CN102860222A - 一种通过叶型特征鉴定菊花品种的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，属于菊花品种资源鉴别与品种权保护领域，该方法包括：测定菊花植株不同叶位的叶型指标，确定植株叶型保守的叶位；采集菊花品种不同单株间保守的叶位的叶型指标，并将该叶型指标在不同品种间作差异显著性分析，确定在不同品种间存在显著性差异的叶型指标为特异性叶型特征指标；将多个特异性叶型特征指标通过多元判别分析法进行品种判定。本发明鉴定方法通过对品种成熟叶片特征的测定，综合品种的叶型特征指标进行类别（品种）判定，检测成本低廉，易实施，特异性强，准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及菊花品种资源鉴别与品种权保护领域，具体地说明通过叶型特征鉴定菊花品种的方法。
背景技术
菊花（Dendranthema morifolium Tzvel.(Chrysanthemum morifolium Ramat.)）为菊科菊属多年生宿根草本植物，是我国十大传统名花，世界上最早栽培的观赏植物之一，具有很高的经济和观赏价值，在花卉产业中占据重要的地位，自栽培使用以来，备受花卉育种家的注意，国内外已经积累了数量众多的品种。目前，我国选育的菊花品种约有4000多个，全球品种总数在2万之上（陈俊愉，2001），是世界上商品产值最高的花卉（Boaes，1997）。
由于菊花生产上采用扦插繁殖，该繁殖技术环节简单，成苗率一般在90％以上。切花菊、盆栽菊因为其市场规模大，其种苗生产带有优厚的利润，通常优良品种推向市场后，很容易被非法扩繁和销售，而侵害育种者的权益，进而影响整个产业的健康发展。所以在菊花产业中亟需要有准确而简便的品种鉴别技术。
以蛋白质、DNA为基础的分子标记，如蛋白质与同工酶、RFLP、RAPD、SSR、ISSR等分析技术应用于品种鉴别虽然日益成熟，但在实施时涉及复杂的技术环节，并对样品的质量、检测试剂及测试设备等都有严格要求，且成本高，鉴定的操作人员要经过专门培训，很难在生产企业和一般的育种者中普及。
以往利用形态确定品种的技术建立在菊花传统四级分类基础上，鉴别依据主要是花序特征，除了花色、瓣型特征，还涉及多达30余种花型，但花型之间的界定需要经验积累，难以准确把握，且菊花产业中规模最大的切花菊、盆栽小菊的花型变化不丰富，此种方法应用于切花菊、盆栽小菊品种鉴定的可借鉴之处不多。
目前，我国菊花新品种保护所依据的菊花品种新颖性、特异性、稳定性测试的65个性状中含有40余个数量性状，这类性状采集工作量大，且易受环境影响而变化，且在品种鉴定时必须要有多年多点数据，鉴定周期长，实用性不强。
目前通过叶型特征鉴定菊花品种的方法未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种可准确鉴定品种，提高鉴定效率，显著降低鉴定成本的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，该方法包括如下步骤：
a）测定菊花植株不同叶位的叶型指标，确定植株叶型保守的叶位；
b）采集菊花品种不同单株间保守的叶位的叶型指标，并将该叶型指标在不同品种间作差异显著性分析，确定在不同品种间存在显著性差异的叶型指标为特异性叶型特征指标；
c）将多个特异性叶型特征指标通过多元判别分析法进行品种判定。
上述植株叶型保守的叶位为叶片叶型指标的变化幅度在均值的1%以内时的叶位，优选植株茎段中点上下各2－3个叶位的叶片。植株叶型保守的叶位的选取判定标准是：当该茎段叶位叶片的长宽比、柄叶长比等叶型指标的变化幅度在均值的1%以内时，定为叶型稳定叶位，也就是叶型保守的叶位。
所述的特异性叶型特征指标可以为叶长宽比、柄叶比、顶裂片长宽比、右上裂片长宽比、左上裂片长宽比、右下裂片长宽比、左下裂片长宽比、上裂深度比（即上裂刻深度/叶身长）、下裂深度比（即下裂刻深度/叶身长）、上裂宽度比（即上裂刻宽度/叶身宽）、下裂宽度比（即下裂刻宽度/叶身宽）、尖削度、下裂开张度、上裂开张度、上侧脉交点比、下侧脉交点比。上述多个特异性叶型特征指标为2个以上特异性叶型特征指标。
