一品紅DUS測試指南中標準品種的優化篩選

虞秀明

（上海市林業總站，上海 200072）

一品紅（Euphorbia pulcherrima）是大戟科大戟別名圣誕花和猩猩木，屬常綠小灌木，目前已成為世界主要的溫室盆栽花卉和中國重要的高中檔盆花之一［1］。2003年1月國家林業局植物新品種保護辦公室將一品紅列入第三批植物新品種保護名錄［2］，自此開始國內外一品紅新品種權的申請受理與審查測試工作。至2017年12月底，一品紅新品種已授權25 件［3］。

植物品種的特異性、一致性和穩定性測試（簡稱DUS測試）是依據相應植物的DUS測試指南、UPOV相關技術文件和原則，通過田間種植試驗或其他試驗對品種的特異性、一致性和穩定性進行評價的過程［4］。DUS測試是植物新品種保護實質審查的核心內容，是植物新品種保護的技術基礎和授權的重要科學依據。中國一品紅新品種測試工作主要參考林業行業標準《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南 一品紅》［5］（以下簡稱 《一品紅DUS測試指南》）。 在《一品紅 DUS 測試指南》［5］中，雖針對一些質量性狀（QL）、數量性狀（QN）和假質量性狀（PQ）的不同表達狀態設定了對應的標準品種作為參考，但為體現與國際接軌的需要，這些標準品種大多沿用國際植物新品種保護聯盟（UPOV）“一品紅植物新品種 DUS 測試指南”（TG／24／6）［6］中的標準品種，其中大多是目前尚未收集到的歐洲品種或者適用于歐洲地區的品種，在國內測試工作實際開展過程中起不到參照標準的作用。由此可見，《一品紅DUS測試指南》［5］中標準品種的選擇存在一定問題，標準品種亟待調整更新。尤其是數量性狀極易受環境條件影響，為其不同表達狀態設置適宜的標準品種，以達到統一品種的描述和矯正環境條件變化帶來影響的目的［4］，是一品紅新品種DUS測試工作順利開展的重要前提，對于確保測試結果的準確性至關重要。

目前關于DUS測試指南中標準品種篩選和驗證的研究報道較少。徐振江等［7］采用聚類分析法對117個水稻品種的27個目測性狀進行標準品種篩選，將測試指南中原有的23個標準品種精簡至16個。徐振江等［8］通過分析性狀的符合系數，對玉米DUS測試指南中的37份標準品種在華南亞熱帶生態區廣州測試站的表現與玉米DUS測試指南中的代碼和描述進行了差異性分析，從而檢驗標準品種的適用性并加以優化。唐浩等［9］利用DNA基因型多樣性指數進行各水稻品種基因型聚類分析，并結合形態性狀聚類分析結果進行標準品種的篩選，將秈稻和粳稻群體不同類群中相似系數較高的品種進行刪減，但該方法技術要求較高且操作較繁瑣。姜志磊等［10］基于2002—2010年2 352個玉米品種的歷史測試數據，選擇了一套可代表大量玉米品種的株高性狀年度間變化整體規律的標準品種，但該方法所需樣本量大且耗時久。Liu等［11］采用箱線圖分析各萬壽花品種花直徑的變異性、測量值分布的對稱性以及異常值情況，篩選出該數量性狀的標準品種。箱線圖（Box-plot）又稱箱形圖或盒式圖，通過繪制一組或多組連續型變量的5個統計量總括，即最小值、下四分位數、中位數、上四分位數及最大值，從而描述連續型變量的分布特征［12］。箱線圖能夠顯示出可能為離群點（1.5倍四分位距范圍以外的值，即上四分位數與下四分位數的差值）的觀測情況，圖中分別用“○”和“＊”表示溫和的異常值和極端的異常值。因此，箱線圖可有效反映一組數據的分散情況。

為此，本文以一品紅的聚傘花序寬度和杯狀聚傘花序腺體大小性狀為例，利用箱線圖對原有的標準品種進行優化篩選，并擬在《一品紅DUS測試指南》修訂過程中將優化后的標準品種列入性狀表中。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料種植于上海市林業總站的塑料大棚內，共計75份一品紅品種（表1）。

