基于枝條和葉片表型性狀的梨種質資源多樣性

張瑩，曹玉芬，霍宏亮，徐家玉，田路明，董星光，齊丹，張小雙，劉超，王立東

（中國農業科學院果樹研究所/農業部園藝作物種質資源利用重點實驗室，遼寧興城 125100）

0 引言

【研究意義】表型多樣性主要研究種群在其分布區內各種環境中的表型變異，是生物多樣性的重要研究內容[1]。表型多樣性的調查有助于了解物種的穩定性和進化潛力，有利于優異資源的篩選和開發利用[2]。對梨種質資源葉片和枝條表型多樣性和變異特點進行研究，可為梨種質資源描述的規范化和標準化、梨資源的保存及核心種質的構建提供數據基礎和理論依據，促進梨種質資源的高效利用。【前人研究進展】利用 RAPD[3]、SSR[4-5]、SSAP[6]和 cp-DNA[7]等分子標記技術對梨種質資源的多樣性進行了大量研究。但基于形態性狀研究梨的遺傳多樣性相對較少，而且選用的資源數量有限，張冰冰等[8]對143份寒地梨種質資源表型性狀進行了分析，結果表明幼葉顏色、葉面狀態、果實形狀、抗寒性、抗梨黑星病、單果質量和可溶性固形物等性狀變異度豐富；董星光等[9]對中國南方梨優勢產區的33個主栽品種進行了分析，結果表明梨石細胞含量、可溶性糖含量、固酸比、單果質量、果形指數5項指標為果實品質的主要評價指標；張瑩等[10]對 625份梨資源花表型性狀的多樣性進行了研究，結果表明花藥顏色和每花序花朵數較其他花性狀變異豐富；ALIZADEH等[11]利用形態和化學性狀的顯著差異將19份伊朗西北部的梨資源聚類成7組。而相對于其他果樹，如桃[12-13]，梨種質資源多樣性的研究還有一定差距。【本研究切入點】表型性狀多樣性是衡量物種多樣性的重要指標和研究內容[14]。在表型特征中，葉片和枝條性狀的變異是遺傳變異的重要特征之一，也是植物分類的重要參考指標。葉片和枝條在植物營養生長過程中承擔著營養物質生產和運輸的功能，對植物生長具有重要的作用[15]。【擬解決的關鍵問題】通過對大量梨資源葉片和枝條字符型和數值型性狀的分析，確定梨種質資源表型遺傳多樣性和變異系數，并提出 5 級數值分級指標和參照品種，篩選相對合理的數值型性狀評價指標，為梨種質資源的準確描述和高效利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2013—2017年在“國家果樹種質興城梨、蘋果圃”內進行，數據采集自11—50年生健壯樹。采集數據的梨品種包括白梨（Pyrus bretschneideri）139份，砂梨（P. Pyrifolia）140份，秋子梨（P. ussuriensis）87份，新疆梨（P. sinkiangensis）22份，西洋梨（P.communis）64份，川梨（P. pashia）1份，豆梨（P.calleryana）2份，杜梨（P. betuleafolia）1份，河北梨（P. hopeiensis）1份，褐梨（P. phaeocarpa）1份，麻梨（P. serrulata）1份，杏葉梨（P. armeniacaefolia）1份和種間雜交品種（P. hybrid）88份，共計梨12個種548份材料。

1.2 數據采集與統計分析

采集數據包括一年生枝長度、一年生枝粗度、節間長度、一年生枝皮孔數量、葉芽姿態、葉芽頂端特征、芽托大小、一年生枝顏色、花芽長度、花芽粗度、花芽茸毛、幼葉顏色、葉片長度、葉片寬度、葉柄長度、葉片形狀、葉基形狀、葉尖形狀、葉緣、刺芒、葉面伸展狀態、葉姿和托葉共23個描述符。具體方法參考《梨種質資源描述規范和數據標準》[16]，以下簡稱梨規范標準。采用英國皇家園藝協會比色卡（The Royal Horticultural Society’s Colour Chart）作為顏色判定標準，以下簡稱RHS。

