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石榴Punica granatum是千屈菜科Lythraceae石榴属Punica落叶小乔木或灌木，在中国约2 000 a的栽培史，200余个品种[1-2]。常分为食用石榴和观赏石榴，观赏石榴株型优美，花期长，花色艳，春叶红、秋叶黄，果实奇特，可观性果实宿存树体时间长，是春、夏、秋3季可赏的重要花木，广泛应用于园林绿化、盆栽、盆景等[2-3]。目前国内外的研究主要集中于利用分子标记对石榴种质资源遗传多样性的分析和评价[4-11]，以及对食用石榴果实形态及生化指标的测定分析[12-17]，对观赏资源的遗传多样性研究较少。MARTINEZ-NICOLAS等[18]对53个西班牙品种的果实、种子、叶、花等性状进行过表型研究，但没有针对树型、枝型、花型、瓣化雄蕊数等观赏性状的综合分析。陈俊愉等[19]根据株型、花、果、叶片大小将国内观赏石榴分为花石榴和果石榴，其中花石榴分为一般种与矮生种，再依据花色和单、重瓣分类。汪小飞[20]将包括观赏石榴在内的全国87个石榴品种分为单瓣、复瓣、重瓣、台阁4个品种群。王庆军等[21]对35份种质资源进行了表型性状的初步调查，但未对表型性状多样性及亲缘关系进行综合评价。表型多样性是遗传多样性与观赏植物评价的重要基础，全面了解石榴种质的优异性状，可为石榴种质资源的鉴定、保存和推广提供参考。C值指生物体单倍体细胞核的DNA总质量，C值的变异对研究物种的亲缘关系以及系统发育具有重要意义，结合倍性水平分析也可用来鉴定杂交物种[22]。目前中国石榴品种‘泰山红’‘Taishanhong’大笨籽’‘Dabenzi’和‘大籽’‘Dazi’被鉴定为二倍体，美国品种‘Nana’为四倍体[23-25]。多倍体植物具有花大、果实大、植株健壮、抗逆性强等优点，是育种的好材料。流式细胞术作为快速准确测定倍性与基因组含量的先进技术，可为石榴种质资源的创新与遗传育种提供理论基础。本研究对24个观赏石榴品种的株型、枝型、花型、1年生小枝颜色、花瓣色、花萼色、花长、花宽、花萼长、花萼宽、花萼瓣数、花瓣数、瓣化雄蕊数等13个观赏性状进行了表型多样性分析、主成分分析与聚类分析，并利用流式细胞仪对24个品种进行了倍性及C值测定，为观赏石榴种质资源的评价、创新与遗传育种提供理论基础。
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供试材料为生长良好且无病虫害的24个观赏石榴品种(表1)，其中单瓣品种群(single-flower group)8个、复瓣品种群(semi-double-flower group)4个、重瓣品种群(double-flower group)11个、台阁品种群(proliferation-flower group)1个。
表 1 24个观赏石榴品种名称及来源
Table 1. List of 24 ornamental pomegranate cultivars
序号 品种名 类型 引种地 1 ‘泰安红牡丹’‘Taianhongmudan’ 重瓣 中国山东 2 ‘榴缘白’‘Double red-white ’ 台阁 美国 3 ‘青皮月季’‘Qingpiyueji’ 重瓣 中国山东 4 ‘峄城重瓣红皮酸’‘Yichengchongbanhongpisuan’ 重瓣 中国山东 5 ‘峄城粉红牡丹’‘Yichengfenhongmudan’ 复瓣 中国山东 6 ‘峄城红花重瓣紫皮酸’‘Yichenghonghuachongbanzipisuan’ 复瓣 中国山东 7 ‘榴花雪’‘Hakubatan’ 重瓣 美国 8 ‘峄城粉红重瓣白皮甜’‘Yichengfenhongchongbanbaipitian’ 重瓣 中国山东 9 ‘峄城重瓣玛瑙’‘Yichengchongbanmanao’ 重瓣 中国山东 10 ‘洛阳白马寺’‘Luoyangbaimasi’ 重瓣 中国河南 11 ‘礼泉重瓣红花青皮酸’‘Liquanchongbanhonghuaqingpisuan’ 重瓣 中国陕西 12 ‘峄城重瓣白花酸’‘Yichengchongbanbaihuasuan’ 复瓣 中国山东 13 ‘峄城单瓣粉红酸’‘Yichengdanbanfenhongsuan’ 单瓣 中国山东 14 ‘榴花红’‘Nochi-shibori’ 重瓣 美国 15 ‘紫皮甜’‘Zipitian’ 单瓣 中国山东 16 ‘峄城单瓣粉红甜’‘Yichengdanbanfenhongtian’ 单瓣 中国山东 17 ‘突尼斯软籽软枝’‘Tunisiruanziruanzhi’ 单瓣 突尼斯 18 ‘墨石榴’‘Moshiliu’ 单瓣 中国山东 19 ‘宫灯石榴’‘Gongdengshiliu’ 单瓣 中国山东 20 ‘泰山红’‘Taishanhong’ 单瓣 中国山东 21 ‘南林重瓣红’‘Nanlinchongbanhong’ 重瓣 中国江苏 22 ‘南林单瓣红’‘Nanlindanbanhong’ 单瓣 中国江苏 23 ‘南林重瓣白’‘Nanlinchongbanbai’ 复瓣 中国江苏 24 ‘南林重瓣玛瑙’‘Nanlinchongbanmanao’ 重瓣 中国江苏 -
试验于2018年5月在中国石榴种质资源圃(峄城)和南京林业大学进行，每品种随机选择3株生长健壮、无病虫害、长势一致的植株进行各表型性状的调查和统计。其中质量性状6个：株型(plant form，PF)、枝型(brach type，BT)、花型(flower pattern，FP)、1年生小枝颜色(color of branch，BC)、花瓣色(color of petal，PC)、花萼色(color of sepal，SC)。数量性状7个：花长(flower length，FL)、花宽(flower diameter，FD)、花萼长(sepal length，SL)、花萼宽(sepal diameter，SD)、花萼瓣数(number of sepals，NOS)、花瓣数(number of petals，NOP)、瓣化雄蕊数(number of petaloid stamens，NOPS)。用直尺或游标卡尺测量长度，小数点后保留2位有效数；用国际通用的英国皇家园艺学会比色卡(RHSCC)测量颜色，记录数字编码。调查取样标准根据《植物新品种特异性、一致性、稳定性测试指南 石榴属》的操作进行[26]。
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以二倍体石榴‘大笨籽’为外标，选用LB01解离液。滤网、荧光染料、鞘液、培养皿、试剂均购自南京博巧生物技术有限公司。分别取各石榴品种嫩叶，用流式细胞仪(Influx，美国BD公司)测定倍性与C值，具体参照林峰等[27]方法进行。
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质量性状均以1~6级进行分级和赋值(表2)，数量性状根据平均值(X)和标准差(δ)分为10级，1级＜X−2δ，10级≥X+2δ，中间每级相差0.5δ[28-29]。各性状的遗传多样性采用Shannon’s信息指数(H')进行评价：H' = −∑(Pi)(lnPi)，其中Pi表示第i种变异类型出现的频率[30]。采用Excel进行性状数据(平均值、最大值、最小值、极差和变异系数等)的基本统计。使用SPSS 24.0软件计算表型数据的KMO检验值及Bartlett球形度检验的显著性。种质间距为平方欧式距离，聚类方法采用Ward法。
表 2 观赏石榴品种质量性状描述分级
Table 2. Description and grouping of qualitative characters of ornamental pomegranate cultivars
分级 株型 枝型 花型 1年生小枝颜色 花瓣色 花萼色 1 乔木状 直立 复瓣 粉红 白色 浅黄 2 矮生 开张 单瓣 玫红 橙黄 黄色 3 垂枝 重瓣 紫红 橙红 浅橙黄 4 台阁 浅棕 红色 橙黄 5 浅绿 粉红 橙红 6 复色 红色 -
荧光染料PI的激发波长为488 nm，收集通道为FL2(670 nm±30 nm)，检测PI的发射荧光强度。使用Influx自带软件FACSTM Sortware进行分析。‘大笨籽’基因组大小为328 Mbp[23]，C值为0.33 pg，根据公式[31]：待测样本的细胞核DNA含量或倍性=对照样本细胞核DNA含量或倍性×(待测样本G0/G1峰荧光强度/对照样本G0/G1峰荧光强度)。变异系数(VC)控制在8%以内。