1.2 方法

試驗分別于2016年和2017年進行。于每年6月中旬進行嫩枝扦插，3周后上盆，基質由進口泥炭（506）加20%珍珠巖混合而成，其pH和EC值分別控制在5.5～6.5和0.4 mS／cm左右。一品紅的株行距為35 cm×35 cm，設3次重復，每重復5株。一品紅肥水管理和病蟲害防治參考孫強等［3］的方法。

本研究共調查花序相關的2個數量性狀—聚傘花序寬度和杯狀聚傘花序腺體大小，性狀測試的時間、部位、方法和要求按照《一品紅DUS測試指南》［5］執行。所有試驗數據均基于2年的性狀觀測。

1.3 數據分析

性狀在品種內的一致性檢測和在品種間的變異性檢測參照陳霜等［13］的方法。采用SPSS 20.0軟件繪制箱線圖，并分析2個數量性狀測量數據的變異性和對稱性等信息。

2 結果與分析

2.1 一品紅各品種2個數量性狀的變異分析

數量性狀在所有品種中的變異系數平均值 （品種內變異系數）小于10%可作為檢驗該性狀在品種內一致性高的標準，而數量性狀在各品種中的樣本平均值的變異系數（品種間變異系數）大于15%可作為品種間有明顯變異的標準［13］。如表2和表3所示，75個品種的聚傘花序寬度和杯狀聚傘花序腺體大小平均值分別分布在23.5～41.6 mm和0.6～5.7 mm范圍內，其變異系數分布在1.0%～21.2%和0.9%～18.0%，僅早熟千禧的聚傘花序寬度性狀變異系數和紅粉佳人的杯狀聚傘花序腺體大小性狀變異系數大于10%，且這2個數量性狀的品種內變異系數均小于10%（表4），表明這2個性狀在品種內一致性均較好。另外，由于聚傘花序寬度性狀的品種間變異系數小于15%，故該性狀在品種間無顯著差異；而杯狀聚傘花序腺體大小性狀的品種間變異系數大于15%，因此該性狀體現出品種間變異幅度大的特點。

表1 一品紅供試材料

表2 75個一品紅品種的聚傘花序寬度相關數據

表3 75個一品紅品種的杯狀聚傘花序腺體大小相關數據

表4 2個數量性狀在品種內的一致性和品種間變異性情況

2.2 一品紅2個數量性狀標準品種的篩選

2.2.1 一品紅聚傘花序寬度箱線圖分析 之前的研究表明，各一品紅品種的聚傘花序寬度的表達范圍一般分布在22.0～45.0 mm，可分為9個等級，即注1-9，聚傘花序寬度分別為≤22.5 mm、22.6～25.5 mm、25.6～28.5 mm、28.6～31.5 mm、31.6～34.5 mm、34.6～37.5 mm、37.6～40.5 mm、40.6～43.5 mm、≥ 43.6 mm。根據“1-9比例，應提供至少3種表達狀態的標準品種”［14］的要求，測試指南中需提供3個標準品種，分別對應代碼為3、5和7的性狀表達狀態，性狀描述分別為“窄”“中”和“寬”。在75個品種中，通過剔除變異系數大于10%的品種，共有23個品種的聚傘花序寬度屬于3種表達狀態，即25.6～28.5 mm、31.6～34.5 mm 和 37.6～40.5 mm。

如圖1所示，聚傘花序寬度為25.6～28.5 mm的品種分別是早生圣誕之星、自由紅早期、中國紅、柯帝茲-粉色、柯帝茲-火焰、諾娃、菲絲瑪斯、酒會粉、Fislemon、金獎白、冠軍、紅愛富和紅粉佳人。從箱體長短上觀察，中國紅、柯帝茲-粉色、柯帝茲-火焰、諾娃和紅粉佳人的相對較長，表明這些品種的聚傘花序寬度數據波動較大，較其他品種的數據變異性更大，穩定性差。除自由紅早期、菲絲瑪斯和金獎白外的其他品種的中位數均偏離四分位距箱體的中間，且自由紅早期、Fislemon、金獎白和冠軍的上觸須明顯較下觸須短，數據呈現不對稱性；自由紅早期、Fislemon、冠軍和紅愛富的數據均出現異常值，尤其是Fislemon出現了極端異常值，因此上述品種可排除。菲絲瑪斯的數據較穩定，更具代表性，可作為聚傘花序寬度表達狀態為“窄”對應的標準品種。

