226份月季种质资源表型多样性分析及综合评价

程雯慧　梁琪　穆文静　张彤钰　程培蕾　偶春　杨绍宗　黄长兵

摘要：以226份月季种质资源为研究对象，对其16个表型性状进行遗传多样性、相关性、聚类和主成分分析，以期为今后月季种质鉴定、亲本选配和种质创新提供理论依据。结果表明，226份月季种质资源的16个表型性状均有变异，变异系数范围为13.05%～52.15%，遗传多样性指数较高，表明月季种质资源的表型多样性较为丰富，且性状间存在较大程度的变异，具有较大选择潜力。相关性分析表明，表型性状间存在一定的相关性，瓣数与花型、花量与花梗直立性等呈正相关，而花量与自洁性、瓣数与花梗直立性等呈负相关，说明月季种质资源大部分表型性状间表现为相互制约与相互促进。聚类分析将月季种质资源分为4大类群，表明花色、瓣型、花型、自洁性、花梗直立性、皮刺数量、皮刺颜色、顶端小叶形状和叶边缘锯齿是月季种质资源聚类组群的重要表型性状。主成分分析表明，前6个主成分的特征值均大于1，累计贡献率为63.82%，表明这些性状包含了绝大部分信息，能够反映月季品种的基本特征。综合评价发现第Ⅳ类群月季的观赏性最佳，其次为第Ⅲ类群和第Ⅱ类群，第Ⅰ类群的月季观赏性最差。研究结果可为今后月季种质资源的进一步开发利用以及新品种的培育奠定基础。

关键词：月季；种质资源；表型性状；遗传多样性

中图分类号：S685.120.32文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）09-0173-08

月季是蔷薇科（Rosacea）蔷薇属（Rosa）灌木植物，是世界四大鲜切花之一，也是我国传统十大名花之一，具有重要的观赏价值［1-2］。因其来源广泛、种类繁多、花色丰富、花期长、适应性强，深受育种学家的青睐，迄今为止已培育出了35 000余个品种，是其他花卉所无法比拟的，创造了花卉育种史上的奇迹［3］。虽然月季种质资源丰富，但目前国内外均无统一的标准来评价某一具体品种的优劣，且对月季种质资源的研究不够深入和广泛，这阻碍了月季种质资源核心种质的构建及月季资源的进一步利用［4］。同时导致各个地区月季的分类和命名混淆，因而使月季新品种选育和市场开发等方面难度上升［5］。因此，制定一套科学、准确的月季种质资源评价体系显得尤为重要。

月季种质资源是观赏植物研究的重要材料之一，在现代月季的育种工作中起决定性作用［6］。从月季评价体系发展过程来看，月季种质资源性状的评价方式很多，包括形态学观察和分子标记等多种方法［7］。虽然近年来兴起的分子育种方法在很大程度上能够改良月季的某一性状，但改良后的性状不能稳定遗传，因此在分子水平的研究还需逐步深入［8］。相反，表型性状是种质资源内在遗传因子与外在生长环境的相互作用呈现，具有直观、便利、全面等优势，是开展种质资源表型性状多样性评价研究的首选方法［9］。表型性状分析及评价不仅能对质量性状和数量性状进行分析，还能够从整体上了解资源的丰富程度，有利于优质月季品种的筛选和杂交［10］。与分子评价相比，种质资源表型性状评价更加直接且不可替代，已被广泛应用于不同物种亲缘关系鉴定和核心种质构建。尹世华等对47份月季品种表型多样性分析，综合评价发现古老月季品种最具研究价值［11］。王镭等对53个月季品种资源进行分析及观赏性综合评价，获得一些表型性状好且环境适应性强的月季品种［12］。目前，虽然有关于月季的报道很多，但现有的研究多数针对于现代月季、藤本月季、切花月季等某一类型，而对综合月季类型方面的研究较少，且已有的研究所涉及群体数量少、指标少，不能全面反映月季种质资源现状。

