李 娜， 章曉琴， 祝怛均， 張思思， 聶超仁， 徐 慧

(武漢市園林科學(xué)研究院， 湖北 武漢 430081)

花色是由系列多基因控制的一種質(zhì)量性狀，能參與植物的傳粉，也發(fā)揮植物對(duì)生物與非生物脅迫的防御與其他生理功能[1]。在同一色系內(nèi)，因栽培條件等環(huán)境因素的影響而有顏色深淺的差別；在不同色系之間，除非發(fā)生基因突變或轉(zhuǎn)座子的作用，性狀是相對(duì)穩(wěn)定的[2]。

酢漿草，隸屬于酢漿草科酢漿草屬。按照種植季節(jié)和生長(zhǎng)習(xí)性，可分為四季酢漿草、春植酢漿草和秋植酢漿草三類[3]。鈍葉酢漿草(Oxalisobtusa)又稱為OB 酢漿草，是秋植酢漿草中品種資源最為豐富的一類[4]，廣泛分布于非洲納米比亞等地區(qū)。鈍葉酢漿草植株高10～35 cm，全株被有疏柔毛，莖短縮，葉基生，掌狀復(fù)葉，3小葉，倒心形，不同品種間葉形狀大小略有不同?；▎紊伾S富，是秋季、冬季、早春不可多得的中小型花卉[5]。

長(zhǎng)期以來，研究者廣泛使用CIELab表色系統(tǒng)進(jìn)行觀賞植物花色的數(shù)量化測(cè)定，在牡丹[6-7]、菊花[8-9]、月季[10]、荷花[11-12]、玉蘭[13]、觀賞海棠[14]、芍藥[15]、小蒼蘭[16]、三角梅[17]、突厥薔薇[18]等植物中已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)研究。而關(guān)于酢漿草花色的研究較少，許巧賢等[4]和董鈉等[19]對(duì)酢漿草花色進(jìn)行了定性描述。本研究以30個(gè)鈍葉酢漿草品種為研究對(duì)象，通過色差儀對(duì)其花色進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)而對(duì)花色表型數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，旨在填補(bǔ)酢漿草花色表型數(shù)量分類研究的空白，對(duì)今后深入研究酢漿草花色、新品種鑒定、花色遺傳育種等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以30種鈍葉酢漿草為研究材料，名稱及編號(hào)見表1。其中鈍葉酢“杏仁奶油”“高桿粉”“麥色”“銅橙”“羞紅”“谷神星”“伊麗莎白”“大馬士革玫瑰”“深粉”“大型花”的種球來自武漢市園林科學(xué)研究院，其余鈍葉酢種球購(gòu)自福建不耕農(nóng)業(yè)科技有限公司。上口徑15.6 cm雙色盆，每盆栽植種球3個(gè)，種植時(shí)間一致、種植基質(zhì)相同，置于武漢市園林科學(xué)研究院內(nèi)通風(fēng)良好、光照充足的圃地上，常規(guī)養(yǎng)護(hù)管理。

1.2 花色測(cè)定方法

因酢漿草花朵主要觀賞部位為中上部，所以該試驗(yàn)僅對(duì)此部位進(jìn)行測(cè)定，即花瓣正面沿喉部顏色不同處切開后的花瓣外部。參考丁蘇芹等[16]對(duì)小蒼蘭的處理方法。

于2021年春季盛花期時(shí)，每種挑選2盆，隨機(jī)選取5朵盛開的花，將花瓣正面沿喉部顏色不同處切開，使用威福光電WF 32色差儀，按照國(guó)際照明委員會(huì)表色系統(tǒng)依次測(cè)定5朵花正面中上部中心位置的值，取平均值。由色差儀直接測(cè)得CIELab表色系統(tǒng)的明度L*值、表紅綠色相a*值、表黃藍(lán)色相b*值。再根據(jù)公式計(jì)算彩度C*和色相角h°值。

