77份文心蘭種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性分析

張葉 葉蓓蕾 鄔靜 劉樂 黎維詩 郝代成 謝尚潛 凌鵬

摘 ?要：對文心蘭77份種質(zhì)資源的28個表型性狀進行測定與評價，通過相關(guān)性分析、主成分分析及聚類分析獲得其表型遺傳多樣性。結(jié)果表明：21個數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)均值達1.85，變化區(qū)間為1.36～2.07，其中數(shù)值最大為株幅（2.07）;在7個質(zhì)量形狀中，除葉色性狀外的其他表型性狀的多樣性指數(shù)均大于1，均值為1.23，最大表現(xiàn)為唇瓣顏色（1.79）。相關(guān)性分析結(jié)果表明數(shù)量性狀之間關(guān)系復(fù)雜，大部分性狀之間呈現(xiàn)顯著或極顯著的正相關(guān)。主成分分析篩選出4個特征值大于1的主成分，累計貢獻率達74.079%，由蕊柱長、中萼寬、花枝長、花朵數(shù)量、側(cè)萼長和寬、唇瓣寬7個表型特征向量組成。聚類分析表明，文心蘭種質(zhì)劃分為5大類群，其中第Ⅰ類群的15個品種為小株型，適合作為辦公室小盆花;第Ⅳ類群由30個品種組成，為農(nóng)藝性狀綜合表現(xiàn)良好，較適合做鮮切花的品種。研究結(jié)果可為文心蘭新品種的培育及雜交親本的選擇提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：文心蘭;表型性狀;種質(zhì)資源;遺傳多樣性

Abstract： 28 traits of 77 Oncidium germplasm resources were measured and evaluated. The correlation analysis， principal component analysis and cluster analysis of the traits of Oncidium were used to obtain the phenotypic genetic diversity analysis results. The average value of genetic diversity index of 21 quantitative traits reached 1.85， and the variation range was 1.36 to 2.07， with the largest value being the plant width （2.07）. In the quality shape， the diversity index of other phenotypic traits except leaf color traits was greater than 1， with an average value of 1.23， and the largest manifestation was the lip color （1.79）. The correlation analysis results showed that the relationship between quantitative traits was complex， and most of the traits showed significant or extremely significant positive correlation. Four principal components with eigenvalue greater than 1 were screened out by principal component analysis， and the cumulative contribution rate reached 74.079%. It was mainly composed of Oncidium gynandrium length， middle sepal width， flowering branches length， number of flowers， sidesepal width， lip width， and sidesepal length phenotypic characteristics. The study could provide a theoretical basis for the breeding of new varieties of Oncidium and the selection of hybrid parents.

Keywords： Oncidium; phenotypic trait; germplasm resource; genetic diversity

文心蘭（Oncidium）為蘭科文心蘭屬植物，又名吉祥蘭、跳舞蘭、舞女蘭等。文心蘭原產(chǎn)于中南美洲和北美洲，其形態(tài)妖嬈、花色豐富、花期較長，是世界上重要的切花和盆花品種之一[1-2]。文心蘭雖種間和屬間均可進行雜交，但屬間與種間雜交親和力都較差，甚至品種間也存在自交不親和與雜交不親和的現(xiàn)象，使得文心蘭品種選育工作進展緩慢，在新品種登錄上遠不比蝴蝶蘭、石斛蘭等其他蘭科植物[3]。目前商業(yè)化的文心蘭品種比較單一，主要以南西（Oncidium Gower Ramsey）為主，國內(nèi)文心蘭新品種的選育起步較晚，其新品種的選育主要利用表型變異篩選有益變異株[4-5]。

表型性狀研究是最直觀和基礎(chǔ)的植物種質(zhì)資源遺傳多樣性研究方法，并且是植物優(yōu)良品種選育的基礎(chǔ)。了解和掌握種質(zhì)資源的多樣性水平，對挖掘有益資源、創(chuàng)制新種質(zhì)等具有重要意義[6]。在花卉研究中，連子豪等[7]使用相關(guān)性分析和主成分分析等方法分析紅掌主要觀賞性狀的遺傳多樣性，確定了3個主成分，并將91份紅掌種質(zhì)分為6個類群，為紅掌遺傳改良、種質(zhì)創(chuàng)新提供了理論依據(jù)。王宏利等[8]對30份建蘭種植資源進行相關(guān)分析，測定了25個表型性狀，將其供試品種分為4個集群，主成分分析確定了花長、唇瓣長等主要特征向量，為建蘭品種的選育和推廣提供了理論依據(jù)。

