基于聚类分析的河南荷花品种资源分类1)

管志涛 郝改莲 孔德政

(濮阳职业技术学院，濮阳，457000) (河南农业大学)

确定荷花品种主要性状对鉴定新品种及分类至关重要［1］。面对众多的荷花品种，只有了解品种的特性和相互之间的关系，才能更好地为选择亲本，培育更优质品种服务。在借鉴以往研究方法的基础上，研究选用河南地区127个荷花品种及野生种，借助聚类分析方法，对荷花品种进行遗传距离研究，旨在为荷花育种、分类、应用及亲缘关系的研究提供依据。

1 材料与方法

试验所用荷花品种均来源于河南省各城市公园、风景区、莲藕生产地及野生藕生长地培育及生长的花莲、藕莲和子莲。在2008年调查的96个品种［2］基础上，扩大调查范围，加深调查力度，增加了扣马白莲等31个品种及野生种，因野生种目前尚未申报命名，笔者采用发现野生种的地名命名。供试荷花品种名称见表1。

参照《中国莲》［3］《中国荷花品种图志》［4］《中国荷花》［5］，确定荷花品种性状指标，对24个生物学性状进行统计与测量，将性状分为数值性状和质量性状。其中又将质量性状分为二元性状和有序多态性状。本研究采用等级数量编码方法进行性状编码［6］，二元性状以0，1表示，有序多态性状以1，2，3…表示，数值性状取平均值直接转人下一步数学运算。

试验数据应用DPS软件统计分析。孔德政等［7］认为卡方距离最长距离法分辨力最好，聚类分析时最适合莲属资源分类。

2 结果与分析

2.1 R型聚类分析结果

根据分类的需要，对荷花的生物学性状进行的R型聚类。分析结果见图1，依据聚合水平，计算出跳变值，在图1中作结合线L=9.401 7。分析显示，大多数性状间都彼此独立，说明这些性状间的变异和演进是互不干扰的。

2.2 Q型聚类分析结果

对127个荷花品种进行卡方距离最长距离法聚类，结果见图2。由图2可以看出，在结合线L1=3.745 3处将荷花品种分为两大类，即大株型群(Ⅰ类)和中小株型群(Ⅱ类);结合线L2=2.823 4又将大株型群分为三大类，即A组、B组、C组。结合线L4=2.567 1又将中小株型群分为3类，即重台类(D组)、重瓣类(E组和 F组)、少瓣和半重瓣类(G组)。这些大类下面又可分为若干小类。

A组:所含品种类型为少瓣类。结合线L3=2.623 9将其分为两类①组和②组。①组品种均为花莲品种，但还在大株型群中出现了‘娃娃莲’、‘金珠落玉盘’、‘风采’、‘红领巾’等中株型群品种，这说明碗莲品种性状进化不稳定，给其适合的条件和环境，有变回大株型的趋势［2］;②组均为藕莲品种。

表1 供试荷花品种

图1 24个形态性状R型聚类

B组:所含品种类型为少瓣类。结合线L5=2.547 1将其分类为③组和④组。③组均为目前全国广为栽培的藕莲品种。鄂莲5号为鄂莲1号和鄂莲2号的杂交品种，鄂莲系列从遗传距离中可看出，亲缘关系较近，这与实际生产相符。但观赏品种‘眼儿媚’、‘一丈青’与藕莲品种聚为一类，说明其在亲缘关系中与藕莲较近，只是在生产中作为花莲推广。④组均为河南本土野生种，因野生种负载荷花的原始信息，故它们聚为一类。又因野生种目前尚未申报命名，故在聚类和生物学性状描述时，笔者采用发现野生种的地名命名。

C组:所含品种类型为少瓣类，并且均为冬荷品种，故聚为一类。

D组:所包含的品种类型为重台类，少数为重瓣类。D组中重瓣类品种的心皮大部分瓣化或泡状，很少结实，有向重台类进化的趋势，故其与重台类聚类在一起。结合线L6=2.147 8将D组分类为⑤、⑥、⑦3组。⑤组品种全为粉色系。⑥组品种为红莲系，因复色品种‘蝶恋花’由红莲进化而成，故与红莲聚类在一起。白色品种‘小碧台’因其遗传性状与其他品种相近而聚类在一起。⑦组品种为白色系。粉色品种‘红宝石’、‘寿星莲’由白色系进化而成，故与白色系聚类在一起。