使用Microsoft Excel 2007和SPSS19.0軟件進行數據的統計分析，包括分布頻率、Simpson遺傳多樣性指數、Shannon-weaver遺傳多樣性指數[10]、方差分析、Ducan’s多重比較、變異系數和VST表型分化系數[17]。根據概率論和數據統計的理論，結合計算結果，將各數值型性狀劃分為7—11個組，統計落入各分組的品種數，用Origin 8.0軟件繪制次數分布直方圖，并用分布函數χ2檢驗法檢驗各數值型性狀是否符合正態分布[18]。參照王力榮等[12]采用等距法對一年生枝長度、一年生枝粗度、節間長度、花芽長度、花芽粗度、葉片長度、葉片寬度和葉柄長度數值型性狀分級、評價描述并選取參照品種。根據數值型性狀對梨進行相關性分析和主成分分析，篩選枝條和葉片的綜合評價指標。

數值型性狀采用巢式設計方差分析，線性模型為：Yijk =μ+Si+T(i)j+e(ij)k，式中Yijk為第i個群體第j個單株第k個觀測值，μ為總均值，Si為群體效應（固定），T(i)j為群體內單株效應（隨機），e(ij)k為試驗誤差。表型分化系數VST（%）=[(δ2t/s/ (δ2t/s+δ2s)]×100；式中δ2t/s為群體間方差分量，δ2s為群體內方差分量，VST表示群體間變異占遺傳總變異的百分比[19]。表型性狀變異系數（CV）表示表型性狀離散程度，CV（%）=s/×100。式中，x為性狀平均值，s為標準差。

對梨枝條和葉片 23個表型性狀采用系統聚類組間聚合的方法，對233份脆肉資源的白梨和砂梨地方品種及 87份軟肉資源的秋子梨地方品種和野生資源分別進行聚類，采用平方歐氏距離得到近似矩陣[20]，用MEGA繪制聚類結果的環形圖。

2 結果

2.1 字符型性狀的頻率分布及多樣性指數

2.1.1 一年生枝顏色和一年生枝皮孔數量 一年生枝條分為綠黃色、灰綠色、綠色、灰褐色、黃褐色、綠褐色、紅褐色、褐色、紫褐色和黑褐色10種。其中黃褐色一年生枝條最多，占87.23%，其次為綠黃色，為 3.28%，綠色在本次數據采集中未發現（圖 1）。將RHS比色卡顏色與一年生枝顏色對應分類見表1。一年生枝皮孔數量分為無或極少、少、中和多4種。其中一年生枝皮孔數量多的資源最多，占78.28%，皮孔數量中的其次，占18.43%，皮孔數量無或極少的資源在本次數據采集中未發現（圖 1）。一年生枝顏色和一年生枝皮孔數量的Simpson指數分別為0.236和0.352，Shannon-weaver指數分別為0.882和0.888（表2）。

表 1 一年生枝顏色與英國皇家園藝學會比色卡代碼的對應關系Table 1 Match between color of anther and code in the Royal Horticultural Society’s Colour Chart

圖1 梨枝條表型性狀變異分布頻率Fig. 1 The variation distribution of twig phenotypic traits of pear

2.1.2 葉芽姿態、葉芽頂端特征和芽托大小 葉芽姿態分為貼生、斜生和離生3種。其中葉芽斜生的資源最多，占87.96%，其次為貼生和離生的資源，分別占 6.39%和 5.66%。葉芽頂端特征分為尖、鈍和圓3種。其中葉芽頂端鈍的資源最多，占83.76%，其次為尖的資源，占14.78%，葉芽頂端圓的最少。芽托大小分為小、中和大3種。其中芽托為中的資源最多，占73.91%，其次為大和小，分別占15.88%和10.22%（圖1）。葉芽姿態、葉芽頂端特征和芽托大小的Simpson指數分別為0.219、0.276和0.418，Shannon-weaver指數分別為 0.651、0.711和 1.080（表2）。

2.1.3 花芽茸毛 花芽茸毛分為無毛（99.27%）和有毛（0.73%）兩種（圖1）。花芽茸毛的Simpson指數為 0.014，Shannon-weaver指數分別為 0.062（表2）。

表2 梨字符型性狀多樣性指數分析Table 2 Diversity index analysis of character traits of pear

2.1.4 幼葉顏色 幼葉顏色分為黃綠色、黃綠微顯紅色、綠色、綠微顯紅色、紅色和紅微顯綠色6種。其中綠微顯紅色幼葉的資源最多，占35.04%，其次為紅微顯綠色，占 29.56%（圖 2）。幼葉顏色的Simpson指數為0.749，Shannon-weaver指數為2.197（表2）。

