部分牡丹栽培品种数量分类学研究-硕士论文

分类号 河南农业大学硕士学位论文 密级 英文题目： C u l t i v a r s 导 专 论文提交 日期： 学位授予 日期： F I I Ir ll l l ll l lI I i iI I F I I I I I I Y 17 2 8 7 3 4 河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书 学位论 部分牡丹栽培品种数量分类学研究 学位 文题目级别 硕士 学生学科园林植物导师 姓名 龚双军 杨秋生教授 专业与观赏园艺姓名 学位论文 是否保密 如需保密，解密时间年月日 独创性声明 本人呈交论文是在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果，除了文 中特别加以标注和致谢的地方外，文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包括为获得河南农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用 过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名：弦护缛协护导师签名：嘻肝 同期：f 拜月缈R日期：砂f 眸。幻f7 日 于阻比人阪用仅伍己及知识产权归属承诺 本人完全了解河南农业大学关二F 保存、使用学位论文的规定，即学生必 须按照学校要求提交学位论文的印刊本和电子版本；学校有权保存提交论文 的印刷本和电子版本，并提供目录j金索和阅览服务，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论：之。本人同意河南农业大学可以用不同方 式在不同媒体上发表、传播学位论3：的全部或部分内容。 本人完全了解河南农业大学：旧识产权保护办法的有关规定，在毕业 离丌河南农业大学后，就在校期间，人事的科研工作发表的所有论文，第一署 名单位为河南农业大学，试验材料、原始数据、申报的专利等知识产权均归 河南农业大学所有，否则，承担相应拘法律责任。、 注：保密学位论文在解密后适用于2：授权书。 一 研究I 矽、 3a 婚师签名：羞竹学院领导签名： 日期：加f o 年6 月坤日 日期：乙，缸年莎月7 日日期：年月日 致谢 光阴荏苒，岁月如梭，三年的时光转瞬即逝，在这三年里，老师、同学及 朋友给予我诸多的帮助和鼓励，值此论文付梓之际，衷心的道一声：谢谢! 本论文是在导师杨秋生教授的悉心指导下完成的。从论文的选题、设计、 操作实施，到写作，定稿，无不倾注了老师的心血。导师严谨的治学态度、无 限的工作热情、忘我的科研精神、平易近人的为人之道，都深深影响和教育了 我，催我不断上进。在导师的指导下，我的科研能力和理论水平等方面得到了 很大的锻炼与提高。在此，谨向我敬爱的恩师表示最忠心的感谢! 本试验的顺利开展还得到了洛阳国家牡月基因库刘改秀副主任、赵国栋师 兄的大力支持和帮助，在此对他们的热情帮助表示真诚的感谢。 感谢万卉敏、衡静、位凤宇、于红芳、张莹莹、张瑞芬、裴康康、乔俊 鹏、李创、夏鹏云、许刚、杨兵、赵海舰等林学院所有0 7 级园林植物研究生， 及室友边英涛、任庆成，他们无论在生活和工作上总是热心的关注我、帮助 我，和他们在一起度过了非常快乐、值得怀念的三年时光。 感谢电镜实验室的谢慧玲老师给予我的指导和帮助，师兄葛贵民、师姐孙 俊娅、F F I 彦彦、孙丽丹、董华叶，师弟李闯，师妹逯久幸、杨倩、贺茹珍，实 验能够得以顺利完成，是与他们的帮助分不开的。 感谢三年来林学院的全体老师给予的关心与帮助! 最后我要衷心感谢我的家人多年以来对我最无私的教诲、关怀和支持，他 们在生活上无微不至的关心和照顾，让我得以专心于学业，在此表示最诚挚的 谢意! 龚双军 2 0 1 0 年6 月于郑州 部分牡丹栽培品种数量分类学研究目录 目录 摘要一1 l 文献综述3 1 1 牡丹种质资源研究3 1 2 牡丹栽培品种分类研究4 1 2 1 牡丹栽培品种群起源研究4 1 2 2 牡丹栽培品种群分布及特点6 1 2 3 牡丹栽培品种分类研究现状7 1 3 牡丹组植物亲缘关系研究进展8 1 3 1 牡丹组野生种之间亲缘关系的研究及问题8 1 3 2 牡丹组部分野生种与栽培品种间亲缘关系的研究及问题1 0 1 3 3 牡丹栽培晶种间亲缘关系的研究及问题一l l 1 4 数量分类学研究进展一l2 1 4 1 数量分类学的产生及发展一1 2 1 4 2 数量分类学的应用研究进展13 2 引言l6 3 材料与方法1 7 3 1 试验材料1 7 3 2 试验方法18 3 2 1 光镜观测一18 3 2 2 电镜观测。1 9 3 2 3 形态指标测量一19 3 3 性状选取与编码一19 3 4 数据处理2 0 4 结果与分析2 2 4 1 花粉形态性状观测结果及分析一2 2 部分牡丹栽培品种数量分类学研究目录 4 2 基于形态指标的数量分类研究2 4 4 2 1Q 型聚类结果与分析2 4 4 2 2R 型聚类结果与分析2 6 4 2 3 主成分分析结果。