廣州市大腹異木棉和美麗異木棉花色多樣性研究

金海湘 黃頌誼 龔雪 黃桂蓮 鄧建忠 羅怡柳

摘要：應(yīng)用顏色科學(xué)研究大腹異木棉（Ceiba speciosa）和美麗異木棉（C. insignis）花色多樣性，以期為花色分類方法提供新思路，并為2種異木棉新優(yōu)花色品種培育提供素材。研究先利用RHSCC進(jìn)行花色標(biāo)定，再采用多種顏色系統(tǒng)（孟賽爾顏色系統(tǒng)和ISCC-NBS色名表示法）進(jìn)行分級賦值以便進(jìn)行運算，最后采用系統(tǒng)聚類的方法進(jìn)行花色分類。通過聚類分析將大腹異木棉的花色分為4個色系（紫粉色、紫紅色、淡紫粉色、黃白色），將美麗異木棉花色分為3個色系（紫粉色、紅紫色、紫紅色）。采用的花色分類方法能夠成功地將美麗異木棉和大腹異木棉進(jìn)行花色分類。

關(guān)鍵詞：美麗異木棉；大腹異木棉；花色；花色分類；聚類分析；英國皇家園林學(xué)會比色卡

中圖分類號：S685文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號：cjas2020-0202

Flower Color Diversity of Ceiba speciosa and C. insignis in Guangzhou

Jin Haixiang， Huang Songyi， Gong Xue， Huang Guilian， Deng Jianzhong， Luo Yiliu

（Guangzhou Landscaping Company， Guangzhou 510440， Guangdong， China）

Abstract： Color science is used to study the flower color diversity of Ceiba speciosa and C. insignis， aiming to provide references for flower color classification methods and materials for the cultivation of new excellent varieties. First， the Royal Horticultural Society Colour Chart （RHSCC） was used to calibrate the flower color. Secondly， multiple color systems （Munsell color system and ISCC-NBS Method of designating colors） were adopted for grading and valuation. Finally， the system clustering method was used for color classification. The results show that the color of C. insignis is divided into 4 groups （purple pink， purple red， light purple pink， yellow white）， and the color of C. speciosa is divided into 3 groups （purplish pink， reddish purple， purplish red）. The color classification method in this study can successfully classify the colors of C. speciosa and C. insignis.

Keywords： Ceiba speciosa； Ceiba insignis； Flower Color； Classification of Design and Color； Cluster Analysis； RHSCC

0引言

吉貝屬又名異木棉屬隸屬于木棉科，共有17個種，原產(chǎn)地為中南美洲和非洲西部[1]。該屬物種因觀賞價值較高被廣泛引種栽培于世界各地?zé)釒А啛釒У貐^(qū)。中國于20世紀(jì)60—70年代引入異木棉，逐步在廣東、海南、福建等地推廣栽培。目前廣州市城市園林綠化中被廣泛應(yīng)用的2種異木棉為美麗異木棉（Ceiba. speciosa）和大腹異木棉（C. insignis），且兩者存在種間雜種[2]，物種間多個性狀（葉、莖干顏色、花等）極為相似。

花色是決定花觀賞價值的重要因素之一，在很大程度上決定著花的品質(zhì)特性[3]，也是觀賞植物重要的表型性狀，亦是品種培育的重要分類依據(jù)[4]。美麗異木棉、大腹異木棉的花瓣顏色均分為先端和基部2個部分，基部所占面積較小，先端所占面積較大，新鮮花瓣的基部顏色為黃色，而花瓣先端花色豐富、差異性較大[1，5]。

在花色的描述上，英國皇家園林學(xué)會比色卡（Royal Horticultural Society Color Chart，RHSCC）是國內(nèi)外常用記錄色彩基本特征最準(zhǔn)確有效的工具，也是《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南總則》（GB/T 19557.1—2004）規(guī)定的記錄目測性狀顏色數(shù)據(jù)采用的普遍方法[6]。國內(nèi)花色研究常采用國畫中白色、淺紅色、紅色、紫紅色等描述方法[5]。但以上方法記錄數(shù)據(jù)為描述性數(shù)據(jù)，無法進(jìn)行運算。另一種測量方法是采用分光色差儀測量花色的L*、a*、b*值，記錄數(shù)據(jù)雖然可以進(jìn)行運算，但在使用中存在表達(dá)不夠直觀和無法明確區(qū)分淺色色系的局限性[7]。

