片寬大（多為圓形，少數(shù)為闊卵形），植株高大，莖稈較粗壯，2和3級(jí)生殖枝最多，花序?yàn)榇蠡ㄐ停』〝?shù)最多。紅葉和斑葉形菊苣基本聚在本組。第4組僅2份材料，即編號(hào)為20的PI651936和編號(hào)為52的PI652043，前者為法國(guó)的菊苣栽培材料，后者為意大利的菊苣品種，2份材料在表型質(zhì)量性狀上表現(xiàn)一致（綠葉、距圓），數(shù)量性狀差異不顯著，表明2份材料間其親緣關(guān)系較近。第5組包括編號(hào)為35，39和47的3份意大利材料，葉片形態(tài)表現(xiàn)同野生材料，為窄葉型，但株型均直立，3份材料共同點(diǎn)還表現(xiàn)在莖稈較為粗壯、2級(jí)和3級(jí)生殖枝特別多，小花數(shù)較多。不同材料的形態(tài)分類與地理來(lái)源無(wú)嚴(yán)格的一致關(guān)系。大部分來(lái)源相同的材料基本能聚在一起，尤其是野生材料。中國(guó)、美國(guó)、波蘭、匈牙利以及荷蘭等國(guó)的材料基本是按照地理聚類，意大利、法國(guó)以及德國(guó)等國(guó)的材料在聚類圖中交錯(cuò)分布。來(lái)源于意大利的品種基本聚在一個(gè)組內(nèi)。

圖1 80份菊苣聚類分析Fig.1 Dendrogram of 80accessions of Cichorium

表5 對(duì)原有變量的總體描述Table 5 Factor analysis of the initial eigenvalue on original variables

2.4 菊苣不同形態(tài)指標(biāo)的主成分分析

為探明影響菊苣不同材料間以及不同材料類型間差異顯著的主要原因，對(duì)菊苣株高、葉長(zhǎng)等9個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析。按照特征值大于1的原則提取前3個(gè)主成分［31］。由表5可以看出，在9個(gè)主成分中，前3個(gè)主成分對(duì)變量的總體描述累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)73.610%，它們可以描述出原始因子所代表的絕大部分信息。因此，抽取前3個(gè)主成分進(jìn)行因子載荷分析（表6），第1主成分的貢獻(xiàn)率為37.281%，在第1因子中，葉片寬度和株高2個(gè)正向特征向量值較高，是反映第1因子特征值的主要性狀指標(biāo)；第2主成分的貢獻(xiàn)率為22.370%，第2主成分中，小花數(shù)和基莖直徑2個(gè)正向特征向量值最高，是構(gòu)成第2因子特征值的主要指標(biāo)；第3主成分中，葉片數(shù)正向特征向量值最高，是構(gòu)成第3因子特征值的主要指標(biāo)。這3個(gè)主成分包含了9個(gè)性狀指標(biāo)。其中第1主成分和第3主成分反映的是營(yíng)養(yǎng)器官的特點(diǎn)，第2主成分反映的是生殖器官的特點(diǎn)?？傮w看，葉片數(shù)、葉寬、株高和小花數(shù)等7個(gè)性狀均呈現(xiàn)0.7以上的總載荷量，這些性狀在菊苣的數(shù)量分類中居于重要位置。即不同材料間和類型間的差異主要來(lái)源于葉片寬度、株高、小花數(shù)/花序和小花直徑。

表6 9個(gè)形態(tài)性狀指標(biāo)前3個(gè)主成分的負(fù)荷量及共同度Table 6 Loading factor and common degree of the first three principal components in 9morphological traits