2 7 4 3 基于形态与花粉量化指标的数量分类研究一2 9 4 3 1Q 犁聚类结果与分析2 9 4 3 2R 型聚类结果与分析3 0 4 3 3 主成分分析结果31 5 结论与讨论3 3 5 1 部分牡丹品种花粉形态特征研究3 3 5 2Q 型聚类分析比较研究。3 3 5 3R 型聚类分析研究3 4 5 4 主成分析研究3 4 5 5 小结3 5 参考文献3 6 英文摘要4 3 附l 到4 6 附表A 4 9 附中f ：B 51 部分牡丹栽培品种数量分类学研究摘要 捅要 牡丹是我国的传统名贵花卉，长期以来被人们视为富贵吉祥，繁荣兴旺的象征。随着 生活水平的提高和花卉业的发展，人们对高品质牡丹品种的需求与日俱增。 数量分类学是将数学的方法和计算机技术引入植物分类学研究中，目前已广泛应用于 多种观赏植物的品种分类，并获得了比较理想的效果。 本研究首先用光学显微镜和扫描电子显微镜对2 2 个牡丹栽培品种进行花粉形态观测， 然后对9 6 个牡丹栽培品种进行外部形态观测记录。采用牡丹花粉的晕化指标及外部形态指 标进行数量分类，从而揭示不同品种群间的亲缘关系。通过主成分分析，探讨对牡丹品种 分类有重要作用的花粉性状指标和形态性状指标。通过数量分类以期为牡丹植物的分类、 亲缘关系鉴定、遗传育种、进化及开发利用提供有价值的参考依据。在此基础上也补充了 有关牡丹栽培晶种间数量分类系统研究的内容。试验结果如下： 1 各牡丹栽培品种群花粉形态特点。花粉形态在各栽培品种群之间差异相对比较明 显。中原牡丹品种群和日本牡丹晶种群之间花粉形态差异较小，所以与中原牡丹品种群有 很近的遗传相似性。中原牡丹品种群与西北牡丹品种群的花粉形态差异相对比较显著。由 此可知，中原牡丹品种群与日本牡丹品种群间的亲缘关系相对较近，与西北牡丹品种群间 的亲缘关系相对较远些。以上结果表明，花粉形态在牡丹栽培品种群间有差异，可以作为 牡丹品种群分类的依据之一。 2 Q 型聚类分析结果。以8 2 个牡丹栽培晶种为分类运算单位进行Q 型聚类分析。结果 显示，单纯依据形态性状进行分类是完全可行的。聚类结果表明，部分中原牡丹晶种与国 外牡丹品种( 主要指日本牡丹品种) 亲缘关系较近。但是，部分中原牡丹品种与西北牡丹 品种也聚为一组。西北牡丹品种的主要特点是花瓣基部有斑块，与此相聚的中原牡丹品种 多数也存在浅斑或晕。从聚类图上综合来看，国外牡丹品群( 主要指日本牡丹品种) 与西 北牡丹品种群的亲缘关系相对丁中原牡丹品种群近一些。 综合形态性状和花粉性状对2 2 个品种进行Q 型聚类分析。结果显示，西北牡丹品种 群首先与中原牡丹品种群和国外牡丹品种群分离开，然后才是中原牡丹品种群和日本牡丹 品种群的分离。由此可知，西北牡丹品种群与中原牡丹品种群和国外牡丹品种群的亲缘关 系较远。 综上所述，数量分类法是我们进行分类的一种有益的辅助方法，克服了前人定性确定 类群间亲缘关系的不足。通过运用数量分类法能够较理想地将牡丹不同栽培品种群区分 开，表明其亲缘关系远近。本研究揭示出中原牡丹品种与国外牡丹品种( 主要指日本牡丹 品种) 间亲缘关系相对近些，与两北牡丹品种的亲缘关系相对远些。 3 R 型聚类分析结果。数量分类中性状的选取直接决定着聚类分析结果的可靠性，因 而有必要通过对性状进行R 型聚类分析，这样就可以在揭示各个性状间关系的同时又能对 Q 型聚类分析的性状选取是否合理进行验证。从聚类结果可以看出：复叶长与复叶类型及 部分牡丹栽培品种数量分类学研究 摘要 花拱高与花型存在着较强的相关性。所以，在以后聚类分析性状选取时，我们可以从每一 组中选取一个易于观测的性状即可；其他性状没有明显的聚为儿组，大部分性状是独立 的。虽有少数几个性状在聚类图上表现两两相关或关系密切而聚为一组，但是它们代表的 是不同器官之间的形态差异，之间没有明显的逻辑关系，故这些性状应该保留。从聚类结 果看，对于牡丹性状的选取基本上是正确的，这也为今后再进行性状观测和取舍时提供了 参考依据。 4 主成分分析结果。对牡丹栽培品种形态性状和花粉性状进行主成分分析，结果显示 综合性状指标贡献率相对较大的是：纹饰类型、网孔直径、极轴长P 、赤道轴KE 、P E 、 花瓣基着色、花直径、花拱高、花期、花色、当年枝长、小叶形、项小叶一裂状态、n - t 柄 长、叶柄凹槽色、叶宽、叶面晕、生长势、株态等。由此可知，花粉性状指标相对于形态 性状指标在牡丹栽培品种分类中具有更重要的作用。结果佐证了营养器官是分类的次要性 状，生殖器官性状相对丁营养器官性状在分类中具有更重要作用。 