红掌种质资源形态学标记与遗传多样性分析

徐世松;王呈丹;黄素荣;张志群;黄少华;杨光穗

【摘 要】为了解红掌种质资源的遗传基础,对收集的32个红掌品种的形态学性状如株高、花色、叶色等进行比较分析.基于形态学标记,这些品种的遗传多样性丰富.UPGMA聚类分析表明,这32个红掌品种可划分为5大类,其中包括4个较小的类群和1个较大的类群.本研究鉴定的一些形态学标记对于红掌品种鉴定、遗传多样性分析和杂交育种具有重要的应用价值. 【期刊名称】《热带作物学报》 【年(卷),期】2014(035)010 【总页数】7页(P1890-1896)

【关键词】红掌;形态标记;种质资源;聚类分析

【作 者】徐世松;王呈丹;黄素荣;张志群;黄少华;杨光穗

【作者单位】中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州 571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州 571737;农业部华南作物基因资源与种质创制重点开放实验室,海南儋州571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州 571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州 571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州 571737;中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州 571737 【正文语种】中 文 【中图分类】S682.36

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.10.003

红掌(Anthurium andraeanum Linden.)又称花烛、安祖花，为天南星科花烛属多年生草本植物，是现今最为名贵的切花和盆花品种之一，在全球的热带花卉贸易中，红掌销量仅次于热带兰，名列第2位[1]。通过A.andraeanum种内和花烛属种间杂交（A.andraeanum与A.amnicola，A.antioquiense，A.androphyoides，A.armeniense，A.crystallinum，A.kamemotoanum，A.lindenianum，A.formosum，A.ravenii，A.nymphaeifolium，A.ornatum等）及人工选育，目前已获得大量具有观赏和商业价值的杂种，为此，Croat等[2]制定了花烛属植物的形态描述规范。Higaki等[3]分析了几个红掌种质的形态学和解剖差异。随后，大多数工作是采用同工酶[4]、分子标记[5-10]以及分子标记与形态标记相结合的方法[10]，对红掌种质资源进行了鉴定评价和遗传多样性分析。Nowbuth等[5]采用RAPD技术分析了24个红掌栽培变种的遗传多样性，发现这些变种的遗传多样性不高，而且所用的RAPD标记与形态学差异没有相关性。Ge等[6]采用AFLP标记对60个红掌种质聚类分析，同时与9个形态学标记的聚类分析相比较，发现基于AFLP的聚类与基于形态学标记的聚类之间也没有相关性，但是种质间具有较高的遗传多样性。由于红掌的这些杂交后代变异广泛，在花色、株形、花形等形态上具有丰富的多样性，因此，不仅说明红掌种质有较高的遗传多样性，而且说明用形态学的标记评价红掌种质的遗传多样性是可行的。海南地处南亚热带，是发展红掌产业的理想之地。目前海南栽培的红掌只有少量品种，其余因缺乏植物学及农艺学鉴定评价而仅保存在种质圃中。为了解收集的品种资源的适应性表现及其遗传多样性特点，为规模化生产和针对性的遗传改良提供参考，本研究对部分红掌品种的重要形态学质量和数量性状进行了观察统计，并依此评价了遗传多样性水平。 1.1 材料

本实验供试的32个红掌品种来自于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所

种质资源圃（表1）。 1.2 方法

1.2.1 调查的性状以及调查方法和标准参照尹俊梅[11]制定的红掌种质资源描述规范，选取红掌品种（苗龄2年，每个品种选取5株）的37个性状（15个数量性状和22个质量性状）进行测量，37个形态学性状的赋值标准见表2。本文选用花色、叶色、株高等重要性状作为分类依据。

1.2.2 数据统计与分析二元质量性状中，表示有的赋值为1，表现多个标准的质量性状可以通过分级的方法进行编码，取连续排列的正整数1、2、3……进行编码，其中无以0进行编码。数量性状不编码，直接以原始数据进入下一步运算。在Excel中求出32个红掌品种观测的主要农艺性状5株数据的平均值，使用SAS V 9.0软件进行R聚类分析和Q聚类分析。 2.1 形态学性状多样性分析

