基于數(shù)量分類學(xué)的中國紫杏品種分類研究

基于數(shù)量分類學(xué)的中國紫杏品種分類研究

紫薇是原產(chǎn)于中國的一種科胡楊科花卉植物。它屬于白屈菜科lyterracea?；ㄆ跒橄募竞颓锛尽Ｋ侵袊?、秋、夏的重要觀賞花木。在紫薇品種分類研究方面,張啟翔經(jīng)過在四川、北京、山東青島、湖南長沙、浙江杭州、江蘇南京、上海、廣東廣州等地的調(diào)查,提出了紫薇的品種分類原則與標(biāo)準(zhǔn):將種系組成作為紫薇品種分類的一級標(biāo)準(zhǔn),將花色作為品種分類的二級標(biāo)準(zhǔn),花徑作為三級標(biāo)準(zhǔn)。并根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)將紫薇分為4種系(即紫薇種系,福建紫薇種系,雜種福建紫薇種系和雜種南紫薇種系),9類(即銀薇類,紅薇類,堇薇類,灑金類,福建紅薇類,福建堇薇類,雜種紅薇類,雜種堇薇類和雜種南紫薇類),約50個品種。同時張啟翔認(rèn)為紫薇的品種是由野生種引入栽培后不斷演化而來。紫薇品種的進(jìn)化路線為花色從淡紫演變出紅色、白色和灑金;花徑從小至大;花瓣從微皺發(fā)展到強(qiáng)烈皺折;種源組成從純種至種間雜種。王獻(xiàn)又對中國紫薇品種進(jìn)行比較詳細(xì)的調(diào)查,并對其親緣關(guān)系利用擴(kuò)增片斷長度多態(tài)性(amplifiedfragmentlengthpolymorphism,AFLP)分子手段進(jìn)行了初步分析。數(shù)量分類學(xué)方法綜合了各種形態(tài)信息,采用了構(gòu)建樹形圖的形式,可以精確再現(xiàn)研究對象之間的親疏關(guān)系。近幾年來,應(yīng)用數(shù)量分類方法成功進(jìn)行觀賞植物品種分類的研究時有報(bào)道,如玫瑰Rosarugosa和芍藥Paeonialactiflora等。作者嘗試采用數(shù)量分類學(xué)中的聚類分析方法對紫薇品種進(jìn)行分類,以探討紫薇品種分類的等級和標(biāo)準(zhǔn),從而為建立完善的中國紫薇品種分類系統(tǒng),同時也為紫薇的育種、品種登陸和新品種保護(hù)工作提供參考。1材料和方法1.1不同年份間氣候條件變化對性狀數(shù)據(jù)的影響本研究共調(diào)查到北京、河南鄢陵以及浙江杭州的51個紫薇品種,進(jìn)行連續(xù)2a的形態(tài)記錄和拍照,以排除不同年份間氣候條件的變化對性狀數(shù)據(jù)的影響。選取這51個紫薇品種和對照種南紫薇Lagerstroemiasubcostata和福建紫薇Lagerstroemialimii,共計(jì)53個樣品為分類運(yùn)算單位(operationataxonomicunit,OTU)(表1)。1.2性狀篩選和編碼根據(jù)國內(nèi)外紫薇的相關(guān)資料,結(jié)合本次實(shí)地調(diào)查結(jié)果,初選50個性狀,后考慮到不同立地下環(huán)境條件的影響,將花期、果期等受環(huán)境影響較大的性狀刪除,最后選出30個性狀特征作分析。選取的性狀分為2種:質(zhì)量性狀(qualitativecharacter,QL)15個、數(shù)量性狀(quantitycharacter,QN)15個。性狀的編碼(表2)采用等級數(shù)量編碼的方法,二態(tài)性狀以0和1表示,肯定狀態(tài)為1,否定狀態(tài)為0;定性多態(tài)性狀以0和1和2等表示。1.3數(shù)據(jù)處理分析全部數(shù)據(jù)處理采用NTSYS-PC2.1軟件進(jìn)行分析,采用聚類分析方法對所得的原始數(shù)值矩陣進(jìn)行Q型聚類分析,為了消除不同量綱對數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生的影響,首先對原始數(shù)值矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化處理,即正規(guī)化處理;再對正規(guī)化數(shù)據(jù)計(jì)算各個分類運(yùn)算單位之間的平均歐氏距離系數(shù);然后采用目前系統(tǒng)聚類中使用最多的聚合方法———UPGMA(unweightedpair-groupmethodwitharithmeticmeans)法,作出分類運(yùn)算單位分類結(jié)果的樹系圖,即親緣關(guān)系表征圖;最后作聚合水平結(jié)合線。