2.1.5 葉片形狀、葉基形狀和葉尖形狀 葉片形狀分為圓形、卵圓形、橢圓形和披針形4種。其中卵圓形葉片的資源最多，占90.51%，其次為橢圓形，占9.31%，披針形葉片的資源在本次數據采集中未發現。葉基形狀分為狹楔形、楔形、寬楔形、圓形、截形和心形 6種。其中寬楔形葉基的資源最多，占58.03%，其次為心形和圓形，分別占 25.00%和 10.95%，截形和楔形葉基的資源較少，狹楔形葉基的資源在本次數據采集中未發現。葉尖形狀分為漸尖、鈍尖、急尖和長尾尖4種。其中急尖的資源最多，占66.97%，長尾尖和漸尖的資源較少，分別占23.72%和9.31%，鈍尖的資源在本次數據采集中未發現（圖 2）。葉片形狀、葉基形狀和葉尖形狀的Simpson指數分別為0.172、0.586和 0.487，Shannon-weaver指數分別為 0.466、1.597和1.199（表2）。

圖2 梨葉片性狀變異分布頻率Fig. 2 The variation distribution of leaf phenotypic traits of pear

2.1.6 葉緣、刺芒和葉面伸展狀態 葉緣分為全緣、圓鋸齒、鈍鋸齒、銳鋸齒和復鋸齒5種。其中銳鋸齒葉緣的資源最多，占 81.93%，其次為鈍鋸齒，占10.77%，復鋸齒的資源在本次數據采集中未發現。刺芒分為無和有兩種。其中有刺芒的資源最多，占87.23%。葉面伸展狀態分為平展、抱合、反卷和波浪4種。其中抱合葉面狀態的資源最多，占59.27%，其次為波浪葉面狀態，為32.00%，平展和反卷的資源較少，分別占6.36%和2.36%（圖2）。葉緣、刺芒和葉面伸展狀態的 Simpson指數分別為 0.985、0.223和0.542，Shannon-weaver指數分別為 0.917、0.551和1.354（表2）。

2.1.7 葉姿和托葉 葉姿分為斜向上、水平和斜向下3種。其中斜向下葉姿的資源最多，占86.68%，其次為水平葉姿的資源，占8.39%，斜向上的最少。托葉分為無和有兩種。其中無托葉的資源較多，占94.16%，有托葉的資源較少，多數為西洋梨品種（圖2）。葉姿和托葉的 Simpson指數分別為 0.239和0.110，Shannon-weaver指數分別為 0.693和 0.321（表2）。

2.2 數值型性狀的變異及分布

一年生枝長度的變異系數最大，為23.70%，其次為花芽長度和葉柄長度，分別為20.62%和20.06%（表 3）。因此，利用一年生枝長度更能反映品種間的差異。平均值和中位數的差異反映了性狀數據的集散性，其中一年生枝粗度、節間長度、花芽粗度和葉柄長度的平均值和中位數的差異＜0.1，其余都≥0.1，說明相對于其他 4個性狀一年生枝粗度、節間長度、花芽粗度和葉柄長度這4個性狀的數據相對比較集中。

表3 梨數值型性狀的變異情況Table 3 Coefficient of variation on numeric traits of pear

繪制梨枝條和葉片各數值型性狀的頻率分布直方圖（圖3），由圖3可見，各數值型性狀的分布間存在差異。經分布函數χ2檢驗得出，8個數值型性狀均近似符合正態分布。

一年生枝長度的變異系數為 23.70%，平均值為57.6 cm，中位數為58.0 cm，說明一年生枝長度的數據較分散。在50.0—70.0 cm頻率分布最大，占55.92%。按一年生枝長度可將品種分5級評價（表4），一年生枝長度極短的品種有白梨‘晉酥’和‘濟南小黃梨’，砂梨‘黃皮鐘’‘人頭梨’和‘火把梨’，以及野生資源‘欒川豆梨’和‘荊門豆梨’等。一年生枝長度極長的品種主要有‘寒香梨’等。

