深圳高溫高濕環(huán)境下29個(gè)月季品種適生性評(píng)價(jià)與篩選

呂校石 徐建峰 許建新 馮麗雄 袁玲 張杰 傅衛(wèi)民

摘 要 以引進(jìn)的29個(gè)月季品種為試驗(yàn)材料，測(cè)定其在深圳高溫高濕環(huán)境下葉片中的可溶性蛋白含量、葉綠素a含量、葉綠素b含量、脯氨酸含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性和相對(duì)電導(dǎo)率等7個(gè)與月季適生性相關(guān)的生理指標(biāo)，通過(guò)主成分分析將7個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成累計(jì)貢獻(xiàn)達(dá)到85.336%的3個(gè)主成分，保留了5個(gè)載荷量高的指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行隸屬函數(shù)排序和聚類分析。結(jié)果顯示29個(gè)月季品種在高溫高濕環(huán)境下的適生性可分為適生性強(qiáng)、適生性較強(qiáng)、適生性中等和適生性較差4大類，初步篩選出月月紅、眼睛、檸檬酒、美絲泰、朱麗葉、超感和粉扇等7個(gè)適生性強(qiáng)的月季品種，后續(xù)可結(jié)合花朵性狀、生殖類指標(biāo)、保護(hù)類指標(biāo)等進(jìn)行篩選評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞 月季品種；高溫高濕；適生性；主成分分析；聚類分析；深圳

中圖分類號(hào)：S685.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.09.010

月季（Rose chinensis Jacq.）作為薔薇科薔薇屬多年生常綠或半綠灌木，憑借其花容秀美、千姿百色、芳香馥郁、四季常開等特點(diǎn)，深受人們青睞。目前世界上已有超過(guò)4萬(wàn)多個(gè)月季品種，是世界上品種最多的花卉之一，在城市園林綠化和家庭園藝等方面均具有較高的應(yīng)用價(jià)值[1]。目前深圳正在高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)“世界著名花城”，非常重視月季在深圳的推廣與應(yīng)用，包括人民公園的南方月季中心、國(guó)際月季試驗(yàn)站（深圳）、香蜜公園的月季花海，特別是粵港澳大灣區(qū)·2019深圳花展中[2]，深圳發(fā)布了全球首發(fā)的月季新品種“深圳紅scarlet bonica”，更是引起深圳政府的高度重視和業(yè)界的轟動(dòng)，從此將深圳乃至華南地區(qū)的月季開發(fā)與應(yīng)用推向了新的高度。

深圳處于熱帶亞熱帶季風(fēng)氣候的華南地區(qū)，夏季高溫高濕，年平均氣溫24 ℃，夏季溫度達(dá)到30 ℃時(shí)，月季受到脅迫進(jìn)入半休眠狀態(tài)，地上部分停滯生長(zhǎng)，葉片脫落，盲芽及地下部分產(chǎn)生悶根爛根的現(xiàn)象[3]。而且高溫高濕的環(huán)境會(huì)給月季帶來(lái)許多病蟲害問(wèn)題，嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)特性及觀賞價(jià)值[4]。因此，加強(qiáng)對(duì)月季品種的引種篩選與培育，在高溫高濕的深圳乃至華南地區(qū)都有重要意義。本研究以29個(gè)月季品種為材料，通過(guò)對(duì)其葉片相關(guān)生理指標(biāo)的測(cè)定，建立月季適生性綜合評(píng)價(jià)體系，以篩選出適宜深圳地區(qū)種植的月季品種，以期為今后月季品種在華南地區(qū)栽培及園林應(yīng)用提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地設(shè)置在深圳技師學(xué)院苗圃，地處東經(jīng)22°44'、北緯114°13'，2021年平均氣溫24.0 ℃，年降水量1 822.5 mm，年平均相對(duì)濕度74%，年均日照時(shí)數(shù)2 100.7 h，無(wú)霜期330 d。引進(jìn)月季試驗(yàn)材料為當(dāng)年生嫁接苗，具體品種名錄見(jiàn)表1。

1.2 ?試驗(yàn)方法

2021年11月，每個(gè)品種選取6株樹勢(shì)相近的植株，每株選取2片大小、葉位相似的葉片進(jìn)行生理指標(biāo)測(cè)定，每個(gè)指標(biāo)2次重復(fù)。其中，葉綠素含量采用丙酮-乙醇法[5]，可溶性蛋白含量采用Bradford法進(jìn)行測(cè)定[6]；按照南京建成生物工程研究所提供的試劑盒說(shuō)明操作，采用TBA法測(cè)定丙二醛（MDA）含量，采用黃嘌呤氧化酶法（羥胺法）測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用茚三酮比色法測(cè)定游離脯氨酸含量（Pro）[7]。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 27.0和Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，首先對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和巴特利特檢驗(yàn)，以保證試驗(yàn)指標(biāo)適用于因子分析，并通過(guò)降維處理對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行主成分分析，篩選出貢獻(xiàn)率大的指標(biāo)，然后對(duì)篩選出的主要指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，計(jì)算平均隸屬函數(shù)值并進(jìn)行排序，其中，隸屬函數(shù)計(jì)算公式為（1），若指標(biāo)與評(píng)價(jià)性質(zhì)為負(fù)相關(guān)，則用反隸屬函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算公式為（2）。

