30份建蘭種質資源的表型性狀遺傳多樣性研究

王宏利 曾艷華 卜朝陽

摘? 要：以30份不同來源的建蘭種質資源為供試材料，測定其25個表型性狀，計算其各性狀的變異系數，并進行主成分分析和聚類分析，以期揭示建蘭各品種間的親緣關系及遺傳差異。結果表明，30個建蘭供試品種各表型性狀的變異幅度為9.28%～76.17%，各表型性狀間均存在較大程度的變異;表型性狀聚類分析結果顯示30個建蘭供試品種歐式距離范圍為3.612～38.796?！畢R翠粉荷和‘峨眉水仙的歐式距離最小，為3.612，表明二者的親緣關系最近;‘素君荷和‘富山奇蝶之間的歐式距離最大，為38.796，表明二者的親緣關系最遠;其他材料之間的親緣關系位于二者之間。對30個供試品種的表型性狀使用層次聚類法進行樹狀圖繪制，在歐氏距離為16處，30個建蘭供試品種分成4個群集;主成分分析結果表明貢獻值最大的花部性狀有花葶高度、花長和唇瓣長等性狀，均與花部質量有關，花部性狀的綜合評分表明廣東佛山的‘紅君荷花部綜合特性最好，觀賞價值最高，廣東佛山的‘水晶皇梅綜合特性最低。

關鍵詞：建蘭;表型性狀;主成分分析;聚類分析

中圖分類號：S682.31????? 文獻標識碼：A

Genetic Diversity of Phenotypic Traits of 30 Cymbidium ensifolium Germplasm Resources

WANG Hongli， ZENG Yanhua， BU Chaoyang

Flower Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China

Abstract： 30 species of Cymbidium ensifolium from different resources were selected as the research materials. The phenotypic trait measuring， variation coefficients of each trait， principal component analysis and cluster analysis were conducted to reveal the genetic relationship of the germplasms to provide basis for the identification of varieties and cross breeding of C. ensifolium. The analysis of phenotypic traits showed that the variation range of each phenotypic trait was 9.28%-76.17%， and there was a large degree of variation among all phenotypic traits. The results of cluster analysis showed that the range of euclidean distance of the 30 experimental materials was 3.612-38.796. ‘Huicui Fenhe and ‘Emei Narcissus had the smallest euclidean distance of 3.612， indicating the closest genetic relationship， while ‘Sujunhe and ‘Fushan Qidie had the largest euclidean distance of 38.796， indicating the furthest genetic relationship. The hierarchical clustering method was used to draw the dendrogram of the phenotypic traits of the 30 test materials. At the Euclidean distance of 16， the 30 test varieties are divided into 4 clusters. The principal component analysis results showed that the largest contribution value included the scape height， flower length， and lip length which are all related to the quality of flowers. The comprehensive score of the flower traits showed that the comprehensive characteristics of ‘Hongjunhe from Foshan， Guangdong were the best and the ornamental value was the highest， and ‘Shuijing Huangmei from Foshan， Guangdong had the lowest comprehensive characteristics.

Keywords： Cymbidium ensifolium; phenotypic traits; principal component analysis; cluster analysis

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.007

建蘭[Cymbidium ensifolium （L.） Sw.]屬于國蘭的一大種群[1]。其花淺黃綠色，芳香。與其他種類國蘭明顯區別是，其花期較長且可多次開花（1年可達6次），故又名四季蘭。常見栽培品種包括：‘金絲馬尾‘鳳尾素‘小桃紅‘龍巖素‘鐵骨素‘君荷‘朝陽三星蝶等。建蘭喜溫暖濕潤和半陰環境，耐寒性差，越冬溫度不低于3 ℃，怕強光直射，不耐水澇和干旱，宜疏松肥沃和排水良好的腐葉上。建蘭不僅觀賞價值高，還可以入藥使用，有極高的經濟價值。

表型性狀多樣性是遺傳物質多樣性的具體表現，是進行遺傳多樣性研究最基本最重要的組成部分[2]。目前，我國蘭屬植物的研究主要集中在蘭花的鑒別分類[3-5]、高效栽培[6-9]、組織培養[10-12]及分子調控機理[13-15]等方面。廣西農業科學院花卉研究所的卜朝陽等在春蘭、豆瓣蘭、蕙蘭等國蘭資源收集繁育及育種研究方面取得了較好成果，但在蘭屬植物各種質的遺傳背景領域等方面研究還鮮見報道。曾碧玉等[16]收集了大量各地區的蘭屬品種并對蘭花選育種研究進展進行了綜述;傅巧娟等[17]則從細節出發，調查蘭屬植物的株形、葉片等農藝特征在品種間的相關性，得出了蘭屬種質表型多樣性豐富，數量性狀變異程度高的結論，間接地驗證了中國植物志關于蘭屬種質多樣性豐富的相關理論。張韶伊等[18-19]分別對蕙蘭及春蘭的特征和生物學性狀進行了調查研究;姜殿強等[20]對建蘭、寒蘭的花表型結構進行了分析研究。本研究通過對廣西農業科學院花卉研究所資源圃內的30份建蘭種質資源的25個表型性狀進行測定，分析其資源的多樣性和親緣關系，以期為蘭屬植物的分類和資源進一步評價利用提供參考依據。