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根据表2对观赏石榴品种的6个主要质量性状进行分级和赋值，统计各性状的频率分布和多样性指数，由表3可知：各性状多样性指数为0.512~1.683，平均为1.148。多样性指数最大的性状为花瓣色，其次为花萼色、花型和1年生小枝颜色，多样性指数均大于1.000；其中，花瓣色以橙黄(25.00%)、橙红(25.00%)为主，花萼色以橙黄(41.67%)为主，花型以重瓣为主(45.83%)，1年生小枝颜色以粉红(62.50%)为主。多样性指数最小的性状是株型，其次是枝型；其中，株型主要为乔木型(79.17%)，枝型主要为开张型(58.33%)。
表 3 观赏石榴品种质量性状频率分布及多样性
Table 3. Frequency distribution and diversity of qualitative characteristics of ornamental pomegranate cultivars
性状 频率/% 多样性指数(H') 1级 2级 3级 4级 5级 6级 株型 79.17 20.83 0.512 枝型 37.50 58.33 4.17 0.815 花型 33.33 16.67 45.83 4.17 1.155 1年生小枝颜色 62.50 4.17 8.33 8.33 16.67 1.139 花瓣色 16.67 25.00 25.00 4.17 16.67 12.50 1.683 花萼色 8.33 16.67 8.33 41.67 8.33 16.67 1.583 -
24个观赏石榴的7个数量性状表现了广泛的变异，变异系数为11.76%~117.59%(表4)，多样性指数为1.456~1.910，多样性指数平均为1.715，高于质量性状，说明观赏石榴数量性状多样性更丰富。7个性状中瓣化雄蕊数的变异系数最大，达117.59%，花瓣数次之，为78.86%，而花萼瓣数、花长、花萼长的变异系数较小。多样性指数最大的性状是花萼长(1.910)，其次是花长(1.906)、花宽(1.802)、花萼宽(1.683)、花瓣数(1.630)、花萼瓣数(1.619)、瓣化雄蕊数(1.456)，多样性指数均大于1.600。
表 4 观赏石榴品种数量性状统计
Table 4. Morphological diversity of statistics of quantitative of ornamental pomegranate cultivars
性状 花长/cm 花宽/cm 花萼长/cm 花萼宽/cm 花萼瓣数/片 花瓣数/片 瓣化雄蕊数/片 平均值 4.43±0.61 4.70±1.25 3.09±0.57 3.60±0.92 6.48±0.76 41.94±33.08 57.11±67.15 最大值 5.42 6.43 4.11 4.87 8 134 276.67 最小值 3.03 2.33 1.63 2.00 5 6 0 变异系数/% 13.85 26.60 18.40 25.64 11.76 78.86 117.59 -
根据汪小飞[20]方法将观赏石榴品种划分为3个品种群，即单瓣品种群、复瓣品种群、重瓣品种群。由表5可知：3个品种群的表型性状多样性指数分别为0.813、0.600和1.157，其平均多样性指数为0.856，表明不同观赏石榴品种群之间，表型性状的多样性指数均有不同程度的差异。其中，重瓣品种群表型多样性指数最高，除枝型外，其他12个性状均高于所有品种相应性状的平均值，特别是花瓣数、瓣化雄蕊数、花萼宽、花宽和1年生小枝颜色。单瓣品种群的株型、枝型、1年生小枝颜色、花萼色、花长和花萼宽的多样性指数均高于所有品种相应性状的平均值。由此可见：3个品种群中，重瓣品种群的表型性状遗传多样性最丰富，其次是单瓣品种群，复瓣品种群的表型遗传多样性最低。
表 5 不同观赏石榴品种群形态多样性指数
Table 5. Morphological diversity index of different ornamental pomegranate cultivars
性状 单瓣品种群 复瓣品种群 重瓣品种群 平均值 性状 单瓣品种群 复瓣品种群 重瓣品种群 平均值 株型 0.562 0.000 0.586 0.383 枝型 0.974 0.562 0.689 0.742 花型 0.000 0.000 0.000 0.000 1年生小枝颜色 0.900 0.693 1.030 0.874 花瓣色 1.082 1.040 1.720 1.281 花萼色 1.321 1.040 1.290 1.217 花长 1.560 1.040 1.666 1.422 花宽 0.900 0.562 1.295 0.919 花萼长 1.321 1.040 1.673 1.344 花萼宽 0.974 0.562 1.067 0.868 花萼瓣数 0.974 0.693 1.594 1.087 花瓣数 0.000 0.000 1.264 0.421 瓣化雄蕊数 0.000 0.562 1.162 0.575 平均值 0.813 0.600 1.157 0.856 -
供试观赏石榴表型性状的KMO检验值为0.622(高于0.600)，Bartlett球形度检验显著性为0.000(低于0.050)，符合主成分分析条件。以特征值大于1为标准提取主成分，前4个主成分的累计贡献率为80.10%，认为这4个主成分能充分反映13个表型性状(表6)。第1主成分的特征值为4.52，贡献率为34.74%，特征向量绝对值较大的为枝型、1年生小枝颜色、花长、花萼宽，说明第1主成分是枝的形态颜色与花大小的综合反映。第2主成分的特征值为2.62，贡献率为20.17%，特征向量绝对值较大的为花型、株型、瓣化雄蕊数，说明第2主成分是花瓣数及花瓣形成、株型的综合反映。第3主成分的特征值为2.06，贡献率为15.82%，特征向量绝对值较大的为花瓣数、花萼瓣数、花瓣色，说明第3主成分是花瓣数、花大小、花色的综合反映。第4主成分的特征值为1.22，贡献率为9.39%，特征向量绝对值较大的为花萼长，说明第3主成分是花大小的综合反映。由此得出：枝的形态与颜色、花大小、花瓣数及花瓣形成、株型、花色是造成观赏石榴表型差异的主要影响因子。
表 6 观赏石榴品种多样性的主成分分析
Table 6. Principle component analysis of morphological diversity of ornamental pomegranate cultivars
性状 主成分 性状 主成分 PC1 PC2 PC3 PC4 PC1 PC2 PC3 PC4 株型 0.16 −0.48 0.21 −0.24 枝型 0.43 0.07 −0.14 −0.09 花型 0.10 −0.53 0.20 −0.13 1年生小枝颜色 0.43 0.00 −0.22 −0.02 花瓣色 0.25 0.17 0.42 0.02 花萼色 0.39 0.14 −0.23 0.12 花长 0.41 −0.11 0.13 0.11 花宽 −0.11 0.29 −0.32 −0.36 花萼长 0.01 0.00 0.09 0.81 花萼宽 0.42 0.08 −0.25 −0.04 花萼瓣数 −0.10 −0.24 −0.42 0.33 花瓣数 0.14 0.18 0.43 0.03 瓣化雄蕊数 0.01 0.48 0.27 −0.03 特征值 4.52 2.62 2.06 1.22 累积贡献率/% 34.74 20.17 15.82 9.39 累积贡献率/% 34.74 54.91 70.73 80.12 -
根据表型性状和主成分分析结果进行变量筛选，单因素方差分析发现：对聚类贡献较大的变量为花萼长、花萼瓣数、花瓣数、瓣化雄蕊数、株型、枝型、花型、1年生小枝颜色和花瓣色9个指标，构建聚类图(图1)。在遗传距离为11~12时，观赏石榴品种分为3个组群：组群Ⅰ、组群Ⅱ、组群Ⅲ。其中，组群Ⅰ包括6个重瓣品种群和4个复瓣品种群；组群Ⅱ包括8个单瓣品种群和1个重瓣品种群；组群Ⅲ包括4个重瓣品种群和1个台阁品种群。在遗传距离14~15时，组群Ⅰ和组群Ⅱ聚在一起，说明组群Ⅰ和组群Ⅱ遗传关系较近，两者与组群Ⅲ的遗传关系均较远。进一步分析，4个白花类品种(‘峄城重瓣白花酸’‘南林重瓣白’‘洛阳白马寺’‘榴花雪’)聚在一起，1年生小枝颜色为浅绿色的品种也都是白花品种，全部聚在一起，说明白花品种的遗传关系较近。3个复色品种(‘榴缘白’‘峄城重瓣玛瑙’‘南林重瓣玛瑙’)也聚在一起。除了‘青皮月季’以外，4个矮生品种(‘榴花雪’‘榴花红’‘墨石榴’‘宫灯石榴’)聚在一起，表明矮生品种间遗传关系较近。
图 1 观赏石榴品种表型性状聚类图
Figure 1. Clustering figure of ornamental pomegranate cultivars based on phenotypic characters