对月季种质资源进行遗传多样性分析和综合评价，不仅有助于了解月季的品种特性，还能深入了解某一性状的遗传规律，从而对月季资源进行分类管理，方便进一步筛选观赏价值、经济价值和科研价值较高的月季品种［13-14］。因此，本研究在前人的研究基础上，选定16个表型性状对226份月季种质资源进行遗传多样性分析和综合评价，以期为今后月季品种鉴定和新品种的选育提供思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料来自苏州农业职业技术学院相城科技园实验基地（120°61′E，31°43′N）和苏州市华冠园创园艺科技有限公司（120°71′E，31°73′N）收集来自不同国家的月季种质资源，共226份（表1）。月季种质资源基地属亚热带季风海洋性气候，年平均气温为15～22 ℃，年平均降水量为1 318.6 mm，平均年日照时数为1 965 h，适合月季生长。试验材料均为1年生扦插苗，于2022年5月进行筛选鉴定并进行相应分析，数据采集期间均进行常规水肥管理。

1.2 表型性状调查与测定

参照LY/T 1868—2010《植物新品种特异性、一致性、稳定性测试指南 蔷薇属》提供的表型性状描述进行测定。调查226份月季种质资源的瓣型、花色、瓣数、花型、花量、花香、自洁性、叶色、叶边缘锯齿、顶端小叶性状、花梗直立性、皮刺数量、皮刺状态、皮刺颜色、抗黑斑病、抗白粉病16个表型性状（表2）。所有调查均选择盛开期的花朵进行，设置3个重复，每个重复均来源于同一品种的3个不同植株。花色的测定根据英国皇家园艺协会（RHS）出版的比色卡进行测定［15］。瓣型的观测参考王莉飞等的方法［16］，由于不同的月季品种瓣型也有所不同，如单瓣、半重瓣和重瓣，因此对不同瓣型的月季采用不同的位置进行观测，其中对同一瓣型的月季在轮数位置相同处进行观测，半重瓣统一采用中间一轮的花瓣进行观测，而重瓣则在从外往内数第3轮花瓣处进行观测。月季皮刺的观测位置为当年生枝上的皮刺。

1.3 数据处理

使用Excel 2016对原始数据进行整理，计算226份月季种质资源性状的平均值、标准差、最大值、最小值、频率和变异系数（CV），其中CV计算见公式1，根据Shannon-Wiener计算多样性指数（H′），计算公式见公式2。利用SPSS 23.0软件对226份资源的16个表型性状进行相关性分析、主成分分析，其中主成分分析中，按照特征向量值大于1.0的标准来确定主成分的个数。根据欧氏距离对月季种质资源进行聚类分析，并使用Origin 8.0绘图。

式中：s表示物种数；Pi表示第i个体数占总数的比例。

2 结果与分析

2.1 月季种质资源表型性状遗传多样性分析

由表3可知，16个表型性状间存在不同程度的变异，变异系数范围为13.05%～52.15%，变异程度从小到大依次为叶色、皮刺数量、抗白粉病、瓣数、瓣型、皮刺颜色、皮刺状态、抗黑斑病、花香、顶端小叶性状、花量、花梗直立性、叶边缘锯齿、花型、自洁性和花色，说明月季的表型性状间存在较大程度的变异。其中花色的变异系数最大，为52.15%，可见月季种质资源的花色香型变异幅度最大，具有一定的研究价值。而叶色的变异系数最小，只有13.05%，说明月季品种间叶色变异幅度较小。

由表3可知，16个表型性状的H′为0.41～1.95，多样性指数平均值为0.95，其中花色的多样性指数最高，为1.95，大多数月季以粉色为主，占30.97%。抗白粉病、花香、叶边缘锯齿、抗黑斑病、花型、花色的遗传多样性指数均大于1，表明月季资源不仅表型较为丰富且具有较强的抗病性，有利于优质月季品种的筛选和杂交；而皮刺数量的遗传多样性指数最低，为0.41，以少刺为主，占89.38%，说明大部分月季品种以少刺为主。

