深圳高温高湿环境下29个月季品种适生性评价与筛选

吕校石 徐建峰 许建新 冯丽雄 袁玲 张杰 傅卫民

摘 要 以引进的29个月季品种为试验材料，测定其在深圳高温高湿环境下叶片中的可溶性蛋白含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、脯氨酸含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性和相对电导率等7个与月季适生性相关的生理指标，通过主成分分析将7个指标转换成累计贡献达到85.336%的3个主成分，保留了5个载荷量高的指标，并对其进行隶属函数排序和聚类分析。结果显示29个月季品种在高温高湿环境下的适生性可分为适生性强、适生性较强、适生性中等和适生性较差4大类，初步筛选出月月红、眼睛、柠檬酒、美丝泰、朱丽叶、超感和粉扇等7个适生性强的月季品种，后续可结合花朵性状、生殖类指标、保护类指标等进行筛选评价。

关键词 月季品种；高温高湿；适生性；主成分分析；聚类分析；深圳

中图分类号：S685.12 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.09.010

月季（Rose chinensis Jacq.）作为蔷薇科蔷薇属多年生常绿或半绿灌木，凭借其花容秀美、千姿百色、芳香馥郁、四季常开等特点，深受人们青睐。目前世界上已有超过4万多个月季品种，是世界上品种最多的花卉之一，在城市园林绿化和家庭园艺等方面均具有较高的应用价值[1]。目前深圳正在高标准建设“世界著名花城”，非常重视月季在深圳的推广与应用，包括人民公园的南方月季中心、国际月季试验站（深圳）、香蜜公园的月季花海，特别是粤港澳大湾区·2019深圳花展中[2]，深圳发布了全球首发的月季新品种“深圳红scarlet bonica”，更是引起深圳政府的高度重视和业界的轰动，从此将深圳乃至华南地区的月季开发与应用推向了新的高度。

深圳处于热带亚热带季风气候的华南地区，夏季高温高湿，年平均气温24 ℃，夏季温度达到30 ℃时，月季受到胁迫进入半休眠状态，地上部分停滞生长，叶片脱落，盲芽及地下部分产生闷根烂根的现象[3]。而且高温高湿的环境会给月季带来许多病虫害问题，严重影响其生长特性及观赏价值[4]。因此，加强对月季品种的引种筛选与培育，在高温高湿的深圳乃至华南地区都有重要意义。本研究以29个月季品种为材料，通过对其叶片相关生理指标的测定，建立月季适生性综合评价体系，以筛选出适宜深圳地区种植的月季品种，以期为今后月季品种在华南地区栽培及园林应用提供参考。

1  材料与方法

1.1  试验材料

试验地设置在深圳技师学院苗圃，地处东经22°44'、北纬114°13'，2021年平均气温24.0 ℃，年降水量1 822.5 mm，年平均相对湿度74%，年均日照时数2 100.7 h，无霜期330 d。引进月季试验材料为当年生嫁接苗，具体品种名录见表1。

1.2  试验方法

2021年11月，每个品种选取6株树势相近的植株，每株选取2片大小、叶位相似的葉片进行生理指标测定，每个指标2次重复。其中，叶绿素含量采用丙酮-乙醇法[5]，可溶性蛋白含量采用Bradford法进行测定[6]；按照南京建成生物工程研究所提供的试剂盒说明操作，采用TBA法测定丙二醛（MDA）含量，采用黄嘌呤氧化酶法（羟胺法）测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用茚三酮比色法测定游离脯氨酸含量（Pro）[7]。

1.3  数据处理

使用SPSS 27.0和Excel 2010软件对数据进行分析处理，首先对试验数据进行KMO和巴特利特检验，以保证试验指标适用于因子分析，并通过降维处理对所有参数进行主成分分析，筛选出贡献率大的指标，然后对筛选出的主要指标进行隶属函数分析，计算平均隶属函数值并进行排序，其中，隶属函数计算公式为（1），若指标与评价性质为负相关，则用反隶属函数进行转换，计算公式为（2）。

[X（u）=Xi-XminXmax-Xmin]   （1）

[X（u）=1-Xi-XminXmax-Xmin]   （2）

其中X（u）为隶属函数值，Xi为每个指标测定值的平均数，Xmax每个品种对应指标的最大值，Xmin为每个品种对应指标的最小值；根据主成分分析结果，使用筛选出的主要指标为基础，对所有月季品种进行系统聚类分析，度量标准采用平方欧式距离，并制出分类结果谱系图，对所引进的月季品种进行耐高温耐高湿的适生性分类。

