不同芍藥品種側枝性狀的多樣性分析

錢景揚，李芹，盧莉莉，孟家松，陶俊，趙大球

(揚州大學 園藝園林學院，江蘇 揚州 225009)

芍藥(PaeonialactifloraPall．)為芍藥科芍藥屬多年生草本花卉，是原產于中國的傳統名花，距今已有4 000多年的栽培歷史[1]。芍藥花型多樣、花色艷麗、花香怡人，具有極高的觀賞價值和藥用價值，深受世界各國人民的喜愛和推崇[2]。近年來，芍藥在中國園林建設中應用廣泛，例如花境、花壇、花叢、芍藥專類園等，同時芍藥又適宜作鮮切花，已成為近些年世界的高端切花之一，經濟效益顯著[3-6]。

中國是全球主要的切花芍藥產區之一[7]，芍藥鮮切花的生產量和銷售額均不斷上漲，市場前景廣闊。但目前用于切花生產的芍藥品種豐富程度較低，大多從國外引種，這在一定程度上制約了我國芍藥切花的產業化和規?；l展。有無側枝是衡量芍藥切花品質的重要標準之一。多側枝不僅會降低芍藥切花的觀賞性，而且會消耗較多的營養物質進而抑制主枝的生長發育。因此，開展芍藥側枝多樣性分析對于我國芍藥切花的產業化和規?；l展意義重大。迄今為止，前人對于芍藥的評價多側重于葉部性狀和花部性狀，而對于側枝性狀的研究一直未見報道。本研究以側枝總數為依據將所調查的芍藥品種分為4個類型，并對側枝性狀進行進一步分析，以期為我國芍藥切花生產提供品種資源儲備。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選擇揚州大學國家芍藥種質資源庫中露地栽培的188個芍藥品種作為材料(表1)，于2022年花期觀測并記錄與側枝相關的性狀。

1.2 實驗方法

共選取5個側枝性狀進行觀測記錄，分別是側枝總數、有側枝的主枝條數、單個主枝條上平均側枝數、側枝長度和側枝粗度，其中單個主枝條上平均側枝數為側枝總數除以有側枝的主枝條數。側枝總數和有側枝的主枝條數采用目測法，側枝長度采用卷尺進行測量，側枝粗度采用游標卡尺在側枝1/2位置處進行測量。每個品種分別隨機選取3株進行觀測，取平均值。

1.3 數據分析

使用Microsoft Excel 2019對數據進行整理，計算出各個類型品種側枝性狀的最小值、最大值、平均值、標準差、變異系數和遺傳多樣性指數(Shannon-Weaver)。對數量性狀進行10級分類，1級

2 結果與分析

2.1 側枝數量不同的芍藥品種聚類分析

基于歐式距離采用Ward聚類法將芍藥側枝總數由高到低依次劃分為多側枝、中等側枝、少側枝和無側枝4 個類型(圖1)。每個類型的品種數量不同，其中品種數量最多的是無側枝類型，包含75個芍藥品種，數量最少的為多側枝類型，僅包含9個芍藥品種。

圖1 側枝數量不同的芍藥品種聚類結果Fig.1 Clustering results of Paeonia lactiflora Pall. varieties with different number of lateral branches

由表2可知，供試的188個芍藥品種側枝總數的變異范圍為0～20個。4類芍藥品種側枝總數的平均值分別為11.89、4.20、1.60和0個，變異范圍分別分9.00～20.00、3.00～7.00、1.00～2.00和0個，包含的品種數量分別占供試總數的4.79%、28.72%、26.60%和39.89%。其中在多側枝、中等側枝、少側枝3個類型中，側枝總數最多的品種與最少的品種相差分別達122.22%、133.33%和100%。4類芍藥品種側枝總數的變異系數分別為31.08%、29.80%、30.62%和0，芍藥多側枝類型品種的變異系數分別是中等側枝品種和少側枝品種的1.04倍和1.02倍。

表2 側枝數量不同的芍藥品種聚類結果分析Table 2 Cluster analysis of Paeonia lactiflora Pall. varieties with different number of lateral branches