[X（u）=Xi-XminXmax-Xmin] ? （1）

[X（u）=1-Xi-XminXmax-Xmin] ? （2）

其中X（u）為隸屬函數(shù)值，Xi為每個(gè)指標(biāo)測(cè)定值的平均數(shù)，Xmax每個(gè)品種對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最大值，Xmin為每個(gè)品種對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最小值；根據(jù)主成分分析結(jié)果，使用篩選出的主要指標(biāo)為基礎(chǔ)，對(duì)所有月季品種進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，度量標(biāo)準(zhǔn)采用平方歐式距離，并制出分類結(jié)果譜系圖，對(duì)所引進(jìn)的月季品種進(jìn)行耐高溫耐高濕的適生性分類。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?7個(gè)性狀指標(biāo)的KMO和巴特利特檢驗(yàn)

KMO和巴特利特檢驗(yàn)是在進(jìn)行因子分析的第一步，用于判斷數(shù)據(jù)是否可用于因子分析，以及所選指標(biāo)之間是否互相獨(dú)立。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表 2），所選的7個(gè)指標(biāo)中，KMO效度值為0.726，在0.7～0.8之間，表明所選數(shù)據(jù)適合做因子分析，而巴特利特球型檢驗(yàn)的顯著性結(jié)果小于0.05，說(shuō)明數(shù)據(jù)呈球型分布，即所有指標(biāo)相互獨(dú)立，所有數(shù)據(jù)可用作后續(xù)分析。

2.2 ?29個(gè)月季品種抗性指標(biāo)的主成分分析

選取29個(gè)月季品種的可溶性蛋白含量、葉綠素a含量、葉綠素b含量、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、電導(dǎo)率7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，根據(jù)分析結(jié)果（見(jiàn)表3）可知，前3個(gè)成分的特征值均大于1，其中第1主成分的特征值為2.898，其貢獻(xiàn)率為41.395%，前3個(gè)成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85.336%，表示能夠?qū)?9個(gè)月季品種的適生性的85.336%的信息表達(dá)出來(lái)，因此前3個(gè)主成分可作為29個(gè)月季品種耐高溫高濕的綜合分析評(píng)價(jià)指標(biāo)。

主成分作為原變量的正規(guī)劃線性組合，其各個(gè)性狀的載荷量的大小可以有效體現(xiàn)各個(gè)性狀在主成分中的重要程度，根據(jù)相關(guān)矩陣特征向量表（見(jiàn)表4）及圖1可知，第1主成分中丙二醛含量和電導(dǎo)率載荷值較大，其中載荷值最大的是丙二醛含量，為0.900，因此第1主成分可以成為細(xì)胞膜通透性因子，可以反映原始數(shù)據(jù)信息量的41.395%；第2主成分中葉綠素b含量載荷量最大為0.883，可以稱為葉綠素因子；第3主成分中超氧化物歧化酶和脯氨酸的載荷量最大，能夠反映原始數(shù)據(jù)信息量的16.999%，可以稱為保護(hù)因子。

2.3 ?29個(gè)月季品種耐高溫高濕隸屬函數(shù)分析

在主成分分析中，確定了貢獻(xiàn)率最高的3個(gè)主成分，分析了各個(gè)主成分中載荷量較大的關(guān)鍵指標(biāo)，因此選取丙二醛（MDA）含量、電導(dǎo)率、葉綠素b（Chl-b）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和脯氨酸（Pro）含量5個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行分析，并對(duì)5個(gè)指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值進(jìn)行計(jì)算和排序，其中第1主成分中的丙二醛和電導(dǎo)率指標(biāo)反映的是細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度，在耐高溫高濕的適生性評(píng)價(jià)中，應(yīng)取反隸屬函數(shù)。由隸屬函數(shù)分析可以看出（見(jiàn)表5），在29個(gè)月季品種中，平均隸屬函數(shù)值最大的是3號(hào)月季品種，為0.608，表明其耐高溫高濕的適生性最好，而20號(hào)月季品種的平均隸屬函數(shù)值最小，為0.127，表明其耐高溫高濕的適生性最差。

2.4 ?29個(gè)月季品種耐高溫高濕的適生性聚類分析

根據(jù)主成分分析結(jié)果，選取在3個(gè)主成分中荷載量最大的5個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，即丙二醛含量、電導(dǎo)率、葉綠素b含量、超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量為基礎(chǔ)，對(duì)29個(gè)月季品種進(jìn)行聚類分析。根據(jù)聚類分析譜系圖（見(jiàn)圖1），設(shè)歐式距離為17處，將29個(gè)月季品種分為四大類，第一類為編號(hào)“1、3、5、6、7、10、14、16、18”的月季品種，其平均隸屬函數(shù)值為0.506；第二類為編號(hào)“2、24、26、29”的月季品種，其平均隸屬函數(shù)值為0.432；第三類為編號(hào)“11、12、13、15、21、22”的月季品種，其平均隸屬函數(shù)值為0.313 5；第4類為編號(hào)“4、8、9、17、19、20、23、25、27、28”的月季品種，其平均隸屬函數(shù)值為0.258 2。