3 討論與結(jié)論

3.1 表型變異對(duì)菊苣育種的意義

一個(gè)物種的進(jìn)化潛力和抵御不良環(huán)境的能力取決于種群內(nèi)遺傳變異的大小，也有賴于遺傳變異的種群結(jié)構(gòu)［32］。表型性狀由于提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的方式來(lái)量化遺傳變異評(píng)估基因型，常常用于分析種質(zhì)遺傳多樣性［33］，而多樣性是提高產(chǎn)量或者提高生物和非生物抗性育種目標(biāo)的必要條件［34］，因此，根據(jù)形態(tài)鑒定和分類，有利于種質(zhì)遺傳改良、優(yōu)良種質(zhì)資源保存及開發(fā)利用［23］。菊苣是自交不親和的植物，在漫長(zhǎng)的環(huán)境和氣候適應(yīng)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期天然雜交、人工選擇培育和自然淘汰，積累了大量的遺傳變異，蘊(yùn)含了豐富的遺傳多樣性，具有很高價(jià)值的遺傳潛力［3，26］。本研究中，菊苣不同材料間和類型間均存在豐富的遺傳變異，且在不同類型間已產(chǎn)生明顯的表型分化。各性狀指標(biāo)在材料間和類型之間差異不平衡，即不同的性狀對(duì)相同的生境因子影響的反應(yīng)不同。菊苣生態(tài)分布非常廣泛［4］，而對(duì)于生態(tài)廣布種來(lái)說(shuō)，可能是通過(guò)基因型和表型對(duì)不同環(huán)境條件的適應(yīng)變異結(jié)合從而形成生理、形態(tài)和解剖變異特征［35］。此外，人類管理對(duì)馴化作物形態(tài)分化有顯著的影響［36］，對(duì)不同的經(jīng)濟(jì)性狀要求不同。馴化作物與野生物種比較通常在形態(tài)學(xué)、生態(tài)和生理學(xué)有所不同，野生材料飼草性能更差，品種和中間材料生產(chǎn)性能優(yōu)于野生材料［25］。本研究中，野生材料葉片數(shù)量、小花數(shù)以及株高等重要經(jīng)濟(jì)性狀較栽培材料和品種低，但是，大部分經(jīng)濟(jì)性狀變異度更高，前人的研究也得到了相似的結(jié)果［27］，表明菊苣野生種與栽培材料和品種之間遺傳距離較遠(yuǎn)，遺傳改良的潛力更大。

菊苣株高與葉形態(tài)性狀、莖直徑以及生殖枝之間、莖直徑與生殖枝之間、生殖枝與小花之間等形態(tài)性狀間多存在相關(guān)性，可能是控制相關(guān)性狀的基因之間存在著某種連鎖現(xiàn)象［30］。菊苣株高與葉寬2個(gè)性狀之間的相關(guān)性最強(qiáng)，其次為2級(jí)生殖枝與3級(jí)生殖枝之間的?？偟膩?lái)看，菊苣株型越高大，葉片越寬大，生殖枝也越多，花序直徑也越大，但是單個(gè)花序的小花數(shù)也會(huì)相應(yīng)顯著降低，小花數(shù)的多少涉及單個(gè)花序結(jié)種情況。頭狀花序受田間管理和環(huán)境影響［37］。因此，要想獲得單位面積營(yíng)養(yǎng)體與種子高產(chǎn)，必須通過(guò)栽培管理措施協(xié)調(diào)株高、生殖枝和小花數(shù)等相關(guān)性狀。此外，株型越高大，菊苣的基莖直徑也越粗壯，表明菊苣的抗倒伏性也相應(yīng)提高。植物對(duì)氣候的適應(yīng)是在多個(gè)水平下發(fā)生的，包括表型和基因?qū)δ婢车倪m應(yīng)性變異等［38］，菊苣在長(zhǎng)期的環(huán)境適應(yīng)過(guò)程中，在形態(tài)上也產(chǎn)生了相應(yīng)的適應(yīng)性改變。

3.2 菊苣種質(zhì)形態(tài)聚類分析

地理因素在馴化物種演化過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用［37］，用形態(tài)性狀進(jìn)行聚類分析，能粗略地反映出材料之間的親緣關(guān)系。對(duì)苜蓿品種進(jìn)行形態(tài)聚類分析，發(fā)現(xiàn)形態(tài)和地理起源一致，認(rèn)為可能是育種者針對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生態(tài)條件進(jìn)行形態(tài)選擇或者進(jìn)行多系雜交選育高產(chǎn)品種造成［39］。還有其他類似研究也獲得了相似的結(jié)果［40－41］。本研究結(jié)果顯示，形態(tài)與地理來(lái)源無(wú)嚴(yán)格的一致性關(guān)系，這可能與頻繁的種質(zhì)交換有關(guān)，地理隔離并不是引起遺傳多樣性的唯一因素，不同自然環(huán)境條件下的遺傳漂變和自然選擇可能造成遺傳多樣性［37］。意大利、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)部分材料出現(xiàn)了地理上的交叉分布，可能是這幾個(gè)國(guó)家均為菊苣起源中心、地理位置靠近，出現(xiàn)大量的基因流動(dòng)，也可能是他們具有相同的祖先［15］。意大利菊苣品種基本聚在了一起，表明意大利不僅菊苣種質(zhì)多樣性豐富而且擁有自己的核心種質(zhì)，這些核心種質(zhì)資源與別的種質(zhì)相對(duì)交流也較少。親本間遺傳距離的大小與雜種優(yōu)勢(shì)之間有一定的關(guān)系。但是，育種選配親本時(shí)，不能僅以雙親地理上的差異來(lái)判斷雙親遺傳差異的大小，更不能將其作為選配親本的唯一指標(biāo)［42］。

