牡丹传统品种特异性、一致性和稳定性研究

史倩倩，王 雁，周 琳

（中国林科院林业研究所，林木遗传育种国家重点实验室，北京 100091）

牡丹（Paeonia suffruticosaAndr.）是芍药科芍药属的名贵观赏植物和药用植物，经长期栽培选育出大量各具特色的现代品种[1]。相对现代品种而言，牡丹传统品种遗传背景更复杂、形态变异性更大。但其观赏性状易受栽培环境和栽培技术影响，如花型、花色、雌雄蕊瓣化等性状[2]，限制牡丹传统品种产业化发展，因此明确牡丹传统品种观赏性状变化规律和分析品种长期栽培稳定性尤为必要。本文分析不同牡丹传统品种栽培观赏性状稳定性及一致性，对牡丹传统品种进行特异性分析，探讨环境因子对牡丹观赏性状的影响及品种间差异，筛选出适用于品种遗传力分析的性状和适宜产业化生产的品种，为建立牡丹品种资源数据库，促进牡丹传统品种产业发展提供可靠依据，并为牡丹品种DUS测试提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2010和2011年在中国林业科学院玉泉山牡丹基地，先后测试三年生中原牡丹传统品种34个。

1.2 方法

1.2.1 观测性状划分

观测性状参照《中国牡丹品种图志》[1]和DUS测试性状要求[3]，选择田间观测性状35个。将所观测性状分为质量性状和数量性状，再将质量性状进一步划分为定性二元性状（“有”或“无”）和定性多态性状（某个性状表现2个或2个以上特征，而且各品种表现该性状其中一个特征，是定态的）。上述35个性状分为6个定性二元性状、21个定性多态性状及8个数量性状。

1.2.2 性状观测方法

每个品种随机取样10株观测。质量性状观测采用直接观测法，并参照模式图，对部分颜色性状采用比色卡判断；数量性状采用游标卡尺、直尺和卷尺测定。

1.2.3 数据处理与分析

在对牡丹各品种和各性状的一致性分析和同一品种各性状两年的稳定性分析基础上，对不同品种特异性进行比较。质量性状采用性状表现特征的众数频数的算术平均值表示，数量性状则为算术平均值。一致性分析中，对众数频数均值或变异系数做新复极差测验[4]，判断不同品种或不同性状的一致性表现。稳定性采用t检验[4]，比较同一品种各性状在两年中各性状表现的差异显著性。筛选一致性和稳定性好的性状后，运用SPSS软件系统聚类分析法分析各品种特异性[5－6]。

2 结果与分析

2.1 牡丹传统品种的一致性分析

2.1.1 同一品种不同单株的一致性

2.1.1.1 定性二元性状

牡丹传统品种6个定性二元性状的观测依靠直观判断即可。每个测试小区选取样本数为10株，允许变异株数为1%[3]，即定性二元性状90%植株表现性状无差异时，说明该品种在该性状上表现一致性。参试的34个品种中，定性二元性状的众数频数均值均大于95%（见表1）。对2010年和2011年各品种定性二元性状的众数频数均值分别进行新复极差检验，发现在a=0.05水平上，两年测定的各品种内不同单株间定性二元性状差异不显著，说明露地栽培条件对牡丹传统品种的定性二元性状一致性表现影响小。

2.1.1.2 定性多态性状

定性多态性状共观测21个，主要依主观判断，或以模式图、比色卡等作参照物判断。两年测试品种各性状表现特征的众数频数均值均大于95%。取每个品种全部定性多态性状的众数频数均值，做LSR测验比较（见表1），结果显示各品种内差异不显著（a=0.05），即具有较高的一致性。这也说明牡丹传统品种定性多态性状受环境条件影响不大。

2.1.1.3 数量性状

数量性状共观测8个，2010年和2011年测定各品种数量性状总变异系数介于7.46%～33.85%。分别对2010年和2011年测定各品种的数量性状变异系数进行LSR分析（见表1），结果表明，2010年34个品种中，盛丹炉变异最大，与其他33个品种间差异极显著（a=0.01），其余品种间差异显著或不显著（a=0.05）。