其中，叶长、叶身长、叶宽、叶柄长这4个指标参考“农业部植物新品种测试分中心.植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南-菊花[S].中华人民共和国农业行业标准,2004.”。叶长宽比=叶长/叶宽，叶长为叶先端到叶柄末端长度，叶宽为叶身最宽处宽度；柄叶比=叶柄长/（叶身长+叶柄长）；顶裂片长宽比=顶裂片长/顶裂片宽，顶裂片长为叶先端到顶裂片裂刻基部水平连线的垂直距离，顶裂片宽为顶裂片最宽处宽度；右上裂片长宽比=右上裂片长/右上裂片宽，右上裂片长为右上裂片先端到右上裂片中脉与叶片中脉交点连线的长度，右上裂片宽为右上裂片最宽处宽度；左上裂片长宽比、右下裂片长宽比、左下裂片长宽比的定义同右上裂片长宽比的定义，不同之处在于区分为左上、右下和左下裂片；上裂深度比=上裂刻深度/叶身长，上裂刻深度为叶先端到顶裂片裂刻 基部水平连线垂直距离；下裂深度比=下裂刻深度/叶身长，下裂刻深度为叶先端到右下和左下裂片裂刻基部水平连线垂直距离；上裂宽度比=顶裂片裂刻间水平距离/叶宽；下裂宽度比=右下和左下裂片裂刻间水平距离/叶宽；尖削度为右上裂片先端与左上裂片先端分别与顶裂片先端连线的夹角；下裂开张度为两下侧裂片先端到叶柄起点处连线的夹角；上裂开张度为两上侧裂片先端到叶柄起点处连线的夹角；上侧脉交点比为：叶先端到第一侧脉（自上往下计）与主脉交点的垂直距离/叶身长；下侧脉交点比为：叶先端到第四侧脉（自上往下计）与主脉交点的垂直距离/叶身长，详见图13-图17。
所述的品种判定特异性叶型特征指标是叶型指标在同一品种的不同单株间是定值，在某两个品种间可能不同，多个品种相比存在显著性差异，该指标对于品种判别就是特异性叶型特征指标。
但单因素多重比较（采用Ducan’multiple range test，即：新复极差法）结果表明：仅用某一个指标不足于区分所有参试品种，因此选择至少两种特异性叶型特征指标进行判别。
叶型特异性指标差异显著性分析、多重比较分析及叶型指标多元判别分析，使用商业统计软件SAS运行。对多元判别分析方法的原理和程序运行及结果的解读，参见高惠玄编写.实用统计方法与SAS系统[M].北京:北京大学出版社,2001:135-180。
本发明通过多元判别分析进行品种判定结果可将所有品种均归类于本品种，在判别分析过程中，判别拟合率达到80%以上的，才认为判别有效。
通过多元判别分析进行品种判定后可以再运用独立的叶片特异性指标数据进行验证，所验证的品种准确地归属应有类别，误判率为0（误判率+判别拟合率=1，误判率=误判叶片数/参与判别的叶片总数）。本发明方法所述的菊花植株叶片的取样时间最好在品种花蕾显色期。
与现有技术比较本发明的有益效果：
（1）本发明检测的叶片样品无特殊处理，只要叶片鲜活、无病虫害和机械损坏，并处于茎段中点上下各2－3个叶位即可，取样时间在品种花蕾显色期，样品易得。
（2）本发明仅需要普通扫描仪和具备相对长度测量和角度测量功能的图像分析软件即可完成对样品的测定，成本低廉，简单易行，可操作性强，具有实用性。
（3）本发明可基于对待测样品16个特异性叶型指标中的2个以上指标进行多元判别分析，以多元判别结果为品种归类依据，检测特异性强，灵敏度高。
附图说明
图1为品种‘红小’单株不同叶位的叶片大小变化图（叶位序号从上到下计，以顶端最先出现的平展叶为第一叶位，下同）；
图2为品种‘红小’单株不同叶位的叶长/叶宽、柄叶比的比值变化图；
图3为品种‘南农玉珠’单株不同叶位的叶片大小变化图；
图4为品种‘南农玉珠’单株不同叶位的叶长/叶宽、柄叶比的比值变化图；
图5为品种‘南农勋章’单株不同叶位的叶片大小变化图；
图6为品种‘南农勋章’单株不同叶位的叶长/叶宽、柄叶比的比值变化图；
图7为品种‘红小’同一叶位不同单株间的叶片大小变化图；
图8为品种‘红小’同一叶位不同单株间的叶长/叶宽、柄叶比的比值变化图；
图9为品种‘南农玉珠’同一叶位不同单株间的叶片大小变化图；
图10为品种‘南农玉珠’同一叶位不同单株间的叶长/叶宽、柄叶比的比值变化图；