对各类组群个体的数量性状取平均值，质量性状计算个数，得到各组群的特征(表7)。组群Ⅰ的特征为：花长最大、花萼长最大、花萼瓣数最少，绝大多数为乔木型，主要为开张型，重瓣略多于复瓣，1年生小枝主要为粉红色和浅绿色，花瓣色主要为白色、粉色、橙红，花萼色主要为橙黄、黄色。组群Ⅱ的特征为：花长最小、花宽最小、花萼长最小、花萼宽最小、花瓣数最小、瓣化雄蕊数最小，主要为乔木型，直立型和开张型各占一半，绝大多数为单瓣，1年生小枝颜色主要为粉红色，花瓣色主要为橙黄和橙红，花萼色主要为橙黄。组群Ⅲ的特征为：花宽最大、花萼宽最大、花萼瓣数最大、花瓣数最大、瓣化雄蕊数最大，主要为乔木型、开张型、重瓣，1年生小枝颜色主要为粉红色，花瓣色主要为复色，花萼色主要为橙黄和红色。
表 7 观赏石榴各组群形态特征
Table 7. Morphological characteristics of different ornamental pomegranate cultivars groups after cluster
性状 花长/cm 花宽/cm 花萼长/cm 花萼宽/cm 花萼瓣数/片 花瓣数/片 瓣化雄蕊数/片 组群Ⅰ 4.56 5.15 3.21 4.00 6.04 53.62 63.66 组群Ⅱ 4.29 3.50 2.97 2.64 6.26 9.70 3.15 组群Ⅲ 4.41 5.95 3.06 4.53 7.73 76.60 141.13 性状 株型 枝型 花型 1年生小枝颜色 花瓣色 花萼色 组群Ⅰ 1(9)，2(1) 1(4)，2(6) 2(4)，3(6) 1(5)，4(1)，5(4) 1(4)，2(1)，3(3)，5(2) 1(2)，2(4)，4(4) 组群Ⅱ 1(6)，2(3) 1(4)，2(4)，3(1) 1(8)，3(1) 1(6)，3(2)，4(1) 2(4)，3(3)，5(2) 3(2)，4(4)，5(1)，6(2) 组群Ⅲ 1(4)，2(1) 1(1)，2(4) 3(4)，4(1) 1(4)，2(1) 2(1)，3(1)，6(3) 4(2)，5(1)，6(2) 说明：括号中数值表示品种数，括号外数值表示类型 -
流式细胞仪测定结果表明(表8)：24个观赏石榴品种均为二倍体，C值范围为0.28~0.39 pg，品种间C值差异较大。其中，单瓣品种群、复瓣品种群、重瓣品种群及台阁品种群的平均C值分别为0.34、0.32、0.34和0.33 pg，可见由花型划分的各品种群之间C值相差不大。白花品种群、粉花品种群、红花品种群及复色花品种群的平均C值分别为0.34、0.32、0.34和0.32 pg，可见由花色划分的各品种群之间C值相差不大。中国品种、美国品种、突尼斯品种的平均C值分别为0.33、0.35和0.34 pg，各地品种C值相差不大。
表 8 观赏石榴倍性及C值
Table 8. Ploidy level and C-value of 24 ornamental pomegranate cultivars
序号 品种名 荧光强度 变异系数/% C值/pg 倍性 序号 品种名 荧光强度 变异系数/% C值/pg 倍性 1 ‘泰安红牡丹’ 9 560 6.66 0.32 二倍体 13 ‘峄城单瓣粉红酸’ 9 645 4.54 0.32 二倍体 2 ‘榴缘白’ 9 951 4.61 0.33 二倍体 14 ‘榴花红’ 11 142 6.66 0.37 二倍体 3 ‘青皮月季’ 11 614 6.84 0.39 二倍体 15 ‘紫皮甜’ 10 368 6.47 0.34 二倍体 4 ‘峄城重瓣红皮酸’ 8 435 5.04 0.28 二倍体 16 ‘峄城单瓣粉红甜’ 9 370 7.42 0.31 二倍体 5 ‘峄城粉红牡丹’ 10 024 6.17 0.33 二倍体 17 ‘突尼斯软籽软枝’ 10 151 5.82 0.34 二倍体 6 ‘峄城红花重瓣紫皮酸’ 9 437 4.58 0.31 二倍体 18 ‘墨石榴’ 9 257 7.10 0.31 二倍体 7 ‘榴花雪’ 10 622 5.67 0.35 二倍体 19 ‘宫灯石榴’ 11 138 5.51 0.37 二倍体 8 ‘峄城粉红重瓣白皮甜’ 9 801 6.56 0.33 二倍体 20 ‘泰山红’ 10 331 7.28 0.34 二倍体 9 ‘峄城重瓣玛瑙’ 9 967 5.99 0.33 二倍体 21 ‘南林重瓣红’ 9 511 6.57 0.32 二倍体 10 ‘洛阳白马寺’ 11 078 5.94 0.37 二倍体 22 ‘南林单瓣红’ 10 580 7.34 0.35 二倍体 11 ‘礼泉重瓣红花青皮酸’ 10 168 5.71 0.34 二倍体 23 ‘南林重瓣白’ 10 329 4.26 0.34 二倍体 12 ‘峄城重瓣白花酸’ 9 160 4.88 0.30 二倍体 24 ‘南林重瓣玛瑙’ 9 100 6.80 0.30 二倍体 -
种质资源的调查和评价是研究品种起源、演化、驯化的基础，对优异资源筛选、品种选育具有重要意义[32]。利用表型性状分析种质资源的遗传多样性直观易行，能快速了解植物的遗传变异水平[33]。本研究发现：24个观赏石榴品种具有丰富的表型多样性，平均形态多样性指数为1.453，数量性状多样性指数(1.715)大于质量性状(1.148)，与前人对紫薇Lagerstroemia indica[28]、香瓜Cucumis melo[34-35]等的表型多样性研究观点基本相符。其中，花瓣色、花萼色2个质量性状和花长、花宽、花萼长、花萼宽、花萼瓣数、花瓣色、瓣化雄蕊数7个数量性状变异明显，多样性指数高于1.400。
值得注意的是，各数量性状的多样性指数与变异系数变化趋势不一致。与其他数量性状相比，瓣化雄蕊数和花瓣数的多样性指数较小，分别为1.456和1.630，小于平均值(1.715)；但两者的变异系数最大，分别为117.59%和78.86%，大于平均值41.82%。多样性指数代表变异分布的均匀度，变异系数代表变异的离散程度。不一致的变化趋势说明变异的范围很大，且变异的分布不均匀，与张海平等[36]对睡莲Nymphaea tetragona的表型研究类似，同时符合TILMAN[37]关于多样性指数和变异系数之间关系的观点。另外，变异系数在一定程度上反映了进化的快慢，瓣化雄蕊数和花瓣数的变异系数大说明重瓣和雄蕊瓣化程度高的品种，自然品种形成较晚；人工育种加速了雄蕊瓣化和花瓣数量的增多，这与杜鹃花Rhododendron simsii[38]、矮牵牛Petunia hybrid等[39]、日本龙胆花Gentiana scabra等[40]等观赏植物品种选育方向一致，说明观赏石榴的选育也是朝着花瓣数增多、雄蕊瓣化的方向进行。
胡标林等[41]认为：利用株高、芒等表型性状能够明确水稻Oryza sativa核心种质的亲缘关系。本研究聚类结果表明：24个观赏石榴品种可划分为3个组群，其遗传聚类与花型、颜色、株型关系密切。其中，单瓣品种与复瓣品种、部分重瓣品种的亲缘关系较近，另一部分重瓣品种与台阁品种的亲缘关系较近，这与陈俊愉[42]的花卉品种分类体系提出的花型演化观点相同。而依据花瓣色划分，橙色花品种与粉色花品种、白色花品种的亲缘关系较近，与复色花品种的亲缘关系较远，与张启翔[43]对紫薇品种群的划分方法相同。
MOSLEMI等[44]、JBIR等[45]在对突尼斯和伊朗石榴的研究中认为：石榴品种间亲缘关系与地理环境的相关性不强。本研究聚类结果表明：来源南京的品种并没有聚在一起，分散在3个组群中，该结果同样支持上述观点。王庆军等[21]通过内部简单序列重复(ISSR)将峄城35个观赏石榴分为6个组群，发现依据分子标记划分的大类中有不同的花色和花型，认为基于分子性状的亲缘关系与基于花色、花型等表型性状的亲缘关系不一致。本研究中，基于多个表型性状的聚类结果只有小部分与王庆军等[21]的分子标记划分结果一致；赵丽华等[46]在利用ISSR对47个石榴栽培品种的聚类研究中也发现了同样的矛盾。观赏石榴品种在繁殖栽培过程中大量的地区间引种交流以及长期的自然选择和人工选择下积累了丰富的遗传变异，使得某些品种在遗传信息上可聚为一类，但形态特征和地理来源却有较大差异，因此，对观赏石榴品种的遗传关系的研究时，需进一步选择合适的分子标记开展分子水平的亲缘关系分析，结合本研究的形态聚类结果共同评判与讨论。
千屈菜科倍性复杂，大多为多倍体物种[47]。该科的紫薇属Lagerstroemia中，桂林紫薇L. guilinensis是四倍体，云南紫薇L.intermedia、大花紫薇L.speciosa和西双紫薇L.venusta是六倍体，毛萼紫薇L. balansae为非整倍体[48]。本研究发现：引种自各地的24个观赏石榴品种均为二倍体，说明从倍性来看，石榴属品种遗传相对稳定，可进一步探究石榴多倍体育种的可能性，比较二倍体石榴与多倍体石榴的表型差异与遗传差异。
本研究中观赏石榴品种主要是单瓣类、复瓣类、重瓣类，而台阁类品种的数量较少。故还需广泛收集不同类别的品种资源，并结合分子生物学证据，开展更为广泛的观赏石榴遗传多样性、品种分类研究。