2010年测试发现，大棕紫变异系数为26.42%，变异最大，与黄花魁差异显著（a=0.05），与其余32个品种间差异极显著（a=0.01）；乌龙捧盛变异系数为7.46%，变异最小。说明牡丹传统品种数量性状变异较大，远高于定性二元性状和定性多态性状。除个别品种，数量性状在品种内不同单株之间具有比较一致的变异程度。

2.1.2 不同品种同一性状的一致性分析

2.1.2.1 定性二元性状

根据各性状在各个品种中表现的众数频数均值的变异系数分析表明（见表2），除顶小叶缺刻的变异系数为3.54%，变异较大外，其他5个定性二元性状在各品种之间的变异为0，属于表现高度一致的性状。

2.1.2.2 定性多态性状

对不同品种的21个定性多态性状众数频数均值的变异系数分析表明（见表2），可以看出在叶型、花型和瓣基晕与斑3个性状上表现变异较大，一致性差。其他定性多态性状在不同品种之间具有较好的一致性。

表1 牡丹传统品种的性状一致性Table 1 Homogeneity of different traditional cultivars of Paeonia suffruticosa (%)

2.1.2.3 数量性状

两年测试中，8个数量性状在所有品种上均有较大变异，变异系数介于7%～20%（见表2），其中枝干粗度、复叶宽和总叶柄长3个数量性状变异均高，均值大于15%，是受栽培条件影响大且一致性差的性状。花梗粗度、花纵径、株高和复叶长4个数量性状变异均值在10%以上，说明这些性状一致性也较差。

表2 牡丹传统品种性状的一致性Table 2 Homogeneity of different characteristics of traditional cultivars of Paeonia suffruticosa

2.2 性状稳定性分析

对2010年和2011年测试的34个牡丹传统品种所有性状进行t检验，结果表明，经两年栽培，玉板白、赵粉、姚黄、锦袍红、宫样妆和小胡红存在显著差异（a=0.05），而其他品种均无显著差异。两年观测性状差异主要存在于定性多态性状中的花型、叶型、瓣基晕与斑和所有数量性状（见表2）。

对2010年和2011年测试的34个牡丹传统品种定性二元性状和定性多态性状的众数频数均值做t检验分析，结果表明经反复繁殖栽培，只有顶小叶缺刻表现不稳定外，各品种其他定性二元性状表现差异不显著，具有较好稳定性；定性多态性状中叶型、花型和瓣基晕与斑3个性状表现差异显著（a=0.05），其他性状均不显著，表现稳定；数量性状t检验显示，得到花梗粗度和株高无显著差异，其他数量性状差异极显著（a=0.01），即花梗粗度和株高稳定性较好（见表2）。

通过对性状一致性和稳定性的分析，筛选出一致性和稳定性较好的23个性状，其中定性二元性状5个，定性多态性状18个（见表2）。但由于花型是牡丹品种分类的重要观赏性状，把花型也作为比较34个牡丹传统品种特异性的指标。

2.3 特异性分析

以牡丹传统品种23个一致性和稳定性表现好的性状和花型共24个观赏性状为基础，其中质量性状采用赋值法，数量性状以0.5个标准差为间距分为10级[2]，再运用SPSS数据分析软件的系统聚类法，对参试34个牡丹传统品种进行品种特异性分析，并依据最小距离法做出品种系谱树形图（见图1）。脂红和一品朱衣距离最短，即两者的24个性状表现相似，亲缘关系最近；其次是假葛巾紫与赤龙焕彩间性状差异小。而性状表现差异最大是玉板白和黑花魁；品种黑花魁与赵粉、脂红差异也很大，也许是由于花色、花型、叶型、株型、雌雄蕊瓣化等性状差异明显的原因。花色为紫红色的锦袍红、粉红色的万花盛、红色的乌龙捧盛、白色的白玉分别聚为一类，说明这4个品种的特异性。以牡丹传统品种一致性和稳定性较好的性状为基础，建立品种资源数据库，判别品种间的性状差异，可正确、有效地比较品种特异性及品种间的亲缘关系。