2.2 月季种质资源表型性状相关性分析

由图1可知，226份月季种质资源的16个表型性状间均存在不同程度的相关性，达到显著水平以上的有3 527对。其中17对表型性状呈正相关（P<0.05），分别为花色与自洁性和叶边缘锯齿相关系数分别为0.35和0.30，瓣数与花型、自洁性、顶端小叶形状相关系数分别为0.30、0.16、0.23，花量与花梗直立性和皮刺颜色相关系数分别为0.29和0.15， 自洁性与叶边缘锯齿和抗黑斑病相关系数分别为0.67和0.16，叶边缘锯齿与抗黑斑病和抗白粉病相关系数分别为0.16和0.15，花梗直立性与皮刺颜色相关系数为0.14，皮刺数量与皮刺状态、皮刺颜色、抗黑斑病相关系数分别为0.57、0.61、0.14，皮刺状态与皮刺颜色相关系数为0.65，抗黑斑病与抗白粉病相关系数为0.37。有18对表型呈负相关（P<0.05），分别为瓣型与自洁性、叶边缘锯齿和顶端小叶形状，相关系数分别为-0.21、-0.17 和-0.14，花色与花量、花梗直立性和皮刺颜色相关系数分别为-0.17、-0.19和-0.19，瓣数与花梗直立性相关系数为-0.18，花量与自洁性和叶边缘锯齿相关系数分别为-0.35和-0.28，花香与自洁性相关系数为-0.20，自洁性与花梗直立性和皮刺颜色相关系数分别为-0.45和-0.34，叶色与花梗直立性和抗黑斑病相关系数分别为-0.21和-0.18，叶边缘锯齿与顶端小叶形状、花梗直立性和皮刺颜色相关系数分别为-0.15、-0.36和 -0.37，顶端小叶形状于抗白粉病相关系数为 -0.17。可见，月季种质资源大部分表型性状间表现为相互制约与相互促进。

2.3 月季种质资源表型性状主成分分析

对226份月季种质资源的16个表型性状进行主成分分析，结果（表4）表明，月季种质资源的大部分遗传信息主要集中在前6个主成分，其累计贡献率达63.82%，说明这6个主成分可以反映月季种质资源16个表型性状的基本特征。其中，第1主成分的特征值为2.88，贡献率为17.98%，自洁性特征向量值（-0.80）的绝对值均大于其他性状，其次是叶边缘锯齿特征向量值（-0.76）的绝对值，其中主成分1的贡献率最大，因此第1主成分越大越好。第2主成分的特征值为2.14，贡献率为13.39%，其中皮刺数量和皮刺状态的特征向量值大于其他性状，分别为0.80和0.75，这类表型性状与皮刺有关，故第2主成分命名为皮刺因子。第3主成分的特征值为1.64，贡献率为10.23%，其中抗白粉病特征向量值（-0.61）的绝对值最大，该性状与月季抗病能力有关，应该越大越好。第4主成分的特征值为1.32，贡献率为8.27%，其中瓣数和花型的特征向量值大于其他性状，分别为0.54和0.50，这类表型性状与花型有关，故第5主成分为花型因子。第5主成分的特征值为1.17，贡献率为7.32%，其中瓣型的特征向量值大于其他性状，为0.85，这类表型性状与花瓣有关，故第5主成分为花瓣因子。第6主成分的特征值为1.06，贡献率为6.63%，且叶色的特征向量值（-0.60）的绝对值均大于其他性状，说明叶色对第6主成分影响最大，故第6主成分为叶色因子。

2.4 月季种质资源聚类分析

将月季的16个表型性状数据标准化后，对226份月季种质资源进行聚类分析。在欧氏距离为15处，可以将226份月季种质资源划分为4大类群（图2）。各类群共同特征为第Ⅰ、第Ⅲ和第Ⅳ类群瓣型均以椭圆形为主，且花量覆盖度较低、自洁性强、顶端小叶以椭圆形为主；第Ⅰ、第Ⅱ和Ⅳ类群花色均以粉色为主，花型也以重瓣莲座状花型为主；第Ⅲ和第Ⅳ类群叶边缘锯齿以弱为主，且皮刺颜色均为红色；第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ类群花梗直立性较强；第Ⅱ、第Ⅲ和第Ⅳ类群的皮刺数量和皮刺状态均以少刺和弯刺为主；叶色4个类群均以深绿色为主。其主要区别为，第Ⅰ类群包含20份月季种质资源，其主要特征是花香以微香或无香为主，叶边缘锯齿以中等为主，皮刺主要以无刺为主；第Ⅱ类群包括83份月季种质资源，该类群主要特征为瓣型以宽椭圆形为主，花量覆盖度较低，花香以浓香为主，自洁性较差，叶边缘锯齿较强，顶端小叶以窄椭圆形为主，皮刺颜色主要以黄色为主；第Ⅲ类群包含23份月季种质资源，其主要特征有花色主要以白色为主，花型主要以半重瓣杯状花型为主，花香以浓香为主；第Ⅳ类群包含100份月季种质资源，该类群主要特征有花香以微香或无香为主，花梗直立性较差。