目前，文心蘭研究主要集中在文心蘭抗病性研究[9]、基因的克隆與表達[10]、組織培養(yǎng)快繁[11]等方向，而關(guān)于文心蘭種質(zhì)表型性狀的研究僅有陳和明等[12]和李永清等[1]分別對15份和24份種質(zhì)進行了報道。本研究通過對77份文心蘭種質(zhì)資源的深入分析，篩選出其重要的表型性狀，旨在為文心蘭植物育種提供科學(xué)理論依據(jù)，促進文心蘭新品種的選育。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

供試的77份文心蘭種質(zhì)資源，采集于海南博大蘭花科技有限公司東山基地種質(zhì)資源圃（110°14′33.1″ E，19°47′29.7″ N）（表1），棚內(nèi)夏季溫度25～42?℃，冬季溫度20～30?℃，年相對濕度70%～80%，光照強度20 000～30 000 lx。每份種質(zhì)隨機選擇生長健壯的成年植株5株，共計385株，并將其在相同的環(huán)境條件下種植和管理。夏季每2天澆水1次，冬季每3天澆水1次。營養(yǎng)生長期每周噴施1次高氮肥，5～6次氮肥后使用平衡肥，防止徒長，生殖生長期每月用2000倍液的平衡肥進行一次灌根。

1.2 ?性狀調(diào)查與測定

本研究調(diào)查和測定385株文心蘭種質(zhì)資源的28個表型性狀，記錄并分析2018和2019兩年表型性狀數(shù)據(jù)。記錄性狀包括數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀，其中數(shù)量性狀21個：株幅、株高、葉長、葉寬、假鱗莖長、假鱗莖寬、假鱗莖厚、花朵數(shù)、花枝長度、分叉數(shù)、中萼長、中萼寬、側(cè)萼長、側(cè)萼寬、花瓣長、花瓣寬、唇瓣長、唇瓣寬、花梗直徑、蕊柱長、寬等;質(zhì)量性狀8個：葉色、花香、主花色、花萼顏色、花瓣顏色、唇瓣顏色、花瓣顏色數(shù)量、花序梗硬度。數(shù)量性狀使用游標(biāo)卡尺、卷尺等測量工具測取數(shù)據(jù)并記錄其均值;質(zhì)量性狀根據(jù)《文心蘭種質(zhì)資源描述規(guī)范及數(shù)量質(zhì)量控制規(guī)范》[13]進行評估與統(tǒng)計。

1.3 ?數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行處理并計算平均值（）、標(biāo)準(zhǔn)差（SD）及變異系數(shù)（CV），根據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差對所有數(shù)量性狀進行10級分類[13]，第1級Xi =（X–2s），中間每一級增加0.5s，直到第10級為Xi =（X+2s）。計算每一級的相對頻率（Pi），進而計算各性狀的多樣性指數(shù)。多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener diversity index（H）[14]，計算公式如下：

此外，分別采用SPSS 25.0和R 3.6.2軟件對77份385株種質(zhì)資源進行主成分分析、相關(guān)性分析和聚類分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?文心蘭種質(zhì)資源數(shù)量性狀遺傳多樣性分析

21個數(shù)量性狀觀察與測定結(jié)果表明‘三唇瓣‘巧克力文心蘭（云南）等文心蘭品種沒有假鱗莖，‘紅孩兒‘歐洲之星等19個文心蘭品種的主花枝存在沒有分枝現(xiàn)象（表2）。供試文心蘭的21個數(shù)量性狀變異系數(shù)的值域為22.56%～ 82.81%，平均值為49.51%（表2）。其中，側(cè)萼長的變異系數(shù)最大，高達82.81%，蕊柱寬變異系數(shù)最小為22.56%。側(cè)萼長、花朵數(shù)變異系數(shù)均在80%以上，說明這兩個數(shù)量性狀的多樣性比較豐富（表2）。