根据数量性状的统计结果可知：切花品种的株高比盆花品种高，其中咖啡的株高最高，为88.5 cm，阿蒙特最小，为32.3 cm；粉公主的佛焰苞长、叶片宽度最小；32个红掌品种各性状的平均数、标准差和变异系数都存在较大的变异（表3），其中佛焰苞苞脉着色的变异系数最大，为3.93，肉穗花序粗变异系数最小，为0.16，总体平均变异系数为0.46。

将红掌植株分成叶片形状、佛焰苞性状、肉穗花序性状、株型性状4个部分进行调查，发现各部位性状的变异程度不同，平均变异系数在0.39～0.58之间，佛焰苞性状（0.58）＞肉穗花序性状（0.44）＞株型性状（0.43）＞叶片性状（0.39）。 （1）叶片性状。调查的12个叶片性状的变异系数变幅为0.20～0.84，平均变异系数为0.39。其中叶柄粗的变异系数最小，为0.20；叶片数目和嫩叶颜色的变异系数最大，分别为0.79和0.84。

（2）佛焰苞性状。共调查了佛焰苞长度、宽度、颜色、形状等17个性状，变异

系数变幅为0.17～3.93，平均变异系数为0.58。其中佛焰苞尖端形状、佛焰苞耳片有无、花葶粗、佛焰苞年产量的变异系数最小，分别为0.17、0.18、0.20、0.20；佛焰苞苞脉着色的变异系数最大，为3.93；佛焰苞颜色、花葶数、佛焰苞表面波皱程度、花葶颜色的变异系数相对较大，分别为0.87、0.57、0.52、0.51。 （3）肉穗花序。调查的肉穗花序长度、粗度、花粉囊裂开前后肉穗花序的颜色等6个性状的变异系数变幅为0.16～0.81，平均变异系数为0.44。其中肉穗花序粗和肉穗花序尖端形状的变异系数较小，分别为0.16、0.20；花粉囊裂开前、后肉穗花序颜色的变异系数最大，分别为0.81和0.79。

（4）植株整体性状。只调查了植株高度和分蘖数2个性状，变异系数幅度较大，为0.30～0.55，平均变异系数为0.43。 2.2 聚类分析

2.2.1 R型聚类分析形态学性状的选择会影响分类的结果，因而对性状的R型聚类分析既可以了解各性状间的关系，又可以验证对Q聚类分析选取的性状是否合理。图1为R型聚类图，由该图可以看出各性状基本彼此独立，部分性状在聚类图上表现出完全相关或关系密切，如叶柄粗（27）和花葶粗（32）；叶片形状（1）、叶片质地（4）和佛焰苞耳片有无（13）；叶尖形状（3）和佛焰苞耳片的相对位置（14）等，但仔细分析发现，它们并不是逻辑相关，而可能是具有不同的遗传背景，应当保留。