RHSCC中顏色的命名是根據(jù)國際照明委員會（Commission Internationalede L’ Eclairage（法）， CIE）的色度圖坐標(biāo)系（CIE co-ordinates）和孟賽爾顏色系統(tǒng)（Munsell Colour System）客觀確定的[8]。孟賽爾顏色系統(tǒng)按照樣品的明度、色調(diào)和彩度三維坐標(biāo)對大量的顏色樣品進(jìn)行排序，使得顏色樣品在這個三維坐標(biāo)方向上具有視覺等間距的等級[9]。ISCC-NBS色名表示法（Inter- Society Color Council- National Bureau of Standards）是由美國國內(nèi)色彩研究學(xué)會（Inter-Society Color Council）根據(jù)孟賽爾顏色系統(tǒng)提出的色名表示法，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（National Bureau of Standards）整理而成[10]，且已運用到了花色研究中[11-13]。多項研究論證了CIE顏色系統(tǒng)、RHSCC、孟賽爾顏色系統(tǒng)和ISCC-NBS之間緊密關(guān)系和轉(zhuǎn)換方法，CIE顏色系統(tǒng)、RHSCC、孟賽爾顏色系統(tǒng)對顏色的描述在ISCC-NBS中均能找到對應(yīng)的色名或區(qū)域[7-8，14-17]。

基于RHSCC、孟賽爾顏色系統(tǒng)和ISCC-NBS色名表示法之間存在的緊密聯(lián)系，筆者利用RHSCC對廣州市綠地中2種異木棉及其種間雜合體的花先端顏色進(jìn)行標(biāo)色，結(jié)合ISCC-NBS色名表示法進(jìn)行分類，并采用孟賽爾顏色系統(tǒng)進(jìn)行賦值，以期準(zhǔn)確直觀地表達(dá)植物顏色的同時解決RHSCC標(biāo)色法無法運算的問題，完成花色分類。

1材料與方法

1.1植物材料

樣品為廣州市公共綠地中栽培個體，是樹齡5年以上、正常開花的健壯植株，花色標(biāo)定樣本量共175個。175個樣本中共鑒定種質(zhì)68個樣本，其中美麗異木棉樣本16個、大腹異木棉樣本46個，兩者雜合體6個。

175個樣本的花色概況調(diào)查數(shù)據(jù)用于顏色分級，62個純種樣本（表1）數(shù)據(jù)用于美麗異木棉和大腹異木棉花色聚類分析。

1.2花色測定和分級方法

1.2.1花色標(biāo)定方法采用2015年版本的RHSCC進(jìn)行顏色測定。2019年7—12月對2種異木棉及其種間雜合體不區(qū)分種類進(jìn)行花色初步測量，每株個體采集開放時間在3天以內(nèi)的新鮮花3朵進(jìn)行花色測定，選擇最一致的色號進(jìn)行記錄。

1.2.2花色分級與賦值方法首先將RHSCC標(biāo)定的花色色號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)ISCC-NBS色名表示系統(tǒng)中第3等級顏色描述方法中對應(yīng)色名[7]，然后按照ISCC-NBS的色名進(jìn)行初步分類，用孟賽爾顏色系統(tǒng)中色相、明度、飽和度表示值范圍為對應(yīng)色名賦值，并進(jìn)行分級以便聚類分析。

色相分級方法。上述收集到的花色中涉及的色相按照孟賽爾顏色色相環(huán)順序等分色相角，確定色相級數(shù)以此表示不同花色間色相的區(qū)別與距離。

明度和飽和度分級方法。因不同色名在孟賽爾顏色系統(tǒng)中不是一個特定值而是用范圍表示[18]，因此，將上述花色名對應(yīng)明度和飽和度區(qū)間范圍的中位數(shù)作為等級數(shù)。

