蝴蝶蘭種質(zhì)資源主要數(shù)量性狀變異與概率分級(jí)

鐘海豐 陳劍鋒 陳宇華 邱思鑫 黃敏玲

摘? 要：以53份蝴蝶蘭種質(zhì)資源為研究材料，對(duì)24個(gè)主要數(shù)量性狀的變異情況、正態(tài)性檢驗(yàn)以及概率分級(jí)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：24個(gè)主要數(shù)量性狀的種間變異幅度為8.22%～45.31%，其中花序花朵數(shù)量變異系數(shù)最大，合蕊柱長度變異系數(shù)最小。種內(nèi)變異幅度為5.07%～22.50%，變異系數(shù)最大的為花序長度，變異系數(shù)最小的為花朵寬度。經(jīng)K-S檢驗(yàn)植株大小、葉片長度等23個(gè)數(shù)量性狀Sig值>0.05，符合正態(tài)分布，花序花朵數(shù)量經(jīng)c²檢驗(yàn)，符合卡方分布，呈現(xiàn)偏態(tài)分布，所有考察的數(shù)量性狀認(rèn)為均符合正態(tài)分布。24個(gè)數(shù)量性狀均分為5級(jí)，統(tǒng)一采用（X?1.2818S）、（X?0.5246S）、（X+0.5246S）、（X+1.2818S） 4個(gè)點(diǎn)，從而使性狀值落入1～5級(jí)的概率分別為10%、20%、40%、20%和10%。

關(guān)鍵詞：蝴蝶蘭;數(shù)量性狀;概率分級(jí);DUS測試中圖分類號(hào)：S31 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Variation and Probability Grading of Main Quantitative Traits ofPhalaenopsisGermplasm Resources

ZHONG Haifeng^{1， 2}， CHEN Jianfeng^{1， 2}， CHEN Yuhua^{1， 2}， QIU Sixin^{1， 2}， HUANG Minling^{1， 2*}

1. Crop Research Institute， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou， Fujian 350013， China; 2. Fuzhou Sub-center for New Plant Variety Tests， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Fuzhou， Fujian 350013， China

Abstract： The variation， normality test and probability grading analysis of 24 main quantitative traits were carried out， using 53Phalaenopsis germplasmresources as the research materials. The coefficient of interspecific variation of the traits varied from 8.22% to 45.31%. Among them， the coefficient of variation of the flower number was the biggest， while the length of gynostemium was the least. Meanwhile， the coefficient of intraspecific variation of the traits varied from 5.07% to 22.50%. The coefficient of variation of inflorescence length was the biggest， and the flower width was the least. The Sig value of 23 quantitative traits， such as plant size and leaf length， was more than 0.05 by K-S test， which was in accordance with normal distribution， and the number of inflorescence showed skewed distribution according to chi-square test. All the quantitative traits examined were in accordance with normal distribution. The 24 quantitative traits could be divided into five grades. Four points （X-1.2818S）， （X-0.5246S）， （X+0.5246S） and （X+1.2818S） are used uniformly， so that the probability of the trait value falling into 1-5 grades is 10%， 20%， 40%， 20% and 10%， respectively.

Keywords： Phalaenopsis; quantitative traits; probability grading; DUS testing

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.06.007

品種特異性（Distinctness）、一致性（Unifo?rm?ity）和穩(wěn)定性（Stability）（簡稱DUS）測試是定義品種的科學(xué)方法，也是目前我國作物品種管理、新品種保護(hù)、育種評(píng)價(jià)的重要技術(shù)支撐^[1-3]。數(shù)量性狀是植物形態(tài)描述的主要指標(biāo)體系，數(shù)量性狀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是開展種質(zhì)評(píng)價(jià)和DUS測試的重要內(nèi)容^[4-5]。同時(shí)，數(shù)量性狀容易受到環(huán)境因素的影響，穩(wěn)定性較差^[6]。因此，有必要對(duì)數(shù)量性狀的變異情況、分布類型以及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究分析，建立科學(xué)的評(píng)價(jià)與分級(jí)體系。

