韭菜種質(zhì)資源花器官表型性狀多樣性分析

焦子源 尹守恒 陳建華

（1 平頂山市農(nóng)業(yè)科學院，河南平頂山 467000；2 河南省韭菜工程技術(shù)研究中心，河南平頂山 467000）

按照APG Ⅳ分類系統(tǒng)，韭菜屬于石蒜科（Amaryllidaceae）蔥屬（）多年生草本植物（武亞紅 等，2021）。狹義即植物分類學角度的“韭”指韭（Rottl.ex Spr.）；廣義即食用角度的“韭”則主要包括：韭、寬葉韭（Thwaiter.Enum.）、野韭（L.）等，另外還有多星韭、卵葉韭、堿韭、青甘韭、天藍韭、山韭、鐮葉韭、黃頭韭等一系列野生韭（殷學貴 等，2006；王海平 等，2017）。

栽培韭原產(chǎn)于我國，包括韭和寬葉韭的各個栽培品種。目前，在吉林、內(nèi)蒙古、河北、山西、陜西、甘肅、青海、新疆、西藏、四川、云南、湖北等地均有韭的野生群落分布；而寬葉韭的野生分布區(qū)主要在福建、浙江、湖南、湖北、陜西、四川、貴州、云南、西藏等地（梁燕和李錫香，2007）。

目前，我國所收集的韭菜種質(zhì)資源除了野生資源外，主要包括大量的地方品種、選育品種、中間材料等，大多屬于韭，且一般以營養(yǎng)器官（主要是葉）的各種性狀（如株高、葉身長、假莖長、單株分蘗數(shù)、鮮韭產(chǎn)量等）為鑒定指標（李懷志，2004；嚴澤生 等，2008；王貞 等，2011；李藝瀟 等，2020），但這些性狀在形態(tài)學鑒定水平上容易受到環(huán)境和栽培條件的影響（張益芝 等，2018），而花作為繁殖器官，其表型性狀則比較穩(wěn)定（劉冬云和劉燕，2012）。因此，在長期田間觀察的基礎(chǔ)上，本試驗選取11 個質(zhì)量性狀和6 個數(shù)量性狀對韭菜花器官形態(tài)進行觀測，并通過對觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，初步建立從花器官表型性狀角度進行韭菜種質(zhì)資源分類和鑒定的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從平頂山市農(nóng)業(yè)科學院韭菜種質(zhì)資源圃內(nèi)選取56 份韭菜種質(zhì)資源（表1），均于2019 年3 月育苗，6 月定植，小區(qū)面積為12.5 m（5 m × 2.5 m），按東西行栽植，共7 行，行距40 cm，穴距15 cm，每穴5 株。2020 年和2021 年的7—9 月進行花器官表型性狀觀測。

表1 供試韭菜種質(zhì)資源編號、名稱及來源

1.2 試驗方法

1.2.1 韭菜花器官質(zhì)量性狀觀測 根據(jù)日常調(diào)查經(jīng)驗，結(jié)合《韭菜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》（梁燕和李錫香，2007），每份材料隨機挑選10 株，對韭菜花器官的11 個質(zhì)量性狀進行觀測并賦值（表2）。分3 個階段進行調(diào)查，第一階段：總苞尚未開裂時。只觀測1 個性狀，即總苞顏色（圖1）。第二階段：蕾期，即總苞開裂后、小花開放前。觀測5 個性狀，即花薹形態(tài)（圖2）、蕾期花薹下段橫切面形狀（圖3）、蕾期花薹下段內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖4）、花蕾形態(tài)（圖5）、花蕾三棱顏色（圖6）。第三階段：盛花期。觀測5 個性狀，即花序形狀（圖7）、花被片形態(tài)（圖8）、花瓣背面中脈顏色（圖9）、花藥顏色（圖10）、花粉育性（圖11；尹守恒和劉宏敏，2007）。

圖1 總苞顏色

圖2 花薹形態(tài)

圖3 蕾期花薹下段橫切面形狀

圖4 蕾期花薹下段內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖5 花蕾形態(tài)

圖6 花蕾三棱顏色

圖7 花序形狀

圖8 花被片形態(tài)

圖9 花瓣背面中脈顏色

圖10 花藥顏色

圖11 花粉育性

表2 韭菜花器官質(zhì)量性狀賦值標準

1.2.2 韭菜花器官數(shù)量性狀觀測 根據(jù)花蕾形態(tài)觀測結(jié)果，除去編號At132、At162、At224、At255、At277、At282、At341、At347 等8 個花蕾不飽滿、花被片不舒展的材料，其余48 份材料每份隨機選取10 片花瓣和10 片花萼，使用游標卡尺測量花瓣長、花瓣寬、花萼長、花萼寬，計算瓣長/瓣寬、萼長/萼寬、瓣長/萼長、瓣寬/萼寬。參試56 份材料每份材料隨機選取10 柄總苞開裂后的花薹（因為總苞未開裂時花薹一直在伸長），測量包括花序在內(nèi)的整個花薹高度，即薹高；每份材料隨機選取10 枚開花已畢、蒴果完整的果序，記錄單薹蒴果數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