图11为品种‘南农勋章’同一叶位不同单株间的叶片大小变化图；
图12为品种‘南农勋章’同一叶位不同单株间的叶长/叶宽、柄叶比的比值变化图；
图13为3个特异性叶型指标示意图：叶长宽比即叶长/叶宽比（A/B）、上裂宽度比（D1/B）、下裂宽度比（D2/B）；
图14为3个特异性叶型指标示意图：上侧脉交点比（F1/A）、下侧交点比（F2/A）、柄叶比（H-A/H）；
图15为2个特异性叶型指标示意图：上裂深度比（S1/A）、下裂深度比（S2/A）；
图16为5个特异性叶型指标示意图：顶裂片长宽比(L1/W1)、左上裂片长宽比(L2/W2)、右上裂片长宽比(L3/W3)、左下裂片长宽比(L4/W4)、右下裂片长宽比(L5/W5)；
图17为3个特异性叶型指标示意图：尖削度(α)、上裂开张度(β)、下裂开张度(γ)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
以下实施例中的叶片均是在花蕾显色期采集，在鲜活状态下，使用AGFAe40型扫描仪扫描记录，扫描参数分辨率200dp，图片保存格式jpg，使用图像测量分析软件SmartScape-2002（上海复日科技有限公司）测量叶长、叶身长、叶宽等各指标，并计算叶柄长/叶长、叶长/叶宽等特异性指标的比值。
实施例1
不同叶位的叶型指标变化：
在花蕾显色期，随机选用‘南农勋章’、‘南农玉珠’、‘红小’三个切花菊各一株。以顶端的充分展开叶为第1叶，依次编号取样至植株基部。
‘红小’的叶长度在不同叶位分布范围在8.24-12.12厘米之间，而其中部上下3个叶位叶片的叶长约为10.84厘米，叶身长度分布范围在6.18-8.56厘米，而其中部叶片的叶长约为7.48厘米，叶身宽度分布范围在3.69-6.10厘米，而其中部上下3个叶位叶片的叶宽约为5.48厘米（如图1）。
‘南农玉珠’和‘南农勋章’叶片的叶长、叶身长、叶宽从植株自顶端到叶基部呈现出与‘红小’类似的变化：由小到大再减小，中部上下3个叶位的叶片指标变化相对较小（如图3、图5）；三个品种叶长/叶宽比、柄叶比除了在植株两端变化略有波动，柄叶比的比值基本保持不变，围绕其平均值仅有1.01-3.24％的变化幅度，且中段上下各2个叶位围绕其平均值的变化幅度小于1％（如图2、图4、图6）。由长度指标及比值指标的变化情况得出，按照变化幅度小于均值1％的标准，植株叶型保守的叶位为植株茎段中点上下各2－3个叶位。
不同单株间的叶型指标变化：
选用‘南农勋章’、‘南农玉珠’、‘红小’三个切花菊各10株，按上述采样并测定数据，比较10株之间同一叶位的变化。
同一品种10株单株固定叶位（植株茎段中点上下各2-3个叶位）的叶长、叶身长、叶宽在不同单株间围绕其平均值有10-30％的变化幅度，而叶长/叶宽比、柄叶比的比值在不同单株间围绕其平均值仅有1.55-3.61％的变化（如图7-图12），所以，对于特定品种，其叶长/叶宽比、柄叶比的比值在单株间较保守，是能代表品种特征的特异性指标。
采用SAS统计软件进行多元判别分析进行品种判定。结果是：南农勋章’、‘南农玉珠’、‘红小’三个品种均准确地归类于本品种，误判率为0，判别拟合率为100%。
运用独立的叶片特异性指标数据进行验证。结果是：所验证的‘南农勋章’、‘南农玉珠’、‘红小’三个品种准确地归属应有类别，误判率为0。
实施例2
按照实施例1方法确定11个切花菊品种特异性叶型特征指标的比值类指标13个，叶型角度指标三个，共16个叶型指标。分别为：叶长宽比（叶长/叶宽）、柄叶比（叶柄长/叶长）、顶裂片长宽比、右上裂片长宽比、左上裂片长宽比、右下裂片长宽比、左下裂片长宽比、上裂深度比（即上裂刻深度/叶身长）、下裂深度比（即下裂刻深度/叶身 长）、上裂宽度比（即上裂刻宽度/叶身宽）、下裂宽度比（即下裂刻宽度/叶身宽）、尖削度、下裂开张度、上裂开张度、上侧脉交点比、下侧脉交点比（如图13-图17）。11个切花菊品种的叶型结构参数见表1。
采用SAS统计软件进行多元判别分析进行品种判定。结果是：所有品种均准确地归类于本品种，误判率为0（11个切花菊品种的判别拟和率均为100%，具体见表2）。