一年生枝粗度的變異系數為 15.08%，平均值為5.3 mm，中位數為5.3 mm，說明一年生枝粗度的數據較集中。在5.0—6.0 mm頻率分布最大，占55.74%。按一年生枝粗度可將品種分5級評價（表5），一年生枝粗度極細的品種有白梨‘晉酥’和‘濟南小黃梨’，砂梨‘黃皮鐘’和‘火把梨’，以及野生資源‘欒川豆梨’和‘荊門豆梨’等。一年生枝粗度極粗的品種主要有秋子梨‘熱秋子’、白梨‘懋攻梨’等。

表4 梨一年生枝長度分級指標及參考品種Table 4 Scale index and reference cultivars of length of one-year-old twig of pear

表5 梨一年生枝粗度分級指標及參考品種Table 5 Scale index and reference cultivars of thickness of one-year-old twig of pear

圖3 梨數值型性狀次數分布圖Fig. 3 Frequency distribution of numeric traits of pear

節間長度的變異系數為 19.33%，平均值為 4.2 cm，中位數為4.1 cm，說明節間長度的數據較分散。在3.7—4.7 cm頻率分布最大，占51.73%。按節間長度可將品種分5級評價（表6），節間長度極短的品種有新疆梨‘油餃團’，西洋梨‘哈代’‘蓓蕾沙’‘肯費恩伯爾’和‘康佛倫斯’等。節間長度極長的品種主要有白梨‘大水核子’和‘德勝香’，砂梨‘江島’‘滿豐’和‘甘川’等。

花芽長度的變異系數為 20.62%，平均值為 9.9 mm，中位數為10.0 mm，說明花芽長度的數據較分散。在8.5—11.0 mm頻率分布最大，占46.81%。按花芽長度可將品種分5級評價（表7），花芽長度極短的品種有白梨‘白枝母秧’、砂梨‘翠伏’、西洋梨‘費萊茵’等。花芽長度極長的品種主要有秋子梨‘尖把王’‘綏棱山梨3號’和‘綏棱山梨4號’，砂梨‘水汁梨’和‘昆明麻梨’，白梨‘棲霞大香水’和‘獨里紅’等。

表6 梨節間長度分級指標及參考品種Table 6 Scale index and reference cultivars of length of internode of pear

表7 梨花芽長度分級指標及參考品種Table 7 Scale index and reference cultivars of length of flower bud of pear

花芽粗度的變異系數為 16.66%，平均值為 4.9 mm，中位數為4.9 mm，說明花芽粗度的數據較集中。在4.5—5.5 mm頻率分布最大，占49.91%。按花芽粗度可將品種分5級評價（表8），花芽粗度極細的品種有西洋梨‘洋梨1號’和‘日面紅’，以及野生資源‘河北梨1號’和‘杜梨1號’等。花芽粗度極粗的品種主要有秋子梨‘尖把王’，白梨‘秦酥梨’‘獨里紅’和‘海棠酥’，以及野生資源‘欒川豆梨’等。

葉片長度的變異系數為 17.25%，平均值為 10.8 cm，中位數為11.0 cm，說明葉片長度的數據較分散。在9.5—12.0 cm頻率分布最大，占48.82%。按葉片長度可將品種分5級評價（表9），葉片長度極短的品種有新疆梨‘其力阿木提’和‘黃麻梨’，西洋梨‘北農7號’和‘蓓蕾沙’等。葉片長度極長的品種主要有白梨‘茌梨’、砂梨‘惠水金蓋’等。

表8 梨花芽粗度分級指標及參考品種Table 8 Scale index and reference cultivars of thickness of flower bud of pear

表9 梨葉片長度分級指標及參考品種Table 9 Scale index and reference cultivars of leaf length of pear

葉片寬度的變異系數為 19.04%，平均值為 7.0 cm，中位數為7.1 cm，說明葉片寬度的數據較分散。5.8—7.6 cm頻率分布最大，占49.18%。按葉片寬度可將品種分5級評價（表10），葉片寬度極窄的品種有新疆梨‘黃麻梨’，西洋梨‘北農7號’和‘蓓蕾沙’等。葉片寬度極寬的品種主要有砂梨‘大麻梨’，白梨‘龍燈早梨’和‘金花梨’等。

表10 梨葉片寬度分級指標及參考品種Table 10 Scale index and reference cultivars of leaf width of pear