2.2 不同側枝類型芍藥品種的側枝性狀多樣性分析

進一步對不同側枝類型芍藥品種的4 個側枝數量性狀多樣性進行分析(表3)。在全部芍藥品種中，側枝長度的變幅為2.30～22.47 cm，平均值為14.46 cm；側枝粗度的變幅為0.92～4.23 mm，平均值為2.43 mm；有側枝的主枝條數的變幅為1.00～12.00個，平均值為2.79個；單個主枝條上平均側枝數的變幅為0.67～4.00個，平均值為1.34個。各性狀的變異系數在21.42%～72.02%，其中有側枝的主枝條數的變異系數最大，側枝粗度的變異系數最小，所有性狀的變異系數均大于20%，表明這4個數量性狀具有豐富的變異，進行遺傳改良的潛力較大。4個側枝性狀的遺傳多樣性指數均超過了1.470，范圍在1.475～2.010，其中側枝粗度的多樣性指數超過2.000，表明各品種間側枝性狀差異明顯，各數量性狀存在廣泛的遺傳多樣性。

表3 芍藥4個側枝數量性狀的多樣性統計Table 3 Diversity statistics of quantitative traits of four lateral branches of Paeonia lactiflora Pall.

在不同側枝類型芍藥品種間，同一側枝性狀的平均值、變異系數、遺傳多樣性指數等數值在不同類型中各不相同。側枝長度的平均值在多側枝類型中最大，為15.15 cm，在少側枝類型中最小，為14.13 cm；側枝粗度的平均值在中等側枝類型中最大，為2.45 mm，多側枝類型中最小，為2.23 mm；有側枝的主枝條數的平均值在多側枝類型中最大，為7.44個，在少側枝類型中最小，為1.37個；單個主枝條上平均側枝數的平均值在多側枝類型中最大，為1.77個，在少側枝類型中最小，為1.24個。側枝長度的變異系數為15.76%～26.65%，側枝粗度的變異系數為12.09%～26.44%，有側枝的主枝條數變異系數為32.36%～36.75%，單個主枝條上平均側枝數變異系數為32.12%～48.59%，在3個類型中，單個主枝條上平均側枝數變異系數的極差最大，為16.47%，有側枝的主枝條數最小，為4.39%。側枝長度的遺傳多樣性指數為1.735～2.022，側枝粗度的遺傳多樣性指數為1.427～2.045，有側枝的主枝條數的遺傳多樣性指數為0.653～1.523，單個主枝條上平均側枝數的遺傳多樣性指數為0.551～1.595，在3個類型中，單個主枝條上平均側枝數遺傳多樣性指數的極差最大，為1.044，側枝長度遺傳多樣性指數的極差最小，為0.287。

2.3 不同側枝類型芍藥品種的側枝性狀差異分析

對不同側枝類型芍藥品種的4個側枝數量性狀進行差異分析，其中側枝長度、側枝粗度符合正態分布但未通過方差齊性檢驗，有側枝的主枝條數和單個主枝條上平均側枝數不符合正態分布，由于4個側枝數量性狀均不符合方差分析條件，因此，對這4個性狀采用非參數檢驗。

從圖2可以看出，側枝長度和側枝粗度在多側枝、中等側枝、少側枝3個類型間均無顯著差異，表明側枝長度、側枝粗度與側枝總數的關系并不密切。有側枝的主枝條數在3個類型間存在極顯著差異，其中多側枝類型極顯著大于其余兩類，而中等側枝類型極顯著大于少側枝類型，表明有側枝的主枝條數與側枝總數的關系十分密切。而就單個主枝條上平均側枝數而言，多側枝類型最多，而少側枝類型最少，并且多側枝與少側枝兩種類型之間差異顯著，表明單個主枝條上平均側枝數與側枝總數的關系較為密切。

多重比較采用LSD法，“*”表示顯著性差異(P<0.05)，“**”表示極顯著差異(P<0.01)。圖2 不同側枝總數類型芍藥品種的側枝性狀比較Fig.2 Comparison of lateral branch traits among different types of Paeonia lactiflora Pall. varieties with different total number of lateral branches

