深圳高溫高濕環境下29個月季品種適生性評價與篩選

呂校石 徐建峰 許建新 馮麗雄 袁玲 張杰 傅衛民

摘 要 以引進的29個月季品種為試驗材料，測定其在深圳高溫高濕環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電導率等7個與月季適生性相關的生理指標，通過主成分分析將7個指標轉換成累計貢獻達到85.336%的3個主成分，保留了5個載荷量高的指標，并對其進行隸屬函數排序和聚類分析。結果顯示29個月季品種在高溫高濕環境下的適生性可分為適生性強、適生性較強、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個適生性強的月季品種，后續可結合花朵性狀、生殖類指標、保護類指標等進行篩選評價。

關鍵詞 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：S685.12 文獻標志碼：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，深受人們青睞。目前世界上已有超過4萬多個月季品種，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用價值[1]。目前深圳正在高標準建設“世界著名花城”，非常重視月季在深圳的推廣與應用，包括人民公園的南方月季中心、國際月季試驗站（深圳）、香蜜公園的月季花海，特別是粵港澳大灣區·2019深圳花展中[2]，深圳發布了全球首發的月季新品種“深圳紅scarlet bonica”，更是引起深圳政府的高度重視和業界的轟動，從此將深圳乃至華南地區的月季開發與應用推向了新的高度。

深圳處于熱帶亞熱帶季風氣候的華南地區，夏季高溫高濕，年平均氣溫24 ℃，夏季溫度達到30 ℃時，月季受到脅迫進入半休眠狀態，地上部分停滯生長，葉片脫落，盲芽及地下部分產生悶根爛根的現象[3]。而且高溫高濕的環境會給月季帶來許多病蟲害問題，嚴重影響其生長特性及觀賞價值[4]。因此，加強對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都有重要意義。本研究以29個月季品種為材料，通過對其葉片相關生理指標的測定，建立月季適生性綜合評價體系，以篩選出適宜深圳地區種植的月季品種，以期為今后月季品種在華南地區栽培及園林應用提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗材料

試驗地設置在深圳技師學院苗圃，地處東經22°44'、北緯114°13'，2021年平均氣溫24.0 ℃，年降水量1 822.5 mm，年平均相對濕度74%，年均日照時數2 100.7 h，無霜期330 d。引進月季試驗材料為當年生嫁接苗，具體品種名錄見表1。

1.2 ?試驗方法

2021年11月，每個品種選取6株樹勢相近的植株，每株選取2片大小、葉位相似的葉片進行生理指標測定，每個指標2次重復。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法進行測定[6]；按照南京建成生物工程研究所提供的試劑盒說明操作，采用TBA法測定丙二醛（MDA）含量，采用黃嘌呤氧化酶法（羥胺法）測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用茚三酮比色法測定游離脯氨酸含量（Pro）[7]。

1.3 ?數據處理

使用SPSS 27.0和Excel 2010軟件對數據進行分析處理，首先對試驗數據進行KMO和巴特利特檢驗，以保證試驗指標適用于因子分析，并通過降維處理對所有參數進行主成分分析，篩選出貢獻率大的指標，然后對篩選出的主要指標進行隸屬函數分析，計算平均隸屬函數值并進行排序，其中，隸屬函數計算公式為（1），若指標與評價性質為負相關，則用反隸屬函數進行轉換，計算公式為（2）。

[X（u）=Xi-XminXmax-Xmin] ? （1）

[X（u）=1-Xi-XminXmax-Xmin] ? （2）

其中X（u）為隸屬函數值，Xi為每個指標測定值的平均數，Xmax每個品種對應指標的最大值，Xmin為每個品種對應指標的最小值；根據主成分分析結果，使用篩選出的主要指標為基礎，對所有月季品種進行系統聚類分析，度量標準采用平方歐式距離，并制出分類結果譜系圖，對所引進的月季品種進行耐高溫耐高濕的適生性分類。

2 ?結果與分析

2.1 ?7個性狀指標的KMO和巴特利特檢驗

KMO和巴特利特檢驗是在進行因子分析的第一步，用于判斷數據是否可用于因子分析，以及所選指標之間是否互相獨立。根據檢測結果（見表 2），所選的7個指標中，KMO效度值為0.726，在0.7～0.8之間，表明所選數據適合做因子分析，而巴特利特球型檢驗的顯著性結果小于0.05，說明數據呈球型分布，即所有指標相互獨立，所有數據可用作后續分析。

2.2 ?29個月季品種抗性指標的主成分分析

選取29個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、電導率7個指標進行主成分分析，根據分析結果（見表3）可知，前3個成分的特征值均大于1，其中第1主成分的特征值為2.898，其貢獻率為41.395%，前3個成分的累計貢獻率達到85.336%，表示能夠將29個月季品種的適生性的85.336%的信息表達出來，因此前3個主成分可作為29個月季品種耐高溫高濕的綜合分析評價指標。