C*=(a*2+b*2)1/2；

h°=arctan(b*/a*)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

通過IBM SPSS Statistics 軟件(23.0版本)，對(duì)L*、a*、b*、C*、h°進(jìn)行Euclidean距離、組間聯(lián)接法聚類分析。利用Origin Pro 9.0軟件作三維分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈍葉酢漿草品種花色測(cè)定結(jié)果

根據(jù)CIELab空間表色系統(tǒng)對(duì)30種鈍葉酢漿草材料的花瓣測(cè)定結(jié)果，如表1所示。30種鈍葉酢漿草的顏色在CIELab表色系統(tǒng)中分布廣泛，L*、a*、b*、C*、h°等5個(gè)參數(shù)值的分布范圍分別是43.83～89.58，-1.88～44.91，-29.20～64.55，6.97～66.68，-79.5～81.79。其中表紅綠色相a*值大部分分布在正值范圍內(nèi)，表黃藍(lán)色相b*值在負(fù)值范圍和正值范圍分布的比例約為1∶2，色相角h°值在正值范圍和負(fù)值范圍分布的比例約為1∶1。

2.2 鈍葉酢漿草花色表型聚類分析

對(duì)30種鈍葉酢漿草花色的L*、a*、b*、C*、h°值進(jìn)行聚類分析，在分類距離10處可將30種鈍葉酢漿草分為3個(gè)色系類群：第Ⅰ類為紅色系，包括從鈍葉酢“淑女”至“高桿粉”的17個(gè)品種；第Ⅱ類為黃色系，包括從鈍葉酢“太陽(yáng)光環(huán)”至“銅橙”的12個(gè)品種；第Ⅲ類為白色系，僅包含鈍葉酢“銀月”1個(gè)品種。但從視覺上直觀分析，鈍葉酢“玫瑰清風(fēng)”理論上應(yīng)聚到第Ⅰ類中，而本試驗(yàn)的聚類結(jié)果聚到了第Ⅱ類。對(duì)于該品種的聚類結(jié)果存疑，后續(xù)分析中將該結(jié)果剔除，猜測(cè)可能是花瓣上的花粉附著，或者其他原因影響了測(cè)量結(jié)果。

在分類距離5處，進(jìn)一步將第Ⅰ類分為兩個(gè)亞類，第1個(gè)亞類為粉紅色系，包含鈍葉酢“淑女”“LPC”“羽毛”“鋰輝石”“朱砂”“羞紅”“大馬士革玫瑰”“夏日之歌”“玫瑰”“珊瑚”“迷霧”等11個(gè)品種；第2亞類為紫紅色系，包含鈍葉酢“紫碧璽”“大型花”“絲綢”“LR雜交”“深粉”“高桿粉”等6個(gè)品種。在分類距離5處，第Ⅱ類也被分成兩個(gè)亞類。第1亞類為黃色系，包括鈍葉酢“太陽(yáng)光環(huán)”“伊麗莎白”“巖漿”“杏仁奶油”等4個(gè)品種；第2亞類為橘色系，包括鈍葉酢“麥色”“日光”“蠟筆”“深鮭紅”“橘色琥珀”“谷神星”“銅橙”等7個(gè)品種。

2.3 鈍葉酢漿草不同色系表型分布特點(diǎn)

對(duì)所測(cè)得的5個(gè)色系的L*、a*、b*參數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)(表2、圖2)，白色系的L*值最大，顯著高于其他色系，其次是黃色系的L*值,紫紅色系的L*值最小，粉紅色系和紫紅色系L*值重疊部位較多，但可通過a*值和b*值對(duì)二者進(jìn)行區(qū)分。紫紅色系a*值最大，白色系a*值最小，粉紅色系與橘色系和黃色系兩者的a*值都較為接近，但b*值差異顯著，可以對(duì)三者進(jìn)行區(qū)分。僅白色系a*值分布在負(fù)值范圍內(nèi)，其余色系的a*值均分布在正值范圍內(nèi)。黃色系、橘色系、白色系、粉紅色系、紫紅色系b*值依次遞減，其中黃色系、橘色系、白色系b*值分布在正值范圍內(nèi)，紫紅色系b*值分布在負(fù)值范圍內(nèi)，粉紅色系b*值在正值范圍和負(fù)值范圍均有分布。