葉柄長度的變異系數為 20.06%，平均值為 4.3 cm，中位數為4.3 cm，說明葉柄長度的數據較集中。4.0—5.0 cm頻率分布最大，占48.45%。按葉柄長度可將品種分5級評價（表11），葉柄長度極短的品種有砂梨‘久松’‘花紅’和‘博多青’，西洋梨‘蓓蕾沙’‘克拉代德華’和‘居特路易斯’等。葉柄長度極長的品種主要有砂梨‘山梗大麻梨’、新疆梨‘花長把’、白梨‘香椿’、秋子梨‘京白梨’等。

2.3 數值型性狀的相關性分析和主成分分析

對548份梨資源的8個數值型性狀進行相關分析，結果見表12。一年生枝長度除與一年生枝粗度和節間長度之間有極顯著和顯著的相關性外，與其余性狀相關性均不顯著。一年生枝粗度除與一年生枝長度、節間長度、葉片長度和葉片寬度之間有極顯著的相關性外，與其余性狀相關性均不顯著。節間長度與其余7個性狀均存在顯著或極顯著的相關性，其中與葉片長度和葉片寬度的相關系數分別為0.619和0.647。花芽長度與節間長度、花芽粗度、葉片長度和葉片寬度存在極顯著的相關性，其中與花芽粗度的相關系數為0.657。葉片長度與葉片寬度存在極顯著的相關性，相關系數為0.806。

表11 梨葉柄長度分級指標及參考品種Table 11 Scale index and reference cultivars of petiole length of pear

表12 梨數值型性狀間的相關性Table 12 Correlation coefficients among numeric traits of pear

對8個數值型性狀進行主成分分析（表13），結果顯示前4個主成分的累積貢獻率達81.34%，表明前4個主成分代表了梨枝條和葉片數值型性狀的大部分信息。第1個主成分的貢獻率最大，為36.66%，特征向量值較大的為葉片長度、葉片寬度和節間長度等，表征與葉片相關的性狀；第 2個主成分的貢獻率為19.68%，特征向量值較大的為花芽長度和花芽粗度等，表征與花芽相關的性狀；第3個主成分的貢獻率為15.01%，特征向量值較大的為一年生枝長度與一年生枝粗度等，表征與一年生枝相關的性狀；第4個主成分的貢獻率為9.99%，葉柄長度的特征向量值最大。以PV1和PV2繪制不同數值型性狀主成分散點圖（圖4）。揭示了不同數值型性狀的關系，一年生枝粗度和花芽長度、葉柄長度和花芽粗度、葉片長度和葉片寬度在PV2上的主成分值基本一致，這些結果同各性狀相關性分析結果相吻合。

2.4 數值型性狀種群間和種群內的變異特征

采用巢式方差分析研究梨枝條和葉片數值型性狀在種群間和種群內兩個層次上的差異顯著性。由表14可以看出，8個表型性狀差異均達到極顯著水平。一年生枝粗度的種群間和種群內的F值均最小，分別為18.435和3.533，表明一年生枝粗度在種群間和種群內的差異不如其他7個性狀顯著。葉片長度和葉片寬度的種群間和種群內F值均較大，種群間分別為614.226和761.035，種群內分別為6.401和6.074，表明葉片長度和葉片寬度在種群間和種群內的差異較其他6個性狀顯著。

表13 梨數值型性狀的主成分分析Table 13 Principal component analysis of numeric traits of pear

圖4 梨8個數值型性狀的第1和第2主成分值散點圖Fig. 4 Principal component values of PV1 and PV2 of 8 numeric traits of pear

8個性狀平均值和多重比較的結果（表14）表明，5個種群的8個表型性狀間存在顯著的差異。其中，新疆梨的一年生枝長度最長，秋子梨的一年生枝粗度最粗。砂梨的節間最長，秋子梨的花芽最長，白梨的花芽最粗。白梨和砂梨的葉片較大，西洋梨的葉片最小葉柄最短。

種群間同一性狀的變異系數存在明顯差異。由表15可以看出，白梨一年生枝長度的變異系數最大，為24.54%，砂梨一年生枝粗度的變異系數最大，為15.18%，新疆梨的均最小，分別為16.95%和12.16%。新疆梨節間長度的變異系數最大，為18.12%。秋子梨花芽長度和花芽粗度的變異系數均最大，分別為22.33%和16.72%。新疆梨葉片長度和葉片寬度的變異系數均為最大，分別為 21.05%和 21.18%。西洋梨的各性狀平均變異系數最大，為18.58%，而白梨的最小，為16.07%，表明各種群的表型多樣性存在差別。