1.3種質(zhì)鑒定

采集健康正常葉片2片/株，采用CTAB法[19]提取樣品的DNA，然后利用nrITS測序并與GenBank的數(shù)據(jù)庫中本屬物種的nrITS序列進(jìn)行比較鑒定種質(zhì)。共測得美麗異木棉樣本16個、大腹異木棉樣本46個（表1）。

1.4數(shù)據(jù)分析

用Excel軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理。采用SPSS 20.00軟件進(jìn)行花色聚類分析，采用系統(tǒng)聚類法歐式距離平方得出聚類樹。

2結(jié)果與分析

2.1 2種異木棉及其雜合體花色初步測定

廣州市2種異木棉及其種間雜合體樣本共175個，花瓣先端花色對應(yīng)RHSCC的色彩分布集中在紅-紫（Red-purple Group）和白（White Group）2個色系，以紅-紫色系為主，白色系出現(xiàn)頻率極低，占比分別為94.88%和5.12%。紅-紫色系中以深紫粉色和艷紫紅色最多，分別為31.25%和23.30%（圖1）。

花色可細(xì)分為淡紫粉色（Pale Purplish Pink）、淺紫粉色（Light Purplish Pink）、中紫粉色（Moderate Purplish Pink）、強紫粉色（Strong Purplish Pink）、艷紫粉色（Vivid Purplish Pink）、深紫粉色（Deep Purplish Pink）、艷紫紅色（Vivid Purplish Red）、強紫紅色（Strong Purplish Red）、深紫紅色（Deep Purplish Red）、淺紅紫色（Light Reddish Purple）、艷紅紫色（Vivid Reddish Purple）、強紅紫色（Strong Reddish Purple）、粉白色（Pinkish White）、黃白色（Yellowish White），共14個色度39個色號（表 2）。

2.2花色指標(biāo)分級與賦值

經(jīng)過初步RHSCC顏色測定可知，收集到的花色中涉及的色相為5Y（黃色）至10RP（紫紅色），按照順序等分色相角，在色相環(huán)中可分為7級，5Y-10YR=1、 10YR-5YR=2、5YR-10R=3、10R-5R=4、5R-10RP=5、10RP-5RP=6、5RP-10P=7。詳細(xì)的花色分級和賦值情況見表3，鑒定出的大腹異木棉和美麗異木棉的花色情況見表3。

2.3美麗異木棉和大腹異木棉花色聚類分析

對16個美麗異木棉樣本進(jìn)行系統(tǒng)聚類，將美麗異木棉分顏色分為3類，如圖2～3所示。第一類顏色為紫粉色（A），占比31.25%，包含Deep Purplish Pink、Strong Purplish Pink、Moderate Purplish Pink、Light Reddish Purple；第二類為紅紫色（B），占比50.00%，包含Strong Reddish Purple、Vivid Reddish Purple；第三類為紫紅色（C），占比18.75%，包含Strong Purplish Red、Vivid Purplish Red。第一類顏色為粉色和明度較高的粉紫色，該組明度最高；第二類為2種紅紫色，色相較另外2組色相更偏紫；第三類為2種紫紅色，其飽和度較第一類顏色更高，色相較第二類偏紅。

對46個大腹異木棉樣本進(jìn)行系統(tǒng)聚類，將大腹異木棉顏色分為4類，如圖4～5所示。第一類為紫粉色（A），占比39.13%，包含Deep Purplish Pink、Strong Purplish Pink、Moderate Purplish Pink 3種粉色；第二類為紫紅色（B），占比43.48%，包含Strong Purplish Red、Vivid Purplish Red 2種顏色；第三類為淡紫粉色（C），占比4.35%，包含2種顏色顯著較淡的粉色（Pale Purplish Pink、Light Purplish Pink）；第四類為黃白色（D），占比13.04%。第一類至第三類為彩色系，而第四類為明度最高、飽和度極低的白色。第一類和第三類都為粉色，較第二類飽和度低，且第二類顏色色相更偏紅。第三類顏色的粉色飽和度最低，明度較高。