主成分作為原變量的正規劃線性組合，其各個性狀的載荷量的大小可以有效體現各個性狀在主成分中的重要程度，根據相關矩陣特征向量表（見表4）及圖1可知，第1主成分中丙二醛含量和電導率載荷值較大，其中載荷值最大的是丙二醛含量，為0.900，因此第1主成分可以成為細胞膜通透性因子，可以反映原始數據信息量的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，能夠反映原始數據信息量的16.999%，可以稱為保護因子。

2.3 ?29個月季品種耐高溫高濕隸屬函數分析

在主成分分析中，確定了貢獻率最高的3個主成分，分析了各個主成分中載荷量較大的關鍵指標，因此選取丙二醛（MDA）含量、電導率、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個關鍵指標進行分析，并對5個指標的平均隸屬函數值進行計算和排序，其中第1主成分中的丙二醛和電導率指標反映的是細胞膜脂過氧化程度，在耐高溫高濕的適生性評價中，應取反隸屬函數。由隸屬函數分析可以看出（見表5），在29個月季品種中，平均隸屬函數值最大的是3號月季品種，為0.608，表明其耐高溫高濕的適生性最好，而20號月季品種的平均隸屬函數值最小，為0.127，表明其耐高溫高濕的適生性最差。

2.4 ?29個月季品種耐高溫高濕的適生性聚類分析

根據主成分分析結果，選取在3個主成分中荷載量最大的5個關鍵性指標，即丙二醛含量、電導率、葉綠素b含量、超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量為基礎，對29個月季品種進行聚類分析。根據聚類分析譜系圖（見圖1），設歐式距離為17處，將29個月季品種分為四大類，第一類為編號“1、3、5、6、7、10、14、16、18”的月季品種，其平均隸屬函數值為0.506；第二類為編號“2、24、26、29”的月季品種，其平均隸屬函數值為0.432；第三類為編號“11、12、13、15、21、22”的月季品種，其平均隸屬函數值為0.313 5；第4類為編號“4、8、9、17、19、20、23、25、27、28”的月季品種，其平均隸屬函數值為0.258 2。

因此，可以將29個月季品種分為4個耐高溫高濕的適生性等級：1）1級為平均隸屬函數值在0.5以上的適生性強的品種，共7種，有月月紅、眼睛、檸檬酒、美絲泰、朱麗葉、超感、粉扇；2）2級為平均隸屬函數在0.4～0.5之間的適生性較強的品種，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級為平均隸屬函數為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級為平均隸屬函數值低于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 ?結論與討論

3.1 ?結論

通過對引進29個月季品種的7個與月季適生性相關的生理指標測定和主成分分析，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個適生性強的月季品種，后續還將結合花朵性狀、生殖類指標、保護類指標等，為月季進一步在深圳乃至華南地區的引種提供參考依據。

3.2 ?討論

月季品種繁多，觀賞性極強，但在高溫高濕脅迫條件下，其營養生長和生殖生長都會受到影響，極大地降低了其在園林行業中的應用價值[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，葉綠素在月季進行光合作用過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度的高低[10]，高溫脅迫往往加劇植物膜脂過氧化程度，使得膜通透性增大，電解質外滲[11]，電導率急劇上升[12]，而丙二醛作為膜脂過氧化的中間產物，在細胞內大量積累[13]，作為重要滲透調節物質的脯氨酸含量大幅上升，用以維持細胞的滲透壓，從而降低脅迫對機體的損害[14]，超氧化物歧化酶是機體清除活性氧的第一道防線，活性增強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熒光動力學參數與熱害指數相關性分析，進行礬根品種耐熱分析最佳指標的篩選[16]，趙森等人通過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]。鄭涵等人研究發現，黃瓜葉片可以通過提高保護酶活性來緩解高溫高濕造成的傷害，這與本研究中在高溫高濕環境下月季葉片中的變化情況一致[18]。

本研究通過主成分分析對原始性狀指標進行篩選，確定少數貢獻率大的性狀指標[19]，利用多項性狀指標進行綜合分析，能夠在不損失或者少損失原始信息的前提下，對數據進行了有效的簡化，并分析各指標的關系，避免了不同指標變化情況對結果判斷造成的影響，同時，利用隸屬函數和聚類分析使得耐高溫高濕的品種篩選更具有科學性和可靠性。隸屬函數分析和聚類分析對多個月季品種在高溫高濕條件下的適生性進行綜合評價，在主成分分析提取出3個主成分的基礎上，對特征向量較大的5個生理指標進行隸屬函數分析和聚類分析，將29個月季品種分為4個適生等級，1級為平均隸屬函數值在0.5以上的適生性強的品種，2級為平均隸屬函數在0.4～0.5之間的適生性較強的品種，3級為平均隸屬函數為0.3～0.4之間的適生性中等的品種，4級為平均隸屬函數值低于0.3的適生性較差的品種。

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（責任編輯：易 ?婧）