表14 梨5個種群的數值型性狀平均值及方差分析Table 14 Mean value and variance analysis of numeric traits of 5 populations of pear

表15 梨5個種群的數值型性狀平均變異系數Table 15 Coefficients of variation of numeric traits of 5 populations of pear (CV, %)

2.5 數值型性狀種群間的表型分化

種群間、種群內和個體間隨機誤差的方差分量百分比分別為32.28%、13.98%和53.75%；8個性狀中花芽粗度的表型分化系數（VST）最大，達到 89.35%，而一年生枝長度的最小，僅為20.65%（表16）。8個性狀種群間（VST）的平均值為 58.90%，而種群內的平均表型變異占41.10%，表明各性狀種群間的變異高于種群內的變異。

2.6 種質資源的聚類分析

通過聚類分析，在遺傳距離為10.5處將脆肉梨資源聚為12大類群（圖5）。第1類群包含42份資源，主要原產于中國華東、華北和西南地區。特征是以卵圓形葉片，圓形、截形和心形葉基，葉尖急尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態抱合，黃褐色一年生枝條，皮孔數量多，葉芽斜生頂端鈍，芽托中小，幼葉綠微顯紅色、紅色和紅微顯綠色的資源為主；第2類群包含20份資源，主要原產于華北、華中和西南地區。特征是以卵圓形葉片，寬楔形葉基，葉尖急尖和長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態抱合，黃褐色一年生枝條，皮孔數量中多，葉芽斜生和離生頂端鈍，芽托中，幼葉綠微顯紅色、紅色和紅微顯綠色的資源為主。葉片長度變異系數最大，為13.71%；第3類群包含32份資源，主要原產于東北地區和云南省。特征是卵圓形葉片，寬楔形和圓形葉基，葉尖急尖和長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態波浪，黃褐色一年生枝條，皮孔數量中多，葉芽斜生頂端鈍，芽托中，幼葉綠微顯紅色和紅微顯綠色的資源為主；第4類群包含74份資源，主要原產于華東、西北和西南地區。特征是卵圓形葉片，寬楔形、圓形和截形葉基，葉尖急尖和長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態平展和抱合，黃褐色一年生枝條，皮孔數量中多，葉芽斜生頂端鈍，芽托中小，幼葉紅色和紅微顯綠色的資源為主；第5類群包含11份資源，主要原產于東南沿海地區。特征是卵圓形葉片，圓形、截形和心形葉基急尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態平展和抱合，黃褐色一年生枝條，皮孔數量多，葉芽貼生和斜生頂端鈍，芽托大，幼葉紅色和紅微顯綠色的資源為主。葉片長度和葉片寬度均值最長，分別為 12.46和 8.37 cm。葉片長度變異系數最小，為5.62%；第6類群包含14份資源，主要原產于華南和西南地區。特征是卵圓形葉片，寬楔形和圓形葉基，葉尖急尖和長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態抱合和波浪，黃褐色一年生枝條，皮孔數量多，葉芽斜生頂端鈍，芽托大，幼葉黃綠微顯紅色和綠微顯紅色的資源為主；第7類群包含12份資源，主要原產于東北和華北地區。特征是卵圓形葉片，寬楔形葉基，葉尖急尖和長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態抱合和波浪，紅褐色、褐色和紫褐色一年生枝條，皮孔數量多，葉芽斜生頂端鈍，芽托中大，幼葉綠微顯紅色、紅色和紅微顯綠色的資源為主；第8類群包含6份資源，主要原產于云南省。特征是卵圓形葉片，寬楔形葉基，葉尖長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態波浪，黃褐色一年生枝條，皮孔數量多，葉芽貼生和斜生頂端鈍，芽托中小，幼葉黃綠微顯紅色的資源為主。葉片寬度變異系數最大，為 12.20%；第 9類群只有‘徽州雪梨’1份資源，原產于安徽省。葉片長度和葉片寬度均值最小，分別為9.95和5.33 cm；第10類群包含19份資源，主要原產于華東和西南地區。特征是卵圓形葉片，寬楔形和圓形葉基，葉尖急尖和長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態抱合，黃褐色一年生枝條，皮孔數量中多，葉芽斜生頂端鈍，芽托中大，幼葉黃綠色和黃綠微顯紅色的資源為主；第 11類群只有‘金世紀’1份資源，原產于臺灣；第 12類群只有‘秋白（砂）’1份資源，原產于云南。