3結(jié)論

美麗異木棉與大腹異木棉因絢麗的花色受到越來越多的喜愛，逐步成為廣州城市綠地中重要的觀賞喬木。研究發(fā)現(xiàn)，利用RHSCC對花色進(jìn)行標(biāo)定，并采用ISCC-NBS色名表示法對花色進(jìn)行簡化，再利用孟賽爾顏色表示系統(tǒng)的特點進(jìn)行賦值分級并聚類，可以有效地將2種異木棉的花色進(jìn)行分類。其中美麗異木棉花色被分為3類，大腹異木棉花色被分為4類。研究結(jié)果為觀賞植物花色的測量數(shù)量化及分類提供了新的思路，同時為美麗異木棉和大腹異木棉的品種鑒定和分類、花色形成、新異花色培育等研究工作提供了有力工具。

4討論

4.1植物花色分類方法

花色是植物分類的重要依據(jù)之一，由于顏色的復(fù)雜性、分類標(biāo)準(zhǔn)的不同、視覺差異等，花色的判定較為困難[20]，目前較為客觀的方法有比色卡比色和儀器測色[21]。以往對花色的研究多利用L*、a*、b*值進(jìn)行聚類分析，但也發(fā)現(xiàn)了無法完全表征的植物花色分布點，如不能將白色和部分淺色系進(jìn)行區(qū)分或色相差異大的淺色系之間無法區(qū)分的問題[7，22- 25]。如李崇輝[24]使用RHSCC結(jié)合聚類分析和判別分析的方法進(jìn)行了數(shù)量分類研究將牡丹栽培品種花色劃分為8類，但沒能很好地區(qū)分顏色飽和度偏低的色系。吳芳芳等[4]利用Lab色差儀測色法結(jié)合L*、a*、b*值進(jìn)行聚類，將荷花花色分為6類，但亦存在上述問題，如黃色花色品種被分散在白色系品種中。白新祥[25]對281個菊花栽培品種的花色表型進(jìn)行數(shù)量分類，得到黃色、橙色、白色、粉色、紫色、紅色和復(fù)色7個色系，其中，綠色品種沒有被單獨聚為一類，而分散在黃色或者白色組中，灰色系也分散在白色組中。另一方面，在生產(chǎn)和科學(xué)研究中使用儀器測色直接得到L*、a*、b*數(shù)據(jù)值，不能直接通過數(shù)值對花色命名，無法形成花色的感性認(rèn)知[12]。

本研究中使用的RHSCC測定結(jié)合ISCC-NBS顏色表示方法和孟賽爾顏色系統(tǒng)賦值并聚類的方法不存在此類問題，可有效地將白色系和淺色系分離出來，如大腹異木棉中黃白色系（聚類中第四類顏色）、淡紫粉色系（聚類中第三類顏色）。但該方法也存在操作繁瑣、費時費力的不足之處，在今后的研究中或可通過算法編程開發(fā)與RHSCC和ISCC-NBS色明表示法相關(guān)聯(lián)的專業(yè)軟件進(jìn)行運算或查詢來解決這一問題。

4.2美麗異木棉與大腹異木棉花色特點

在顏色調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，美麗異木棉、大腹異木棉及其種間雜合體在色相上明顯可以分為紫紅色系和白色系2個類群。通過聚類發(fā)現(xiàn)，美麗異木棉花色有紫粉色、紅紫色和紫紅色3個色系，大腹異木棉花色有紫粉色、紫紅色、淡紫粉色、黃白色4個色系。從中可以看出，大腹異木棉較美麗異木棉多出一個黃白色系的花色，且存在一個明度較高、顏色飽和度極低的淡色色系淡紫粉色；而美麗異木棉中的紅紫色系是較大腹異木棉所有花色的色相中更偏紫的色系。兩者間均存在紫粉色系和紫紅色系的花。通過研究明確了兩者花色表型上的異同，但深層次的、與花色表型相關(guān)的花青素等相關(guān)成色機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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