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观赏石榴种质资源具有丰富的表型遗传多样性，以花的数量性状最为突出，其中瓣化雄蕊数和花瓣数的变异系数分别为117.59%和78.86%。聚类分析可分为3大组群，组群Ⅰ和组群Ⅱ聚在一起，两者与组群Ⅲ的亲缘关系均较远，其遗传聚类与花型、颜色、株型关系密切，暗示着花色、花型在栽培观赏石榴的驯化育种过程中的重要指示性作用。24个观赏石榴品种均为二倍体，显示出石榴观赏品种较强的遗传稳定性。
Phenotypic genetic diversity of ornamental pomegranate cultivars
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摘要:
目的 探究观赏石榴Punica granatum表型遗传多样性，为中国观赏石榴种质资源的鉴定与评价提供理论依据。 方法 对24个观赏石榴品种的株型、枝型、花色、花的尺寸、花瓣数、瓣化雄蕊数等13个观赏性状进行表型调研与多样性分析，在此基础上进行主成分分析与聚类分析，并利用流式细胞仪对24个品种进行倍性及C值测定。 结果 多样性指数检测发现：观赏石榴数量性状(1.715)大于质量性状(1.148)，质量性状中花瓣色、花萼色、花型、1年生小枝颜色的多样性指数较大。数量性状中瓣化雄蕊数和花瓣数的变异系数分别为117.59%和78.86%，表现出丰富的表型多样性，说明花瓣数增多、雄蕊瓣化是观赏石榴的选育方向。瓣化雄蕊数和花瓣数的多样性指数变化趋势与变异系数变化趋势不一致，说明其变异范围很大，且变异分布不均匀。主成分分析结果表明：前4个主成分特征值均大于1，累计贡献率达80.10%，枝的形态与颜色、花大小、花瓣数及花瓣形成、株型、花色是造成观赏石榴表型差异的主要影响因子。聚类分析表明：供试的24个观赏石榴品种可分为3个组群，其遗传聚类与花型、颜色、株型关系密切。橙色花品种与粉色花品种、白色花品种的亲缘关系较近，与复色花品种的亲缘关系较远。单瓣品种与所有的复瓣品种、大部分重瓣品种的亲缘关系较近，小部分重瓣品种与台阁品种的亲缘关系较近，与主流的花型演化观点一致。流式细胞仪分析表明：24个观赏石榴均为二倍体，说明石榴品种遗传稳定。 结论 观赏石榴表型多样性丰富，测试品种均为二倍体。图1表8参48 Abstract:Objective This paper is aimed to explore the phenotypic and diversity of ornamental pomegranate and provide theoretical basis for the identification and evaluation of ornamental pomegranate resources in China. Method With 24 ornamental pomegranate cultivars selected, an investigation was conducted of their 13 ornamental features such as plant form, branch type, flower color, flower size, number of petal and number of petaloid stamens with an analysis of the diversity. Then, based on these indexes, principal component analysis and cluster analysis were carried out, while the ploidy and C-value of 24 cultivars were determined by flow cytometry(FCM). Result (1) The ornamental pomegranate varieties were rich in phenotypic diversity, the morphological diversity index of quantitative trait (1.715) was greater than that of qualitative trait (1.148), and the coefficient of variation of the number of petaloid stamens and petals was 117.59% and 78.86%, respectively, indicating that the increasing number of petals and stamen petalization were the breeding directions of ornamental pomegranate. (2) The variation trend of diversity index of petalized stamen number and petal number was not consistent with that of the variation coefficient, implying that the variation range was large and the variation distribution was uneven. (3) The characteristic values of the first four principal components were greater than 1.00, and the cumulative contribution rate reached 80.10% while the shape and color of branches, flower size, petal number, petal formation, plant form and flower color were the main factors affecting the phenotype differences of ornamental pomegranate. (4) The 24 ornamental pomegranate cultivars could be divided into three groups with their genetic clustering closely related to flower pattern, color and plant type: orange flower cultivars were much more closely related to pink and white flower cultivars than multicolor flower cultivars and single petal cultivars were closely related to all double petal cultivars and most double petal cultivars, while a small number of double petal cultivars were closely related to proliferation flower cultivars, which was consistent with the mainstream view of flower type evolution. (5) All ornamental pomegranate cultivars were diploids, indicating that pomegranate cultivars were genetically stable. Conclusion The phenotypic diversity in ornamental pomegranate was rich, and all the tested cultivars were diploid. [Ch, 1 fig. 8 tab. 48 ref.] -
光照是植物生存和生长发育最重要的环境因子之一，光照通过改变植物生长的环境因子影响植物光合特性，进而影响植物对碳的吸收和积累[1]。光照过强会导致光抑制，限制植物光合作用，损害植物光合机构，而光照不足也会限制植物光合作用，进而导致植物由于碳饥饿而死亡[2-3]。在遮光条件下，植物会通过降低光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率，增大表观量子效率等光合参数来进行光合作用，而最大羧化速率和最大电子传递速率则有所下降[4-5]。落叶植物在春季叶片新生，形态结构逐渐完善，而夏季较高的光照强度和气温会导致植物气孔关闭，使植物产生光合午休现象，秋季叶绿素减少导致光合作用减弱[6]。叶绿素荧光参数能直接反映植物光合作用的实际与最大光合效率、反应中心的开放程度以及热耗散的变化，从而分析对叶片光合机构内部的影响和生理调节能力[7]。如全光照条件下的堇叶紫金牛Ardisia violacea光系统Ⅱ(PS Ⅱ)最大光化学量子产量(Fv/Fm)小于0.80，受到光照胁迫，而遮光处理下没有受到光照胁迫[4]。因此，了解不同季节不同光照强度下植物光合特性对植物分布和保护具有重要意义[8]。