2.5 月季种质资源表型性状综合评价

将226份月季种质资源的表型性状数据标准化，根据上述6个主成分的贡献率和函数模型，计算出相应综合得分（F），并依据综合得分进行排列，综合得分越高，表明月季的综合表现越好，部分见表5。226份月季种质资源表型性状的综合得分范围为-1.44～0.98，其中玫瑰魅力的综合表现最佳，得分为0.98，而烛光的综合得分最低，为 -1.44。结合系统聚类谱系图，发现第Ⅳ类群中花香以微香或无香为主，花梗直立性较差的品种排名总体靠前，而第Ⅰ类群中叶边缘锯齿以中等为主，皮刺主要以无刺为主的品种都排在了末位。

3 讨论

种质资源是植物遗传改良和相关研究的物质基础，而表型性状的多样性是进行遗传水平多样性研究的基石［17］。因此通过研究月季种质资源表型性状的多样性，可以直观、快速地找出个体之间的表型差异，反映月季品种间性状的变异程度［18］。本研究对226份月季种质资源的16个表型性状进行遗传多样性分析，发现不同品种的表型性状存在显著差异，16个表型性状的遗传多样性指数变化范围为0.41～1.95。研究发现，当多样性指数达到1.00时，即为多样性程度高［19］。本研究有6个表型性状的遗传多样性超过1.00，说明月季种质资源的表型性状多样性较为丰富，这与罗丹的研究结果［20］相吻合。变异系数大小能客观反映表型性状的离散程度，当变异系数大于10%时，就表明样本间差异显著［21-22］。本研究中，16个表型性状的变异系数变化范围为13.05%～52.15%，均大于10%，表明月季资源变异丰富，具有较大遗传改良潜力。此外，花梗直立性、顶端小叶性状、皮刺颜色、皮刺状态、自洁性、花量、花香、叶边缘锯齿、抗黑斑病、花型和花色的变异系数均＞20%，证明月季资源表型性状的变异程度尤其丰富，这与过聪等的研究结果［23］一致，表明今后月季新品种选育朝着增加花色、花香、花型、自洁性和抗逆性性等方向发展。同时，将变异系数和遗传多样性指数进行比较，发现二者具有一定相关性，当月季表型性状的变异系数越大，其多样性指数越高，反之亦然，表现出同一性的变异系数与多样性指数存在一致性，说明在生产实践及选育新品种过程中，选择表型性状多样性丰富的月季品种能够大大增加遗传变异程度，为月季资源遗传多样性研究提供理论基础。

表型性状间的相关性分析有助于揭示不同性状间的关联性，通过选择重要性状和遗传改良可以间接地改良次要性状，从而有助于制定育种方案和加速育种进程［24］。本研究相关性分析结果表明，226份月季资源的16个表型性状间存在一定的相关性，瓣数与花型、花量与花梗直立性、抗黑斑病与抗白粉病等呈正相关，说明瓣数越多花型越丰富，同时花量越大花梗直立性越强，抗黑斑病能力越强随之抗白粉病能力也越强；而瓣数与花梗直立性、花量与自洁性等呈负相关，说明瓣数越多花梗直立性越差，花量越少自洁性越强，这与孙佩等的研究分析结果［25］类似，说明在月季生长过程中具有更为复杂的相互作用机制，各表型性状间相互制约，共同调节月季的生长发育。因此，今后在月季的选育工作中，对花型、花量、花梗直立性、自洁性和抗黑斑病等这类性状应该予以重视，有利于提升月季观赏性的同时增强月季的抗病能力。