运用独立的叶片特异性指标数据进行验证。结果是：所验证的所有品种准确地归属应有类别，误判率为0（见表2）。
本发明所使用的材料或品种来源或渠道如下：
实施例3
通过聚类分析选出叶型相似的18个品种，16个特异性叶型特征指标为：叶长宽比、柄叶比、顶裂片长宽比、右上裂片长宽比、左上裂片长宽比、右下裂片长宽比、左下裂片长宽比、上裂深度比、下裂深度比、上裂宽度比、下裂宽度比、尖削度、下裂开张度、上裂开张度、上侧脉交点比、下侧脉交点比，按照实施例1方法进行分析判别，结果如下：
18个切花菊品种采用SAS统计软件进行多元判别分析的结果见表3，表3显示，18个品种当中，‘精云’、‘秋黄’等6个品种的8张叶片均能准确归类，判别拟合率为100％；‘精海’、‘月黄’等5个品种各自的8张叶片中各有1张叶片归类到相似品种，判别 拟合率稍低为87.5％；‘中菊白’、‘三宝’、‘希望之光’等5个品种各自的8张叶片中各有2张叶片归类到相似品种，判别拟合率为75％；‘Salva white’判别拟合率为62.5％，‘广菊’判别拟合率为50％，这两个品种的判别效果较差。18个品种总体判别拟合率为84.72％，除了两个判别效果较差的，16个总体判别拟合率为88.28％，判别效果较好，能达到鉴别品种的目的。
本发明鉴定方法通过对叶片特征的测定，综合品种的叶型特征指标进行类别（品种）判定，检测成本低廉，易实施，特异性强，准确度高。本发明实施例所用菊花品种均来自于市售或公知品种。
表1 11个切花菊品种的叶型结构参数
注:数字后的小写字母为多重检验P<0.05显著水平,‘**’表示方差分析达到P≤0.01的差异极显著水平。
表2 11个切花菊品种的判别拟和率
注:“*”表示为使用独立数据的验证品种（本例中为‘红小’）
表3 18个切花菊品种的判别拟和率
Claims (8)
1.一种通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
a）测定菊花植株不同叶位的叶型指标，确定植株叶型保守的叶位；
b）采集菊花品种不同单株间保守的叶位的叶型指标，并将该叶型指标在不同品种间作差异显著性分析，确定在不同品种间存在显著性差异的叶型指标为特异性叶型特征指标；
c）将多个特异性叶型特征指标通过多元判别分析法进行品种判定。
2.根据权利要求1所述的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于所述的保守的叶位确定为叶片叶型指标的变化幅度在均值的1%以内时的叶位。
3.根据权利要求1所述的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于植株叶型保守叶位的叶片为植株茎段中点上下各2－3个叶位的叶片。
4.根据权利要求1所述的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于所述的特异性叶型特征指标为叶长宽比、柄叶比、顶裂片长宽比、右上裂片长宽比、左上裂片长宽比、右下裂片长宽比、左下裂片长宽比、上裂深度比、下裂深度比、上裂宽度比、下裂宽度比、尖削度、下裂开张度、上裂开张度、上侧脉交点比、下侧脉交点比。
5.根据权利要求1所述的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于所述的多元判别分析采用SAS统计软件运行。
6.根据权利要求1所述的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于所述的通过多元判别分析法进行品种判定，判别拟合率达到80%以上。
7.根据权利要求1所述的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于：通过多元判别分析法进行品种判定后运用独立的叶片特异性叶型特征指标数据进行验证，所验证的品种能归属应有类别，误判率为0。
8.根据权利要求1所述的通过叶型特征鉴定菊花品种的方法，其特征在于菊花植株叶片的取样时间在品种显色期。
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