景宁木兰Magnolia sinostellata为木兰科Magnoliaceae木兰属Magnolia落叶灌木或小乔木，种群数量较少，被列为浙江省重点保护野生植物名录(第1批)[9]。景宁木兰分布区极其狭窄，主要分布于中国浙江南部的丽水市、温州市，在海拔900 m以上的灌丛、黄山松Pinus taiwanensis林、落叶阔叶林、杉木Cunninghamia lanceolata林和林缘等生境生长，所处生态环境郁闭度不同会导致景宁木兰所受的光照强度有所差异[10]。因此，本研究通过设置不同遮光处理，探讨不同光照强度下景宁木兰幼苗叶片光合特性的季节性变化，阐明幼苗在不同生长季节对不同光照强度的适应机制和利用对策，为景宁木兰的迁地保护、种群的繁衍复壮以及人工繁育提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与试验设计
景宁木兰幼苗由浙江景宁县草鱼塘林场提供。于2020年1月上旬，将长势相似的2年生景宁木兰幼苗移栽到花盆中，每盆添加由V(泥炭土)∶V(水稻土)∶V(河沙)=6∶6∶1混合而成的栽培土壤9.00 kg。土壤pH为6.19，有机质为103.51 mg·g−1，全氮为2.85 mg·g−1，速效磷为0.04 mg·g−1，全磷为0.48 mg·g−1，速效钾为1.16 mg·g−1，全钾为8.40 mg·g−1。2020年3月上旬，设置全光照(光照强度100%，I100)为对照，通过搭建不同层数的黑色遮阳网(规格6针)进行遮光处理，分别是1层遮阳网覆盖(光照强度约40%全光照，I40)和2层遮阳网覆盖(光照强度约10%全光照，I10)。研究在浙江台州学院临海校区试验基地(28°87′N，127°17′E)进行。
1.2 研究方法
1.2.1 光合参数测定
于2020年4月(春季)、7月(夏季)、10月(秋季)中旬测定景宁木兰幼苗光合参数，选择晴朗的天气，从6:00—18:00，通过Li-6400XT便携式光合作用仪(Li-Cor，美国)透明叶室测定景宁木兰幼苗叶片的光合指标，每隔2 h测定1次。每株测定从上往下的第3对功能叶，每个处理3个重复。测定参数为净光合速率(Pn，µmol·m−2·s−1)、气孔导度(Gs，mol·m−2·s−1)、胞间二氧化碳摩尔分数(Ci，µmol·mol−1)和蒸腾速率(Tr，mmol·m−2·s−1)[11]。
景宁木兰幼苗光响应曲线使用红蓝光源叶室，设定诱导光照强度为2 000 µmol·m−2·s−1，诱导约15~30 min。设置叶室温度为25 ℃，流速控制为500 µmol·m−2·s−1，相对湿度为55%~65%，以二氧化碳(CO2)钢瓶内液态CO2为气源。设置光合有效辐射梯度由高到低分别为2 000、1 500、1 200、1 000、800、600、400、200、150、100、50、20、0 µmol·m−2·s−1[11]。
景宁木兰幼苗CO2响应曲线设定诱导光照强度为1 000 µmol·m−2·s−1，其余条件与光响应条件相同。设置CO2摩尔分数梯度由高到低分别为1 500、1 200、1 000、800、600、400、300、200、150、100、80、50 µmol·mol−1[11]。
1.2.2 叶绿素荧光参数测定
使用MINI-PAM叶绿素荧光便携式测定仪(MINI-PAM，WALZ，德国)测定叶片充分暗适应30 min后的叶绿素荧光参数。由仪器测定软件直接给出PS Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PS Ⅱ实际光化学量子产量(YⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qNP)、PS Ⅱ非调节性能量耗散的量子产量(YNO)、PS Ⅱ调节性能量耗散的量子产量(YNPQ)、电子传递速率(ETR)[12]。
1.3 数据处理
通过光合3.4.2软件进行光响应曲线和CO2响应曲线的拟合，模型为直角双曲线的修正模型，用Photosynthesis软件获得光响应和CO2响应参数[13-14]。
采用Excel对所测数据进行整理。利用SPSS 21.0软件中的单因素方差分析和Duncan新复极差法比较不同处理间的差异。用双因素方差分析比较光照强度和季节变化对景宁木兰的交互影响。绘图使用Origin 9.1软件。数据均为平均值±标准误。
2. 结果与分析
2.1 不同季节3种光照强度下景宁木兰幼苗光合作用的日变化
春季、夏季100%全光照(I100)以及夏季40%全光照(I40)下景宁木兰幼苗净光合速率(Pn)日变化均呈“双峰”曲线，第1峰值出现在10:00，在12:00时到达波谷，14:00时出现第2峰值，具有“光合午休”现象，其余Pn日变化均为“单峰”曲线，峰值均在12:00(图1)。春季日均Pn从大到小依次为100%全光照、40%全光照、10%全光照，均达到差异显著水平(P＜0.05)；夏季10%全光照的日均Pn显著低于100%全光照、40%全光照(P＜0.05)；秋季40%全光照的日均Pn显著高于100%全光照、10%全光照(P＜0.05)(图2)。100%全光照下秋季的日均Pn显著低于春季、夏季(P＜0.05)；40%全光照下的日均Pn从大到小依次为夏季、秋季、春季，均差异显著(P＜0.05)；10%全光照下的日均Pn为春季显著高于夏季(P＜0.05) (图2)。
图 1 不同季节3种光照强度下景宁木兰幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)、蒸腾速率(Tr)的日变化Figure 1 Seasonal change of the diurnal changes of net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), intercellular carbon dioxide mole fraction (Ci), transpiration rate (Tr) of M. sinostellata seedlings under three light intensities
图 2 3种光照强度下景宁木兰幼苗日均净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)、蒸腾速率(Tr)的季节变化Figure 2 Seasonal change of the diurnal mean values of net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), intercellular carbon dioxide mole fraction (Ci), transpiration rate (Tr) of M. sinostellata seedlings under three light intensities春季、夏季100%全光照和40%全光照下景宁木兰幼苗气孔导度(Gs)日变化均为“双峰”曲线，第1、第2峰值分别在10:00和14:00，波谷在12:00，其余Gs日变化均为“单峰”曲线，其中春季和夏季10%全光照下Gs在10:00达到峰值，而秋季3个光照处理均在12:00达到峰值(图1)。春季100%全光照的日均Gs显著高于遮光处理(P＜0.05)；夏季10%全光照的日均Gs显著低于100%全光照、40%全光照(P＜0.05)；秋季的日均Gs从大到小依次为40%全光照、100%全光照、10%全光照，均差异显著(P＜0.05)。100%全光照下日均Gs从大到小依次为夏季、秋季、春季，均差异显著(P＜0.05)；40%全光照下日均Gs从大到小依次为秋季、夏季、春季，均差异显著(P＜0.05)；10%全光照下春季日均Gs显著低于夏季、秋季(P＜0.05) (图2)。
景宁木兰幼苗胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)日变化趋势呈现“V型”曲线。春季100%全光照、40%全光照、10%全光照下Ci曲线最低点分别出现在16:00、12:00、14:00；夏季100%全光照、40%全光照、10%全光照下Ci最低点分别出现在12:00、14:00、10:00；秋季3种光照强度下Ci最低点均在12:00 (图1)。春季100%全光照的日均Ci显著低于40%全光照(P＜0.05)；夏季40%全光照下日均Ci显著低于100%全光照和10%全光照(P＜0.05)。在100%全光照和10%全光照下的日均Ci从大到小依次为秋季、夏季、春季，均差异显著(P＜0.05)；40%全光照下日均Ci秋季显著高于春季、夏季(P＜0.05) (图2)。
