不同北美海棠花形态特征比较及其品种识别

2016-11-24杨静慧刘艳军秦艳筠

天津农林科技 2016年5期

关键词：喜洋洋花梗花径

李　融，杨静慧，李　珍，周　强，刘艳军，秦艳筠

（天津农学院园艺园林学院，天津 300384）

不同北美海棠花形态特征比较及其品种识别

李融，杨静慧，李珍，周强，刘艳军，秦艳筠

（天津农学院园艺园林学院，天津 300384）

为了区别北美海棠品种，以冬红、绚丽、舞美、凯尔斯、亚当、喜洋洋、王族和红宝石等8个品种花朵为试材，随机取样，通过调查各品种花瓣的颜色、花梗的长度、花径的大小、雄蕊、雌蕊以及花瓣、萼片的数量等形态特性，最后通过聚类分析，对北美海棠品种进行了分类。结果显示：根据花瓣色度可将其分为白色（冬红）、粉红色（凯尔斯、亚当、喜洋洋、舞美）和紫色等3类（绚丽、王族、红宝石）；各品种的花梗长度为2.02～4.66 cm，花梗最长的是王族，最短的是凯尔斯；其花径大小依次为：亚当>王族>凯尔斯>冬红>喜洋洋>绚丽>舞美>红宝石；各品种的雌、雄蕊数量分别为15~25个、 5个；其花瓣为凯尔斯最多，为7.7个，王族5~8个，其余 5个；各品种的萼片以凯尔斯萼片数最多，为9个，其余均为5个。根据花器官相似距离综合聚类为六类，第一类为凯尔斯，第二类为舞美，第三类为王族，第四类为亚当，第五类为冬红，第六类为绚丽、红宝石和喜洋洋。

北美海棠；品种；花；形态特征

海棠在园林植物配景配置中应用较为广泛，其中北美海棠是近几年来北方园林造景中不可缺少的一类[1]。北美海棠主要是美国和加拿大的植物学家通过引种和杂交育种选育出的[2-3]，至今已经培育出了数以千个品种。它们适应性强，在盐碱土壤上长势旺盛，抗旱、抗盐碱，且观赏价值较高，已在天津地区广泛栽培[4]。近些年来，我国陆续引进了约一百多种北美海棠品种，如“王族”、“白茶”、“冬红果”、“粉屋顶”、“喜洋洋”、“高原之火”等[4-5]。许多学者对引进的北美海棠品种的生长、发育特性进行了研究[6-7]。但是，对这些海棠的形态特征介绍较少，这给这些海棠的识别、应用、分类等带来了很大的不便。闫淑芳、冯树香等[8]按照果实色度对11个北美海棠品种进行了分类，但未见依据北美海棠花的形态特征——这个主要观赏器官和分类学上的主要识别器官对其品种进行分类的报道。

本研究通过8个北美海棠品种的花器官的形态特征分析，通过花瓣、花径、花梗、雄蕊、雌蕊和花萼的比较，对北美海棠品种进行了分类，旨在更方便、快速、准确地区分海棠品种，为北美海棠在景观中的合理配置提供依据。

1　材料和方法

1.1材料

花朵于2016年4月中旬采自静海县远大集团苗圃（地点为静台路和千米路交叉口向南1 200 m）。共计8个品种：冬红、绚丽、王族、舞美、亚当、喜洋洋、红宝石和凯尔斯。

1.2方法

所有海棠供试品种南北向栽植，株行距4 m×5 m，每品种栽植10行，每行20株。各品种随机选择5株长势一致的植株为样株（单株重复，重复5次），采集中部、外侧盛开的花朵，20朵/株，每个品种取了100朵花。花朵采集后放入保鲜盒中，带回实验室，立即测定。用Nikon SMZ2体视显微镜观察其花的形态，每个品种取5朵花进行观测，重复3次。用柯尼卡美能达分光光度计CM-5进行色度测量[9]，分析花瓣的明度（L），红绿色饱和度（a）和黄蓝饱和度（b）。在每个花瓣上随机取1个点进行测量，每个品种重复10次。测量结果用CIELab表色系统进行色度分析。用游标卡尺测量花梗和花径大小，每个品种取10朵花，重复3次。用Excel和SPSS19.0对这8个品种进行数据分析和聚类分析[10-12]。

2　结果与分析

2.18个海棠品种花瓣色度分析

根据花瓣颜色将8个品种分为3类，即白色类（冬红）、粉红色类（凯尔斯、亚当、喜洋洋、舞美）和紫色类（绚丽、王族、红宝石）。

由图1可以看出，粉色类北美海棠L值存在明显差异，最高的是亚当，其次是喜洋洋、凯尔斯，舞美最低。这说明亚当花瓣最亮，其次是喜洋洋、凯尔斯，舞美花瓣最暗。不同品种的a值相差不大。

