单叶刺槐半同胞子代虫害指数及其与叶色参数的相关性

徐立人 曹丽娜 刘宠 柳俊明 王立成 李清泉 杨敏生 张军 李彦慧

摘要 以单叶刺槐母本（A1-1）及8个叶形产生明显变异的半同胞子代无性系（A2-1、A15-1、C23-1、B24-3、A8-4、C9-2、A21-1、A16-1）为材料，调查统计各无性系的虫害指数，并测定各无性系健康叶片的叶色参数，通过相关性分析，筛选与虫害指标相关度高的叶色参数，进而建立方程模型，并对各样本的抗虫性作出评价。结果表明，各无性系虫害的程度与叶形变异无关，但与叶色参数L*之间呈显著负相关（P<0.05），方程为y=-4 405.111x+103.220 x2-0.806x3+62 666.130，相关系数为-0.757。各无性系按抗虫性强弱可分为4类，第I类包括A8-4、A16-1、A15-1、C23-1，抗虫性相对较强，其中A15-1兼具抗虫性与叶色特异性;第Ⅱ类包括A1-1、B24-3、C9-2，抗虫性中等;第Ⅲ类为A21-1，抗虫性较弱;第Ⅳ类为A2-1，抗虫性弱。

关键词 单叶刺槐;叶色参数;虫害指数;相关性分析;抗虫性

中图分类号 S 792.27文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）17-0152-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.17.038

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Pest Index of Half Sib Progenies of Robinia.pseudoacaciaf.unifolia and Its Correlation with Leaf Color Parameters

XU Li ren，CAO Li na，LIU Chong et al

（College of Landscape Architecture and Tourism，Hebei Agricultural University，Baoding，Hebei 071000）

Abstract Based on Robinia.pseudoacaciaf.unifolia female parent （A1-1） and its eight half progenies （A2-1，A15-1，C23-1， B24-3， A8-4， C9-2，A21-1，A16-1） with obvious leaf shape variation， the pest index of each clone was investigated and counted， and the leaf color parameters of healthy leaves of each clone were measured. Through correlation analysis， the leaf color parameters with high correlation with pest index were screened， and then cube was built.The resistance of each sample was evaluated. The results showed that the degree of pest was not related to the variation of leaf shape， but was negatively related to the leaf color parameter L* （P<0.05）. The equation was y=-4 405.111x+103.220x2 - 0.806x3 + 62 666.130， and the correlation coefficient was -0.757. The clones can be divided into four categories according to their insect resistance. The first category includes A8-4， A16-1， A15-1 and C23-1， with relatively strong insect resistance， in which A15-1 has both insect resistance and leaf color specificity; the second category includes A1-1， B24-3 and C9-2， with medium insect resistance; the third category is A21-1， with weak insect resistance; the fourth category is A2-1， with weak insect resistance.

Key words Robinia.pseudoacaciaf.unifolia;Leaf color parameters;Pest index;Correlation analysis;Insect resistance

刺槐（Robinia pseudoacia L.）又名洋槐，属豆科刺槐属多年生落叶乔木，其根系发达、萌芽性强、生长迅速、适应性强，是园林绿化和水土保持的优良树种，现已成为我国北方优良的水土保持树种[1-3]。单叶刺槐（Robinia.pseudoacaciaf.unifolia）是刺槐的变种，主要特征是复叶仅有一个或几个小叶片，小叶面积明显大于普通刺槐。2004年从德国引进了单叶刺槐无性系，发现其与普通刺槐混栽可产生种子，半同胞家系中复叶的葉色、小叶数、叶面积等发生明显的变异，部分子代具有开发观赏价值的潜质[4]。

色彩的本质是电磁波，波长差异导致颜色不同，植物叶色的差异主要是叶片对光的吸收和反射情况不同导致的[5-6]。虫害一直是困扰园林发展的突出问题[7]，昆虫对于不同波长的电磁波敏感程度不同，致使其对特定颜色有趋向性[8-10]。目前，已有众多关于叶色参数与色素相关性的研究[11-12]，但叶色参数的差异是否与虫害的严重程度有关鲜有报道，对单叶刺槐及其半同胞子代的研究也仅限于组培体系的建立[13]和子代SSR鉴定[4]等。