关键词：牡丹；品种群；数量分类；聚类分析；主成分分析 2 部分牡丹栽培品种数量分类学研究文献综述 1 文献综述 1 1 牡丹种质资源研究 牡丹( P a e o n i as u f f r u t i c o s aA n d r ) 为芍药科( P a e o n i a c e a e ) 芍药属( P a e o n i a ) 牡丹组 ( s e c t M o u t a nD C ) 落叶灌木，是我国特有的植物资源，世界各地广为种植的牡丹都起源于 中国( 洪德元等，1 9 9 9 ) 。我国在2 0 0 0 多年前就发现了牡丹的约用价值，用作庭院观赏栽 培也已经有1 6 0 0 多年的历史( 中国牡丹全书编撰委员会，2 0 0 2 ；洪德元等，1 9 9 9 ；李嘉 珏，1 9 9 8 ) ，是我国珍贵的药用和观赏植物。因其花人色艳、雍容华贵、富丽端庄、芳香浓 郁，而且品种繁多，素有“国色天香”、“花中之千”的美誉，长期以来被人们当做富贵吉 祥、繁荣兴旺的象征。牡丹不仅是我国的传统名花，而且在全世界同样享有盛誉( 李嘉 珏，1 9 9 9 ) 。 全世界芍药属植物共计3 0 余种，原产我国的种类就在半数以上。牡丹组植物儿乎全部 原产于我国，是世界牡丹野生种类最主要的分布中心和原产地( 袁涛，1 9 9 9 ) 。中国特有的 野生牡丹一直被国内外视为珍贵的种质资源，在系统演化、生物多样性保护和牡丹品种培 育和改良等一系列研究中具有重要的价值。然而，由丁人为破坏和各种自然冈素变化造成 的生态环境的改变，以及白身遗传冈素的局限性，野生牡丹的分布区和居群数量都在急剧 减少，不少种类已成为珍稀濒危物种( 傅立国，1 9 8 7 ；潘开玉，1 9 9 5 ) 。洪德元( 1 9 9 9 ) 修 订的分类系统将我国牡丹组野生种分为8 个种，6 个种和2 个杂种：1 牡丹P a e o n i a s u f f r u t i c o s a ，l a 牡丹( 原亚种) P a e o n i as u f f r u t w o s aA n d r e w ss u b s p s u f f r u t i c o s a ，lb 银屏牡丹 P a e o n i as u f f r u t m o s aA n d r e w ss u b s p y i n p i n g m u d a nD Y H o n g ，K Y P a ne tZ W X i e ；2 矮牡丹 R j & h a n e n s & T H o n ge tW Z Z h a o ；3 卵叶牡丹P q i u iY L P e ie tD Y H o n g ；4 风丹P o s t i i T H o n ge tJ X Z h a n g ；5 紫斑牡丹P r o c k i i ( S GH a we tL A L a u e n e r ) T H o n ge tJ J L i ，5 a 紫斑牡丹( 原种) P r o c k i i ( S GH a w e tL A L a u e n e 0 T H o n ge tJ J L is u b s p r o c k i i ，5 b 太白 山紫斑牡丹P r o c k i i ( S GH a we tL A L a u e n e r ) T H o n ge t J J L i s u b s p t a i b a i s h a n i c a D Y H o n g ；6 四川牡丹P d e c o m p o s i t aH a n d 一M a z z ，6 a 四川牡丹( 原亚种) 尸d e c o m p o s i t a H a n d - M a z z S u b s p d e c o m p o s i t a ，6b 圆裂四川牡丹P d e c o m p o s i t a H a n d - M a z z s u b s p r o t u n d i l o b aD Y H o n g ；7 滇牡丹P d e l a v a y iF r a n c h ；8 人花黄牡丹P 1 u d l o w i i ( S t e me t T y l o OD Y H o n g ，两个杂种是保康牡丹P b a o k a n g e n e n s i sZ L D a ie tT H o n g ( P r o c k i ia n d P Q i u i ) 雨l 延安牡丹P y a n a n e n s & T H o n ge rM R L i ( 尸r o c k i ia n dj i s h a n e n s i s ) ( 赵宣， 2 0 0 7 ) 。 牡丹观赏栽培始于东晋，距今已有1 6 0 0 多年的历史( 中国牡丹全书编撰委员会， 2 0 0 2 ；洪德元等，1 9 9 9 ) 。隋朝牡丹开始进入皇家宫苑，此时有记载的品种就达1 1 个( 成 仿云，1 9 9 8 ) 。唐朝国都长安牡丹栽培盛行，出现了重瓣品种，花色也进一步丰富。宋朝品 种类型发展到一个顶峰，先后出现品种2 4 3 个( 王铖，2 0 0 4 ) 。