因此，可以將29個(gè)月季品種分為4個(gè)耐高溫高濕的適生性等級(jí)：1）1級(jí)為平均隸屬函數(shù)值在0.5以上的適生性強(qiáng)的品種，共7種，有月月紅、眼睛、檸檬酒、美絲泰、朱麗葉、超感、粉扇；2）2級(jí)為平均隸屬函數(shù)在0.4～0.5之間的適生性較強(qiáng)的品種，共5種，有薰衣草、赤龍含珠、白色絕代佳人、浪漫比克、火焰；3）3級(jí)為平均隸屬函數(shù)為0.3～0.4之間的適生性中等的品種，共7種，有黑牡丹、第一夫人、大紫光、大游行、門廊絨球、緋扇、紅龍；4）4級(jí)為平均隸屬函數(shù)值低于0.3的適生性較差的品種，共10種，有雙色絕代佳人、自由精神、真累、食用玫瑰、天方夜譚、電子表、醉酒香、羅衣、閃電舞和詹尼斯。

3 ?結(jié)論與討論

3.1 ?結(jié)論

通過(guò)對(duì)引進(jìn)29個(gè)月季品種的7個(gè)與月季適生性相關(guān)的生理指標(biāo)測(cè)定和主成分分析，共篩選出月月紅、眼睛、檸檬酒、美絲泰、朱麗葉、超感和粉扇等7個(gè)適生性強(qiáng)的月季品種，后續(xù)還將結(jié)合花朵性狀、生殖類指標(biāo)、保護(hù)類指標(biāo)等，為月季進(jìn)一步在深圳乃至華南地區(qū)的引種提供參考依據(jù)。

3.2 ?討論

月季品種繁多，觀賞性極強(qiáng)，但在高溫高濕脅迫條件下，其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)都會(huì)受到影響，極大地降低了其在園林行業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值[8]，此外，不同月季品種耐熱耐濕的能力不同，合理的方法進(jìn)行月季的引種篩選判斷極為重要[9]。在本研究中，葉綠素在月季進(jìn)行光合作用過(guò)程中扮演著重要的角色，可以一定程度上反映出植物光合作用強(qiáng)度的高低[10]，高溫脅迫往往加劇植物膜脂過(guò)氧化程度，使得膜通透性增大，電解質(zhì)外滲[11]，電導(dǎo)率急劇上升[12]，而丙二醛作為膜脂過(guò)氧化的中間產(chǎn)物，在細(xì)胞內(nèi)大量積累[13]，作為重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的脯氨酸含量大幅上升，用以維持細(xì)胞的滲透壓，從而降低脅迫對(duì)機(jī)體的損害[14]，超氧化物歧化酶是機(jī)體清除活性氧的第一道防線，活性增強(qiáng)以提高植物在逆境脅迫下的耐受能力[15]。孫翊等人基于葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)與熱害指數(shù)相關(guān)性分析，進(jìn)行礬根品種耐熱分析最佳指標(biāo)的篩選[16]，趙森等人通過(guò)研究抗氧化酶活性及膜透性，分析爪哇稻劍葉的耐高溫特性[17]。鄭涵等人研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜葉片可以通過(guò)提高保護(hù)酶活性來(lái)緩解高溫高濕造成的傷害，這與本研究中在高溫高濕環(huán)境下月季葉片中的變化情況一致[18]。

本研究通過(guò)主成分分析對(duì)原始性狀指標(biāo)進(jìn)行篩選，確定少數(shù)貢獻(xiàn)率大的性狀指標(biāo)[19]，利用多項(xiàng)性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，能夠在不損失或者少損失原始信息的前提下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的簡(jiǎn)化，并分析各指標(biāo)的關(guān)系，避免了不同指標(biāo)變化情況對(duì)結(jié)果判斷造成的影響，同時(shí)，利用隸屬函數(shù)和聚類分析使得耐高溫高濕的品種篩選更具有科學(xué)性和可靠性。隸屬函數(shù)分析和聚類分析對(duì)多個(gè)月季品種在高溫高濕條件下的適生性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，在主成分分析提取出3個(gè)主成分的基礎(chǔ)上，對(duì)特征向量較大的5個(gè)生理指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析和聚類分析，將29個(gè)月季品種分為4個(gè)適生等級(jí)，1級(jí)為平均隸屬函數(shù)值在0.5以上的適生性強(qiáng)的品種，2級(jí)為平均隸屬函數(shù)在0.4～0.5之間的適生性較強(qiáng)的品種，3級(jí)為平均隸屬函數(shù)為0.3～0.4之間的適生性中等的品種，4級(jí)為平均隸屬函數(shù)值低于0.3的適生性較差的品種。

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（責(zé)任編輯：易 ?婧）