图1 牡丹传统品种系谱树形图Fig.1 Genealogy tree of traditional cultivars of Paeonia suffruticosa

3 讨论与结论

3.1 牡丹传统品种一致性和稳定性

不同类型、不同性质的性状，一致性和稳定性表现不同。牡丹传统品种的定性二元性状和大部分定性多态性状的一致性和稳定性表现较好，而大部分数量性状表现差。其中花型的稳定性较差，这跟牡丹品种具有多花型、花型变化不规律的特点有关[1]。不同品种质量性状受基因影响较大，而数量性状受环境因素影响较大。牡丹以露地栽培为主，因此自然环境条件影响整个生长过程，品种性状表现受外界环境干预程度较大，尤其是数量性状。故在牡丹品种DUS测试性状选择时，应偏重质量性状，与菊花、唐菖蒲和百合等花卉DUS测试性状选择的结论相一致[7－9]。

34个牡丹传统品种中，只有玉板白、赵粉、姚黄、锦袍红、宫样妆、小胡红形态表现不稳定，而其他品种的观赏性状稳定性均较好，或许跟遗传基因有关，也许上述6个品种易受环境条件影响。同时发现两年的观测性状差异主要存在于定性多态性状和数量性状。因此在发展牡丹传统品种产业上应多选择表现稳定的品种。

3.2 品种特异性

品种特异性是品种选育最终目标。根据DUS测试要求，品种特异性的判断，原则上只要有一个性状不同于已知的近似品种，即可认为该品种具有特异性[3]。在牡丹传统品种特异性比较中，性状差异最小的是脂红和一品朱衣，在花色、花型、叶型、雌雄蕊瓣化等方面极为相似；性状差异最大的是黑花魁和玉板白。各自单独聚为一类的锦袍红、万花盛、乌龙捧盛、白玉等4个品种性状表现特异。

3.3 性状筛选

通过对牡丹34个传统品种一致性、稳定性和特异性进行分析后，筛选出24个性状用于特异性分析，均为一致性和稳定性较好、便于操作判定的性状。8个表现差的性状在一定程度上影响测试执行。但其中的定性多态性状花型、叶型和瓣基晕与斑是品种鉴定的重要性状，数量性状中花横纵径、复叶长度与宽度等同样也是重要的观赏和测试性状，因此可纳入适用性状范围。

根据DUS测试性状选择要求[3]，性状筛选是为测试申请品种的一致性、稳定性、特异性。其中一致性和稳定性是对品种的基本要求，即品种成立的条件；特异性主要是品种间的差异。只要符合品种的基本条件即可，无需考虑性状的好坏[9]。因此根据性状一致性、稳定性分析及品种特异性的分析结果，表明最终筛选出的30个性状可作为牡丹遗传力分析形态学指标，也可为牡丹品种DUS测试性状提供参考。

[1]王莲英.中国牡丹品种图志[M].北京:中国林业出版社,1997.

[2]李保印.中原牡丹品种遗传多样性与核心种质构建研究[D].北京:北京林业大学,2009.

[3]International Union for the Protection of New Plant Varieties(UPOV).Revised general introduction to the guidelines for the conduct of tests for distinctness,homogeneity and stability of new varieties of plants[R].TG/1/2.1979－11－14.

[4]马育华.田间试验和统计方法[M].北京:农业出版社,1995.

[5]裴鑫德.多元统计分析及其应用[M].北京:北京农业大学出版社,1991.

[6]杜强,贾丽艳.SPSS统计分析[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[7]郝京辉,游捷,秦贺兰,等.菊花品种的特异性、一致性和稳定性的研究[J].中南林学院学报,2003,23(5):14－18.

[8]孙延智,义鸣放.唐菖蒲品种的特异性、一致性和稳定性研究[J].中国农业大学学报,2002,7(5):7－13.

[9]刘青林,张云,原雅玲,等.百合品种一致性、稳定性与特异性的研究[J].北京林业大学学报,2002,24(1):35－40.