经过明清的进一步发展，牡 3 部分牡丹栽培品种数量分类学研究 文献综述 丹品种增至3 0 0 个左右。唐、明、清二朝牡丹皆为国花，身价之高，无与伦比，被尊为 “花中之王”( H o n gDY 等，1 9 9 9 ；中国牡丹全书编撰委员会，2 0 0 2 ；李保印，2 0 0 8 ) 。民 国时期，据黄岳渊等的花经( 1 9 4 2 ) 介绍，上海有牡丹品种4 0 0 多个( 陈平平，1 9 9 7 ) 。 上t 付= 纪8 0 年代，根据喻衡等调查整理的结果，全国牡丹品种约为4 6 2 个；9 0 年代，喻衡 等在中国花经中指出牡丹品种达5 0 0 个以上( 喻衡，1 9 9 8 ) 。中国牡丹园艺品种根据栽 培地区和野生原种的不同，分为4 个牡丹品种群：中原牡丹品种群，约5 0 0 个品种，是4 个品种群中数量最多的；西北牡丹品种群，约有1 0 0 多个品种；江南牡丹品种群，现存品 种数量较少，约2 0 多个；江南牡丹品种群，据史料记载约有6 5 个，现有所发展( 王莲 英，1 9 9 7 ) 。 中国牡丹在国际上同样有着广泛的影响，先后在许多国家落户，在日本、欧洲( 主要 是法国、英国) 、美国等地，通过风十驯化与杂交选育，逐步形成了各具特色的品种群，是 世界的著名花卉( 中国牡丹全书编撰委员会，2 0 0 2 ) 。据说日本的牡丹是由唐朝高僧空海带 去的，已有近1 3 0 0 年的历史( 刘淑敏等，1 9 8 7 ；获屋薰，1 9 8 0 ，1 9 8 7 ；H a s h i d aR ， 1 9 9 6 ) 。根据日本目前较权威的园艺辞书和有关专著( 获屋薰，1 9 8 0 ；H a s h i d aR ，1 9 9 0 ； 成仿云，1 9 9 8 ) 记载，日本现有栽培牡丹约3 0 0 个品种。古丝绸之路开通后，随着我国的 丝织品和瓷器传入欧洲，牡丹逐渐引起了喜爱中国丝绸和陶瓷的人们的注意。最甲- 踏上欧 洲大陆的中国牡丹是由东印度公司外科医生亚历山大杜旨从广州收集的牡丹于1 7 8 7 年植 丁英国邱尉，历史文献记载为P a n e o n i am o u t a n B a n k s i i7 ，或称为粉球( P o w d e r dB a l l ) ( L iHL ，1 9 5 9 ；H a wSG ，1 9 8 6 ；成仿云，1 9 9 8 ) 。随着牡丹不断被引进，并在英国扩散， 随后又迅速传入法国、德国、意人利等国，从而在1 9 世纪初的欧洲掀起了一股牡丹热。美 国牡丹发展相对较晚，最早引进应该是从英国开始。直到2 0 世纪二三十年代，受欧洲再次 出现的牡丹栽培热的影响，以及日本牡丹商品化的高度发展，美国从日本、欧洲以及中国 开始人量引进牡丹，从而掀起了在美国的牡丹栽培热潮。 1 2 牡丹栽培品种分类研究 1 2 1 牡丹栽培品种群起源研究 牡丹是中国重要的观赏花卉植物，弄清其品种起源对中国牡丹种质资源的保护和利用 有着重要的作用。但是由于我国牡丹栽培历史悠久，在经历了长期的栽培、自然和人上选 择后形成了复杂的类群，同时牡丹能以种子、根出条和嫁接等多种方式繁殖( 周忠钦等， 2 0 0 3 ) ，所以使得弄清其品种起源和演化的问题变得更加复杂。 在过去很长一段时间里，栽培牡丹一直被认为是单种起源的，即它们来白分布于我国 西北地区的一个牡丹野生原种( P a e o n i as u p u t i c o s a ) ( 方文培，1 9 5 8 ；喻衡，1 9 6 2 ) 。刘淑敏 等( 1 9 8 7 ) 、张益民等( 1 9 8 8 ) 通过对花瓣基部彩斑和叶片解剖结构的分析，对栽培牡丹单元起 源的观点提出质疑。裴颜龙( 1 9 9 3 ) 在其博十论文中写道，栽培牡丹起源复杂，涉及到牡丹 4 部分牡丹栽培品种数量分类学研究 文献综述 组( S e c t M o u t a nD C ) 全部野生类群。成仿云( 1 9 9 6 ) 在其博士论文中都提出牡丹 妒s u p u t i c o s a ) 代表的是矮牡丹、紫斑牡丹、凤丹( 原文杨山牡丹) 、四川牡丹和卵叶牡丹 等种类经过反复杂交、驯化而来的所有栽培类型。于玲等( 1 9 9 7 ) 通过对甘肃紫斑牡丹 ( 尸r o c k i i ) 和中原牡丹类群进行染色体核型、C 带带型的系统研究发现两者之间既有区别义 有联系，从细胞学的角度说明中原牡丹变异幅度大，起源较复杂，应属多元起源。李嘉珏 ( 1 9 9 8 ) 根据形态特征的分析比较，认为中原牡丹受矮牡丹( P j i s h a n e n s i s ) 、紫斑牡丹和杨山 牡丹( P o s t i i ) 的影响较人，是否受四川牡丹( 尸沈啤枷泐) 和卵叶牡丹( 尸q i u O 的影响还 不清楚。同时提出品种群的概念，并将我国的栽培牡丹划分为中原、西北和江南等品种 群，指出中原品种群为多元起源，形成该品种群的主要原种有矮牡丹( 稷山牡丹) 、风丹( 杨 山牡丹) 和紫斑牡丹；形成西北品种群的主要原种是紫斑牡丹；形成江南品种群的主要原种 是风丹( 杨山牡丹) ( 周志饮，2 0 0 3 ) 。