21個數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)（H?）數(shù)值的變化范圍為1.36～2.07，平均值為1.85。其中供試文心蘭材料株幅的多樣性指數(shù)最高為2.07，最小值表現(xiàn)在中萼長性狀上，數(shù)值為1.43。結(jié)果表明77份文心蘭種質(zhì)資源表型性狀多樣性豐富，遺傳差異較大（表2）。

2.2 ?文心蘭種質(zhì)資源質(zhì)量性狀多樣性分析

根據(jù)《文心蘭種質(zhì)資源描述規(guī)范及數(shù)量質(zhì)量控制規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，將7個質(zhì)量性狀進行等級劃分，并基于等級值計算其遺傳多樣性（H）指數(shù)。結(jié)果顯示7個質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)分布在0.65（葉色）～1.79（唇瓣顏色）之間。葉色性狀中有55個文心蘭品種具有深綠色特點，占總數(shù)的71.43%;無或極弱花香的文心蘭有47份，占比為61.04%;所觀測文心蘭的花萼顏色和花瓣顏色一致，其中以黃色的最多為30份，占總數(shù)的38.96%;黃色唇瓣的文心蘭最多為31份，占總數(shù)的40.26%;在以花朵顏色數(shù)目分類中，以2種花色的文心蘭品種最多，有45份，占總數(shù)的58.44%;以花序梗硬度分類的組別中，中等硬度的文心蘭品種共有36份，占總數(shù)的46.75%。7個質(zhì)量性狀中，除葉色（0.65）多樣性指數(shù)小于1，其余質(zhì)量性狀多樣性指數(shù)均大于1，因此文心蘭大部分的質(zhì)量性狀表現(xiàn)出較高的遺傳多樣性（表3）。

2.3 ?文心蘭種質(zhì)資源數(shù)量性狀相關(guān)性分析

對21個數(shù)量性狀進行相關(guān)分析，性狀間呈極顯著相關(guān)的共有126對，其中正相關(guān)109對，負相關(guān)17對。性狀間呈顯著相關(guān)的共有17對，其中正相關(guān)13對，負相關(guān)4對（表4）。在與植株相關(guān)的性狀中株幅與株高、葉長、葉寬、假鱗莖長、寬和厚、花梗直徑呈極顯著正相關(guān)，其中株幅與株高的正相關(guān)性最強，相關(guān)系數(shù)達到0.914（表4）。在與花朵大小相關(guān)的性狀花瓣寬與花瓣長、側(cè)萼長和寬、中萼的長和寬、唇瓣的長和寬、蕊柱的長，均呈極顯著正相關(guān)，其中極顯著正相關(guān)最大為花瓣寬與中萼寬，相關(guān)系數(shù)達0.959（表4）。大部分性狀都表現(xiàn)出顯著和極顯著的相關(guān)性， 可以看出文心蘭的21數(shù)量性狀中，大部分性狀之間呈現(xiàn)顯著或極顯著的相關(guān)性，各個性狀間關(guān)系密切且復(fù)雜。

2.4 ?文心蘭種質(zhì)資源表型性狀主成分分析

對77份文心蘭種質(zhì)資源的21個數(shù)量性狀進行主成分分析（表5），根據(jù)特征值大于1的原則，篩選出4個主成分，累計貢獻率為74.079%，這4個主成分涵蓋了文心蘭絕大部分數(shù)量變異性狀。主成分1特征值7.752，方差貢獻率35.235%，占主導(dǎo)地位，該主成分中影響大的是蕊柱長、花瓣長、中萼寬，主要是與花朵大小相關(guān)的數(shù)量性狀;主成分2特征值為5.472，方差貢獻率為24.873%，該主成分影響較大的是花枝長、花朵數(shù);對主成分3影響較大是側(cè)萼寬和中萼寬;對主成分4影響較大的性狀是唇瓣寬和側(cè)萼長。每個主成分值按照絕對值大小選擇2個主要特征向量，在4個主成分中篩選出蕊柱長、中萼寬、花枝長、花朵數(shù)量、側(cè)萼寬、唇瓣寬、側(cè)萼長7個主要特征向量，可作為文心蘭新品種選育親本評價的重要形態(tài)指標(biāo)。