该试验以单叶刺槐及8个叶形产生明显变异的半同胞子代无性系为材料，测定其叶色参数并统计虫害指数，进行相关性分析，筛选与虫害指数显著相关的叶色指标，并建立方程模型，同时对全部样本的抗虫性作出评价，以期为今后单叶刺槐新品种选育、病虫害研究以及在园林中的合理应用提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料 2019年5月5日选取单叶刺槐母本及已通过SSR分子鉴定的26个子代，嫁接在定植于河北保定市满城区苗圃场的2年生普通刺槐上，形成27個无性系，每个无性系嫁接20株。

2019年8月27日，选取长势一致的单叶刺槐母本（A1-1）及8个叶形产生明显变异的子代（A2-1、A15-1、C23-1、B24-3、A8-4、C9-2、A21-1、A16-1），以叶片为材料（表1），进行虫害的田间调查及叶色参数测定。

1.2 方法

1.2.1 虫害的田间调查。参照江世宏[14]的方法，并适当改进，从每个参试无性系随机选择长势一致的5株进行虫害调查，每株随机调查相同部位小叶100枚，共500枚，对每枚叶片的受害情况进行分级，进而计算该无性系的虫害指数，虫害指数越高，其受害程度越深，具体的分级标准及虫害指数计算公式如下：

0级，叶片上无害虫;1级，叶片有害虫但无虫害现象;2级，叶片因受到虫害出现皱缩不展，或受害面积介于25%～50%;3级，叶片因受到虫害出现皱缩半卷，或受害面积介于50%～75%;4级，叶片因受到虫害出现皱缩半卷，或受害面积大于75%。

虫害指数=（虫害级别代表值×该级叶片数量）最高分级级数×调查总叶片数量×100%

1.2.2 叶色参数的测定。从“1.2.1”选取的各无性系试验株中，每株随机采集相同部位完整、无病虫害的小叶5枚，每个无性系共25枚，带回实验室。叶色参数的测定参照Sarker等[15]的方法，采用日本产Minolta CR-400型全自动色差计测定并记录各叶片的L*、a*、b*、h值，每个叶片重复测定3次。其中，L*表示光泽度，L*值越大，叶片亮度越高，L*值越小，叶片亮度越低;a* 表示红/绿值，a*值越大，叶片红色越深，反之绿色越深;b*表示黄/蓝值，b*值越大，叶片黄色越深，反之蓝色越深;h表示色相角，是区分不同色彩最准确的标准。

1.2.3 数据处理与分析。采用SPSS 25.0对数据进行单因素方差分析、相关性分析和聚类分析，采用Excel 2016进行图表的绘制。

2 结果与分析

2.1 虫害指数

由母本及不同编号子代的虫害指数统计结果可知（图1），子代A2-1、B24-3、A21-1的虫害指数分别比母本提高了83.33%、1.21%、37.51%，与母本相比，A2-1、A21-1差异显著，B24-3差异不显著，说明子代A2-1和A21-1的叶片受虫害程度较母本显著加深。子代A15-1、C23-1、A8-4、C9-2、A16-1的虫害指数分别比母本降低了63.75%、50.21%、33.33%、16.67%、37.50%，与母本的虫害指数相比，A15-1、C23-1、A8-4、A16-1差异显著，C9-2与母本之间无显著差异，说明子代A15-1、C23-1、A8-4、A16-1的叶片抗虫性显著优于母本。

进一步以虫害指数为依据进行样本间聚类分析（图2），当类间最短距离为5时，全部样本可按抗虫性强弱分为4类，第I类包括A8-4、A16-1、A15-1、C23-1，抗虫性相对较强;第Ⅱ类包括母本、B24-3、C9-2，抗虫性中等;第Ⅲ类为A21-1，抗虫性较弱;第Ⅳ类为A2-1，抗虫性弱。

2.2 叶色参数

由图3A可知，子代A15-1、C23-1、B24-3、A8-4的L*值分别比母本提高了8.5%、4.4%、1.6%、0.1%，与母本相比，A15-1差异显著，C23-1、B24-3、A8-4差异不显著，子代A2-1、C9-2、A21-1、A16-1的L*值分别比母本降低了5.5%、3.4%、3.8%、2.3%，与母本相比，A2-1、C9-2、A21-1差异显著，A16-1差异不显著，说明母本相比，A15-1的叶片更具光泽，A2-1、C9-2、A21-1的叶片光泽度相对较低。