蝴蝶蘭（Phalaenopsis）是蘭科（Orchidaceae）蝴蝶蘭屬植物，其花形奇特，猶如翩翩起舞的蝴蝶，色彩豐富艷麗且花期長，素有“洋蘭皇后”的美譽(yù)，觀賞價(jià)值極高。蝴蝶蘭于2010年被列入我國第8批農(nóng)業(yè)植物品種保護(hù)名錄，并于2012年12月7日公告發(fā)布了《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 蝴蝶蘭》^[7-8]，但并未明確其數(shù)量性狀的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。目前，DUS測試中所采用的數(shù)量性狀分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一般基于傳統(tǒng)等差分級(jí)以及最小顯著差（LSD）的等距分級(jí)方法^[9]，國內(nèi)對(duì)于蝴蝶蘭數(shù)量性狀分級(jí)研究主要是基于最小顯著差（LSD）的等距分級(jí)方法^[10-11]，而基于概率分級(jí)的蝴蝶蘭數(shù)量性狀分級(jí)方法鮮有報(bào)道。

數(shù)量性狀的概率分級(jí)是基于數(shù)量性狀取值的概率分布特征的分級(jí)方法，劉孟軍^[12]于1992年提出，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于大花蕙蘭^[13]、草莓^[14]、多花黑麥草^[4]、梯棱羊肚菌^[15]、酸棗^[16]和桑樹^[17]等作物的數(shù)量性狀分級(jí)，其能較好地反映性狀變異的中值、離散程度以及不同品種性狀值在總體變異中的系統(tǒng)位置^[18]，可有效服務(wù)于種質(zhì)資源的科學(xué)描述、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新利用等。

本研究通過對(duì)53份蝴蝶蘭種質(zhì)資源的24個(gè)主要數(shù)量性狀的變異情況與分布規(guī)律進(jìn)行分析，并應(yīng)用概率分布理論，探索建立蝴蝶蘭數(shù)量性狀等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。目前，關(guān)于蝴蝶蘭數(shù)量性狀的分級(jí)研究均是基于等距分級(jí)，本文主要利用概率分級(jí)方法，對(duì)蝴蝶蘭數(shù)量性狀進(jìn)行非等距分級(jí)，使其分布頻率符合概率分級(jí)的要求，為蝴蝶蘭種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià)、創(chuàng)新利用以及蝴蝶蘭種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為收集保存于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試福州分中心的53份蝴蝶蘭種質(zhì)資源。

1.2方法

本研究主要調(diào)查《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 蝴蝶蘭》測試指南中列出的19個(gè)數(shù)量性狀以及測試指南之外新增的5個(gè)數(shù)量性狀（表1）^[7-8]。所有數(shù)量性狀數(shù)量均以單株為單位測量，每個(gè)品種觀測20株，每個(gè)植株取樣數(shù)量為1個(gè)?；ㄆ鞴贁?shù)量性狀的觀測在花序上有50%的花已開之時(shí)，選擇最近開花的最大花朵并在其花色沒有褪去之前觀測，花的長和寬以及花的各部分的觀測在花保持自然的狀態(tài)下進(jìn)行。葉片的觀測應(yīng)在開花植株的最長葉上進(jìn)行^[8]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1? 數(shù)量性狀穩(wěn)定性與變異情況分析? 采用Excel 2017對(duì)各供試蝴蝶蘭品種數(shù)量性狀的最大值、最小值、極差、平均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

計(jì)算單個(gè)品種每個(gè)性狀觀測數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及變異系數(shù)，再求該性狀在所有蝴蝶蘭種質(zhì)資源中變異系數(shù)的平均值，即為該性狀的品種內(nèi)變異系數(shù)。

根據(jù)單個(gè)品種每個(gè)性狀觀測數(shù)據(jù)的平均值，計(jì)算出該性狀在所有品種中的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及變異系數(shù)，該變異系數(shù)即為品種間變異系數(shù)。