春季和秋季，景宁木兰幼苗蒸腾速率(Tr)日变化在3种光照强度下均呈“单峰”曲线，其中春季100%全光照和40%全光照下Tr峰值在14:00达到最高值，其余均在12:00达到最高值(图1)。夏季，100%全光照和40%全光照为“双峰”曲线，其中：100%全光照的峰值在10:00、14:00，波谷在12:00；40%全光照的峰值在12:00、16:00，波谷在14:00。10%全光照为“单峰”曲线，峰值在12:00。春季日均Tr从大到小依次为100%全光照、40%全光照、10%全光照，均差异显著(P＜0.05)；夏季40%全光照下日均Tr显著高于10%全光照(P＜0.05)；秋季10%全光照下日均Tr显著低于春季、夏季(P＜0.05)。不同季节3种光照处理下日均Tr从大到小依次为夏季、秋季、春季，均差异显著(P＜0.05) (图2)。
2.2 不同季节3种光照强度下景宁木兰幼苗光合-光响应参数的变化
从图3可见：夏季10%全光照下的最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)均显著小于100%全光照、40%全光照(P＜0.05)，而表观量子效率(AQY)随着光照强度增加不断下降，3个处理间差异显著(P＜0.05)。秋季遮光处理下Pnmax、LSP显著高于100%全光照(P＜0.05)；100%全光照下LCP、Rd显著大于10%全光照(P＜0.05)；10%全光照AQY显著大于100%全光照(P＜0.05)。100%全光照下Pnmax、LSP从大到小依次为夏季、春季、秋季，均差异显著(P＜0.05)。40%全光照下LSP在夏季显著高于春季(P＜0.05)；夏季LCP、Rd显著高于春季、秋季(P＜0.05)。10%全光照下秋季LSP显著高于春季，夏季AQY显著高于春季(P＜0.05)。
图 3 3种光照强度下景宁木兰幼苗光合-光响应参数的季节变化Figure 3 Seasonal change of the light response parameters of M. sinostellata seedlings under three light intensities2.3 不同季节3种光照强度下景宁木兰幼苗光合-CO2响应参数的变化
夏季景宁木兰幼苗叶片的最大电子传递速率(Jmax)、最大羧化速率(Vcmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)从大到小依次为40%全光照、10%全光照、100%全光照，均差异显著(P＜0.05)(图4)。秋季40%全光照下的Jmax和TPU均显著高于100%全光照(P＜0.05)。夏季40%全光照下的Vcmax显著高于秋季，光呼吸速率(Rp)显著高于春季、秋季(P＜0.05)。
图 4 3种光照强度下景宁木兰幼苗光合-CO2响应参数的季节变化Figure 4 Seasonal change of the CO2 response parameters of M. sinostellata seedlings under three light intensities2.4 不同季节3种光照强度下景宁木兰幼苗叶绿素荧光参数的变化
由图5可知：春季，10%全光照下景宁木兰幼苗PS Ⅱ实际光化学量子产量(YⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、电子传递速率(ETR)均显著低于100%全光照和40%全光照(P＜0.05)；100%全光照下的非光化学猝灭系数(qNP)、PS Ⅱ调节性能量耗散的量子产量(YNPQ)显著低于遮光处理(P＜0.05)；100%全光照下的PS Ⅱ非调节性能量耗散的量子产量(YNO)显著高于遮光处理(P＜0.05)。夏季，100%全光照下PS Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)显著低于遮光处理(P＜0.05)；YⅡ、ETR在40%全光照下显著高于其他2种光照处理(P＜0.05)；qP、qNP在100%全光照下显著高于遮光处理(P＜0.05)。秋季，100%全光照下的Fv/Fm、YⅡ、ETR均显著低于遮光处理(P＜0.05)；qP在10%全光照下最低，与其他2种光照处理差异显著(P＜0.05)。
图 5 3种光照强度下景宁木兰幼苗叶绿素荧光参数的季节变化Figure 5 Seasonal change of chlorophyll fluorescence parameters of M. sinostellata seedlings under three light intensities100%全光照下，景宁木兰幼苗叶片的Fv/Fm在春季显著高于夏季、秋季(P＜0.05)；YⅡ在秋季则显著低于春季、夏季(P＜0.05)；qP从大到小依次为夏季、秋季、春季，均差异显著(P＜0.05)；qNP在秋季显著高于春季(P＜0.05)；ETR从大到小依次为春季、秋季、夏季，均差异显著(P＜0.05)。40%全光照下，秋季的Fv/Fm显著高于春季(P＜0.05)；YⅡ从大到小依次为夏季、秋季、春季，均差异显著(P＜0.05)；qP在夏季显著高于春季(P＜0.05)；qNP在夏季显著低于春季、秋季(P＜0.05)；YNO在夏季显著高于春季和秋季(P＜0.05)；YNPQ在夏季显著低于春季和秋季(P＜0.05)；ETR从大到小依次为秋季、春季、夏季，均差异显著(P＜0.05)。10%全光照下春季YⅡ、qP均显著低于夏季和秋季(P＜0.05)；qNP在夏季显著低于春季、秋季(P＜0.05)；YNPQ从大到小依次为春季、秋季、夏季，均差异显著(P＜0.05)；秋季的ETR显著高于春季、夏季(P＜0.05)。
2.5 不同季节3种光照强度下景宁木兰幼苗光合特性参数的双因素方差分析
双因素方差分析(表1)表明：光照强度、季节以及光照强度和季节之间的相互作用对景宁木兰幼苗日均Pn、Gs、Fv/Fm、YⅡ、ETR均有极显著影响(P＜0.01)，光照强度与光照强度和季节之间的相互作用对LCP、Jmax、TPU有显著影响(P＜0.05)，而季节与光照强度和季节之间的相互作用对日均Ci、Pnmax、LSP、qNP、YNPQ有极显著影响(P＜0.01)。表明不同季节，景宁木兰幼苗叶片日均Pn、Gs、Ci、Pnmax、LSP、Fv/Fm、YⅡ、qNP、YNPQ、ETR等对光照强度变化的响应极显著，LCP、Jmax、TPU等对光照强度变化的响应显著。
表 1 光照强度和季节对景宁木兰幼苗叶片光合特性参数的双因素方差分析Table 1 Two-way ANOVA of light intensity and seasonal change on the photosynthetic traits of M. sinostellata seedlings leaves参数 F 光照强度 季节 光照强度×季节 日均净光合速率(Pn) 185.425** 44.568** 48.552** 日均气孔导度(Gs) 98.029** 128.380** 21.942** 日均胞间二氧化碳摩尔分数(Ci) 0.468 123.368** 6.179** 日均蒸腾速率(Tr) 13.941** 62.008** 1.589 最大净光合速率(Pnmax) 2.791 8.433** 5.270** 光饱和点(LSP) 1.386 19.936** 14.684** 光补偿点(LCP) 4.986* 6.229** 3.100* 表观量子效率(AQY) 19.642** 1.347 2.857 暗呼吸速率(Rd) 2.753 4.728* 2.465 最大羧化速率(Vcmax) 4.986* 1.619 2.843 最大电子传递速率(Jmax) 5.642* 1.194 3.371* 磷酸丙糖利用率(TPU) 6.043* 1.259 3.426* 光呼吸速率(Rp) 1.261 15.372** 2.129 PS Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm) 36.645** 7.022** 11.011** PS Ⅱ实际光化学量子产量(YⅡ) 19.154** 42.680** 19.568** 光化学猝灭系数(qP) 36.964** 37.809** 2.623 非光化学猝灭系数(qNP) 2.855 23.553** 7.280** PS Ⅱ非调节性能量耗散的量子产量(YNO) 2.210 6.257** 1.164 PS Ⅱ调节性能量耗散的量子产量(YNPQ) 4.567* 25.330** 8.287** 电子传递速率(ETR) 15.751** 117.903** 21.406** 说明：*表示差异显著(P＜0.05)；**表示差异极显著(P＜0.01) 3. 讨论