表1 30種鈍葉酢漿草品種花瓣正面外部花色的測(cè)定值Table 1 Determination of flower color on the front and exterior of petals of 30 Oxalis obtusa cultivars

表2 29個(gè)鈍葉酢漿草的花色表型聚類分析結(jié)果Table 2 Cluster analysis results of flower color of 29 Oxalis obtusa cultivars

注：圖中品種的編號(hào)與表1中一致。 圖1 30種鈍葉酢漿草花瓣正面外部花色的聚類圖 Fig.1 Cluster analysis of front and exterior flower colors of 30 Oxalis obtusa cultivars

圖2 鈍葉酢漿草各色系L*、 a* 、b*分布的箱型圖Fig.2 Box diagram of the distribution of L*, a* and b* of Oxalis obtusa

圖3 鈍葉酢漿草各色系a* 、b*二維分布圖(左)和L*、 a* 、b*三維分布圖(右)Fig.3 Two-dimensional a*、b* (left) and three-dimensional L* 、a* 、b* (right) distribution maps of each color line of Oxalis obtusa

在a*和b*的二維象限圖上(圖3左)，本試驗(yàn)鈍葉酢漿草品種的花色主要集中在Ⅰ、Ⅳ象限，白色系分布在第Ⅱ象限，第Ⅲ象限沒有品種分布。第Ⅰ象限種質(zhì)資源數(shù)量分布最多，分布有黃色系、橘色系和粉紅色系大部分品種。第Ⅳ象限分布的主要為紫紅色系。從L*、a*、b*三維分布圖中(圖3右)可以看出,各色系呈三維帶狀分布。

2.4 鈍葉酢漿草不同色系L*值與C*值的關(guān)系

鈍葉酢漿草品種不同色系明度L*值與彩度C*值之間的關(guān)系不同，根據(jù)鈍葉酢漿草品種L*值與C*值在二維坐標(biāo)的分布，可將其分為2個(gè)類群(圖4)，第一類群為黃色系，第二類群為其余色系。2個(gè)類群的C*值均隨L*值的增大而減少，但黃色系類群的斜率略大于其他色系類群(圖5)。黃色系類群L*值與C*值的相關(guān)系數(shù)為0.797 6，其他色系類群L*值與C*值的相關(guān)系數(shù)為0.675 1。

圖4 鈍葉酢漿草品種L*值與C*值二維散點(diǎn)圖Fig.4 Two-dimensional scatterplots of L* and C* values of Oxalis obtusa

圖5 鈍葉酢漿草黃色系L*值與C*值關(guān)系(左)和其余色系L*值與C*值關(guān)系(右)Fig.5 Relation between L* and C* values(left) in the yellow series of Oxalis obtusa and relation between L* and C* in other color series (right)

3 討 論

本試驗(yàn)關(guān)于鈍葉酢“玫瑰清風(fēng)”的聚類結(jié)果，理論上應(yīng)聚類到紅色系中，而基于花色測(cè)定的聚類結(jié)果卻聚類到了黃色系中。這種個(gè)別聚類不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，在丁蘇芹等[16]關(guān)于小蒼蘭的花色分類研究中亦有出現(xiàn)。洪艷等[9]關(guān)于菊花花色的聚類分析發(fā)現(xiàn)，淺粉色品種被分散到白色系中，綠色品種被分散到黃色系中。劉藝平等[12]關(guān)于荷花花色的聚類分析發(fā)現(xiàn)，不能將白色系和淡黃、粉色等淺色系進(jìn)行區(qū)分。杜習(xí)武等[13]對(duì)玉蘭的聚類分析同樣發(fā)現(xiàn)，無法將淺色系區(qū)分，白色和淺黃色相互交叉。鈍葉酢“玫瑰清風(fēng)”是淺色系的花，可能在淺色系花色的測(cè)量方面，較深色系更易受影響，對(duì)花色測(cè)定的準(zhǔn)確度、精確度要求更高。