對(duì)多個(gè)性狀進(jìn)行聚類，結(jié)果比較穩(wěn)定。80份菊苣聚為5組，但主要為3種形態(tài)類型。野生材料具有野生種質(zhì)穩(wěn)定的遺傳特性，形態(tài)特征顯著，單獨(dú)聚為1組，明顯表現(xiàn)出與栽培材料和品種較遠(yuǎn)的親緣關(guān)系。5份苦苣聚在了一個(gè)亞組內(nèi)，表明遺傳距離是度量菊苣種內(nèi)和種間遺傳差異的有效參數(shù)，但是形態(tài)分析不能把菊苣和苦苣完全鑒定出來(lái)，也可能與苦苣和菊苣親緣關(guān)系較近有關(guān)［43］。第4組和第5組綜合表型與前3組差距明顯，單獨(dú)聚為2組，但并不是嚴(yán)格按照形態(tài)類型聚類，體現(xiàn)了明顯的遺傳分化。可能是有些性狀的差異被另一些性狀的差異掩蓋，從而造成類群間差別模糊，也可能是野生菊苣和苦苣雜交親和性好，產(chǎn)生了天然雜交［44］；再有可能是馴化材料是由野生種群直接馴化出來(lái)的，或者有栽培材料基因逃逸到野生材料中，因此，野生材料和栽培材料之間出現(xiàn)部分重疊［36］。這也暗示，可以利用人工雜交的方式，聚合野生材料和栽培材料的優(yōu)異性狀，得到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗的菊苣新品種。

3.3 主成分分析在菊苣親本選配中的作用

主成分分析是指在不損失或很少損失原有信息的前提下，將多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的數(shù)量性狀綜合為個(gè)數(shù)較少、彼此獨(dú)立而且能控制所有變量的綜合指標(biāo)的一種方法，能夠揭示性狀特征之間的關(guān)系［19，27，40］?；谥鞒煞址治鼋Y(jié)果的聚類分組有利于建立潛在的雜種優(yōu)勢(shì)群體，雜交育種時(shí)能夠最大程度發(fā)揮雜種優(yōu)勢(shì)［18］。如果提取的主成分累計(jì)特征值大于70%，就可以用這幾個(gè)主成分對(duì)事物的屬性進(jìn)行概括性分析，基本可以得出影響事物性質(zhì)的主要因素。本研究中，將菊苣的9個(gè)數(shù)量性狀簡(jiǎn)化成營(yíng)養(yǎng)體和種子產(chǎn)量綜合因子、種子產(chǎn)量因子和營(yíng)養(yǎng)體產(chǎn)量因子等3個(gè)相互獨(dú)立的主成分，這3個(gè)主成分對(duì)變異的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)73.61%，其中營(yíng)養(yǎng)體和種子產(chǎn)量綜合因子的貢獻(xiàn)率最大，為37.28%。在主成分分析結(jié)果指導(dǎo)育種工作時(shí)，理論上應(yīng)是第一主成分值愈大愈好［40］。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，綜合因子過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致菊苣葉長(zhǎng)、葉片數(shù)量降低，而且導(dǎo)致菊苣抗倒伏能力下降，因此3個(gè)因子應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)目的協(xié)調(diào)發(fā)展。在具體育種工作中，選配親本材料應(yīng)依據(jù)主成分的排序，具體分析與全面評(píng)價(jià)每個(gè)親本材料綜合指標(biāo)的優(yōu)劣，依據(jù)菊苣育種目標(biāo)，結(jié)合聚類分析，合理地選配組合，以便盡快育出高產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良、抗逆性強(qiáng)的菊苣新品種以滿足生產(chǎn)需求。

總之，菊苣表型性狀的多元分析能有效鑒定不同生態(tài)型菊苣并進(jìn)行分組，參試菊苣種質(zhì)具有豐富的遺傳多樣性。在菊苣育種過(guò)程中，可以通過(guò)菊苣形態(tài)特征進(jìn)行有目的的早期選擇。菊苣生殖枝、株高以及小花數(shù)和葉片等外部性狀變異較大可以用系統(tǒng)選育方法對(duì)其進(jìn)行改良，選育出種子高產(chǎn)而株型低矮抗倒伏或者營(yíng)養(yǎng)體豐富的品種。菊苣野生材料的主要經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)出高度的變異，而使用野生物種可以提供一個(gè)更廣的遺傳基礎(chǔ)和具有抵抗生物和非生物逆境的潛在抗性基因資源［45］。其中，野生材料PI652023小花數(shù)高達(dá)21.1個(gè)，結(jié)實(shí)性能很強(qiáng)，可以考慮選配為育種親本。橢圓形葉菊苣可以作為飼草菊苣品種選育的重點(diǎn)基礎(chǔ)材料。但是，本研究中形態(tài)指標(biāo)不多，且數(shù)量性狀很難剔除環(huán)境條件或基因顯隱性的影響。因此，應(yīng)加大取樣的范圍，選用更多的形態(tài)指標(biāo)（如根、種子、花等），并結(jié)合核型分析、分子標(biāo)記等手段進(jìn)行育種研究［21］。