2.5 ?文心蘭種質(zhì)資源聚類分析

對77份文心蘭種質(zhì)資源利用R語言ward對其進行聚類分析，將其分為五大類群（圖1），并計算了5個分類所占總數(shù)比例（圖2）。

數(shù)字為表1中相應(yīng)的品種序號。

第Ⅰ類群包含14個品種，占整個種質(zhì)資源的18.18%。這個類群的主要特征是株幅小，花梗多細軟，花小但花量較多，株型小，適合做辦公室小盆花，以‘田姐‘夢香‘紅瓢蟲等為主要的代表品種。

第Ⅱ類群包含7個品種，占整個種質(zhì)資源的9.09%。這一類群的主要特征是大花型盆花，花朵少且無分支，以‘紅鳥‘歐洲之星等為主要代表。

第Ⅲ類群包含個11個品種，占整個種質(zhì)資源的14.29%。這一類群主要特點是花枝分叉量較少，且有些品種沒有分叉，花朵數(shù)量相對較少，花枝長度適中，較適宜作中型盆花，主要代表品種如‘海倫‘紅貓等。

第Ⅳ類群共有30個品種，占整個種質(zhì)資源的38.96%，是種類最多的一個類群。這一類群主要特點是株型較大，花枝較長且花梗粗壯，農(nóng)藝綜合性狀良好，適合作為鮮切花品種，市場主要切花品種以‘博大1號‘南茜等為代表。

第Ⅴ類群共有15個品種，占整個種質(zhì)資源的19.48%。這個類群的主要特點是花朵大小居中，花朵數(shù)量較多，花枝長且相對較軟，適合做盆花造型，假鱗莖肥厚，以“巧克力系列”品種為代表。

3 ?討論

本研究對77份文心蘭種質(zhì)資源28個表型性狀進行多樣性分析、相關(guān)性分析、主成分析、聚類分析鑒定文心蘭優(yōu)質(zhì)表型性狀。變異系數(shù)是描述性狀離散程度的量，變異系數(shù)大于10%，表明該性狀不同種質(zhì)間的差異較大[15-17]。文心蘭數(shù)量性狀的變異系數(shù)為22.56%～82.81%，說明文心蘭種質(zhì)資源性狀具有較高的多樣性水平和品種改良的潛力。多樣性指數(shù)是評價種質(zhì)資源多樣性的重要指標(biāo)[18]。本研究的28個文心蘭表型性狀多樣性指數(shù)為0.65～2.07，多樣性指數(shù)變化范圍較廣可能是由于文心蘭能夠進行廣泛的種間和屬間雜交，親本來源復(fù)雜多樣導(dǎo)致[19]。性狀相關(guān)性可以通過一種性狀的表型間接反映另一種性狀的表型，提高選擇效率，加快育種進程[20]。相關(guān)性分析表明，不同品種的花朵大小相關(guān)數(shù)量性狀之間呈現(xiàn)差異顯著或極顯著正相關(guān)，這也與陳和明等[12]的研究相符。通過主成分分析，篩選出蕊柱長、中萼寬、側(cè)萼長與寬、唇瓣寬、花枝長度和花朵數(shù)量7個主要特征向量，包含了文心蘭的主要表型成分，可為文心蘭新品種的選育提供重要參考價值。聚類分析將77份文心種質(zhì)資源分為5類。其中第Ⅰ類群株型較小，花朵小而多，花梗較軟，可作為小型盆栽親本材料加以利用;第Ⅳ類群，花枝整體較長且硬度較大，花朵數(shù)量較多且花小適中，最為適合做鮮切花的親本材料。表性性狀是環(huán)境與基因共同作用的結(jié)果，在不同的原生環(huán)境因素下可能會導(dǎo)致文心蘭種質(zhì)資源表型性狀差異的出現(xiàn)[21]。

表型性狀評價是種質(zhì)資源鑒定與保護的重要環(huán)節(jié)，也對綜合農(nóng)藝性狀潛力和育種工作起到至關(guān)重要的作用[22]。通過對文心蘭77份種質(zhì)資源表型性狀的綜合評價，不同文心蘭種質(zhì)資源存在很大的表型差異，且不同性狀間存在不同程度的相關(guān)性，篩選出的7個特征向量和主要聚類分群為文心蘭優(yōu)良性狀的選育提供理論依據(jù)。未來的工作將分子標(biāo)記技術(shù)與文心蘭表型性狀評價相結(jié)合，為創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源、挖掘優(yōu)異基因提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

參考文獻

李永清， 葉 ?煒， 江金蘭. 24份文心蘭種質(zhì)資源生物學(xué)特性觀察[J]. 福建農(nóng)業(yè)科技， 2013（Z1）： 99-101.