2  结果与分析

2.1  7个性状指标的KMO和巴特利特检验

KMO和巴特利特检验是在进行因子分析的第一步，用于判断数据是否可用于因子分析，以及所选指标之间是否互相独立。根据检测结果（见表 2），所选的7个指标中，KMO效度值为0.726，在0.7～0.8之间，表明所选数据适合做因子分析，而巴特利特球型检验的显著性结果小于0.05，说明数据呈球型分布，即所有指标相互独立，所有数据可用作后续分析。

2.2  29个月季品种抗性指标的主成分分析

选取29个月季品种的可溶性蛋白含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、电导率7个指标进行主成分分析，根据分析结果（见表3）可知，前3个成分的特征值均大于1，其中第1主成分的特征值为2.898，其贡献率为41.395%，前3个成分的累计贡献率达到85.336%，表示能够将29个月季品种的适生性的85.336%的信息表达出来，因此前3个主成分可作为29个月季品种耐高温高湿的综合分析评价指标。

主成分作为原变量的正规划线性组合，其各个性状的载荷量的大小可以有效体现各个性状在主成分中的重要程度，根据相关矩阵特征向量表（见表4）及图1可知，第1主成分中丙二醛含量和电导率载荷值较大，其中载荷值最大的是丙二醛含量，为0.900，因此第1主成分可以成为细胞膜通透性因子，可以反映原始数据信息量的41.395%；第2主成分中叶绿素b含量载荷量最大为0.883，可以称为叶绿素因子；第3主成分中超氧化物歧化酶和脯氨酸的载荷量最大，能够反映原始数据信息量的16.999%，可以称为保护因子。

2.3  29个月季品种耐高温高湿隶属函数分析

在主成分分析中，确定了贡献率最高的3个主成分，分析了各个主成分中载荷量较大的关键指标，因此选取丙二醛（MDA）含量、电导率、叶绿素b（Chl-b）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性和脯氨酸（Pro）含量5个关键指标进行分析，并对5个指标的平均隶属函数值进行计算和排序，其中第1主成分中的丙二醛和电导率指标反映的是细胞膜脂过氧化程度，在耐高温高湿的适生性评价中，应取反隶属函数。由隶属函数分析可以看出（见表5），在29个月季品种中，平均隶属函数值最大的是3号月季品种，为0.608，表明其耐高温高湿的适生性最好，而20号月季品种的平均隶属函数值最小，为0.127，表明其耐高温高湿的适生性最差。

2.4  29个月季品种耐高温高湿的适生性聚类分析

根据主成分分析结果，选取在3个主成分中荷载量最大的5个关键性指标，即丙二醛含量、电导率、叶绿素b含量、超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量为基础，对29个月季品种进行聚类分析。根据聚类分析谱系图（见图1），设欧式距离为17处，将29个月季品种分为四大类，第一类为编号“1、3、5、6、7、10、14、16、18”的月季品种，其平均隶属函数值为0.506；第二类为编号“2、24、26、29”的月季品种，其平均隶属函数值为0.432；第三类为编号“11、12、13、15、21、22”的月季品种，其平均隶属函数值为0.313 5；第4类为编号“4、8、9、17、19、20、23、25、27、28”的月季品种，其平均隶属函数值为0.258 2。

因此，可以将29个月季品种分为4个耐高温高湿的适生性等级：1）1级为平均隶属函数值在0.5以上的适生性强的品种，共7种，有月月红、眼睛、柠檬酒、美丝泰、朱丽叶、超感、粉扇；2）2级为平均隶属函数在0.4～0.5之间的适生性较强的品种，共5种，有薰衣草、赤龙含珠、白色绝代佳人、浪漫比克、火焰；3）3级为平均隶属函数为0.3～0.4之间的适生性中等的品种，共7种，有黑牡丹、第一夫人、大紫光、大游行、门廊绒球、绯扇、红龙；4）4级为平均隶属函数值低于0.3的适生性较差的品种，共10种，有双色绝代佳人、自由精神、真累、食用玫瑰、天方夜谭、电子表、醉酒香、罗衣、闪电舞和詹尼斯。

3  结论与讨论

3.1  结论

通过对引进29个月季品种的7个与月季适生性相关的生理指标测定和主成分分析，共筛选出月月红、眼睛、柠檬酒、美丝泰、朱丽叶、超感和粉扇等7个适生性强的月季品种，后续还将结合花朵性状、生殖类指标、保护类指标等，为月季进一步在深圳乃至华南地区的引种提供参考依据。