1.3.2? 數(shù)量性狀正態(tài)性檢驗(yàn)? 采用單樣本K-S（Kolmogorov-Smirnov）檢驗(yàn)法^[19]和卡方（c²）檢驗(yàn)法^[20]分析所采集的數(shù)量性狀數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布或卡方分布。

1.3.3 ?數(shù)量性狀概率分級(jí)? 對(duì)符合正態(tài)分布的數(shù)量性狀，參照楊俊霞等^{[17-18， 21]}的概率分級(jí)方法，分為5級(jí)或3級(jí)，這2種分級(jí)方法統(tǒng)一采用（X?1.2818S）、（X?0.5246S）、（X+0.5246S）和（X+1.2818S）4個(gè)分點(diǎn)或（X?0.5246S）、（X+0.5246S）2個(gè)分點(diǎn)。5級(jí)中1～5類別出現(xiàn)概率分別為10%、20%、40%、20%、10%，3級(jí)中1～3類出現(xiàn)的概率分別為30%、40%、30%，其中X為該性狀的平均值，S為該性狀的標(biāo)準(zhǔn)差。

對(duì)于不符合正態(tài)分布的性狀，每個(gè)數(shù)量性狀以其0.5～1倍于其標(biāo)準(zhǔn)差的級(jí)差進(jìn)行調(diào)整，使其分布于各組的頻數(shù)符合卡方分布。

2? 結(jié)果與分析

2.1 蝴蝶蘭品種資源數(shù)量性狀變異情況分析

對(duì)53份蝴蝶蘭品種資源的數(shù)量性狀數(shù)據(jù)進(jìn)

行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，蝴蝶蘭各數(shù)量性狀在品種內(nèi)的變異范圍為5.07%～22.50%，變異系數(shù)最大為花序長度（C4），為22.50%;變異系數(shù)最小的為花朵寬度（C9），為5.07%（表2）。另外，種內(nèi)變異系數(shù)在10%以上的有花序長度（C4）、花序花朵數(shù)量（C5）、花序梗長度（C6），反映這3個(gè)性狀種內(nèi)穩(wěn)定性較差，容易受環(huán)境因素影響。在種間變異情況方面，各數(shù)量性狀的變異系數(shù)為8.22%～45.31%，品種間變異豐富，其中花序花朵數(shù)量（C5）的變異幅度最大，變異系數(shù)為45.31%，合蕊柱長度（C18）的變異幅度最小，變異系數(shù)為8.22%。在24個(gè)數(shù)量性狀中，種間變異系數(shù)在15%以下的性狀3個(gè)，分別為唇瓣中裂片長度（C14）、葉片厚度（C17）、合蕊柱長度（C18）。

2.2蝴蝶蘭品種資源數(shù)量性狀的正態(tài)性檢驗(yàn)

對(duì)蝴蝶蘭24個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行K-S正態(tài)性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明，除花序花朵數(shù)量（C5）指標(biāo)Sig值小于0.05，差異不顯著，不符合正態(tài)分布外，其他23個(gè)數(shù)量性狀均符合正態(tài)分布。對(duì)不符合正態(tài)分布的數(shù)量性狀再進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，其c²-P值為1.000，符合卡方分布（表3）。因此，本研究所觀測的24個(gè)數(shù)量性狀均符合正態(tài)分布。

2.3 蝴蝶蘭品種資源數(shù)量性狀分級(jí)

對(duì)符合正態(tài)分布的各數(shù)量性狀均采用（X? 1.2818S）、（X?0.5246S）、（X+0.5246S）和（X+ 1.2818S）4個(gè)分點(diǎn)，分為5級(jí)，分別以1、3、5、7、9表示，代表極小、小、中、大、極大或極少、少、中、多、極多等。根據(jù)分點(diǎn)計(jì)算結(jié)果，得到蝴蝶蘭各數(shù)量性狀分級(jí)的分值點(diǎn)（表4），并確定每個(gè)數(shù)量性狀分級(jí)的取值范圍，并計(jì)算出其分布頻率（表5）。