在觀測中發(fā)現(xiàn)，花蕾形態(tài)和花被片形態(tài)這兩項指標之間存在線性關(guān)系，即：飽滿的花蕾開放后花被片舒展；皺縮的花蕾開放后花被片一直皺縮；前期皺縮而后期接近飽滿的花蕾開放后花被片稍微皺縮，且花瓣多有缺刻。因此，在處理數(shù)據(jù)時，為避免增大這兩項指標的權(quán)重，舍去花被片形態(tài)指標，只保留花蕾形態(tài)指標。然后對10 個質(zhì)量性狀和6個數(shù)量性狀的觀測數(shù)據(jù)進行如下處理。

1.3.1 單因素方差分析 利用SPSS 24.0 軟件計算各材料各數(shù)量性狀的平均值和標準差，計算變異系數(shù)，進行單因素方差分析。

1.3.2 多樣性指數(shù)計算 利用Excel 軟件計算Shannon-Weave 指數(shù)。

式中，P為某一個性狀第級出現(xiàn)的頻率。質(zhì)量性狀的級別即表2 中的賦值；數(shù)量性狀，利用均值和標準差將全部樣本數(shù)據(jù)分為10 級：1 級＜-2，-2≤ 2 級＜-1.5，-1.5≤ 3 級＜-……10 級≥+2，相鄰兩級之間相差0.5（羅莉斯 等，2015；吳芳芳 等，2020）。

1.3.3 聚類分析 利用SPSS 24.0 軟件進行系統(tǒng)聚類。以10 個質(zhì)量性狀為變量，選擇組間聯(lián)接法，測量方式為卡方測量，最終形成樹狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 韭菜種質(zhì)資源花器官各性狀遺傳多樣性分析

從表3 可知，參試韭菜材料花器官質(zhì)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)為0.15～1.02，其中花蕾三棱顏色的遺傳多樣性指數(shù)最大，其次是花藥顏色，最小的為花序形狀。

表3 韭菜種質(zhì)資源花器官質(zhì)量性狀多樣性分析結(jié)果

從表4 可以看出，參試韭菜材料花器官數(shù)量性狀的多樣性指數(shù)為1.50～2.02，其中單薹蒴果數(shù)的多樣性指數(shù)最大，其次是萼長/萼寬，最小的為薹高。6 個數(shù)量性狀的變異系數(shù)在9.60%～31.56%之間，其中單薹蒴果數(shù)的變異系數(shù)最大，瓣長/萼長的變異系數(shù)最小。萼長/萼寬的變異系數(shù)（14.61%）和多樣性指數(shù)（1.91）均大于瓣長/瓣寬的變異系數(shù)（12.04%）和多樣性指數(shù)（1.82），表明在韭菜種質(zhì)資源中，花萼的形狀比花瓣的形狀具有更高的豐富度和變異幅度；且萼長/萼寬是所有與花被相關(guān)的數(shù)量性狀中變異系數(shù)和多樣性指數(shù)最高的，可見其是進行韭菜種質(zhì)資源鑒定的一個重要指標。

表4 韭菜種質(zhì)資源花器官數(shù)量性狀多樣性分析結(jié)果

2.2 韭菜種質(zhì)資源花器官質(zhì)量性狀聚類分析

聚類分析結(jié)果顯示（圖12），在卡方距離為17.5 處，56 個韭菜種質(zhì)資源可聚為4 類。

圖12 韭菜種質(zhì)資源花器官質(zhì)量性狀聚類分析結(jié)果

第一類包含編號At431、At437、At15、At105、At189、At67、At90、At59、At60、At52、At58、At32、At45、At30、At31、At17、At25、At16、At299、At313、At333、At451、At275、At324、At145、At233、At28、At452、At338 等29份材料。該類群的特征為：尚未開裂的總苞為淺綠色，花蕾飽滿，花瓣背面中脈顏色為極淺的綠色。

第二類包含編號At255、At277、At162、At347、At132、At341、At224、At282 等8 份材料。該類群的特征為：尚未開裂的總苞為淺綠色，花蕾不飽滿（包括皺縮與前期皺縮而后期接近飽滿），花瓣背面中脈顏色為明顯的綠色。