圖1 23個品種聚傘花序寬度的箱線圖

聚傘花序寬度為31.6～34.5 mm的品種分別為威望亮紅、彼得之星、達芬奇、瑪瑙星、索諾拉-白色、柯帝茲-白色、酒會和索諾拉-飛雪。威望亮紅、彼得之星、瑪瑙星、索諾拉-白色、柯帝茲-白色和索諾拉-飛雪的箱體相對較長，其數據變異性高于其他品種，數據穩定性較差；威望亮紅、彼得之星、柯帝茲-白色和酒會的中位數偏離上下四分位數的中心位置，數據分布偏態性高，且彼得之星和索諾拉-飛雪的上觸須明顯較下觸須長，瑪瑙星和索諾拉-白色則相反，數據對稱性差。達芬奇的箱體較小，數據在2年內波動較小，穩定性和對稱性均較好，可作為聚傘花序寬度表達狀態為“中”對應的標準品種。

聚傘花序寬度為37.6～40.5 mm的品種分別為Holly Berry和菲絲米勒-奧林匹亞。與Holly Berry相比，菲絲米勒-奧林匹亞的箱體相對較小，中位數幾乎位于四分位距箱體的中心位置，數據穩定性和對稱性較好，可選作聚傘花序寬度表達狀態為“寬”對應的標準品種。

2.2.2 一品紅杯狀聚傘花序腺體大小箱線圖分析各一品紅品種的杯狀聚傘花序腺體大小的表達范圍一般分布在0.5～8.0 mm，可分為7個等級，注2-8，即杯狀聚傘花序腺體大小分別為≤2.7 mm、2.8～3.4 mm、3.5～4.1 mm、4.2～4.8 mm、4.9～5.5 mm、5.6～6.2 mm、≥6.3 mm。針對這一不完整尺度，也應提供至少3種表達狀態的標準品種，分別對應代碼為3、5和7的性狀表達狀態，性狀描述分別為“小”“中”和“大”。在75個品種中，通過剔除變異系數大于10%的品種，共有24個品種的杯狀聚傘花序腺體大小屬于3種表達狀態，即2.8～3.4 mm、4.2～4.8 mm和 5.6～6.2 mm。

如圖2所示，杯狀聚傘花序腺體大小為2.8～3.4 mm的品種分別是索諾拉-粉色、索諾拉-瑪瑙、索諾拉-火焰、索諾拉-深紅和柯帝茲-瑪瑙。索諾拉-粉色、索諾拉-深紅和柯帝茲-瑪瑙的箱體相對較長，可見這些品種的數據波動較大，數據變異性較其他品種更大，穩定性也更差；索諾拉-瑪瑙的中位數嚴重偏離四分位距箱體的中間，數據呈現不對稱性，且其數據還出現2個溫和異常值，因此上述品種可排除。索諾拉-火焰的箱體小，數據更穩定，可作為杯狀聚傘花序腺體大小表達狀態為“小”對應的標準品種。

圖2 24個品種杯狀聚傘花序腺體大小的箱線圖

杯狀聚傘花序腺體大小為4.2～4.8 mm的品種分別為更早生天鵝紅、早生圣誕之星、天鵝絨早期、自由紅、自由紅早期、自由白色、中國紅、歐洲之星、柯帝茲、達芬奇、Cinnamon Ster、酒會、酒會粉、冠軍、早熟金獎、冰火和紅愛富。更早生天鵝紅、早生圣誕之星、天鵝絨早期、自由紅、自由白色、中國紅、歐洲之星、柯帝茲、Cinnamon Ster、酒會粉、早熟金獎、冰火和紅愛富的箱體較長，其數據變異性較其他品種大，數據穩定性較差；自由紅早期、酒會及上述品種中除自由白色外的品種的中位數偏離上下四分位數的中心位置，數據分布呈偏態性，且其中不少品種的上觸須和下觸須長度差異明顯，數據對稱性差；早生圣誕之星、自由紅早期、酒會、酒會粉和冠軍的數據均出現異常值，尤其是自由紅早期出現了極端異常值。而相較于其他品種，達芬奇的箱體較小，數據在2年內波動較小，穩定性和對稱性均較好，可作為杯狀聚傘花序腺體大小表達狀態為“中”對應的標準品種。