在a*和b*的二維象限圖上，花色主要分布在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ象限，第Ⅲ象限沒有分布的現(xiàn)象，在其他一些觀賞植物中也有類似情況，比如中原牡丹[6]、荷花[11-12]、小蒼蘭[16]、月季、菊花、康乃馨等都鮮見藍(lán)綠色的花。由于植物產(chǎn)生特定色素的局限性，一些科屬植物含有色素有限，呈現(xiàn)顏色有限，自然界中很多重要的觀賞植物因不能生成飛燕草類色素而不具藍(lán)色花[20]。

在小蒼蘭[16]、荷花[12]品種的數(shù)量分類中，L*值與C*值關(guān)系均是白色系與黃色系分為一類，其他色系分為另一類。因本試驗(yàn)白色系的花數(shù)量稀少，只有鈍葉酢“銀月”一種，在L*值與C*值二維散點(diǎn)圖中，距離黃色系較遠(yuǎn)，離粉紅色系最近。因此,所試鈍葉酢漿草L*值與C*值二維散點(diǎn)圖中，黃色系分為一類，其余色系分為另一類。

Huh等[21]利用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性標(biāo)記研究韓國(guó)酢漿草屬植物的遺傳多樣性和親緣關(guān)系，發(fā)現(xiàn)分類群的親緣關(guān)系與花瓣顏色有關(guān)。本試驗(yàn)的聚類分析結(jié)果可為鈍葉酢漿草的親緣關(guān)系提供一定的參考。

當(dāng)某種植物的花從白色系中產(chǎn)生有色系時(shí)，需經(jīng)過漫長(zhǎng)的進(jìn)化，或者導(dǎo)入其他有色系植物的色素合成基因，產(chǎn)生合成相關(guān)色素所需的酶。而當(dāng)植物的花從有色系中產(chǎn)生白色系時(shí)，往往只需要幾個(gè)堿基的突變就能使色素合成酶基因變成無效的假基因，該過程較前一個(gè)過程容易[1]。鈍葉酢漿草的白色系花是較原始的性狀，還是由有色系突變產(chǎn)生的，值得進(jìn)一步深入研究。且本試驗(yàn)的鈍葉酢品種中，白色系為稀有花色，在今后的雜交育種、花色選育中將成為重要的種質(zhì)資源。

因研究資源有限，還有許多鈍葉酢漿草品種未進(jìn)行花色表型的測(cè)定。今后可增加研究品種，進(jìn)一步優(yōu)化鈍葉酢漿草花色表型數(shù)量分類，并為鈍葉酢漿草花色呈色機(jī)理研究提供一些依據(jù)。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)利用色差儀對(duì)30種鈍葉酢漿草品種花色進(jìn)行測(cè)定，通過聚類分析，大體上可將鈍葉酢漿草花色分為粉紅色系、紫紅色系、黃色系、橘色系和白色系等五大色系，其中粉紅色系的樣本數(shù)量最多。整體上鈍葉酢漿草花色的明度和彩度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，在明度和彩度二維坐標(biāo)系上可分為黃色系和其余色系兩個(gè)類群。本研究結(jié)果為鈍葉酢漿草新品種和花色選育提供了一些理論基礎(chǔ)。白色系的花在鈍葉酢漿草中是較稀缺資源，白色是較原始的性狀，還是由有色系突變產(chǎn)生的，值得進(jìn)一步深入研究。