牡丹傳統(tǒng)品種特異性、一致性和穩(wěn)定性研究

史倩倩，王 雁，周 琳

（中國林科院林業(yè)研究所，林木遺傳育種國家重點實驗室，北京 100091）

牡丹（Paeonia suffruticosaAndr.）是芍藥科芍藥屬的名貴觀賞植物和藥用植物，經(jīng)長期栽培選育出大量各具特色的現(xiàn)代品種[1]。相對現(xiàn)代品種而言，牡丹傳統(tǒng)品種遺傳背景更復雜、形態(tài)變異性更大。但其觀賞性狀易受栽培環(huán)境和栽培技術(shù)影響，如花型、花色、雌雄蕊瓣化等性狀[2]，限制牡丹傳統(tǒng)品種產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，因此明確牡丹傳統(tǒng)品種觀賞性狀變化規(guī)律和分析品種長期栽培穩(wěn)定性尤為必要。本文分析不同牡丹傳統(tǒng)品種栽培觀賞性狀穩(wěn)定性及一致性，對牡丹傳統(tǒng)品種進行特異性分析，探討環(huán)境因子對牡丹觀賞性狀的影響及品種間差異，篩選出適用于品種遺傳力分析的性狀和適宜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的品種，為建立牡丹品種資源數(shù)據(jù)庫，促進牡丹傳統(tǒng)品種產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供可靠依據(jù)，并為牡丹品種DUS測試提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2010和2011年在中國林業(yè)科學院玉泉山牡丹基地，先后測試三年生中原牡丹傳統(tǒng)品種34個。

1.2 方法

1.2.1 觀測性狀劃分

觀測性狀參照《中國牡丹品種圖志》[1]和DUS測試性狀要求[3]，選擇田間觀測性狀35個。將所觀測性狀分為質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀，再將質(zhì)量性狀進一步劃分為定性二元性狀（“有”或“無”）和定性多態(tài)性狀（某個性狀表現(xiàn)2個或2個以上特征，而且各品種表現(xiàn)該性狀其中一個特征，是定態(tài)的）。上述35個性狀分為6個定性二元性狀、21個定性多態(tài)性狀及8個數(shù)量性狀。

1.2.2 性狀觀測方法

每個品種隨機取樣10株觀測。質(zhì)量性狀觀測采用直接觀測法，并參照模式圖，對部分顏色性狀采用比色卡判斷；數(shù)量性狀采用游標卡尺、直尺和卷尺測定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

在對牡丹各品種和各性狀的一致性分析和同一品種各性狀兩年的穩(wěn)定性分析基礎上，對不同品種特異性進行比較。質(zhì)量性狀采用性狀表現(xiàn)特征的眾數(shù)頻數(shù)的算術(shù)平均值表示，數(shù)量性狀則為算術(shù)平均值。一致性分析中，對眾數(shù)頻數(shù)均值或變異系數(shù)做新復極差測驗[4]，判斷不同品種或不同性狀的一致性表現(xiàn)。穩(wěn)定性采用t檢驗[4]，比較同一品種各性狀在兩年中各性狀表現(xiàn)的差異顯著性。篩選一致性和穩(wěn)定性好的性狀后，運用SPSS軟件系統(tǒng)聚類分析法分析各品種特異性[5－6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 牡丹傳統(tǒng)品種的一致性分析

2.1.1 同一品種不同單株的一致性

2.1.1.1 定性二元性狀

牡丹傳統(tǒng)品種6個定性二元性狀的觀測依靠直觀判斷即可。每個測試小區(qū)選取樣本數(shù)為10株，允許變異株數(shù)為1%[3]，即定性二元性狀90%植株表現(xiàn)性狀無差異時，說明該品種在該性狀上表現(xiàn)一致性。參試的34個品種中，定性二元性狀的眾數(shù)頻數(shù)均值均大于95%（見表1）。對2010年和2011年各品種定性二元性狀的眾數(shù)頻數(shù)均值分別進行新復極差檢驗，發(fā)現(xiàn)在a=0.05水平上，兩年測定的各品種內(nèi)不同單株間定性二元性狀差異不顯著，說明露地栽培條件對牡丹傳統(tǒng)品種的定性二元性狀一致性表現(xiàn)影響小。

2.1.1.2 定性多態(tài)性狀

定性多態(tài)性狀共觀測21個，主要依主觀判斷，或以模式圖、比色卡等作參照物判斷。兩年測試品種各性狀表現(xiàn)特征的眾數(shù)頻數(shù)均值均大于95%。取每個品種全部定性多態(tài)性狀的眾數(shù)頻數(shù)均值，做LSR測驗比較（見表1），結(jié)果顯示各品種內(nèi)差異不顯著（a=0.05），即具有較高的一致性。這也說明牡丹傳統(tǒng)品種定性多態(tài)性狀受環(huán)境條件影響不大。