陳運貞. 文心蘭優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)要點[J]. 熱帶林業(yè)， 2018， 46（4）： 22-24， 13.

羅遠華， 黃敏玲， 吳建設(shè). 文心蘭育種研究進展[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2012， 24（10）： 15-20.

柯海麗， 黎維詩， 劉冬梅， 等. 文心蘭新品種選育及比較試驗[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012， 32（11）： 31-34.

羅遠華， 林 ?兵， 葉秀仙， 等. 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)文心蘭新品種金輝的選育[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2019， 34（1）： 40-45.

Sterpansky A，?Kovalski I，?Perl-treves R.?Intraspecific classification of melons （Cucumis melo L.） in view of their phenotypic and molecular variation[J]. Plant Systematics and Evolution， 1999， 217（3-4）： 313-332.

連子豪， 黃少華， 陳艷艷， 等. 紅掌種質(zhì)資源重要觀賞性狀遺傳多樣性分析[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2020， 41（12）： 2413-2419.

王宏利， 曾艷華， 卜朝陽. 30份建蘭種質(zhì)資源的表型性狀遺傳多樣性研究[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2021， 42（6）： 1557-1565.

郭向陽， 高 ?潔， 宋希強， 等. 海南島文心蘭病葉組織真菌的分離鑒定與優(yōu)勢真菌致病性初探[J]. 園藝學(xué)報， 2020， 47（7）： 1369-1382.

馮保云， 李 ?蓉， 賴鐘雄， 等. 文心蘭HSP70基因的克隆及表達分析[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2020， 41（4）： 745-754.

馬 ?蘭. 文心蘭的莖尖及花梗組織培養(yǎng)和快速繁殖探討[J]. 現(xiàn)代園藝， 2019（4）： 15-16.

陳和明， 朱根發(fā)， 操君喜， 等. 15份文心蘭種質(zhì)資源生物學(xué)特性觀察[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 38（7）： 71-73.

楊光穗， 尹俊梅. 文心蘭種質(zhì)資源描述規(guī)范及數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2010.

王永康， 吳國良， 趙愛玲， 等. 棗種質(zhì)資源的表型遺傳多樣性[J]. 林業(yè)科學(xué)， 2014， 50（10）： 33-41.

蘇 ?群， 楊亞涵， 田 ?敏， 等. 49份睡蓮資源表型多樣性分析及綜合評價[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2019， 32（11）： 2670-2681.

徐 ?豪， 劉明國， 董勝君， 等. 東北杏種質(zhì)資源多樣性及其地理變化[J]. 植物生態(tài)學(xué)報， 2019， 43（7）： 585-600.

白史且， 茍文龍， 張新全， 等. 假儉草種群變異與生態(tài)特性的研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2002（4）： 97-101.

Petruccelli R， Ganino T， Giaccheri L， et al. Phenotypic diversity of traditional cherry accessions present in the Tuscan region[J]. Scientia Horticulturae， 2013， 150： 334-347.

葉 ?煒， 尚 ?偉， 夏潮水. 文心蘭育種研究進展[J]. 三明農(nóng)業(yè)科技， 2008（3）： 17-19.

芮文婧， 王曉敏， 張倩男， 等. 番茄353份種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性分析[J]. 園藝學(xué)報， 2018， 45（3）： 561-570.

董承光， 王 ?娟， 周小鳳， 等. 基于表型性狀的陸地棉種質(zhì)資源遺傳多樣性分析[J]. 植物遺傳資源學(xué)報， 2016， 17（3）： 438-446.

Scarano D， Rubio F， Ruiz J J， et al. Morphological and genetic diversity among and within common bean （Phaseolus vulgaris L.） landraces from the Campania region （Southern Italy）[J]. Scientia Horticulture， 2014， 180： 72-78.

責(zé)任編輯：沈德發(fā)