在遺傳距離為 14.5處將軟肉資源聚為 6大類群（圖6）。第1類群包含31份資源，主要原產于中國東北地區和河北省。特征是以卵圓形葉片，心形葉基，葉尖急尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態平展和波浪，黃褐色一年生枝條，皮孔數量中少，葉芽斜生頂端鈍，芽托中，幼葉黃綠微顯紅色和綠微顯紅色的資源為主；第2類群包含5份資源，主要原產于渤海灣地區。特征是以卵圓形葉片，寬楔形葉基，葉尖急尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態波浪，黃褐色一年生枝條，皮孔數量多，葉芽斜生頂端鈍，芽托中大，幼葉黃綠色和黃綠微顯紅色的資源為主。葉片長度和葉片寬度的變異系數均較大，分別為 8.80%和 9.70%。葉片寬度均值最大，為7.80 cm；第3類群包含16份資源，主要原產于華北、東北和西北地區。特征是以卵圓形葉片，寬楔形和心形葉基，葉尖急尖和長尾尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態波浪，黃褐色一年生枝條，皮孔數量中多，葉芽斜生頂端鈍，芽托中小，幼葉綠微顯紅色和紅微顯綠色的資源為主。葉片長度均值最大，為11.79 cm；第4類群包含26份資源，主要原產于東北地區和河北省。特征是以卵圓形葉片，寬楔形和心形葉基，葉尖急尖和長尾尖，鈍鋸齒和銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態抱合，黃褐色一年生枝條，皮孔數量多，葉芽斜生頂端尖和鈍，芽托中小，幼葉黃綠微顯紅色和綠微顯紅色的資源為主；第5類群包含7份資源，主要原產于東北地區。特征是以卵圓形葉片，心形葉基，葉尖急尖，銳鋸齒帶刺芒，葉面狀態波浪，綠黃色一年生枝條，皮孔數量中少，葉芽斜生頂端鈍，芽托中，幼葉綠色和綠微顯紅色的資源為主；第6類群只有‘麥梨’和‘皮胎果’兩份資源，原產于青海省和甘肅省。葉片長度和葉片寬度的均值最小，分別為9.09和5.98 cm。

表16 梨數值型性狀方差分量及種群間表型分化系數Table 16 Variance component and phenotypic differentiation coefficient of numeric traits among populations of pear

圖5 梨脆肉資源聚類圖Fig. 5 Cluster dendrogram of crisp-fleshed pear

3 討論

常規表型性狀多樣性的研究，是揭示生物多樣性的基礎和重要研究內容，雖然易受環境等多方面因素的影響，但當數量足夠大時，仍能代表其變異及遺傳多樣性[8,12]。在數據采集和分析的中未發現綠色一年生枝條顏色的資源，著綠色枝條的資源均以綠黃色、灰綠色和綠褐色呈現，因此梨規范標準中一年生枝顏色的分類有必要進行修訂。一年生枝皮孔數量的為中等占 18.43%，而多的達到 78.28%，這不符合正態分布。經數據統計分析，建議將一年生枝皮孔數量的多少劃分為，皮孔數/cm2＜2.0個為無或極少，2.0≤皮孔數/cm2＜4.0個為少，4.0≤皮孔數/cm2＜10.0個為中，皮孔數/cm2≥10.0個為多。本研究在對梨枝條和葉片的 15個字符型性狀多樣性研究中發現，幼葉顏色、葉基形狀和葉片伸展狀態的多樣性指數較高，這與寒地梨種質資源表型多樣性研究結論一致[8]。近年來隨著資源評價工作的深入，發現某些特殊的植物學性狀往往與農藝性狀密切相關[12]。有關桃的研究認為花徑大的碧桃品種更適合做觀賞品種，扁平形的桃成為高糖育種的重要材料[12]。OKIE等[21]研究認為狹葉桃資源更適宜高密栽培，有利于提高樹體的光合特性。本研究中發現的梨樹一年生枝長度短的資源，由于樹勢中庸或較弱，將成為選育適宜輕簡化栽培品種的重要材料。