3? 討論

性狀變異是物種進(jìn)化及新品種和新物種形成的前提，歷來被植物分類和育種學(xué)所重視^[22-23]，變異系數(shù)的差異反映了性狀在進(jìn)化過程中遺傳可塑性和保守性方面的不同^[14]。在種間變異方面，各數(shù)量性狀的變異系數(shù)在8.22%～45.31%之間，表明蝴蝶蘭種質(zhì)資源在植株大小、葉片大小、花部相關(guān)數(shù)量性狀均存在豐富的遺傳多樣性，這與陳和明等^[10]、張鵬等^[11]的研究結(jié)果相一致。豐富的遺傳多樣性可為種質(zhì)資源創(chuàng)新利用提供更大的選擇潛力。從種內(nèi)性狀穩(wěn)定性來看，本研究的花序長度、花序花朵數(shù)量、花序梗長度3個(gè)數(shù)量性狀種內(nèi)變異系數(shù)較大，表明3個(gè)性狀的種內(nèi)穩(wěn)定性較差，容易受環(huán)境影響，在開展性狀數(shù)據(jù)采集時(shí)需確保植株長勢、花芽分化條件以及栽培管理?xiàng)l件盡可能一致。

通常認(rèn)為，在自然狀態(tài)下，生物現(xiàn)象的連續(xù)性變量或間斷性變量是符合正態(tài)分布的^[24]，本研究觀測的數(shù)量性狀在K-S正態(tài)性檢驗(yàn)中，僅花序花朵數(shù)量Sig值小于0.05，差異不顯著，不符合正態(tài)分布，通過卡方檢驗(yàn)，花序花朵數(shù)量c²-P值為1.000，符合卡方分布，呈現(xiàn)偏態(tài)分布。在進(jìn)行數(shù)量性狀的測定時(shí)，這一分布形態(tài)也可作為正態(tài)分布性來看。這和陳和明等^[10，25]研究結(jié)果相一致。偏態(tài)分布在大部分植物上都普遍存在^[26-27]。這可能與長期的人工選擇壓力下，群體向某一特定方向進(jìn)化，從而使性狀分布發(fā)生偏移的結(jié)果。在蝴蝶蘭育種和栽培過程中，對(duì)多花性狀的長期選擇，可能是導(dǎo)致花序花朵數(shù)量呈現(xiàn)偏態(tài)分布的一個(gè)原因。

數(shù)量性狀的合理分級(jí)對(duì)種質(zhì)資源的利用具有重要指導(dǎo)價(jià)值^[17]。傳統(tǒng)的等距離分級(jí)或經(jīng)驗(yàn)分級(jí)存在一定的局限性，往往無法準(zhǔn)確反映性狀變異的中值和離散程度以及各級(jí)取值在總體變異中的系統(tǒng)位置，也缺乏統(tǒng)一的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用概率分級(jí)方法對(duì)蝴蝶蘭24個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行分級(jí)分析，24個(gè)數(shù)量性狀均可劃分為5個(gè)等級(jí)。與陳和明等^[10]采用等距分級(jí)方法的蝴蝶蘭數(shù)量性狀分級(jí)研究相比，本研究在植株大小、葉片長度、葉片寬度、花朵長度、花朵寬度等性狀的等級(jí)1取值均較大。通過比較分布頻率大小，本研究在植株大小、葉片寬度2個(gè)性狀的等級(jí)1取值范圍更為合理。另外，在等級(jí)9的取值上，二者研究結(jié)果整體相對(duì)一致。在花朵數(shù)量性狀分級(jí)方面，與陳和明等^[10]的研究結(jié)果基本一致，等級(jí)1的分布頻率均極低，因此，該性狀的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有必要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。本研究通過分析蝴蝶蘭24個(gè)主要數(shù)量性狀的分布類型和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，初步構(gòu)建了蝴蝶蘭種質(zhì)資源數(shù)量性狀概率分級(jí)指標(biāo)體系，下一步將繼續(xù)探討概率分級(jí)方法應(yīng)用于蝴蝶蘭DUS測試中數(shù)量性狀分級(jí)的可行性與科學(xué)性。

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