第三類包含編號At264、At303、At8、At272、At231、At298、At7、At448、At228、At455、At187、At165、At166、At343、At449、At268 等16 份材料。該類群的特征為：尚未開裂的總苞為淺綠色，花蕾飽滿，花瓣背面中脈顏色為明顯的綠色。

第四類包含編號At216、At262、At319 等3 份材料。該類群的特征為：尚未開裂的總苞呈淺紫色或雖整體呈淺綠色，但尖端呈淺紫色。

3 結(jié)論與討論

目前在蔥屬植物中，對韭菜種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究成果不多，從韭菜花器官表型性狀角度來進行的研究更是寥寥（郝麗珍 等，2005；楊忠仁 等，2013；劉桂霞 等，2016；張明 等，2016；李鴻雁 等，2017）。通過長期的田間觀察發(fā)現(xiàn)，韭菜營養(yǎng)器官的表型性狀受環(huán)境和栽培條件的影響很大，即便在相同的外界環(huán)境條件下，葉態(tài)（包括向 上生長、斜生、向下生長）、葉形（包括長寬條形、長窄條形、短寬條形、短窄條形）、葉尖形狀（包括尖形、鈍尖形、銳尖形）、假莖色（包括白色、白綠色、淺綠色、淺紫色）等指標也表現(xiàn)不一，這些都給韭菜種質(zhì)資源的精確描述和科學分類帶來了困難（苗錦山 等，2010）。另外，目前韭菜品種流通市場尚不規(guī)范，在韭菜種質(zhì)資源收集過程中很容易重復收集一些所謂的地方新品種，造成種質(zhì)資源圃內(nèi)資源冗余。而生殖器官表型性狀相比于營養(yǎng)器官表型性狀，受環(huán)境和栽培條件的影響較小，具有一定的穩(wěn)定性，是進行韭菜種質(zhì)資源描述和鑒定的重要指標。

本試驗結(jié)果表明，在韭菜花器官質(zhì)量性狀中，花蕾三棱顏色、花藥顏色與花瓣背面中脈顏色的遺傳多樣性指數(shù)較大。根據(jù)《中國植物志》描述，韭的花被常具綠色或黃綠色中脈，野韭的花被則具紅色中脈，可見栽培韭在漫長的發(fā)展歷史中，經(jīng)歷了種內(nèi)變異或種間雜交。另外，在花器官數(shù)量性狀中，花萼長寬比的變異程度也明顯大于花瓣長寬比的變異程度，而在《韭菜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》（梁燕和李錫香，2007）中只是將內(nèi)外輪花被片統(tǒng)稱為花瓣，并統(tǒng)一分為窄尖、寬尖和寬圓3 種形狀。若基于本試驗，為花萼長寬比設定合適的數(shù)值范圍，對其進行分級，或?qū)⒒ㄝ嚅L寬比轉(zhuǎn)化為花萼形狀這一質(zhì)量性狀，分為披針形、卵圓形等類型，從而可以進一步補充韭菜種質(zhì)資源描述規(guī)范和鑒定標準。

在花器官質(zhì)量性狀中，花序形狀這一指標的遺傳多樣性在本試驗中表現(xiàn)不突出。56 個參試材料中，幾乎所有材料的花序都為半球形，只有1 個材料的花序為降落傘形。而根據(jù)長期的田間觀察發(fā)現(xiàn)，還有花序為球形的種質(zhì)資源，但因其花期太早，沒有成功地收集到完整的性狀數(shù)據(jù)，故未將其納入本試驗。今后有必要從更全面精細的角度來調(diào)查韭菜的花器官性狀，如花序形狀、花期、小花梗長度等，以補闕如。

本試驗利用10 個質(zhì)量性狀對56 份韭菜種質(zhì)資源進行聚類分析，分成了4 類。在第一類中，At431、At437、At15、At105、At189、At67、At90、At59、At60、At52、At58、At32、At45、At30、At31、At17、At25、At16 的各項質(zhì)量性狀均相同，根據(jù)常年資源收集情況和田間觀察經(jīng)驗，其中可能存在異名同物現(xiàn)象，表明種質(zhì)資源圃內(nèi)存在資源冗余，有必要對所收集的韭菜種質(zhì)資源進行適當精簡。另外，在第二類中，花蕾不飽滿，花瓣背面中脈顏色為明顯的綠色，與日常田間觀察經(jīng)驗一致，即只要花蕾不飽滿，其花瓣背面中脈顏色必為明顯的綠色。這為今后進行更深入的研究提供了一個新的切入點。

總之，韭菜種質(zhì)資源的花器官性狀有許多值得細致探究的對象，本試驗能夠給韭菜種質(zhì)資源的收集、鑒定和利用提供更多更新的視角和思路。