2.4 不同側枝類型芍藥品種的側枝性狀與芍藥側枝總數相關性分析

將不同側枝類型芍藥品種的側枝長度、側枝粗度、有側枝的主枝條數和單個主枝條上平均側枝數與側枝總數進行相關性分析，相關性分析采用Pearson相關性系數。

在全部芍藥品種和少側枝類型中，側枝長度與側枝總數呈線性正相關；而在多側枝和中等側枝類型中，側枝長度與側枝總數則分別呈顯著正相關和顯著負相關(圖3)。在全部芍藥品種和3個側枝類型中，側枝粗度與側枝總數的相關性均不顯著(圖4)。在有側枝的主枝條數與側枝總數的關系中，除多側枝類型呈線性負相關外，全部芍藥品種和中等側枝、少側枝類型均呈極顯著正相關(圖5)。在全部芍藥品種和少側枝類型中，單個主枝條上平均側枝數與側枝總數呈極顯著正相關；而在多側枝和中等側枝類型中，單個主枝條上平均側枝數與側枝總數呈顯著正相關(圖6)。上述結果表明，有側枝的主枝條數和單個主枝條上平均側枝數與側枝總數的相關性最顯著。

A表示供試芍藥品種；B表示多側枝類型芍藥品種；C表示中等側枝類型芍藥品種；D表示少側枝類型芍藥品種。相關分析采用Pearson相關系數?！?”表示顯著差異(P<0.05)，“**”表示極顯著差異(P<0.01)。圖4～6同。圖3 芍藥品種側枝長度與側枝總數的關系Fig.3 Relationship between the length of lateral branches and the total number of lateral branches in Paeonia lactiflora Pall. varieties

圖4 芍藥品種側枝粗度與側枝總數的關系Fig.4 Relationship between lateral branch thickness and total number of lateral branches in Paeonia lactiflora Pall. varieties

圖5 芍藥品種有側枝的主枝條數與側枝總數的關系Fig.5 Relationship between the number of main branches with lateral branches and the total number of lateral branches in Paeonia lactiflora Pall. varieties

圖6 芍藥品種單個主枝條上平均側枝數與側枝總數的關系Fig.6 Relationship between the average number of lateral branches on a single main branch of Paeonia lactiflora Pall. varieties and the total number of lateral branches

3 結論與討論

芍藥不僅具有較高的觀賞價值和藥用價值，更是國際市場上備受青睞的切花，廣泛應用于婚禮、慶典等場合。作為理想的切花材料，其不但要具備優異的觀賞特性和瓶插條件等，還要和月季、菊花等花卉一樣具有少側枝或無側枝的特點。而中國傳統芍藥品種大都用于庭院栽植和盆栽，因此，國內外研究者將注意力集中于花型、花色、花莖等方面，在莖稈機械強度[9-10]、高溫脅迫[11-12]、干旱脅迫[13-14]、促成栽培[15]、切花保鮮[16-17]和表型多樣性[18-21]等領域對芍藥開展了一系列較為深入的研究。上述研究雖然取得了一定的結果，但多以代表芍藥觀賞性和適應性的花部、葉部和生長特性等性狀為研究對象，并未涉及到側枝相關性狀。而不同于其他植物，芍藥側枝雖然不影響植株整體形態建成，但側枝的生長發育會消耗植株的部分營養，從而影響頂芽生長，最終降低芍藥切花的商業品質。側枝性狀是影響芍藥生長發育的重要性狀，也是評價芍藥切花品質最直觀的性狀之一，因此，本研究首次對不同芍藥品種的側枝性狀進行多樣性研究，為提高中國切花市場競爭力，促進芍藥切花產業化、規?；l展奠定理論基礎，以期為我國芍藥切花生產提供品種資源儲備。

不同的芍藥品種側枝總數各不相同，因此，可將芍藥品種劃分為不同的側枝總數類型。系統聚類分析廣泛應用于植物種質資源的遺傳關系和分類研究，為揭示種質個體相關性提供直觀的分類[22]。目前，以形態學與數量分類學為基礎的Q型聚類分析已在梨[23]、橄欖[24]和枇杷[25]等園藝作物上廣泛應用。本研究借鑒上述聚類分析法并有所改進，采用系統聚類基于歐式距離的Ward聚類法以側枝總數為分類標準，將188個芍藥品種由高到低依次劃分為多側枝、中等側枝、少側枝和無側枝4種類型。該方法能合理地調整分組中的個體，使之達到最優的分類，并具有良好的穩定性。其中珊瑚魅力等75個品種沒有側枝，天使面頰等50個品種側枝較少，可作為候選切花品種進行大規模生產應用；而朝陽紅等9個品種側枝數最多，粉池金魚等54個品種側枝數較多，不適宜直接作為切花生產應用，應通過人工或噴施側芽生長抑制劑等方法除去側芽后方可作為少側枝切花品種進行推廣應用。

