基于聚類分析的河南荷花品種資源分類1)

管志濤 郝改蓮 孔德政

(濮陽職業(yè)技術學院，濮陽，457000) (河南農(nóng)業(yè)大學)

確定荷花品種主要性狀對鑒定新品種及分類至關重要［1］。面對眾多的荷花品種，只有了解品種的特性和相互之間的關系，才能更好地為選擇親本，培育更優(yōu)質(zhì)品種服務。在借鑒以往研究方法的基礎上，研究選用河南地區(qū)127個荷花品種及野生種，借助聚類分析方法，對荷花品種進行遺傳距離研究，旨在為荷花育種、分類、應用及親緣關系的研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗所用荷花品種均來源于河南省各城市公園、風景區(qū)、蓮藕生產(chǎn)地及野生藕生長地培育及生長的花蓮、藕蓮和子蓮。在2008年調(diào)查的96個品種［2］基礎上，擴大調(diào)查范圍，加深調(diào)查力度，增加了扣馬白蓮等31個品種及野生種，因野生種目前尚未申報命名，筆者采用發(fā)現(xiàn)野生種的地名命名。供試荷花品種名稱見表1。

參照《中國蓮》［3］《中國荷花品種圖志》［4］《中國荷花》［5］，確定荷花品種性狀指標，對24個生物學性狀進行統(tǒng)計與測量，將性狀分為數(shù)值性狀和質(zhì)量性狀。其中又將質(zhì)量性狀分為二元性狀和有序多態(tài)性狀。本研究采用等級數(shù)量編碼方法進行性狀編碼［6］，二元性狀以0，1表示，有序多態(tài)性狀以1，2，3…表示，數(shù)值性狀取平均值直接轉(zhuǎn)人下一步數(shù)學運算。

試驗數(shù)據(jù)應用DPS軟件統(tǒng)計分析?？椎抡龋?］認為卡方距離最長距離法分辨力最好，聚類分析時最適合蓮屬資源分類。

2 結果與分析

2.1 R型聚類分析結果

根據(jù)分類的需要，對荷花的生物學性狀進行的R型聚類。分析結果見圖1，依據(jù)聚合水平，計算出跳變值，在圖1中作結合線L=9.401 7。分析顯示，大多數(shù)性狀間都彼此獨立，說明這些性狀間的變異和演進是互不干擾的。

2.2 Q型聚類分析結果

對127個荷花品種進行卡方距離最長距離法聚類，結果見圖2。由圖2可以看出，在結合線L1=3.745 3處將荷花品種分為兩大類，即大株型群(Ⅰ類)和中小株型群(Ⅱ類);結合線L2=2.823 4又將大株型群分為三大類，即A組、B組、C組。結合線L4=2.567 1又將中小株型群分為3類，即重臺類(D組)、重瓣類(E組和 F組)、少瓣和半重瓣類(G組)。這些大類下面又可分為若干小類。

A組:所含品種類型為少瓣類。結合線L3=2.623 9將其分為兩類①組和②組。①組品種均為花蓮品種，但還在大株型群中出現(xiàn)了‘娃娃蓮’、‘金珠落玉盤’、‘風采’、‘紅領巾’等中株型群品種，這說明碗蓮品種性狀進化不穩(wěn)定，給其適合的條件和環(huán)境，有變回大株型的趨勢［2］;②組均為藕蓮品種。

表1 供試荷花品種

圖1 24個形態(tài)性狀R型聚類

B組:所含品種類型為少瓣類。結合線L5=2.547 1將其分類為③組和④組。③組均為目前全國廣為栽培的藕蓮品種。鄂蓮5號為鄂蓮1號和鄂蓮2號的雜交品種，鄂蓮系列從遺傳距離中可看出，親緣關系較近，這與實際生產(chǎn)相符。但觀賞品種‘眼兒媚’、‘一丈青’與藕蓮品種聚為一類，說明其在親緣關系中與藕蓮較近，只是在生產(chǎn)中作為花蓮推廣。④組均為河南本土野生種，因野生種負載荷花的原始信息，故它們聚為一類。又因野生種目前尚未申報命名，故在聚類和生物學性狀描述時，筆者采用發(fā)現(xiàn)野生種的地名命名。

C組:所含品種類型為少瓣類，并且均為冬荷品種，故聚為一類。

D組:所包含的品種類型為重臺類，少數(shù)為重瓣類。D組中重瓣類品種的心皮大部分瓣化或泡狀，很少結實，有向重臺類進化的趨勢，故其與重臺類聚類在一起。結合線L6=2.147 8將D組分類為⑤、⑥、⑦3組。⑤組品種全為粉色系。⑥組品種為紅蓮系，因復色品種‘蝶戀花’由紅蓮進化而成，故與紅蓮聚類在一起。白色品種‘小碧臺’因其遺傳性狀與其他品種相近而聚類在一起。⑦組品種為白色系。粉色品種‘紅寶石’、‘壽星蓮’由白色系進化而成，故與白色系聚類在一起。