2不同種源的紫蘇葉紅結(jié)合線Q型聚類是以分類運(yùn)算單位為分類單位進(jìn)行的分類運(yùn)算,得到的是分類運(yùn)算單位的分類結(jié)果,為了分析紫薇品種間的親緣關(guān)系,采用Q型聚類方法進(jìn)行聚類分析,聚類結(jié)果見圖1所示。為便于分析,在聚類圖上做等級結(jié)合線L1和L2。從圖1可以看出,等級結(jié)合線L1(距離D=0.53)把53個單位分為3大類。Ⅰ類中包括南紫薇及其雜交種;Ⅱ類中包括福建紫薇及其雜交種;Ⅲ類中是紫薇品種。此結(jié)果與張啟翔對紫薇品種分類的原則與標(biāo)準(zhǔn)一致,即將種源作為紫薇品種分類的一級標(biāo)準(zhǔn)。這說明根據(jù)選取的30個形態(tài)特征可以區(qū)分不同種源的紫薇品種。等級結(jié)合線L2(D=0.55)又分別把Ⅲ類分為兩大組:A和B。其中A組中包括所有單花色品種,B組中包括所有復(fù)色花品種,這說明花瓣顏色單一或復(fù)雜是紫薇品種重要的分類性狀。A組的聚類結(jié)果說明,在紫薇分類系統(tǒng)中,植株的枝型是很重要的分類性狀,2個垂枝品種(‘垂枝粉’和‘垂枝紫’)、3個直枝品種(‘直枝白’,‘直枝粉’和‘直枝紫’)、3個平枝品種(‘平枝白’,‘平枝粉’和‘平枝紫’)分別聚在一起,其中‘垂枝粉’和‘垂枝紫’的相似性最高達(dá)0.89,這說明植株生長習(xí)性相同的品種親緣關(guān)系很近。另外,花色也是十分重要的分類性狀,除以上由于枝型特征聚集在一起的品種以外,其他單花色品種主要根據(jù)花色聚集在一起,如白色品種‘小花銀薇’‘冰清玉潔’‘層云積雪’‘紫爪銀薇’及‘白云積雪’聚在一起,白色品種之間的親緣關(guān)系比與其他花色的品種近,而其他花色的紫薇品種也根據(jù)花色不同,相近花色品種聚在一起,這又與張啟翔和王獻(xiàn)對紫薇品種分類的研究結(jié)果相一致,即將花色作為紫薇品種分類的二級標(biāo)準(zhǔn);B組中,3個復(fù)色品種‘晚紫’、‘紫云’及‘粉繡球’聚集在一起,‘豆蔻年華’與‘緋云’也聚集在一起。根據(jù)上述聚類結(jié)果可以看出,首先由于種源分為三大類,每一相聚的組內(nèi)具有相對一致的特征,組之間具有較大的差異性,這與原有的紫薇品種分類原則基本一致,說明此分類結(jié)果具有一定的合理性。3種系類型的劃分由Q聚類分析可以看出,種系是紫薇品種分類的一個重要標(biāo)準(zhǔn),該性狀不受環(huán)境條件影響,主要由基因型決定,由此可將紫薇品種分為福建紫薇品種群、南紫薇品種群以及紫薇品種群。Q型聚類結(jié)果是對紫薇品種的表型進(jìn)行定量和定性分析得到的,結(jié)果表明,所選的30個性狀可以將53個實(shí)驗(yàn)材料完全區(qū)分開,并將它們按照種系關(guān)系分為三大類,此結(jié)果與紫薇品種分類原則和標(biāo)準(zhǔn)一致,與王獻(xiàn)對紫薇品種的分子研究結(jié)果基本相同,初步說明此30個性狀的選取具有一定的合理性?；ㄉ嗨苹◤讲煌淖限逼贩N聚集在一起,這與將花徑作為紫薇品種分類的三級標(biāo)準(zhǔn)不符;植株生長習(xí)性相同的品種聚集在一起,說明可考慮將植株生長習(xí)性作為紫薇品種分類的重要性狀。以上只是從形態(tài)學(xué)方面嘗試對紫薇品種進(jìn)行分類,若要建立科學(xué)的紫薇品種分類系統(tǒng),則要全面調(diào)查引種其品種資源及野生種下變異,建立品種資源圃,多年連續(xù)觀察以摸清其形態(tài)性狀的多樣性,同時還應(yīng)充分利用簡單