圖6 梨軟肉資源聚類圖Fig. 6 Cluster dendrogram of soft-fleshed pear

變異系數的大小反映品種固有特征及品種間的個體差異，是性狀遺傳多樣性的具體體現，性狀變異系數越大，遺傳背景越豐富，越有利于品種鑒定[11]。梨花器官的平均變異系數14.21%[9]低于葉片和枝條的平均變異系數19.09%，與其他表型多樣性研究中營養器官性狀指標具有較生殖器官相對豐富的研究結果一致，這與營養器官對環境反應更為敏感有關[22]。杏的一年生枝長度、一年生枝粗度和節間長度變異系數為32.5%、21.2%和23.6%[23]，可見梨枝條性狀不及杏的變異豐富。而杏和櫻桃的葉片長度和葉片寬度變異系數分別為16.4%和16.9%[23]、14.93%和13.62%[24]，可見梨葉片長度和葉片寬度性狀比杏和櫻桃的變異更為豐富。

在國際上，國際植物遺傳資源委員會（IBPGR，現改為國際遺傳資源研究所，IPGRI）和國際植物新品種保護聯盟（UPOV）編制的梨種質資源評價系統對數值型性狀僅列出了參照品種，均無數值指標[25-26]。在國內，《梨種質資源描述規范和數據標準》[16]對大部分數值型性狀既沒參照品種，也沒有數值指標。本文對葉片和枝條數值型性狀提出了 1—5級的數值分類指標和參照品種，提升了評價的準確性和規范性。

主成分分析可以將許多性狀指標整合壓縮成少量的反映較多信息的綜合評價指標[27]。因此，本研究對梨枝條和葉片數值型性狀采用相關性和主成分分析結合的方法，篩選了4個數值型性狀，可以作為梨枝條和葉片的綜合評價指標。

白梨、秋子梨、砂梨、西洋梨和新疆梨5個栽培種中，西洋梨的變異系數最大，為18.58%，這與基于花表型性狀的梨種質資源多樣性研究結果一致[9]。白梨的變異系數最小，僅為16.07%，這與花表型性狀多樣性研究結果的秋子梨變異系數最小不一致，表明不同表型器官的變異程度不同。

聚類結果顯示，‘麥梨’和‘皮胎果’聚為一類，與秋子梨栽培品種和野生資源 M13-SSR鑒定及遺傳多樣性研究結果一致[4]。‘徽州雪梨’單獨聚為一類，與基于SSR的中國砂梨品種多樣性與變異研究結果一致[28]。

許多研究者使用表型數據與分子標記相結合的研究方式，來尋找某些重要園藝學性狀的基因位點，為園藝作物的深入研究提供理論基礎。LIN等[29]使用表型數據與SNP相結合的分析方式，篩選出了番茄果重與果色的候選基因；DUAN等[30]通過GWAS的分析方法對蘋果硬度及風味的基因控制位點進行了篩選；DONDINI等[31]對歐洲梨抗火疫病抗性進行了QTL定位。表型性狀已成為生物學研究的重要命題，如果沒有表性數據的支撐，只依靠基因組和轉錄組等生物信息學數據將無法理解育種的特點及機理。因此，充分挖掘表型數據并整理分析將有助于推動育種學跨越式的發展[32-33]。而本文為以后梨資源重要園藝學性狀的基因定位提供了大量的表型數據。

4 結論

梨種質資源葉片和枝條性狀存在著極為豐富的多樣性，字符型性狀中幼葉顏色和葉基形狀的多樣性指數較高，多樣性豐富。數值型性狀中一年生枝長度和花芽長度的變異系數較高，更能體現梨品種間的差異。梨葉片和枝條種群間變異高于種群內變異，種群間的變異是其主要變異來源。綜合相關性分析和主成分分析，篩選出一年生枝長度、花芽長度、葉片寬度和葉柄長度4個性狀可作為梨枝條和葉片的重要指標。聚類分析顯示，西南地區的梨資源在多個類群中均有分布，體現出西南地區梨在中國梨屬植物演化中的重要地位。