由图3B可知，子代A2-1、B24-3、A8-4、A21-1的a*值分别比母本提高了0.4%、1.6%、0.5%、2.9%，与母本相比均无显著差异，子代A15-1、C23-1、C9-2、A16-1的a*值分别比母本降低了13.4%、12.6%、1.9%、0.1%，与母本相比A15-1、C23-1差异显著，C9-2、A16-1无显著差异，说明与母本相比，子代A15-1、C23-1的叶片绿色更深。

由图3C可知，子代A15-1、C23-1、C9-2的b*值分别比母本提高了17.7%、14.6%、0.8%，与母本相比A15-1、C23-1差异显著，C9-2差异不显著，子代A2-1、B24-3、A8-4、A21-1、A16-1的b*值分别比母本降低了1.9%、5.1%、1.1%、4.0%、4.3%，与母本相比，A21-1差异显著，B24-3、A8-4、A2-1、A16-1差异不显著，说明与母本相比，子代A15-1、C23-1叶色显著偏黄，A21-1叶色显著偏蓝。

由图3D可知，子代A2-1、B24-3、A8-4、C9-2、A21-1、A16-1的h值分別比母本提高了0.56%、0.60%、0.23%、 0.51%、0.49%、0.97%，子代A15-1、C23-1的h值分别比母本降低了0.87、0.38%，各子代与母本之间的h值均无显著差异，说明各样本叶片的色相角相对一致。

安徽农业科学2020年

综合4个叶色参数，仅子代A8-4、C9-2与母本相比无显著差异，其余子代与母本相比均差异显著。

2.3 单叶刺槐虫害指数与叶色参数及小叶数量的相关性分析

以各无性系的虫害指数为因变量，叶色参数、小叶数量为自变量，利用逐步回归法，进行多元线性回归分析，进而剔除与虫害指数相关性不显著的自变量，构建最优线性回归方程。由表2可知，虫害指数与a*、b*、h及小叶数量之间相关性不显著，无法进行曲线拟合，说明各无性系所受虫害的严重程度与a*、b*、h及叶形变异无关。虫害指数与L*之间呈显著负相关，二者之间呈良好的三次曲线关系，拟合度为75.70%，方程为y=-4 405.111x+ 103.220x2-0.806x3+62 666.130，说明就该试验的各参试无性系而言，叶片光泽度越低，所受虫害程度越深。

3 结论与讨论

相较于感官鉴别，利用色差测定叶色参数可以实现叶色的数字化，可准确、客观地反映出不同叶片颜色的差异[16]。通过筛选与虫害指数密切相关的叶色参数，建立方程模型，可以通过叶色对虫害进行预估，为虫害防治争取充足的时间。

该试验对单叶刺槐母本及8个半同胞子代的虫害指数进行调查统计，同时测定其叶色参数L*、a*、b*、h值。结果表明半数以上子代的抗虫性优于母本，这与贾会霞等[17]对欧洲黑杨的研究中，多数杂交子代的抗虫性显著优于母本的结论一致，这也充分体现了“杂种优势”[18]。叶色参数的测定结果表明除子代A8-4、C9-2的叶色与母本相比无显著差异外，其余子代的叶色与母本之间均存在显著差异，这与张晶等[19]在对观赏海棠的研究中其半同胞子代叶色与母本相比出现显著变异的结论一致，这也进一步体现了杂交育种是特异性状选育的有效手段。相关性分析表明虫害指数与a*、b*、h及小叶数量之间相关性不显著，与L*之间呈良好的三次曲线关系，呈显著负相关，说明叶片光泽度越低，虫害越深，原因可能是由于害虫更趋向于此波长的叶色，也有可能是由于光泽度低的叶片叶表皮相对较薄，害虫更易啃食[20]。

该研究表明，利用叶色参数L*可有效预估该试验各参试无性系的虫害指数，方程为y=-4 405.111x+103.220x2-0806x3+62 666.130，为今后单叶刺槐的虫害预估提供了重要的理论参考，同时子代A8-4、A16-1、A15-1、C23-1的抗虫性显著优于母本，且子代A15-1的叶片与母本相比更具光泽且偏黄，兼具抗虫性和观赏潜质，这也为今后单叶刺槐新品种选育工作提供了理论依据。

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