E組:所包含的品種類型為半重瓣和重瓣型。結合線L7=1.987 1將E組分類為⑧組和⑨組。⑧組品種為少瓣和半重瓣品種，因重瓣品種‘別樣紅’、‘友誼紅2號’因花色與其他品種相同，又因花瓣數(shù)為重瓣品種中的較少數(shù)，與重瓣相近，故與半重瓣聚類為一類。⑨組品種均為重瓣類。

G組:所包含品種類型為大中型株型群?；ㄐ蜑橹匕晷秃蜕侔晷?。結合線L8=2.595 7將G組分類為⑩組和○11組。⑩組品種為重瓣型，從遺傳距離上看，⑩組和⑨組較遠，故⑩組沒和⑨組聚類在一起?！?1組品種為少瓣類，且為大株型群。但其沒和I組聚類在一起，大概是因為生物學性狀與Ⅱ組其他品種較近，而與其聚類在一起。這一問題需要進一步研究討論。

圖2 127個荷花品種聚類分析

3 結論與討論

依據(jù)主成分分析結果，對荷花品種的24個性狀進行R型聚類。聚類結果表明，大多數(shù)性狀間都彼此獨立，性狀間的變異和演進是互不干擾的。只有少數(shù)性狀具有連帶和相互關系，在以后的運用中可淘汰掉部分性狀。

本研究采用卡方距離最長距離法對127個荷花品種的24個性狀進行Q型聚類分析，通過分析，將其劃分為兩大類，又依據(jù)各品種的相似性狀，細分為11小類。通過對荷花每一品種分類位置進行分析與比較［4，7－8］，筆者認為，數(shù)量分類結果行之有效，并可減少細胞學標記分類、蛋白質(zhì)標記分類、DNA分子標記分類等工作的試驗繁雜。與形態(tài)學形狀分類比較，又增強了科學性及客觀性。如唐招提寺蓮［9］通過數(shù)量分類和RAPD鑒定都聚在藕蓮中，但在生產(chǎn)中則作為花蓮栽培，有充分理由將其認定為藕蓮。

R型和Q型聚類分析結果具有客觀性，必要時能為修改和改進分類提供幫助，聚類分析方法本身只是一種運算方法，不提供新的分類系統(tǒng)，但其客觀地檢查現(xiàn)有的分類結果，還能在許多情況下為完善和改進現(xiàn)有的分類提供啟示作用。尤其在研究品種和野生種遺傳距離時，聚類分析可從繁雜的現(xiàn)象中，找出主要問題。目前，關于聚類分析方法，已被廣泛應用于李［10］、茄子［11］、山藥［12］等果蔬及農(nóng)作物，加之數(shù)理分類方法可以檢驗和重復，因此，在研究植物分類中應充分利用。

［1］ 王其超，張行言.荷花新品種性狀記載項目的制定［J］.中國園林，2012，28(1):74－77.

［2］ 管志濤.河南省荷花資源調(diào)查及其品種分類的研究［D］.鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學，2008.

［3］ 倪學明.中國蓮［M］.北京:科學出版社，1987.

［4］ 王其超，張行言.中國荷花品種圖志［M］.北京:中國林業(yè)出版社，2004.

［5］ 鄒秀文，趙效銳，靳曉白.中國荷花［M］.北京:金盾出版社，1997.

［6］ 徐克學.數(shù)量分類學［M］.北京:科學出版社，1994.

［7］ 孔德政，管志濤.基于主成分和聚類分析的荷花品種生物學性狀的比較研究［J］.中國園林，2008，24(8):86－89.

［8］ 趙海艦.荷花部分品種資源調(diào)查及孢粉學研究［D］.鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學，2010.

［9］ 郭宏波.蓮屬(Nelumbo)資源的分類［D］.武漢:華中農(nóng)業(yè)大學，2003.

［10］ 焦揚，葛慧玲.聚類分析在李品種譜系分析中的應用［J］.東北農(nóng)業(yè)大學學報，2011，42(5):72－76.

［11］ 趙德新，孫治強，任子君，等.茄子形態(tài)學性狀主成分分析及聚類分析［J］.河南農(nóng)業(yè)大學學報，2009，43(4):393－397.

［12］ 梁任繁，王軍民，覃芳，等.廣西山藥種質(zhì)資源聚類分析［J］.中國蔬菜，2009(4):30－34.