E组:所包含的品种类型为半重瓣和重瓣型。结合线L7=1.987 1将E组分类为⑧组和⑨组。⑧组品种为少瓣和半重瓣品种，因重瓣品种‘别样红’、‘友谊红2号’因花色与其他品种相同，又因花瓣数为重瓣品种中的较少数，与重瓣相近，故与半重瓣聚类为一类。⑨组品种均为重瓣类。

G组:所包含品种类型为大中型株型群。花型为重瓣型和少瓣型。结合线L8=2.595 7将G组分类为⑩组和○11组。⑩组品种为重瓣型，从遗传距离上看，⑩组和⑨组较远，故⑩组没和⑨组聚类在一起。○11组品种为少瓣类，且为大株型群。但其没和I组聚类在一起，大概是因为生物学性状与Ⅱ组其他品种较近，而与其聚类在一起。这一问题需要进一步研究讨论。

图2 127个荷花品种聚类分析

3 结论与讨论

依据主成分分析结果，对荷花品种的24个性状进行R型聚类。聚类结果表明，大多数性状间都彼此独立，性状间的变异和演进是互不干扰的。只有少数性状具有连带和相互关系，在以后的运用中可淘汰掉部分性状。

本研究采用卡方距离最长距离法对127个荷花品种的24个性状进行Q型聚类分析，通过分析，将其划分为两大类，又依据各品种的相似性状，细分为11小类。通过对荷花每一品种分类位置进行分析与比较［4，7－8］，笔者认为，数量分类结果行之有效，并可减少细胞学标记分类、蛋白质标记分类、DNA分子标记分类等工作的试验繁杂。与形态学形状分类比较，又增强了科学性及客观性。如唐招提寺莲［9］通过数量分类和RAPD鉴定都聚在藕莲中，但在生产中则作为花莲栽培，有充分理由将其认定为藕莲。

R型和Q型聚类分析结果具有客观性，必要时能为修改和改进分类提供帮助，聚类分析方法本身只是一种运算方法，不提供新的分类系统，但其客观地检查现有的分类结果，还能在许多情况下为完善和改进现有的分类提供启示作用。尤其在研究品种和野生种遗传距离时，聚类分析可从繁杂的现象中，找出主要问题。目前，关于聚类分析方法，已被广泛应用于李［10］、茄子［11］、山药［12］等果蔬及农作物，加之数理分类方法可以检验和重复，因此，在研究植物分类中应充分利用。

［1］ 王其超，张行言.荷花新品种性状记载项目的制定［J］.中国园林，2012，28(1):74－77.

［2］ 管志涛.河南省荷花资源调查及其品种分类的研究［D］.郑州:河南农业大学，2008.

［3］ 倪学明.中国莲［M］.北京:科学出版社，1987.

［4］ 王其超，张行言.中国荷花品种图志［M］.北京:中国林业出版社，2004.

［5］ 邹秀文，赵效锐，靳晓白.中国荷花［M］.北京:金盾出版社，1997.

［6］ 徐克学.数量分类学［M］.北京:科学出版社，1994.

［7］ 孔德政，管志涛.基于主成分和聚类分析的荷花品种生物学性状的比较研究［J］.中国园林，2008，24(8):86－89.

［8］ 赵海舰.荷花部分品种资源调查及孢粉学研究［D］.郑州:河南农业大学，2010.

［9］ 郭宏波.莲属(Nelumbo)资源的分类［D］.武汉:华中农业大学，2003.

［10］ 焦扬，葛慧玲.聚类分析在李品种谱系分析中的应用［J］.东北农业大学学报，2011，42(5):72－76.

［11］ 赵德新，孙治强，任子君，等.茄子形态学性状主成分分析及聚类分析［J］.河南农业大学学报，2009，43(4):393－397.

［12］ 梁任繁，王军民，覃芳，等.广西山药种质资源聚类分析［J］.中国蔬菜，2009(4):30－34.