1? 材料與方法

1.1? 材料

實驗所用的30個建蘭品種（表1）是廣西農業科學院花卉研究所科研人員于2017年6月陸續從臺灣、四川、福建、廣東等地收集而來，種植在廣西農業科學院花卉研究所資源圃內。

每個建蘭品種種植8株，每份材料都種植于0.15 m2的實驗區域內，間距30 cm，15 d澆水1次，每周施1次花多多氮、磷、鉀稀薄液肥，用量5 g，施肥要寧淡勿濃，每天維持10 h光照等常規的栽培方式進行統一管理。

1.2? 方法

1.2.1? 表型性狀的選擇及數據采集? 由于蘭屬植物是以觀葉賞花為主，評價蘭屬植物的重要指標是蘭花的葉姿、葉藝和花的顏色、形狀等特征，根據云南省農業科學院質量標準與檢測技術研究所制定的蘭屬植物品種特異性、一致性和穩定性測試指南，選取了株高、葉長、花瓣形狀、花葶著花數等25個具有代表性且遺傳相對穩定的表型性狀進行測試，當待測品種在盛花期時分別選取健康單株用卷尺、游標卡尺對各個性狀進行測量，然后進行統計分析。

1.2.2? 性狀評價標準? 參考敖素燕等[21]的31個國蘭品種的數量性狀分析及國蘭表型性狀與核型分析方法，確定建蘭測試性狀及方法見表2。在建蘭花朵開放到最佳狀態時，記錄表2的各項指標，各項指標的觀察樣本數不少于5株，以實測值求平均數對數量性狀、賦值后的質量性狀（表3）進行記錄和分析。

1.3? 數據處理

所測表型數據進行標準化處理后，使用Excel軟件對質量性狀出現頻率和表型變異系數進行處理，用社會科學統計軟件SPSSAU在線系統進行主成分分析及聚類分析。

2? 結果與分析

2.1? 30個建蘭品種質量性狀出現的頻率

30個建蘭品種11個質量性狀的多樣性統計分析見表4。不同表型性狀在群體中出現的頻率不同，其中主花色為粉色或者紅色類型、葉藝為無類型、萼片及花瓣姿態為全內拱、唇瓣為有斑點類型、花香濃度為香味較明顯類型等性狀在各表型性狀中出現的頻率相對較高，是具有代表性的表型性狀。

2.2? 30個建蘭品種表型性狀的變異分析

對30個建蘭品種各表型性狀進行統計分析。從圖1、表5可見，建蘭試驗材料遺傳變異豐富，

各表型性狀的變異幅度為9.28%～76.17%，說明存在較大程度的變異。變異系數從大到小依次為：唇瓣形狀（76.17%）>唇瓣（74.52%）>葉藝（62.51%）>萼片及花瓣姿態（53.29%）>葉片形狀（49.79%）>萼片寬（38.25%）>花瓣形狀（36.96%）>花長（36.63%）>花葶著花數（34.70%）>花梗粗（32.65%）>唇瓣長（32.28%）>花寬（31.15%）>主花色（30.95%）>花葶高度（28.45%）>花瓣顏色數量（27.90%）>葉色（26.26%）>葉寬（26.25%）>唇瓣寬度（25.45%）>萼片長（23.94%）>葉片數（23.06%）>株高（22.05%）>葉長（18.72%）>花香濃度（17.70%）>株型（13.12%）>葉尖端形狀（9.28%）。唇瓣形狀的變異系數為76.17%，在25個表型性狀中最高，葉尖端形狀變異系數為9.28%，在25個表型性狀中最低，其余性狀的變異幅度處于唇瓣形狀和葉尖端形狀之間。