2.2.2 Q聚类结果分析根据红掌形态指标的编码结果，计算欧式距离，采用类平均法进行聚类分析，其结果如下：

从聚类图（图2）上笔者可以看出，在阈值为0.98时，可将32个红掌品种划分为5大类（见表4），4个较小的类群和1个较大的类群。

其中A、B类群各包含1个品种，分别为阿蒙特、绿箭。阿蒙特的佛焰苞为卵圆形，佛焰苞基部平截，肉穗花序独特与其他31个品种的构造不同；绿箭的佛焰苞狭小，

花色紫色，花序较长，叶片呈三角形，较大，是著名的观叶品种。

C类中包括欢呼、热情、咖啡、米多蕊、卫城5个品种，佛焰苞颜色各异，叶片和佛焰苞较大，叶色深绿，株型高大，均可作为切花品种，其中卫城亦可作为盆花品种观赏。

D类中包括辛巴和神秘2个品种，这2个品种分蘖数多，佛焰苞高于叶片高度，佛焰苞两耳为绿色，叶片深绿色，均为盆花品种。

E类中包括情迷、维他、甜梦、红塔、紫公主、粉冠军、骄阳等23个品种，在阈值0.79处划分为6大类，E1、E2、E3、E4、E5、E6，E1包括情迷、特伦萨、阿拉巴马、大哥大、阿利桑那6个品种，其中情迷和特伦萨在阈值0.56处聚为一类，这2个品种佛焰苞呈心形，颜色为深粉红色，花粉囊裂开前肉穗花序黄色，花粉囊裂开后肉穗花序颜色为白色；阿拉巴马、阿拉伯、大哥大、阿利桑那4个品种在阈值0.69处聚为一类，这4个品种植株高度相似，叶形、叶色、佛焰苞颜色和形状一致，肉穗花序颜色均从黄色变为白色；E2包括维他、祝福、彩霞、马都拉、爱美、朝霞、北京成功7个品种，这几个品种的叶形、花型、花色各有差异，聚为一类的原因有待进一步研究；E3类有甜梦和白冠军2个品种，两者株型中等，叶片数量多，佛焰苞较小且数量较多，呈心形。E4类包括粉冠军、红冠军、新粉冠军、粉公主、骄阳5个品种，这5个品种株型紧凑，植株分蘖繁多，花序渐变，为新兴的高档室内绿化花卉，其中粉冠军、红冠军和新粉冠军的亲缘关系较近。E5类只有紫公主1个品种，紫公主佛焰苞呈紫红色，叶片和佛焰苞疏散，叶片较厚呈墨绿色。E6类包括2个品种，分别为红塔、樱桃红，这2个品种植株高度一致，叶片较厚，叶色深绿，佛焰苞大小适中。

在关于红掌种质的遗传多样性分析的报道中，不同的研究组所用的种类和数量有很大差别[5-10]，因此，聚类结果缺乏可比性。但是，这些研究的一个共同点是分子标记的聚类与形态学标记的聚类之间没有相关性[5-6]。造成这种不一致性的可能

原因有3个：一是表型的差异受环境条件影响，因此不同表型的遗传基础可能是相同的；二是采用的分子标记与表型无关；三是选择的形态学标记少。本研究选用的32个品种大多与以往的研究所用红掌品种/种质不同。这些品种在形态上具有丰富的多样性。笔者在田间对这32个红掌品种形态进行了长期观察，选取37个形态学性状，包括15个数量形状和22个质量性状，基本覆盖了红掌整株植株的各个部位。其中株高、佛焰苞颜色、佛焰苞大小、佛焰苞年产量等与红掌育种目标直接相关；叶形、叶基部形状、佛焰苞耳片有无、肉穗花序成熟前后的颜色等质量性状便于观察，受环境影响小；而叶片质地，佛焰苞光泽，佛焰苞表面波皱程度、株型、叶尖等难于判断，不易准确记录，受人为影响大。这些形态学性状的变异系数在0.16～3.93之间，变化幅度较大，表明这些品种具有较高的遗传多样性。在本研究中，嫩叶颜色、佛焰苞苞脉着色、佛焰苞颜色、花粉囊裂开前肉穗花序颜色、花粉囊裂开后肉穗花序颜色变异系数较高，分别为0.84、3.93、0.87、0.81、0.79，且这5个性状容易观察、测量和记录，能较好的评价红掌品种间的遗传多样性。植株高度、佛焰苞长、佛焰苞宽的变异系数虽然不高，但可以有效地区分出切花和盆花品种，鉴别效率高，适用于红掌亲缘关系的研究，因此在选择形态学调查的性状时，除了选择变幅较大、便于观察的形状外，也不能忽视个别品种的特殊性。根据这些形态学指标，对32个红掌品种进行了聚类分析。根据株型和佛焰苞大小这2种形态标记，可完全分开红掌的盆花品种和切花品种。这2种形态学标记反映了相关的遗传背景，因为大型切花多为A.andraeanum种内杂交种，而盆花品种多由A.andraeanum与紧凑型Anthurium属近缘种杂交而来。结合其他形态学标记，阿蒙特和绿箭各被单独归为一类，阿蒙特株型小巧，紧凑，肉穗花序与佛焰苞颜色相近，肉穗花序结构奇特，属于小巧的观赏盆花品种。绿箭株型中等，佛焰苞狭小，紫色，花序较长，叶片呈三角形，较大，是著名的观叶品种。欢呼，热情、咖啡、米多蕊和卫城5个品种被单独归为一类，这5个品种均为切花品种，

株型和佛焰苞较大。本文鉴定的一些形态学标记对于红掌品种鉴定、遗传多样性分析和杂交育种具有重要的应用价值。

【相关文献】

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