2.1.1.3 數(shù)量性狀

數(shù)量性狀共觀測8個，2010年和2011年測定各品種數(shù)量性狀總變異系數(shù)介于7.46%～33.85%。分別對2010年和2011年測定各品種的數(shù)量性狀變異系數(shù)進行LSR分析（見表1），結(jié)果表明，2010年34個品種中，盛丹爐變異最大，與其他33個品種間差異極顯著（a=0.01），其余品種間差異顯著或不顯著（a=0.05）。

2010年測試發(fā)現(xiàn)，大棕紫變異系數(shù)為26.42%，變異最大，與黃花魁差異顯著（a=0.05），與其余32個品種間差異極顯著（a=0.01）；烏龍捧盛變異系數(shù)為7.46%，變異最小。說明牡丹傳統(tǒng)品種數(shù)量性狀變異較大，遠高于定性二元性狀和定性多態(tài)性狀。除個別品種，數(shù)量性狀在品種內(nèi)不同單株之間具有比較一致的變異程度。

2.1.2 不同品種同一性狀的一致性分析

2.1.2.1 定性二元性狀

根據(jù)各性狀在各個品種中表現(xiàn)的眾數(shù)頻數(shù)均值的變異系數(shù)分析表明（見表2），除頂小葉缺刻的變異系數(shù)為3.54%，變異較大外，其他5個定性二元性狀在各品種之間的變異為0，屬于表現(xiàn)高度一致的性狀。

2.1.2.2 定性多態(tài)性狀

對不同品種的21個定性多態(tài)性狀眾數(shù)頻數(shù)均值的變異系數(shù)分析表明（見表2），可以看出在葉型、花型和瓣基暈與斑3個性狀上表現(xiàn)變異較大，一致性差。其他定性多態(tài)性狀在不同品種之間具有較好的一致性。

表1 牡丹傳統(tǒng)品種的性狀一致性Table 1 Homogeneity of different traditional cultivars of Paeonia suffruticosa (%)

2.1.2.3 數(shù)量性狀

兩年測試中，8個數(shù)量性狀在所有品種上均有較大變異，變異系數(shù)介于7%～20%（見表2），其中枝干粗度、復葉寬和總?cè)~柄長3個數(shù)量性狀變異均高，均值大于15%，是受栽培條件影響大且一致性差的性狀。花梗粗度、花縱徑、株高和復葉長4個數(shù)量性狀變異均值在10%以上，說明這些性狀一致性也較差。

表2 牡丹傳統(tǒng)品種性狀的一致性Table 2 Homogeneity of different characteristics of traditional cultivars of Paeonia suffruticosa

2.2 性狀穩(wěn)定性分析

對2010年和2011年測試的34個牡丹傳統(tǒng)品種所有性狀進行t檢驗，結(jié)果表明，經(jīng)兩年栽培，玉板白、趙粉、姚黃、錦袍紅、宮樣妝和小胡紅存在顯著差異（a=0.05），而其他品種均無顯著差異。兩年觀測性狀差異主要存在于定性多態(tài)性狀中的花型、葉型、瓣基暈與斑和所有數(shù)量性狀（見表2）。

對2010年和2011年測試的34個牡丹傳統(tǒng)品種定性二元性狀和定性多態(tài)性狀的眾數(shù)頻數(shù)均值做t檢驗分析，結(jié)果表明經(jīng)反復繁殖栽培，只有頂小葉缺刻表現(xiàn)不穩(wěn)定外，各品種其他定性二元性狀表現(xiàn)差異不顯著，具有較好穩(wěn)定性；定性多態(tài)性狀中葉型、花型和瓣基暈與斑3個性狀表現(xiàn)差異顯著（a=0.05），其他性狀均不顯著，表現(xiàn)穩(wěn)定；數(shù)量性狀t檢驗顯示，得到花梗粗度和株高無顯著差異，其他數(shù)量性狀差異極顯著（a=0.01），即花梗粗度和株高穩(wěn)定性較好（見表2）。

通過對性狀一致性和穩(wěn)定性的分析，篩選出一致性和穩(wěn)定性較好的23個性狀，其中定性二元性狀5個，定性多態(tài)性狀18個（見表2）。但由于花型是牡丹品種分類的重要觀賞性狀，把花型也作為比較34個牡丹傳統(tǒng)品種特異性的指標。