植物叶片的光合生理生态参数可反映植物生理代谢和物质积累的持续能力，也可分析环境因子对植物代谢和生长的影响[15]。景宁木兰幼苗春季、夏季100%全光照以及夏季40%全光照下的Pn日变化均为“双峰”曲线，可见景宁木兰幼苗在光照过强时会出现“光合午休”现象，产生光抑制，光合速率下降。Gs和Ci在同一时间范围内变化趋势一致，说明Pn下降是气孔因素导致的[16]。景宁木兰幼苗春季、夏季100%全光照以及夏季40%全光照下的Gs与Ci在中午的变化趋势相同，可知景宁木兰幼苗出现光合午休的原因是由气孔因素导致，强光照和高温导致气孔关闭，减弱了与外界气体交换的能力，光合能力下降。日均Pn在夏季100%全光照和40%全光照均显著高于10%全光照，而秋季40%全光照显著高于其他2个光照处理，可能是由于夏季光照过强导致100%全光照下植物叶片受到光抑制，并且在经过夏季长时间的高温、高光环境胁迫后，叶片被灼伤，光合机构受到不可逆的损伤，从而限制了其在秋季的光合能力，表明景宁木兰幼苗对强光的适应能力较差，很难与其他伴生植物竞争，这可能是造成景宁木兰在野外濒危的原因之一。适当遮光条件有利于景宁木兰的生长，但在10%全光照环境下，过低的光照会导致Pn处于较低水平，不利于光合产物的合成。
光响应曲线能够直观反映植物光合过程的变化[17]。Pnmax能够体现植物潜在的光合能力，LSP和LCP分别表示植物对强光和弱光的利用能力[18]。景宁木兰幼苗Pnmax和LSP在夏季10%全光照处理下显著低于100%全光照和40%全光照处理，而经过夏季高温和高光的环境胁迫，秋季景宁木兰幼苗Pnmax和LSP在100%全光照下最低，叶片光合机构受到损伤导致Pnmax和LSP下降，而适当遮光下景宁木兰幼苗的Pnmax和LSP能够维持在一个较高水平，这与日均Pn变化情况相似，这与俞芹等[17]在夏季对景宁木兰的研究相似。与100%全光照相比，10%全光照下景宁木兰在夏季和秋季的AQY均显著上升，LCP和Rd显著下降，可知在10%全光照下，景宁木兰幼苗能够提高叶片对光的利用能力，减少由于呼吸作用产生的能量消耗，是对弱光环境的适应性变化。
CO2是植物进行光合作用的底物，其浓度高低会影响植物光合速率。在夏季，3种光照处理下景宁木兰幼苗的Vcmax、Jmax和TPU从大到小均为40%全光照、10%全光照、100%全光照，在秋季，100%全光照下Jmax和TPU也显著低于40%全光照，可能是强光照下景宁木兰幼苗核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性和数量下降，Jmax降低，从而限制其光合磷酸化和还原型辅酶Ⅱ的再生，并且磷酸丙糖的积累也对光合作用产生负反馈，且经过夏季高温高光环境影响，植物会受到光损伤，而遮光后的景宁木兰幼苗体内核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性和数量上升，光合能力提高，在40%全光照下3个季节均维持较高的光合速率水平，这与可可Theobroma cacao在强光下的研究结果相似[19]。
Fv/Fm能衡量植物光抑制的程度[20]。在夏季和秋季，100%全光照下景宁木兰幼苗的Fv/Fm分别为0.68和0.72，说明在夏季、秋季100%全光照下的景宁木兰幼苗受到光胁迫，而遮光处理并没有受到光胁迫。YⅡ能反映吸收的光子供给PS Ⅱ反应中心的效率[21]。夏季、秋季遮光处理YⅡ均显著高于全光照，可能是相对于100%全光照环境，遮光下景宁木兰幼苗能将更大比例的光能分配给光化学反应。100%全光照下YⅡ在秋季显著低于春季、夏季，说明全光照下景宁木兰幼苗受到夏季高温高光环境的胁迫。qP反映PS Ⅱ天线色素吸收的光能中用于光化学电子传递的份额，其值越大则PS Ⅱ电子传递活性越高[22]。10%全光照下qP在3个季节均小于其他2个光照处理，说明重度遮光会降低植物的光化学效率，不利于光能转化为化学能。qNP反映植物叶片PS Ⅱ反应中心非辐射能量耗散效率的大小，表示以热能消耗的光能部分，能反映植物的光保护能力[22]。夏季100%全光照下景宁木兰幼苗qNP要显著高于遮光处理，这可能是夏季全光照环境下光照强度充足，叶片吸收的光能过多，需要通过热耗散来消耗光能，保护部分光合机构。在夏季，40%全光照下的YNO和YNPQ显著高于春季、秋季，表明中度遮光下YNO增加，光诱导的YNPQ下降。ETR表示在稳态光合作用过程中通过PS Ⅱ的相对电子数量[23]。春季40%全光照下ETR显著低于100%全光照，而夏季和秋季40%全光照下ETR均显著高于100%全光照，说明经过一段时间的遮光处理后，40%全光照下的ETR明显增加，有利于光合能力的提高。
4. 结论
春季、夏季100%全光照以及夏季40%全光照下景宁木兰幼苗具有“光合午休”现象，是气孔因素所致。100%全光照下景宁木兰幼苗在夏季、秋季都受到光胁迫，使叶片受到损伤，导致秋季光合速率明显下降，且100%全光照下景宁木兰幼苗的碳同化能力均被限制。而40%全光照下景宁木兰幼苗具有较高的AQY、Vcmax、Jmax、TPU、YⅡ、ETR，同时具有较低的qP、qNP，对电子的传递速率较高，对CO2利用能力较强，光合速率高。10%全光照下能通过降低LCP、Rd，提高Vcmax、TPU、YⅡ来适应过度遮光环境，但其所处环境光照强度过低，不利于光合产物合成。总之，景宁木兰幼苗不宜在强光下生长，在栽培过程中需要进行遮光处理，但遮光强度不宜过高，建议光照强度保持在自然光的40%以上。
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图 1 观赏石榴品种表型性状聚类图
Figure 1 Clustering figure of ornamental pomegranate cultivars based on phenotypic characters
表 1 24个观赏石榴品种名称及来源
Table 1. List of 24 ornamental pomegranate cultivars
序号 品种名 类型 引种地 1 ‘泰安红牡丹’‘Taianhongmudan’ 重瓣 中国山东 2 ‘榴缘白’‘Double red-white ’ 台阁 美国 3 ‘青皮月季’‘Qingpiyueji’ 重瓣 中国山东 4 ‘峄城重瓣红皮酸’‘Yichengchongbanhongpisuan’ 重瓣 中国山东 5 ‘峄城粉红牡丹’‘Yichengfenhongmudan’ 复瓣 中国山东 6 ‘峄城红花重瓣紫皮酸’‘Yichenghonghuachongbanzipisuan’ 复瓣 中国山东 7 ‘榴花雪’‘Hakubatan’ 重瓣 美国 8 ‘峄城粉红重瓣白皮甜’‘Yichengfenhongchongbanbaipitian’ 重瓣 中国山东 9 ‘峄城重瓣玛瑙’‘Yichengchongbanmanao’ 重瓣 中国山东 10 ‘洛阳白马寺’‘Luoyangbaimasi’ 重瓣 中国河南 11 ‘礼泉重瓣红花青皮酸’‘Liquanchongbanhonghuaqingpisuan’ 重瓣 中国陕西 12 ‘峄城重瓣白花酸’‘Yichengchongbanbaihuasuan’ 复瓣 中国山东 13 ‘峄城单瓣粉红酸’‘Yichengdanbanfenhongsuan’ 单瓣 中国山东 14 ‘榴花红’‘Nochi-shibori’ 重瓣 美国 15 ‘紫皮甜’‘Zipitian’ 单瓣 中国山东 16 ‘峄城单瓣粉红甜’‘Yichengdanbanfenhongtian’ 单瓣 中国山东 17 ‘突尼斯软籽软枝’‘Tunisiruanziruanzhi’ 单瓣 突尼斯 18 ‘墨石榴’‘Moshiliu’ 单瓣 中国山东 19 ‘宫灯石榴’‘Gongdengshiliu’ 单瓣 中国山东 20 ‘泰山红’‘Taishanhong’ 单瓣 中国山东 21 ‘南林重瓣红’‘Nanlinchongbanhong’ 重瓣 中国江苏 22 ‘南林单瓣红’‘Nanlindanbanhong’ 单瓣 中国江苏 23 ‘南林重瓣白’‘Nanlinchongbanbai’ 复瓣 中国江苏 24 ‘南林重瓣玛瑙’‘Nanlinchongbanmanao’ 重瓣 中国江苏 
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表 2 观赏石榴品种质量性状描述分级
Table 2. Description and grouping of qualitative characters of ornamental pomegranate cultivars
分级 株型 枝型 花型 1年生小枝颜色 花瓣色 花萼色 1 乔木状 直立 复瓣 粉红 白色 浅黄 2 矮生 开张 单瓣 玫红 橙黄 黄色 3 垂枝 重瓣 紫红 橙红 浅橙黄 4 台阁 浅棕 红色 橙黄 5 浅绿 粉红 橙红 6 复色 红色