杯狀聚傘花序腺體大小為5.6～6.2 mm的品種分別為彼得之星和彼得之星粉色。彼得之星粉色的箱體較長，且中位數嚴重偏離上下四分位數的中心位置，數據分布偏態性高。而彼得之星的數據穩定性和對稱性均較好，可作為杯狀聚傘花序腺體大小表達狀態為“大”對應的標準品種。

3 小結與討論

標準品種是測試指南中列入的用于示例或校正描述性狀表達狀態的標樣品種，是對品種的性狀尤其是數量性狀進行客觀和科學描述的重要依據［15］。在篩選標準品種時，應秉承市場上推廣程度較大、品種來源獲取方便、繁殖方式簡單、性狀表達穩定、環境適應能力強和以盡可能少的品種滿足不同的性狀表達的原則［16，17］。因原標準品種退出市場導致其來源受限和目前植物品種更新換代速度較快等因素，標準品種應定期更新，以確保測試指南中標準品種的準確性和適用性，以便DUS測試工作的順利進行。中國2009年發布的《一品紅DUS測試指南》［5］中列出的聚傘花序寬度和杯狀聚傘花序腺體大小性狀對應的標準品種與UPOV測試指南［6］中的一致，聚傘花序寬度性狀描述和代碼為“3窄”“5中”“7寬”對應的標準品種分別為Duecitric、Eckabud和Purple Heart，而杯狀聚傘花序腺體大小性狀代碼和描述為“3小”“5中”“7大”對應的標準品種分別為Purple Heart、Fismars Marble和Peterstar。由于本測試站未收集到 Duecitric、Purple Heart和 Fismars Marble，通過對已收集品種性狀數據的統計分析，篩選并確立菲絲瑪斯和菲絲米勒-奧林匹亞分別為聚傘花序寬度性狀代碼和描述為“3小”和“7大”對應的標準品種，菲絲瑪斯和達芬奇分別為杯狀聚傘花序腺體大小性狀代碼和描述為“3小”和“5中”對應的標準品種。

標準品種在某種環境條件下性狀表型的穩定性及對環境的適應性直接關系到新品種DUS測試結果的科學性、準確性和客觀性。由于當前 《一品紅DUS測試指南》［5］中大多是歐洲品種或者適用于歐洲地區的品種，因此對測試指南中的標準品種進行重新評價，并根據實際表現情況篩選出與中國生態環境相適應的標準品種非常必要。針對 《一品紅DUS測試指南》［5］中列出的聚傘花序寬度和杯狀聚傘花序腺體大小這2個數量性狀所對應的5個標準品種，本測試站共收集到其中2個品種—持久紅（Eckabud）和彼得之星（Peterstar）。之前的研究發現持久紅聚傘花序寬度實際平均測量值為24.2 mm，根據上述分級標準，對應的代碼為2，而其在《一品紅DUS測試指南》［5］中的代碼為5，由此可見實測代碼與指南中的代碼差異較大，需對聚傘花序寬度性狀代碼和描述為 “5中”對應的標準品種進行優化。因此，根據箱線圖分析結果，達芬奇被確立為聚傘花序寬度性狀代碼和描述為“5中”對應的標準品種。基于對連續2年測試數據的箱線圖分析，發現彼得之星杯狀聚傘花序腺體大小實際測量結果的代碼與UPOV測試指南［6］中的完全吻合，說明其性狀表達典型性和區域適應性好。因此，本研究證實彼得之星適宜用作杯狀聚傘花序腺體大小性狀代碼和描述為“7大”對應的標準品種。