研究表型性狀多樣性是鑒別品種資源多樣性和檢測遺傳變異最直觀且簡便易行的方法[26]。表型性狀多樣性的研究對揭示植物多樣性起重要作用，當研究的樣本量足夠大時，幾乎可以代表其變異及遺傳多樣性[27]。變異系數的大小可以直觀反映性狀的變異程度，一般認為該值大于10%時，變異程度較高，性狀差異較大[28-29]。在本研究中，所有品種各性狀的變異系數范圍為21.42%～72.02%，而在多側枝、中等側枝和少側枝3個類型中，所有性狀的變異系數均大于10%。研究者認為，多樣性指數大于1即為多樣性程度高[30-31]，在本研究中，所有品種各性狀的遺傳多樣性指數為1.475～2.010，而在3個側枝類型中，所有性狀的遺傳多樣性指數均大于1。王榮等[18]發現，170個芍藥栽培品種質量性狀的平均多樣性指數為1.25，數量性狀的平均多樣性指數為2.04，數量性狀多樣性指數明顯大于質量性狀。在本研究中，所有品種和3個側枝類型品種側枝數量性狀的平均多樣性指數分別為1.79、1.55、1.76和1.32，均大于前者的1.25，這也和紫薇[32]、甜瓜[33-34]的研究結果一致。本研究反映出所有供試品種和3個側枝類型品種的側枝性狀差異較為明顯，遺傳多樣性水平均較高。

為了明確各側枝性狀在不同側枝類型中的差異和相關性，本研究采用差異分析法、相關性分析法對每個側枝性狀進行了較為全面的分析。不同于萬映伶等[21]對不同栽培地區品種的7個數值性狀進行差異比較，本研究對同一地區不同側枝類型芍藥品種的相關側枝性狀進行差異分析。結果顯示，側枝長度和側枝粗度在3個類型間差異均不顯著；有側枝的主枝條數在3個類型間差異均為極顯著；單個主枝條上平均側枝數僅在多側枝和少側枝類型間差異顯著。上述結果與實際觀測情況一致，表明側枝性狀差異分析結果較為合理。本研究借鑒李成忠[35]分析芍藥品種的機械強度與株高、莖粗、莖重、花重等性狀的相關性的研究思路，對側枝總數與相關側枝性狀進行相關性分析。側枝長度、側枝粗度與側枝總數的相關性均不顯著；有側枝的主枝條數和單個主枝條上平均側枝數與側枝總數均呈顯著或極顯著相關。差異分析和相關性分析結果均反映出有側枝的主枝條數和單個主枝條上平均側枝數與側枝總數的關系較為密切，其中有側枝的主枝條數是影響側枝分類的主要因素，而單個主枝條上平均側枝數對側枝分類的影響位列第二。通過差異和相關性分析，能夠直觀反映出各側枝性狀的特征及性狀之間的內在聯系，這對于優化側枝性狀的選擇和少側枝切花品種篩選提供一定的參考價值。

本研究也存在一定的局限性，對芍藥側枝性狀的選擇不夠全面，所選性狀類型較為單一，不能代表側枝的全部特征，在后續研究中應選取更多與側枝相關的性狀并采用多種方法對性狀進行全面深入的評價分析。形態學標記研究即植物表型性狀的研究是種質資源鑒定和保護的關鍵步驟，在農藝性狀潛力評估、種質資源創新及育種價值等方面起到重要作用，但是單純利用形態學標記研究表型性狀多樣性易受自然條件和其他環境因素的影響，具有一定的局限性[36]。因此，后續研究需要結合細胞生物學、分子標記等技術對芍藥種質資源進行深入的遺傳多樣性分析并充分挖掘調控側枝生長發育的相關基因，揭示其內在的遺傳信息，提高資源利用效率。在今后的研究中還需進一步研究引起側枝類型差異的內在原因，并嘗試從生理和分子生物學領域探索減少和抑制芍藥側枝產生的機制，以期為少側枝芍藥切花新品種的選育和推廣應用提供理論支撐。