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表 3 观赏石榴品种质量性状频率分布及多样性
Table 3. Frequency distribution and diversity of qualitative characteristics of ornamental pomegranate cultivars
性状 频率/% 多样性指数(H') 1级 2级 3级 4级 5级 6级 株型 79.17 20.83 0.512 枝型 37.50 58.33 4.17 0.815 花型 33.33 16.67 45.83 4.17 1.155 1年生小枝颜色 62.50 4.17 8.33 8.33 16.67 1.139 花瓣色 16.67 25.00 25.00 4.17 16.67 12.50 1.683 花萼色 8.33 16.67 8.33 41.67 8.33 16.67 1.583
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表 4 观赏石榴品种数量性状统计
Table 4. Morphological diversity of statistics of quantitative of ornamental pomegranate cultivars
性状 花长/cm 花宽/cm 花萼长/cm 花萼宽/cm 花萼瓣数/片 花瓣数/片 瓣化雄蕊数/片 平均值 4.43±0.61 4.70±1.25 3.09±0.57 3.60±0.92 6.48±0.76 41.94±33.08 57.11±67.15 最大值 5.42 6.43 4.11 4.87 8 134 276.67 最小值 3.03 2.33 1.63 2.00 5 6 0 变异系数/% 13.85 26.60 18.40 25.64 11.76 78.86 117.59
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表 5 不同观赏石榴品种群形态多样性指数
Table 5. Morphological diversity index of different ornamental pomegranate cultivars
性状 单瓣品种群 复瓣品种群 重瓣品种群 平均值 性状 单瓣品种群 复瓣品种群 重瓣品种群 平均值 株型 0.562 0.000 0.586 0.383 枝型 0.974 0.562 0.689 0.742 花型 0.000 0.000 0.000 0.000 1年生小枝颜色 0.900 0.693 1.030 0.874 花瓣色 1.082 1.040 1.720 1.281 花萼色 1.321 1.040 1.290 1.217 花长 1.560 1.040 1.666 1.422 花宽 0.900 0.562 1.295 0.919 花萼长 1.321 1.040 1.673 1.344 花萼宽 0.974 0.562 1.067 0.868 花萼瓣数 0.974 0.693 1.594 1.087 花瓣数 0.000 0.000 1.264 0.421 瓣化雄蕊数 0.000 0.562 1.162 0.575 平均值 0.813 0.600 1.157 0.856
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表 6 观赏石榴品种多样性的主成分分析
Table 6. Principle component analysis of morphological diversity of ornamental pomegranate cultivars
性状 主成分 性状 主成分 PC1 PC2 PC3 PC4 PC1 PC2 PC3 PC4 株型 0.16 −0.48 0.21 −0.24 枝型 0.43 0.07 −0.14 −0.09 花型 0.10 −0.53 0.20 −0.13 1年生小枝颜色 0.43 0.00 −0.22 −0.02 花瓣色 0.25 0.17 0.42 0.02 花萼色 0.39 0.14 −0.23 0.12 花长 0.41 −0.11 0.13 0.11 花宽 −0.11 0.29 −0.32 −0.36 花萼长 0.01 0.00 0.09 0.81 花萼宽 0.42 0.08 −0.25 −0.04 花萼瓣数 −0.10 −0.24 −0.42 0.33 花瓣数 0.14 0.18 0.43 0.03 瓣化雄蕊数 0.01 0.48 0.27 −0.03 特征值 4.52 2.62 2.06 1.22 累积贡献率/% 34.74 20.17 15.82 9.39 累积贡献率/% 34.74 54.91 70.73 80.12
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表 7 观赏石榴各组群形态特征
Table 7. Morphological characteristics of different ornamental pomegranate cultivars groups after cluster
性状 花长/cm 花宽/cm 花萼长/cm 花萼宽/cm 花萼瓣数/片 花瓣数/片 瓣化雄蕊数/片 组群Ⅰ 4.56 5.15 3.21 4.00 6.04 53.62 63.66 组群Ⅱ 4.29 3.50 2.97 2.64 6.26 9.70 3.15 组群Ⅲ 4.41 5.95 3.06 4.53 7.73 76.60 141.13
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性状 株型 枝型 花型 1年生小枝颜色 花瓣色 花萼色 组群Ⅰ 1(9)，2(1) 1(4)，2(6) 2(4)，3(6) 1(5)，4(1)，5(4) 1(4)，2(1)，3(3)，5(2) 1(2)，2(4)，4(4) 组群Ⅱ 1(6)，2(3) 1(4)，2(4)，3(1) 1(8)，3(1) 1(6)，3(2)，4(1) 2(4)，3(3)，5(2) 3(2)，4(4)，5(1)，6(2) 组群Ⅲ 1(4)，2(1) 1(1)，2(4) 3(4)，4(1) 1(4)，2(1) 2(1)，3(1)，6(3) 4(2)，5(1)，6(2) 说明：括号中数值表示品种数，括号外数值表示类型
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表 8 观赏石榴倍性及C值
Table 8. Ploidy level and C-value of 24 ornamental pomegranate cultivars
序号 品种名 荧光强度 变异系数/% C值/pg 倍性 序号 品种名 荧光强度 变异系数/% C值/pg 倍性 1 ‘泰安红牡丹’ 9 560 6.66 0.32 二倍体 13 ‘峄城单瓣粉红酸’ 9 645 4.54 0.32 二倍体 2 ‘榴缘白’ 9 951 4.61 0.33 二倍体 14 ‘榴花红’ 11 142 6.66 0.37 二倍体 3 ‘青皮月季’ 11 614 6.84 0.39 二倍体 15 ‘紫皮甜’ 10 368 6.47 0.34 二倍体 4 ‘峄城重瓣红皮酸’ 8 435 5.04 0.28 二倍体 16 ‘峄城单瓣粉红甜’ 9 370 7.42 0.31 二倍体 5 ‘峄城粉红牡丹’ 10 024 6.17 0.33 二倍体 17 ‘突尼斯软籽软枝’ 10 151 5.82 0.34 二倍体 6 ‘峄城红花重瓣紫皮酸’ 9 437 4.58 0.31 二倍体 18 ‘墨石榴’ 9 257 7.10 0.31 二倍体 7 ‘榴花雪’ 10 622 5.67 0.35 二倍体 19 ‘宫灯石榴’ 11 138 5.51 0.37 二倍体 8 ‘峄城粉红重瓣白皮甜’ 9 801 6.56 0.33 二倍体 20 ‘泰山红’ 10 331 7.28 0.34 二倍体 9 ‘峄城重瓣玛瑙’ 9 967 5.99 0.33 二倍体 21 ‘南林重瓣红’ 9 511 6.57 0.32 二倍体 10 ‘洛阳白马寺’ 11 078 5.94 0.37 二倍体 22 ‘南林单瓣红’ 10 580 7.34 0.35 二倍体 11 ‘礼泉重瓣红花青皮酸’ 10 168 5.71 0.34 二倍体 23 ‘南林重瓣白’ 10 329 4.26 0.34 二倍体 12 ‘峄城重瓣白花酸’ 9 160 4.88 0.30 二倍体 24 ‘南林重瓣玛瑙’ 9 100 6.80 0.30 二倍体
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