2.3 特異性分析

以牡丹傳統(tǒng)品種23個一致性和穩(wěn)定性表現(xiàn)好的性狀和花型共24個觀賞性狀為基礎，其中質(zhì)量性狀采用賦值法，數(shù)量性狀以0.5個標準差為間距分為10級[2]，再運用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件的系統(tǒng)聚類法，對參試34個牡丹傳統(tǒng)品種進行品種特異性分析，并依據(jù)最小距離法做出品種系譜樹形圖（見圖1）。脂紅和一品朱衣距離最短，即兩者的24個性狀表現(xiàn)相似，親緣關(guān)系最近；其次是假葛巾紫與赤龍煥彩間性狀差異小。而性狀表現(xiàn)差異最大是玉板白和黑花魁；品種黑花魁與趙粉、脂紅差異也很大，也許是由于花色、花型、葉型、株型、雌雄蕊瓣化等性狀差異明顯的原因。花色為紫紅色的錦袍紅、粉紅色的萬花盛、紅色的烏龍捧盛、白色的白玉分別聚為一類，說明這4個品種的特異性。以牡丹傳統(tǒng)品種一致性和穩(wěn)定性較好的性狀為基礎，建立品種資源數(shù)據(jù)庫，判別品種間的性狀差異，可正確、有效地比較品種特異性及品種間的親緣關(guān)系。

圖1 牡丹傳統(tǒng)品種系譜樹形圖Fig.1 Genealogy tree of traditional cultivars of Paeonia suffruticosa

3 討論與結(jié)論

3.1 牡丹傳統(tǒng)品種一致性和穩(wěn)定性

不同類型、不同性質(zhì)的性狀，一致性和穩(wěn)定性表現(xiàn)不同。牡丹傳統(tǒng)品種的定性二元性狀和大部分定性多態(tài)性狀的一致性和穩(wěn)定性表現(xiàn)較好，而大部分數(shù)量性狀表現(xiàn)差。其中花型的穩(wěn)定性較差，這跟牡丹品種具有多花型、花型變化不規(guī)律的特點有關(guān)[1]。不同品種質(zhì)量性狀受基因影響較大，而數(shù)量性狀受環(huán)境因素影響較大。牡丹以露地栽培為主，因此自然環(huán)境條件影響整個生長過程，品種性狀表現(xiàn)受外界環(huán)境干預程度較大，尤其是數(shù)量性狀。故在牡丹品種DUS測試性狀選擇時，應偏重質(zhì)量性狀，與菊花、唐菖蒲和百合等花卉DUS測試性狀選擇的結(jié)論相一致[7－9]。

34個牡丹傳統(tǒng)品種中，只有玉板白、趙粉、姚黃、錦袍紅、宮樣妝、小胡紅形態(tài)表現(xiàn)不穩(wěn)定，而其他品種的觀賞性狀穩(wěn)定性均較好，或許跟遺傳基因有關(guān)，也許上述6個品種易受環(huán)境條件影響。同時發(fā)現(xiàn)兩年的觀測性狀差異主要存在于定性多態(tài)性狀和數(shù)量性狀。因此在發(fā)展牡丹傳統(tǒng)品種產(chǎn)業(yè)上應多選擇表現(xiàn)穩(wěn)定的品種。

3.2 品種特異性

品種特異性是品種選育最終目標。根據(jù)DUS測試要求，品種特異性的判斷，原則上只要有一個性狀不同于已知的近似品種，即可認為該品種具有特異性[3]。在牡丹傳統(tǒng)品種特異性比較中，性狀差異最小的是脂紅和一品朱衣，在花色、花型、葉型、雌雄蕊瓣化等方面極為相似；性狀差異最大的是黑花魁和玉板白。各自單獨聚為一類的錦袍紅、萬花盛、烏龍捧盛、白玉等4個品種性狀表現(xiàn)特異。

3.3 性狀篩選

通過對牡丹34個傳統(tǒng)品種一致性、穩(wěn)定性和特異性進行分析后，篩選出24個性狀用于特異性分析，均為一致性和穩(wěn)定性較好、便于操作判定的性狀。8個表現(xiàn)差的性狀在一定程度上影響測試執(zhí)行。但其中的定性多態(tài)性狀花型、葉型和瓣基暈與斑是品種鑒定的重要性狀，數(shù)量性狀中花橫縱徑、復葉長度與寬度等同樣也是重要的觀賞和測試性狀，因此可納入適用性狀范圍。

根據(jù)DUS測試性狀選擇要求[3]，性狀篩選是為測試申請品種的一致性、穩(wěn)定性、特異性。其中一致性和穩(wěn)定性是對品種的基本要求，即品種成立的條件；特異性主要是品種間的差異。只要符合品種的基本條件即可，無需考慮性狀的好壞[9]。因此根據(jù)性狀一致性、穩(wěn)定性分析及品種特異性的分析結(jié)果，表明最終篩選出的30個性狀可作為牡丹遺傳力分析形態(tài)學指標，也可為牡丹品種DUS測試性狀提供參考。

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