2 0 0 2 年，袁涛等通过观察我国栽培牡丹四人品种群中 代表品种的花粉形态，探讨了我国栽培牡丹的起源。文章指出：( 1 ) 中原品种群：该晶种 群既有与矮牡丹相似的穴状纹饰，也与紫斑牡丹相似的粗网状纹饰，又有与杨山牡丹相似 的网状纹饰，而更多的是穴网状纹饰。可见，其穴网状纹饰主要是矮牡丹( 穴状纹饰) 和紫 斑牡丹( 粗网状纹饰) 共同作用的结果，受杨山牡丹( 网状纹饰) 的影响极小；( 2 ) 西北牡丹品 种群：该品种群与紫斑牡丹以相似的网状和粗网状纹饰为主仅有少量小穴状、穴状和穴网 状纹饰，西北牡丹的花粉形态明显受紫斑牡丹影响。最后指出中国栽培牡丹的起源是多源 和单源的，矮牡丹、紫斑牡丹、杨山牡丹是最主要的起源种，卵叶牡丹的作用较小，仅两 北和江南品种群中的少量品种为单一原种起源，它们直接起源于紫斑牡丹或扬山牡丹，而 四川牡丹没有参与中国现有牡丹栽培品种的形成和演化。魏乐于2 0 0 7 年从花粉形态分析中 指出紫斑牡丹、杨山风丹特征稳定、差异显著，在某种程度上显示出各自起源的单纯和不 同，而中原矮牡丹花粉形态特征介于紫斑牡丹与杨山牡丹之间，体现出受杨山牡丹和体现 出受紫斑牡丹的深刻影响。花粉形态观察的结果为中原牡丹品种群多元、杂交起源提供了 佐证。孟丽( 2 0 0 4 ) 在对部分野生与栽培牡丹种质资源亲缘关系的R A P D 研究中从分子方 面也表明：中原牡丹受矮牡丹、紫斑牡丹和杨山牡丹的影响，同时也指出其与四川牡丹和 卵叶牡丹之间也存在着广泛的基冈交流。 关于栽培牡丹的起源方式同样也存在着一些异议。W i l l a m G F 把栽培植物起源归为 二类( 1 ) 突变和选择作用的结果；( 2 ) 杂交和选择的结果。这种杂交是广义的，既可指属 间、种间和种内不同居群的杂交，又可指不同品种间杂交。喻衡等( 1 9 6 2 ) 根据使用的繁 殖方法不同将中国牡丹品种的形成初步分为4 个时期：( 1 ) 引种、分株选择繁育阶段( 隋唐 以前) ；( 2 ) 嫁接选择繁育阶段( 宋代开始) ；( 3 ) 实生苗选择繁育阶段( 南宋到清代广泛采 用) ；( 4 ) 人T 杂交阶段。李嘉珏( 1 9 9 8 ) 将牡丹各品种群的起源归纳为3 条途径：( 1 ) 由 野生种驯化改良与演化而来；( 2 ) 由外地品种驯化改良或杂交选育而来；( 3 ) 以上两种途 径的综合。大部分品种群采取了第三条途径，形成了多元起源的历史背景。洪德元 5 部分牡丹戕培品种数量分类学研究文献综述 ( 2 0 0 4 ) 认为，观赏栽培牡丹的形成不是单一途径。首先，古人把牡丹通过引种驯化由野 生变栽培，并通过人工选择，培育出观赏价值高的品种。另一途径是有意无意地使不同牡 丹种类杂交。周志钦( 2 0 0 3 ) 认为，可以把栽培牡丹的起源方式归纳为：( 1 ) 由野生种直 接驯化和选择产生；( 2 ) 利用自然杂交，通过选择和驯化产生；( 3 ) 通过人_ T 控制杂交产 生。 1 2 2 牡丹栽培品种群分布及特点 中国牡丹栽培品种既有典型的生态习性，又有广泛的生态适应性。虽然它们的原种分 布既集中又相邻并多有重叠，然而由于种源不同，所在地的海拔高度不同以及具体土地环 境条件不同等等，从而形成了适应不同生态环境条件的不同品种群，并使它们具备了各自 典型的生态习性( 吴诗华，1 9 9 7 ；孙俊娅，2 0 0 8 ) 。 根据栽培地理划分，主要有四个品种群：( 1 y 9 原品种群；( 2 ) 两北品种群；( 3 ) 江南品种 群；( 4 ) 两南品种群( 戴蕃瑁，1 9 8 9 ) 。 ( 1 ) 中原牡丹晶种群 中国最大的牡丹品种群中原牡丹品种群主要分布与黄河中、下游地区，分布中心 在河南洛阳及山东菏泽。其品种繁多，色彩艳丽，变化丰富，名扬中外。喻衡菏泽牡 丹中记述了菏泽主要栽培品种1 0 4 个；魏泽圃等洛F 1 1 牡丹记述1 9 8 5 年时洛阳有品种 2 6 5 个；1 9 9 7 年王莲英主编的中国牡丹品种图志中记述中原牡丹品种为4 0 0 余个。目 前估计该品种群的品种已多达8 0 0 多个( 3 - 莲英，1 9 9 7 ；中国牡丹全书编撰委员会， 2 0 0 2 ) 。一般认为该品种群的主要野生原种是矮牡丹( P a e o n i as p o n t a n e a ) 和紫斑牡丹( 尸 r o c k i i ) ，近些年随着研究的深入，认为杨山牡丹( 尸o s f i i ) 也参与了品种群的形成。 ( 2 ) 西北牡丹品种群 中国第二大牡丹品种群两北牡丹品种群集中分布与渭河中、上游的天水、甘谷、 武山及陇两，栽培中心为甘肃兰州、临洮、临夏及陇西。该品种花瓣基部具有黑紫色或紫 红色大斑。花瓣厚，花香浓郁。目前该品种群约有5 0 0 余品种，其中传统晶种约有8 0 余 个。西北牡丹品种群的主要野生原种是紫斑牡丹，但也有矮牡丹的血缘，这已从西北牡丹 晶种的主要性状表现中得到佐证。 ( 3 ) 江南牡丹晶种群 江南牡丹品种群分布于长江中+ 卜游，包括浙江及江西北部、上海、江苏及安徽南部。 栽培中心为铜陵、宁国、杭州、上海等地。该品种群植株高大，多分枝，一年枝长，萌蘖 枝稍少，适宜作切花栽培。现存品种约2 0 个。主要原种为杨山牡丹。现有品种中还有中原 牡丹南移后残留的适应当地生态环境的品种和这些品种与杨山牡丹品种杂交产生的后代。 ( 4 ) 西南牡丹品种群 在四川、重庆、贵州、云南及砖藏一带分布的牡丹品种统归于西南牡丹晶种群。主要 6 部分牡丹栽培品种数量分类学研究文献综述 栽培地有人理、丽江、昭通、武定、贵阳、拉萨等。该品种人部分花瓣基部有紫红斑或 晕，花型演化程度高，叶片大型，基多萌蘖枝。古代记载有6 5 种，据1 9 9 2 年调查整理， 彭州牡丹有1 8 个品种。天彭牡丹的野生原种，主要应为紫斑牡丹和矮牡丹，或有杨山牡丹 的血统。 1 2 3 牡丹栽培品种分类研究现状 在经历了长期的栽培选育后，我国培育出了数以千计的牡丹品种。随着科学技术的迅 速发展，新品种育成的速度也会逐渐加快。为了更好地认识和掌握品种的性状特征，研究 其演化规律，同时也便丁在育种及生产实践的应用，对品种进行分类显得尤为重要( 中国 牡丹全编撰委员会，2 0 0 2 ) 。 我国古代人们根据牡丹花瓣的多寡，分为单叶、多叶、千叶( “叶”即花瓣) 。宋代张 峋在洛阳花谱中将牡丹分为“多叶”与“千叶”两类。随后人们根据花朵的形态又把 牡丹分为平头和楼子类。其中明朝的王象晋在群芳谱中记述的1 3 1 个品种就是依据花 瓣的多寡及花朵的形态进行分类的：“单叶”、“千叶”、“千叶平头”、“千叶楼子”等类型 ( 王铖，2 0 0 4 ) 。同时又出现对牡丹花色进行描述和分类。如群芳谱将牡丹品种按花色 划分为黄类、红类、粉红类、白类、紫类及间色等；而花镜则将其划分为黄色、大红 色、桃花色、粉红色、紫色、白色、青色等( 陈耀华，1 9 9 6 ) 。可见，古人对牡丹品种的分 类多以花色、重瓣型为特征，这就奠定了以后根据花色、花型对品种进行分类，进而研究 品种演化规律的基础。 由于花型分类能够客观地反映牡丹品种演进的规律，所以成为一种主要的分类方法。 1 9 6 2 年，我国学者周家琪提出了单瓣类、千层类和楼子类等共3 类l l 型的花型分类方 案，此分类方案以花型作为牡丹、芍约花型分类的重要标准，且在分类中以品种演化关系 作为主轴，兼顾形态和实用，为现代牡丹芍药品种花型分类奠定了基础。继6 0 年代初周家 琪研究之后，牡丹品种分类的研究多立足于花型分类及演化的研究。喻衡( 1 9 8 2 ) 的二元 分类以花型为一级分类标准，花色为二级分类标准，将牡丹分为3 类3 亚类1 l 型8 人色。 秦魁杰( 1 9 8 6 ) 描述了牡丹、芍药品种演化过程中的台I 矧现象，并根据台阁品种的演化阶段 将台阁品种分为4 个花型，即初生台阁型、彩瓣台阁型、分层台阁型和球花台阁型。后来 秦魁杰( 1 9 9 0 ) 义根据多年来对牡丹、芍药品种的大量观察记载，并在前人研究成果的基础 上，对牡丹、芍约花型演进规律作了进一步的探讨，首次提山建立系、类、型的分类系统： ( 1 ) 依据牡丹野生原种间的差异，牡丹品种分为4 个系：牡丹系、紫斑牡丹系、黄牡丹系 和紫牡丹系。( 2 ) 在各个系内根据牡丹品种花部基本结构的不同，分为单花类和台阁类2 大类。( 3 ) 根据花瓣的起源不同把单花类分为千层类和楼子弧类，共9 个花型；台阁花 类分为4 个花型。 花型主要是由花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊等组成，它们的大小、多少和形状等决定了 7 部分牡丹栽培品种数量分类学研究 文献综述 “型”的归属。但是，上述构成花型的诸冈素，常因气候条件和栽培水平等而产生变化， 故不可避免发生某些品种花型的不稳定或表现为“多花型现象”( 即一品种开出多种花型的 花) 。栽培植物品种的分类应以科学性与实用性相结合为原则，品种分类应努力反映品种 间、品种类群间的相互关系及其演化规律，在此基础上再考虑其它性状的相对重要性( 李 嘉珏，1 9 9 9 ：陈俊愉，2 0 0 0 ) 。随着牡丹品种分类研究的进一步深入，至今已形成了日趋一 致的牡丹品种花型分类方案。1 9 9 8 年成仿云根据对牡丹花色变化和花型演化提出了一个牡 丹品种分类系统，该系统包括色、类、型、组和品种共5 个分类系统：第一级为“色”，分 为9 个色系：第二级为“类”，可分为单瓣( 单叶) 类、半重瓣类( 复时) 和重瓣( 多叶) 类；第二 级为“型”，即花型，具体分为7 种类型；第四级为“组”；第五级为“品种”，它是品种分 类的最低等级和基本单元。