图1　粉红色类花瓣L值和a值

由图2可以看出，紫红色类北美海棠L值差异也较大，a值较为接近。其中L值最高的是绚丽，其次是王族，红宝石L值最低。这说明绚丽花瓣最亮，其次是王族，红宝石最暗。

图2　紫红色类花瓣L值和a值

总之，通过花瓣的颜色可以准确地分辨出白色的冬红、亮粉色的亚当、暗粉色的舞美以及亮紫红色的绚丽和暗紫红色的红宝石，但是这种识别方法很有限，对于同为粉红色类的喜洋洋、凯尔斯和同为紫红色类的王族就很难再进一步确认了。因此，还需要用其他的花器官结构来进一步辨别。

2.28个海棠品种花梗和花径长度比较

从图3中可以看出，花梗长度最长的是王族，为5 cm，其余依次为喜洋洋、绚丽、红宝石、冬红、亚当、舞美，最短的是凯尔斯，仅2 cm；花直径最大的是亚当，为4.2 cm，其余依次是王族、凯尔斯、冬红、喜洋洋、绚丽、舞美，红宝石花最小，为2.32 cm。在这8个品种中，除了亚当和凯尔斯花径数值比花梗数值长，其他6种北美海棠均是花梗长的其花径也大。

图3　8个海棠品种的花梗和花径长度

2.38个海棠品种的雄蕊与雌蕊数分析

从图4中可以看出，不同品种北美海棠间雄蕊数差异较大，其中最多的是冬红，为24.4个，其余依次是凯尔斯、王族、绚丽、红宝石、亚当、喜洋洋，雄蕊数最少的是舞美，为15.9个；雌蕊数量差别不大，其中雌蕊数最多的是凯尔斯，为6.4个，其余依次是王族、冬红、红宝石、舞美、绚丽和喜洋洋，最少的是亚当，为4.2个。

图4　8个品种海棠雄蕊与雌蕊个数柱状分析图

2.48个海棠品种的花瓣和萼片数分析

从图5中可以看出，海棠中花瓣数最多的是凯尔斯，平均值为7.7，第2是王族，平均值为7.4，其余6个海棠品种的花瓣数均为5。凯尔斯为重瓣花，王族花瓣数为5～8个。萼片中只有凯尔斯的萼片数最多，为8～10之间，其余海棠萼片数均为5个。因此，通过花瓣和萼片，可以辨别出凯尔斯和王族两个品种。

图5　8个海棠品种花瓣和萼片数

2.5聚类分析

综合以上指标对8种海棠花器官形态进行聚类分析，如图6。

图6　8个海棠品种聚类树状图

依据图6，根据8个海棠品种的花器官形态相似距离，将其分为5类。凯尔斯为第1类，相似距离与其他品种最远，形态结构上最为独特。凯尔斯是重瓣花，因此，其花瓣数、萼片数以及雌蕊数最多，花梗最短，其花径约是花梗的一倍，与其他品种的花器形态差异最大。其次是舞美，为第2类，其花梗和花径大小比较接近，花梗比花径长，具有雄蕊数最少的特性。再次是王族，为第3类，其花瓣数为5~8个，这一点不同于其他品种。亚当为第4类，其特点是花梗与花径长度接近，但花径比花梗长，其花径是这8种北美海棠中最大的。第5类为冬红，其是8个品种中唯一的白色花且雄蕊数最多。其余3种北美海棠（绚丽、喜洋洋和红宝石）亲缘关系比较近，为单独一类，如它们具有雌蕊数和花梗长度比较接近的特点。

[1]张迎新，丰绪霞，刘滨辉，等.4种海棠植物花的形态特征研究[J].防护林科技，2013（2）：20-22.

[2]刘珠琴，黄宗兴，舒巧云，等. 北美海棠新品种的引进与栽培表现[J].中国园艺文摘，2010（10）：41-42.

[3]刘朝华，储博彦. 北美海棠优良品种简介及栽培技术[J].河北林业科技，2014（2）：102-103.

[4]姜永峰，唐世勇，邢英丽，等.北美海棠品种及在北方园林景观中的应用[J].林木花卉，2014（10）：277-278.

[5]裘靓，张往祥.观赏海棠品种群色彩评价技术研究[D].南京：南京林业大学，2011.

[6]张志军，朱松岩.凯尔斯海棠的引种繁育技术[J].林业科技，2011，36（1）：41-43.

[7]陶艳萍.观赏海棠喜洋洋苗木培育技术[J]. 山东林业科技，2009，182（3）：121-122.

[8]闫淑芳，冯树香.基于北美海棠果实颜色特征的品种分类及呈色研究[J].经济林研究，2016，34：19-32.

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[10]公丽艳，孟宪军.基于主成分与聚类分析的苹果加工品质评价[J]. 农业工程学报, 2014，30（13）：276-285.

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[12]张煜炯，彭昕，吉庆勇，等.聚类分析和主成分分析法研究三叶青氯仿部位HPLC指纹图谱[J].中成药，2016，38：607-612.