3.2  讨论

月季品种繁多，观赏性极强，但在高温高湿胁迫条件下，其营养生长和生殖生长都会受到影响，极大地降低了其在园林行业中的应用价值[8]，此外，不同月季品种耐热耐湿的能力不同，合理的方法进行月季的引种筛选判断极为重要[9]。在本研究中，叶绿素在月季进行光合作用过程中扮演着重要的角色，可以一定程度上反映出植物光合作用强度的高低[10]，高温胁迫往往加剧植物膜脂过氧化程度，使得膜通透性增大，电解质外渗[11]，电导率急剧上升[12]，而丙二醛作为膜脂过氧化的中间产物，在细胞内大量积累[13]，作为重要渗透调节物质的脯氨酸含量大幅上升，用以维持细胞的渗透压，从而降低胁迫对机体的损害[14]，超氧化物歧化酶是机体清除活性氧的第一道防线，活性增强以提高植物在逆境胁迫下的耐受能力[15]。孙翊等人基于叶绿素荧光动力学参数与热害指数相关性分析，进行矾根品种耐热分析最佳指标的筛选[16]，赵森等人通过研究抗氧化酶活性及膜透性，分析爪哇稻剑叶的耐高温特性[17]。郑涵等人研究发现，黄瓜叶片可以通过提高保护酶活性来缓解高温高湿造成的伤害，这与本研究中在高温高湿环境下月季叶片中的变化情况一致[18]。

本研究通过主成分分析对原始性状指标进行筛选，确定少数贡献率大的性状指标[19]，利用多项性状指标进行综合分析，能够在不损失或者少损失原始信息的前提下，对数据进行了有效的简化，并分析各指标的关系，避免了不同指标变化情况对结果判断造成的影响，同时，利用隶属函数和聚类分析使得耐高温高湿的品种筛选更具有科学性和可靠性。隶属函数分析和聚类分析对多个月季品种在高温高湿条件下的适生性进行综合评价，在主成分分析提取出3个主成分的基础上，对特征向量较大的5个生理指标进行隶属函数分析和聚类分析，将29个月季品种分为4个适生等级，1级为平均隶属函数值在0.5以上的适生性强的品种，2级为平均隶属函数在0.4～0.5之间的适生性较强的品种，3级为平均隶属函数为0.3～0.4之间的适生性中等的品种，4级为平均隶属函数值低于0.3的适生性较差的品种。

参考文献：

[1] 韶月，王业云.绿化月季：需求迅速增长 品种日益丰富[J].中国花卉园艺， 2017（15）：14-17.

[2]   吴棣.深圳市打造“世界著名花城”三年行动计划[J].现代园艺，2017（15）：140-141.

[3] 閆永庆，袁晶波，王秀娟，等.盆栽月季栽培与养护[J].中国林副特产， 2001（2）：28-29.

[4] 王辉，谢利娟，罗丹，等.深圳外来月季品种的数量分类研究[J].西南林业大学学报，2013，33（2）：81-87，110.

[5] 张宪政.植物叶绿素含量测定——丙酮乙醇混合液法[J].辽宁农业科学，1986（3）：26-28.

[6] 邹琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社，1995.

[7] 李合生，孙群，赵世杰，等.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[8] 张璇.月季耐热相关蛋白编码基因的克隆与功能鉴定[D].上海：复旦大学，2014.

[9] 赵卫红.欧洲进口月季的引种适应性研究及品种筛选[J].河北林业科技，2021（3）：8-11.

[10] 王丽，柴雪琴，张亚娟，等.不同施氮量对月季生长、叶绿素含量及干物质积累的影响[J].河西学院学报，2021，37（2）：66-71.

[11] 张丽华，石磊，李素华，等.高温胁迫下3种多肉植物的生理指标变化及其适应性评价[J].安徽农学通报，2021，27（12）：10-12，158.

[12] 田佳，王辉，孙宇，等.高温胁迫对苹果叶片生理生化指标的影响[J].北方园艺，2021（10）：28-34.

[13] 刘敏，房玉林.高温胁迫对葡萄幼树生理指标和超显微结构的影响[J].中国农业科学，2020，53（7）：1444-1458.

[14] 罗巧玉，陈志，马永贵，等.水分胁迫下发草（Deschampsia caespitosa）叶片脯氨酸及其代谢产物变化[J].生态学报，2022，42（9）：3546-3556.

[15] 魏婧，徐畅，李可欣，等.超氧化物歧化酶的研究进展与植物抗逆性[J].植物生理学报，2020，56（12）：2571-2584.

[16] 孙翊，李思源，张永春，等.基于叶绿素荧光参数的不同矾根品种耐热性评价[J].中南林业科技大学学报，2021，41（7）：1-10，71.

[17] 赵森，于江辉，肖国樱.高温胁迫对爪哇稻剑叶抗氧化酶及膜透性的影响[J].热带作物学报，2012，33（10）：1846-1850.

[18] 郑涵，王丹，杨再强，等.花期高温高湿对设施黄瓜叶片光合特性和保护酶活性的影响[J].北方园艺，2021（5）：48-55.

[19] 李新蕊.主成分分析、因子分析、聚类分析的比较与应用[J].山东教育学院学报，2007，22（6）： 23-26.

（责任编辑：易  婧）