致謝：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)馬迎梅老師對(duì)本研究提出寶貴的修改意見。

［1］ Hauser T P，Jrgensen R B，Toneatto F.Reduced sexual compatibility between cultivated and wild chicory and their F1hybrids［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，2012，59：783－791.

［2］ Baes P G，Cutsem P J.Isozyme polymorphism in three gene pools of cultivated chicory（CichoriumintybusL.）［J］.Euphytica，1993，71：143－150.

［4］ Kiers A M，Mes T H M，Meijden der R Van，etal.A search for diagnostic AFLP markers in cichorium species with emphasis on endive and chicory cultivar groups［J］.Genome，2000，43：470－476.

［5］ Bais Pal H，Ravishankar G A.CichoriumintybusL.－ cultivation，processing，utility，value addition and biotechnology，with an emphasis on current status and future prospects［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，2001，81：467－484.

［6］ Wang Q Z，Cui J.Perspectives and utilization technologies of chicory（CichoriumintybusL.）：A review［J］.African Journal of Biotechnology，2011，10（11）：1966－1977.

［7］ 張玉，白史且，王曾珍，等.航天搭載菊苣種子的生物學(xué)特性研究［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（2）：300－304.

［8］ 劉建寧，石永紅，侯志宏，等.4份菊苣種質(zhì)材料苗期抗旱性評(píng)價(jià)［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（2）：241－248.

［9］ Sanderson M A，Labreveux M，Hall M H，etal.Nutritive value of chicory and english plantain forage［J］.Crop Science，2003，43：1797－1804.

［10］ Ivarsson E，F(xiàn)rankow－Lindberg B E，Andersson H K，etal.Growth performance，digestibility and faecal coliform bacteria in weaned piglets fed a cereal－based diet including either chicory（CichoriumintybusL.）or ribwort（PlantagolanceolataL.）forage［J］.Animal，2011，5：558－564.

［11］ Sulas L.Forage chicory：A valuable crop for mediterranean environments［J］.Cahiers Options Mediterraneennes，2004，62：137－140.

［12］ Kraker de J W，F(xiàn)ranssen M C，Joerink M，etal.Biosynthesis of costunolide，dihydrocostunolide，and leucodin.demonstration of cytochrome P450－Catalyzed formation of the lactone ring present in sesquiterpene lactones of chicory［J］.Plant Physiology，2002，129：257－268.

［14］ Lema M，Kebe S，Opio R.Growth rate，carcass trait and blood chemistry of cross－bred meat goats grazing puna chicory，rackmaster refuge mix and sahara bermudagrass［J］.Journal of Applied Animal Research，2008，33：1－6.

［15］ Rabbani M A，Iwabuchi A，Murakami Y，etal.Phenotypic variation and the relationships among mustard（BrassicajunceaL.）germplasm from pakistan［J］.Euphytica，1998，101：357－366.

［16］ Ayana A，Bekele E.Multivariate analysis of morphological variation in sorghum （Sorghumbicolor（L.）moench）germplasm from ethiopia and eritrea［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，1999，46：273－284.

［17］ 何慶元，王吳斌，楊紅燕，等.利用SCoT標(biāo)記分析不同秋眠型苜蓿的遺傳多樣性［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（2）：133－140.

［18］ Smith J S C，Smith O S.The description and assessment of distances between inbred lines of maize：The utility of morphological，biochemical and genetic descriptors and a scheme for the testing of distinctiveness between inbred lines［J］.Maydica，1989，34：151－161.

［19］ 周波，江海東，張秀新，等.部分引進(jìn)牡丹品種的形態(tài)多樣性［J］.生物多樣性，2011，19（5）：543－550.

［20］ 劉新龍，馬麗，蔡青，等.云南甘蔗品種表型性狀的遺傳多樣性分析［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2010，11（6）：703－708.

［21］ Ortiz R.Morphological variation in musa germplasm［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，1997，44：393－404.