王莲英( 1 9 9 7 ) 在其主编的中国牡丹品种图忠中提出的牡 丹分类方案为：I 单花类包括( 1 ) 千层亚类( 单瓣型、荷花型、菊花型、蔷薇型) ，( 2 ) 楼子弧 类包括( 金蕊型、托桂型、金环型、皇冠型、绣球型) ；I I 台阁花类包括( 1 ) 千层台阁弧类( 荷 花台阁型、菊花台阁型、蔷薇台阁型) ，( 2 ) 楼子台阁亚类( 托梓台阁型、金环台阁型、皇冠 台阁犁、绣球台阁型) 。 1 3 牡丹组植物亲缘关系研究进展 牡丹组植物为中国特有，栽培品种也起源于中国，遗传资源十分丰富( 洪德元， 1 9 9 9 ) 。据初步统计，全国栽培的牡丹品种有1 0 0 0 个以上( 王莲英，1 9 9 7 ) ，世界各地的牡 丹也都是直接或者间接从中国引进的( 2 0 0 2 ) 。但由于对其遗传背景、亲缘关系缺乏深入系 统的研究，致使育种上作受到了很人限制。因此，探讨牡丹组植物亲缘关系研究对保护及 合理利用种质资源具有重要意义。 1 3 1 牡丹组野生种之间亲缘关系的研究及问题 牡丹组植物的亲缘关系是近年来的研究热点之一，不仅涉及的种类多，而且学科也 广。但无论何种研究手段，都以形态观察为起点。 从形态学上看，裴颜龙于1 9 9 5 指出卵叶牡丹( P a e o n i aq i u O 与牡丹( 尸s u f r u t i c o s a A n d r s u b s p s p o n t a n e a ) 相近，两者均具严格的二网三出复叶，小叶数目均为9 。即卵叶 牡丹( P a e o n i aq i u i ) 着l l 矮牡丹( 尸 i s h a n e n s i s = P s u f r u t i c o s aA n d r s u b s p s p o n t a n e a ) 的亲缘 关系接近。洪涛等( 1 9 9 2 ) 通过对中国野生牡丹研究认为风丹( P o s a O 、紫斑牡丹 ( 尸r o c k i O 、矮牡丹之间亲缘关系也非常近。周志钦( 2 0 0 3 ) 应用2 5 个形态学形状对4 0 个居 群进行了系统学分析，构建了U P G M A 树、N J 树和M P 树，并在此基础上首次提出了野生 牡丹的系统发育树。袁涛等( 2 0 0 3 ) 从形态学方面入手对牡丹组革质花盘组进行研究， 提出卵叶牡丹和矮牡丹较原始，杨山牡丹次之，紫斑牡丹因具一些特化性状而较进化，四 川牡丹是该组中较为进化的种类。 8 部分牡丹栽培品种数量分类学研究文献综述 受基因控制的花粉是植物的保守性器官之一，成熟花粉形态结构稳定，因此，研究牡 丹花粉形态构造可为探讨牡丹的起源、演化及亲缘关系提供重要依据。袁涛等( 1 9 9 9 ) 利 用花粉和植株最突出、最明显的外部形态特征，采用U P G M A 聚类法对矮牡丹 ( 尸 i s h a n e n s i s ) 、紫斑牡丹( P r o c k i O 、杨山牡丹( 风丹尸o s t i O 、卵叶牡丹( 尸q i u O 和 延安牡丹( P y a n a n e n s 括) 进行分析，认为四川牡丹与其它各种的亲缘关系都较远，杨山 牡丹和紫斑牡丹的亲缘关系较近，卵叶牡丹与矮牡丹关系最近。2 0 0 5 年，何丽霞等在对中 国野生牡丹花粉形态研究中发现杨山牡丹的外肇纹饰为网状，而紫斑牡丹和四川牡丹均为 粗网状。这一发现与袁涛( 1 9 9 9 ) 的结论有所不同，但与席一珍( 1 9 8 4 ) 的结果相似。 数量分类法是用数学方法和计算机来完成分类的过程( 钟扬，1 9 9 0 ) ，旨在揭示物种 问的亲缘关系，起初主要在生物分类上廊用。随着后来科研的进步和应片j 范围的扩大，逐 渐在多种植物亲缘关系鉴定及分类上运用。袁涛的博+ 论文( 1 9 9 8 ) 中用数量分类法对野 生牡丹亲缘关系进行了分析，分析结果显示：矮牡丹、卵州牡丹和杨山牡丹的亲缘关系较 近，与紫斑牡丹的亲缘关系较远，与四川牡丹的关系更远。这一结论与其从形态学 ( 2 0 0 3 ) 及花粉学( 1 9 9 9 ) 方面分析所得的结论相一致。 在细胞学研究方面，随着李懋学等( 1 9 8 2 ) 首先报道了中原牡丹传统老品种“首案 红”的核型公式，王莲英等( 1 9 8 3 ) 、张赞平等( 1 9 8 9 ) 、于玲等( 1 9 9 7 ) 先后对牡丹不同 品种的染色体数目、核型、C 带及花粉母细胞等方面进行了一系列的研究和报道。细胞学 证据表明，整个牡丹组所有种的染色体数目均为二倍体( 2 n = 1 0 ) ，在核型方面没有明显的 差异( 周忠钦，2 0 0 3 ) 。 同：酶标记J 泛用于物种起源和进化等种质资源多样性研究，以及抗病性等重要性状 的标记和筛选( 王忠德等，2 0 0 3 ) 。于玲等( 1 9 9 8 ) 用S D S 一聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对6 个牡丹野生种的蛋白质谱带用排序法进行了相似性定量分析，结果显示紫斑牡丹、四川牡 丹、矮牡丹间存在一定亲缘关系；黄牡丹俨1 u t e a ) 与狭叶牡丹( 尸p o t a n i n i i ) 有较近亲缘关 系；人花黄牡丹( 尸1 u d l o w i i ) 与其他5 个种的亲缘关系较远。