本研究通过聚类分析，将226份月季种质资源划分成了4个类群，各类群之间存在明显的差异。从聚类结果来看，第Ⅰ类群主要特征是叶边缘锯齿以中等为主，皮刺主要以无刺为主。第Ⅱ类群主要特征为瓣型以宽椭圆形为主，花量覆盖度较低，花香以浓香为主，自洁性较差，叶边缘锯齿较强，皮刺颜色主要以黄色为主；第Ⅲ类群主要特征是花色主要以白色为主，花型主要以半重瓣杯状花型为主，花香以浓香为主；第Ⅳ类群主要特征有花香以微香或无香为主，花梗直立性较差。因此想要培养无刺月季，应从第Ⅰ类群中选择；培育自洁性较强的品种，应从第Ⅰ、第Ⅲ和第Ⅳ类群中进行选择；培育白色品种，应从第Ⅲ类群中进行选择。上述结果表明，各类群间表型性状差异显著，且花色、瓣型、花型、自洁性、花梗直立性、皮刺数量、皮刺颜色、顶端小叶形状和叶边缘锯齿是区别不同类群月季种质资源的重要表型性状，可为今后月季新品种的选育提供不同类型的材料，便于不同性状亲本的选择，有利于提高育种效率，节省育种成本。

主成分分析是基于降维的原理，可以简化变量以便于识别更突出的变异性状，用于植物表型性状的评价和筛选，既能对目标性状进行综合评价，又能简化过程，具有一定科学性［26-27］。本研究从16个表型性状提取了6个主成分，累计贡献率达63.82%，分别为自洁性、皮刺数量、抗白粉病、瓣数、瓣型和叶色，这些性状包含了绝大部分信息，能够反映月季品种的基本特征，可作为月季评价的主要指标。植物种质资源综合评价是育种研究的重要环节，已被广泛应用［28］。本研究通过主成分分析法对226份月季种质资源进行综合评价，得到排名前十的月季品种为玫瑰魅力、米兰达、世霸、疏影、双人芭蕾、家书、雀啾、蓝色阴雨、歌笛和朱丽叶。综合评价是对月季表型性状丰富程度的综合体现，排名反映的是特定性状的聚集程度，通过排名能够筛选具有特定性状的月季品种进行育种。本研究进行综合评价并结合聚类分析结果发现，第Ⅳ类群月季的观赏性最为突出，第Ⅲ类和第Ⅱ类月季其次，而第Ⅰ类月季的观赏效果最差，该结果能够为后续获得一些综合特性好、观赏价值高及抗病能力强的月季品种进一步奠定基础。

本研究通过遗传多样性分析、相关性分析、聚类分析以及主成分分析对226份月季种质资源的16个表型性状进行鉴定和分析。研究表明，月季种质资源的16个表型性状均表现出丰富的遗传多样性，且各表型性状的变异程度较为丰富。此外，不同性状间存在相互关联和相互制约的关系，通过聚类分析将226份月季种质资源根据不同表型性状聚集程度分为4个类群，同时对月季种质资源进行综合评价筛选出观赏性较好的月季品种。因此，可以将瓣型、花型、花梗直立性、叶边缘锯齿、顶端小叶性状、自洁性、皮刺数量和抗黑斑病等表型性状作为构建月季核心种质的评价标准，为今后月季种质资源的鉴别、利用以及新品种的选育提供重要参考。

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收稿日期：2023-08-24

基金项目：江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目（编号：JBGS［2021］091）；中央财政林业科技推广示范资金项目（编号：苏［2022］TG10）；江苏省林业科技创新与推广项目（编号：LYKJ［2021］02）；苏州农业职业技术学院科技培育项目（编号：PY［2022］01）；安徽省科研编制计划项目（编号：2022AH051339）。

作者简介：程雯慧（1998—），女，甘肃平凉人，硕士研究生，主要从事月季遗传育种及抗病研究。E-mail：cwh15293327149@163.com。

通信作者：黄长兵，博士，副研究员，主要从事月季遗传育种研究。E-mail：cbhuang@szai.edu.cn。