［22］ Swennen R，Vuylsteke D，Ortiz R.Phenotypic diversity and patterns of variation in west and central african plantains（Musaspp.，Aab Group Musaceae）［J］.Economic Botany，1995，49：320－327.

［23］ Harrison R E，Luby J J，F(xiàn)urnier G R，etal.Differences in the apportionment of molecular and morphological variation in north American strawberry and the consequences for genetic resource management［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，2000，47：647－657.

［24］ Murthy H N，Manohar S H.Estimation of phenotypic divergence in a collection ofCucumismelo，including shelf－life of fruit［J］.Scientia Horticulturae，2012，148：74－82.

［26］ 羅燕，白史且，彭燕，等.菊苣種質(zhì)資源的重要形態(tài)性狀的變異研究［J］.草地學(xué)報(bào)，2011，19（1）：107－113，121.

［27］ Van C P，Du J P，Boutte C，etal.Distinction between cultivated and wild chicory gene pools using AFLP markers［J］.Theoretical and Applied Genetics，2003，107：713－718.

［28］ Andersen C，Nielsen T S，Purup S，etal.Phyto－oestrogens in herbage and milk from cows grazing white clover，red clover，lucerne or chicory－rich pastures［J］.Animal，2009，（3）：89－95.

［29］ Amurrio J M，Ron A M D，Zeven A C.Numerical taxonomy of iberian pea landraces based on quantitative and qualitative characters［J］.Euphytica，1995，82：195－205.

［30］ 于萬(wàn)里，張博.新疆昭蘇野生黃花苜蓿果實(shí)形態(tài)變異研究［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21（2）：249－255.

［31］ 汪寶卿，張禮鳳，戴海英，等.黃淮海地區(qū)夏大豆農(nóng)藝性狀的遺傳變異、相關(guān)及主成分分析［J］.大豆科學(xué)，2012，31（2）：208－212.

［32］ Grant P R，Grant B R.Hybridization of bird species［J］.Science，1992，25：193－197.

［33］ Fufa H，Baenziger P S，Beecher B S，etal.Comparison of phenotypic and molecular marker－based classifications of hard Red winter wheat cultivars［J］.Euphytica，2005，145：133－146.

［34］ Kefyalew T，Tefera H，Assefa K，etal.Phenotypic diversity for qualitative and phenologic characters in germplasm collections of tef（Eragrostis Tef）［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，2000，47：73－80.

［35］ Cordell S，Goldstein G，Mueller－Dombois D，etal.Physiological and morphological variation inMetrosiderospolymorpha，a dominant hawaiian tree species，along an altitudinal gradient：the role of phenotypic plasticity［J］.Oecologia，1998，113：188－196.

［36］ Casas A，Caballero J，Valiente－Banuet A，etal.Morphological variation and the process of domestication ofStenocereusstellatus（Cactaceae）in central mexico［J］.American Journal of Botany，1999，86：522－533.

［37］ Jaradat A A，Shahid M.Patterns of phenotypic variation in a germplasm collection ofCarthamustinctoriusL.from the middle east［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，2006，53：225－244.

［38］ Norberg J，Swaney D P，Dushoff J，etal.Phenotypic diversity and ecosystem functioning in changing environments：A theoretical framework［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，2001，98：11376－11381./

［40］ Dias J S，Monteiro A A，Lima M B.Numerical taxonomy of portuguese tronchuda cabbage and galega kale landraces using morphological characters［J］.Euphytica，1993，69：51－68.

［41］ Düzyaman E.Phenotypic diversity within a collection of distinct okra（Abelmoschusesculentus）cultivars derived from Turkish Land races［J］.Genetic Resources and Crop Evolution，2005，52：1019－1030.

［42］ 姜永平，吳春芳，陳惠，等.12個(gè)鮮食大豆數(shù)量性狀的主成分和遺傳距離分析［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，23（8）：193－197.

［43］ Simone De M，Morgante M，Lucchin M，etal.A first linkage map ofCichoriumintybusL.using a one－way pseudo－testcross and PCR－derived markers［J］.Molecular Breeding，1997，3：415－425.

［44］ Kiers A M，Mes T H M，Van Der Meijden R，etal.Morphologically definedCichorium（Asteraceae）species reflect lineages based on chloroplast and nuclear（Its）DNA data［J］.Systematic Botany，1999，24（4）：645－659.

［45］ Singh R，Sharma P，Varshney R K，etal.Chickpea improvement：role of wild species and genetic markers［J］.Biotechnology ＆ Genetic Engineering Reviews，2008，25：267－313.