这与用花粉形态和植株的 外部形态特征数据对野生牡丹的分类结果相似( 袁涛等，1 9 9 9 ) 。但是，他们研究所用的种 不完全同，冈此对整个牡丹组种问亲缘关系只提供了有限的信息。 R A P D ( R a n d o mA m p l i f i e dP o l y m o r p h i cD N A ，随机扩增的多态性D N A ) 是9 0 年代发展 起来的分子标记新技术( W i l l i a m se ta 1 ，1 9 9 0 ) 。短短几年实践证明，R A P D 是揭示物种遗 传多样性的有效T 具( C a e t a n o - - A n o l i e s ，1 9 9 3 ；T i n g e ye ta 1 ，1 9 9 3 ；T a oe ta 1 ，1 9 9 3 ) 。 R A P D 可用丁种质资源的亲缘关系鉴定( 陈延惠，2 0 0 3 ) 。1 9 9 9 年，邹喻苹使用R A P D 分 子标记对牡丹组开展了系统学研究，是有关牡丹野生种间关系研究的相对比较全面的报 道。研究中以矮牡丹、紫斑牡丹、杨山牡丹、卵叶牡丹、四川牡丹、滇牡丹和大花黄牡丹 等7 个种1 5 个个居群的5 9 个样进行分析，结果表明，滇牡丹与人花黄牡丹聚为一组；矮 牡丹、紫斑牡丹、杨山牡丹、卵叶牡丹、四川牡丹聚为一组。这完全支持洪德元和潘开玉 9 部分牡丹栽培品种数量分类学研究 文献综述 ( 1 9 9 9 ) 新分类系统中对牡丹组种的处理。孟丽等( 2 0 0 4 ) 在对部分野生与栽培牡丹种质 资源亲缘关系的R A P D 研究中发现5 个野生种与栽培品种的遗传距离分别是：矮牡丹 O 5 7 ，紫斑牡丹O 5 4 ，卵叶牡丹O 5 l ，四川牡丹O 4 9 ，杨山牡丹0 4 8 ，由此得出亲缘关系 由近到远的排列为：杨山牡丹、四川牡丹、卵叶牡丹、紫斑牡丹和矮牡丹。这与于玲等 ( 1 9 9 8 ) 、袁涛和千莲英( 1 9 9 9 ) 等的蛋白质数据和花粉形态学分析结论并不完全一致，特 别是在矮牡丹、紫斑牡丹、杨山牡丹和卵叶牡丹等种间关系上，R A P D 证据并不支持矮牡 丹与卵叶牡丹有最近的亲缘关系。 A F L P ( A m p l i f i e dF r a g m e n tL e n g t hP o l y m o r p h i s m ) 扩增片段长度多态性) 作为一种分子标 记方法，冈其具有带型丰富、用样量少、灵敏度高、快速高效等特点，已成为植物材料间 遗传多样性和分类研究的有效手段( A G G A R W A LKK ，e ta 1 ，1 9 9 9 ：T O M K I N SJP ，e t a 1 ，2 0 0 1 ；K O O P M A NWJM ，e ta 1 ，2 0 0 1 ) 。袁涛( 1 9 9 8 ) 利j jA F L P 技术对牡丹 ( P a e o n i as u f f r u t i c o s a ) 7 个野生种和3 2 个品种的遗传多样性和亲缘关系进行了研究，结果表 明：野生牡丹的遗传多样性极高，矮牡丹和紫斑牡丹亲缘关系最近，狭n l 牡丹和黄牡丹也 较近，而大花黄牡丹和四川牡丹的亲缘关系较远。侯小改( 2 0 0 6 ) 在对牡丹矮化品种亲缘 关系的A F L P 分析中显示：在相似系数0 6 2 处，紫斑牡丹、卵叶牡丹、及矮牡丹3 个野生 种聚在一起，杨山牡丹与所有牡丹品种聚在一起，在相似系数0 6 5 处，紫斑牡丹被独立出 来，卵叶牡丹利矮牡丹聚在一起。这说明卵叶牡丹和矮牡丹间存在较近的亲缘关系，而矮 牡丹与紫斑牡丹的亲缘关系相对有些距离。由此可见，两者的研究结论有所著异。 对植物的A d h 基因序列进行测序( S M A L LRL ，e ta 1 ，2 0 0 0 ) ，可以了解植物种的系 统发育与进化。林启冰等( 2 0 0 4 ) 通过对牡丹组7 个种l O 个野生居群的A d h l A ，A d h l B 和 A d h 2 基冈进行测序，构建了目前比较清楚的牡丹组的基闪树，结果表明杨山牡丹和银屏牡 丹、紫斑牡丹和四川I 牡丹以及矮牡丹和卵叶牡丹各种之间有更近的亲缘关系。S A N G 等 ( S A N GT ，e ta 1 ，1 9 9 7 ；S A N GT ，2 0 0 2 ) 通过对牡丹5 个种的c p D N A 的m a r K 基冈编 码区和两个间隔子p s b A - 1 m H 和t m L ( U A A ) t r n F ( G A A ) 的基冈序列测序，显示矮牡丹、 紫斑牡丹和四川牡丹的m a t K 序列完全一致，表明这3 个种极有可能为同一起源且亲缘关 系很近。赵宣等( 2 0 0 4 ) 利用G P A T 基因序列较好地区别牡丹组全部8 个野生种间的关 系，得到了具有很高