2.3? 花部性狀主成分分析

根據特征根大于1的原則提取了前6個主成分，特征根分別為4.049、2.373、1.838、1.321、1.254、1.094，貢獻率分別為25.305%、14.833%、11.485%、8.255%、7.837%和6.84%，累計貢獻率為74.557%，這6個主成分幾乎涵蓋了影響建蘭花部表型性狀的大部分因素。由建蘭花部旋轉后的成分矩陣表6可知，萼片長、花長、花寬、萼片及花瓣姿態、花瓣顏色數量、唇瓣長、唇瓣寬和唇瓣等8個性狀包含在第1主成分當中，萼片及花瓣形狀、花瓣顏色數量與其他各性狀呈負相關，其余性狀間呈正相關。其中，在第1主成分中萼片長的權重系數最大，其值為0.913，權重系數最小的是唇瓣，其值為0.472，通過查看成分得分系數矩陣表，旋轉因子的得分分別為0.225、0.117?；ㄝ阒〝?、花葶高度、花梗粗、花瓣形狀、唇瓣寬度、唇瓣形狀、花香濃度7個性狀包含在第2主成分當中。第3主成分包括花葶著花數、主花色、唇瓣3個性狀，三者呈正相關，主花色（0.687）比萼片寬（?0.515）的權重值要大。第4主成分包括萼片寬、唇瓣形狀2個性狀，與其他性狀存在正相關。第5主成分包括花葶高度、花梗粗、萼片寬和唇瓣長度4個性狀。第6主成分只包括花香濃度1個性狀。可見，花葶高度、花長和唇瓣長等性狀在花部性狀中貢獻值最大，這些性狀都和花部質量聯系緊密;其次是花葶著花數、萼片長、萼片寬和花色等性狀，這些性狀都與花部視覺感官有關。

花部性狀主成分因子得分表見表7。由表7可知，花部性狀綜合得分最高的是8號廣東佛山的‘紅君荷，花部性狀綜合得分最低的是21號廣東佛山的‘水晶皇梅。

根據建蘭品種花部性狀的綜合得分繪制柱形圖。由圖2可知，花部綜合特性最好、觀賞價值最高的是8號廣東佛山的‘紅君荷。6號福建泉州的‘素君荷、7號福建漳州的‘紅月、10號福建漳州的‘朝陽三星蝶花部綜合得分都達到了0.50以上，綜合特性表現較好，21號廣東佛山的‘水晶皇梅綜合特性最低，其他建蘭品種的花部綜合特性介于二者之間。綜上，花部性狀綜合得分高的建蘭品種具有花葶著花數相對其他品種多，花型的花朵飽滿，萼片長、寬尺度相對較大的特點，觀賞價值比較高。

2.4? 聚類分析

使用SPSSAU軟件計算30份建蘭種質間的歐式距離，其范圍為3.612～38.796，其中，4號福建泉州的‘匯翠粉荷和19號四川峨眉山的‘峨眉水仙的歐式距離最小，為3.612，表明二者的親緣關系最近;6號福建泉州的‘素君荷和9號臺灣桃園的‘富山奇蝶之間的歐式距離最大，為38.796，表明二者的親緣關系最遠，其他材料之間的親緣關系位于二者之間。

對30個供試材料的表型性狀使用層次聚類法進行樹狀圖繪制（圖3），結果顯示，在歐氏距離為16處，30個建蘭供試品種分成4個群集。

類群Ⅰ有：‘匯翠粉荷‘峨眉水仙‘鐵骨素梅‘峨眉牡丹‘紅月‘一品梅‘老彩仙‘紅君荷‘名山仙子‘中華水仙‘水晶皇梅‘三元蝶‘雙龍紅梅‘黃一品‘青山玉泉‘朝陽三星蝶‘星雨流芳‘彩荷;

類群Ⅱ有：‘梨山獅王‘荷三星‘秋雪‘荷王‘紅貓芯蝶‘中華彩霞‘富山奇蝶‘君荷‘黃光登;

類群Ⅲ有：‘嘉州秀梅‘錦旗;

類群Ⅳ有：‘素君荷。

在歐氏距離為14處，可以將類群Ⅰ劃分為2個亞類，Ⅰ-i亞類包括4號福建泉州的‘匯翠粉荷、19號四川峨眉山的‘峨眉水仙、10號福建漳州的‘朝陽三星蝶等16份材料，該類材料的特點為：除了‘紅君荷外，其余材料花梗粗、唇瓣長等性狀均處于中下水平;Ⅰ-ii亞類只包括17號四川樂山的‘星雨流芳、28號福建漳州的‘彩荷2份材料。該類所有材料葉片長、葉寬及葉片數均處于最低水平。類群Ⅱ中的‘匯翠粉荷瓣型規整大氣，該類材料的特點為花葶著花數、花葶高度等性狀均處于中上水平。類群Ⅲ中的2份建蘭材料各性狀參數接近，二者表型性狀除葉藝和主花色外其他特征相似度高。類群Ⅳ中‘素君荷各個性狀表現都較好，它在14個數量

性狀的觀測中表現狀態佳，觀賞價值高，能夠滿足市場需要。

不同類群主要性狀指標平均值見表8?？梢?，類群Ⅰ的平均株高為26.19 cm，平均葉長為37.69 cm，平均葉寬為1.54 cm，平均花葶高度為18.78 cm，平均花梗粗為2.88 mm，平均花長為3.04 cm，平均花寬2.97 cm，這一類群的顯著特點是株高、葉長、葉寬、花葶高度、花梗粗和花長、寬都適中。類群Ⅱ的平均株高為22.72 cm，平均葉長為28.30 cm，平均葉寬為1.48 cm，平均花葶高度為14.96 cm，平均花梗粗為2.57 mm，平均花長為3.40 cm，平均花寬2.90 cm，這一類群在4個類群中性狀最差，除花長外其余性狀的觀測平均值都是最低的。類群Ⅲ的平均株高為38.00 cm，平均葉長為40.05 cm，平均葉寬為1.53 cm，平均花葶高度為25.40 cm，平均花梗粗為2.92 mm，平均花長為3.50 cm，平均花寬2.95 cm，這一類群在4個類群中性狀較優，僅次于類群Ⅳ。類群Ⅳ的平均株高為39.30 cm，平均葉長為51.30 cm，平均葉寬為1.90 cm，平均花葶高度為34.50 cm，平均花梗粗為2.93 mm，平均花長為5.60 cm，平均花寬4.60 cm，這一類群在4個類群中性狀最優，所有主要數量性狀的觀測值都是最高的。

3? 討論

表型性狀分析結果表明：建蘭實驗材料各表型性狀的變異幅度為9.28%～76.17%，各表型性狀間存在較大程度的變異。表明建蘭植物種質材料的數量性狀變異大，遺傳多樣性豐富，可以利用系統選育及雜交育種等方法從中選育出性狀優良的建蘭新品種。在本次研究中，很多數量性狀集中于花部，針對花部性狀進行分析可知，相對于其在種內所呈現出來的較高穩定性而言，其在種間則表現出來一定的變化，因此，此類性狀能夠有助于品種的分類與鑒定?；ú啃誀罹C合得分高的建蘭材料具有花葶著花數相對其他品種多，花

朵飽滿，萼片長、寬尺度相對較大的特點，觀賞價值比較高。廣東佛山的‘紅君荷花部綜合特性最好，觀賞價值最高。廣東佛山的‘水晶皇梅綜合特性最低，觀感較差，這和實際觀測蘭花田間表現具有一致性。部分數量性狀在品種間會表現出差異，變異程度往往會受到其品種的不同性狀而影響，相對于蕊柱長度和寬度只在少數品種之間表現出極明顯的差異性來說，萼片和花瓣的長度所表現出來的性狀往往會在很多的品種中表現出明顯的差異。在建蘭種內，花葶在花數、萼片的長寬這幾個性狀當中差異并不大，而在種間則表現出明顯的差異，出現這種情況的原因可能

與建蘭一葶多花的特征有關。由于數量性狀的局限性，在今后工作中可以更深入從花色、花瓣、花型、葉姿、葉藝等其他表型性狀上展開系統化的研究，以期為建蘭新品種的選育奠定基礎。

30份建蘭種質在歐氏距離為16處被分別歸于4個類群。并且，當這些材料進行交叉聚集時，其結果總體上與其所表現出來的表型性狀變異規律一致。表型聚類中，建蘭供試材料根據株高和花葶著花數等性狀的差異劃分為三大類，5種建蘭品種材料的唇瓣長、花葶高度等性狀均處于中等偏上水平聚在1個類群中;中國四川峨眉的‘中華彩霞和日本的‘青山玉泉未聚在同一類群，可能的原因為材料來源地差異過大，二者性狀由于環境的差異而出現了不同。表型性狀多樣性受生境條件和空間距離等多因素的影響，是在形態水平上對遺傳多樣性的展現，代表著物種的變異程度大小和遺傳多樣性[22-23]。就本研究而言，研究過程中所選用的供試品種所適應的環境復雜多樣，因而在廣西南寧市的同一試驗地進行種植的過程中，針對其遺傳相似性，會出現其表型性狀無法準確地真實反映遺傳關系的情況。這一結果和張冬玲等[24]的報道，當所研究的群體分布過于廣泛且存在其外界生態環境過于復雜的情況時，會出現表型差異明顯的結果一致。

本研究明確了廣西農業科學院花卉研究所收集保存的30份建蘭種質資源的表型性狀和遺傳變異相近程度，可以為今后蘭屬雜交選育及雜交種間遺傳多樣性研究提供基礎數據;篩選獲得綜合特性好觀賞價值高的‘紅君荷，可以為居家賞蘭提供參考材料。

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責任編輯：沈德發