【研究意义】植物表型性状是植物本身特性及适应生长环境所表现的结果^[1]，表型多样性受到植物本身基因型和环境因子的共同作用，表现为稳定性和多样性共存的特点^[2]。基于表型性状的分析是研究植物种质资源遗传多样性最有效、最基础的方法，也是植物优良品种选育的基础。遗传多样性是物种适应环境的核心基础和进化的内在动力，可为物种保护及利用提供适宜策略^[3]，而杂种优势是生物界普遍存在的一种现象^[4]。有效利用杂种优势，不仅可以提高植物产量，还可改良植物品质、增强植物抗逆性和抗病性，对植物种质资源保护具有重要意义。因此，通过分析杜鹃（Rhododendron）花冠表型性状的遗传变异性状及杂种优势，可以为杜鹃杂交育种及新品种选育提供理论基础。【前人研究进展】杜鹃资源丰富、观赏价值高，是城市绿化、庭院美化的重要植物类群。全世界已知的杜鹃花属植物约1 200种，我国有9个亚属560余种^[5]，贵州省有6个亚属约110种^[6]。根据英国皇家园艺学会（RHS）统计，全世界登录的杜鹃品种已超过3万种，而我国国家林业和草原局植物新品种保护办室审定的杜鹃品种数量刚刚突破百种^[7]。由于我国杜鹃新种质资源开发起步较晚，导致目前我国杜鹃种质资源处于相对匮乏的局面^[8]。杂交育种是国内外杜鹃花新品种培育最有效、最常用的方法之一^[9]。杂交后代主要性状变异规律的预测是提高植物育种效率的关键。遗传变异规律研究是进行植物杂交育种的前提和基础^[10]。目前，关于植物品种筛选及遗传变异的研究多集中在蔬菜、水果及观赏植物上，如徐桂红等^[11]应用AHP分析法对60种秋海棠属植物在深圳地区的园林应用能力开展综合评价，筛选出观赏性好、适应性强、露天种植表现优良、适宜在深圳园林中应用的20个种类；谢雪果等^[12]分析28个樱桃番茄引进品种的农艺性状遗传多样性，筛选出抗病性强、耐裂性强、整齐度高且口感好的7个品种；黄依琳等^[13]对菜心群体中AUF2基因的遗传变异及其与农艺性状的关联进行分析，结果表明AUF2基因在菜心群体中存在丰富的变异，对菜心的单株质量、最大叶长、最大叶宽和最大叶柄长有显著影响。有关杜鹃杂交后代性状变异分析的研究有：刘晓青等^[14]对23个杂交组合F₁代主要观赏性状进行分析，发现杂种F₁代的平均值比亲中值明显下降；马绍宇等^[15]对高山杜鹃1个杂交群体F₁代的主要观赏性状进行遗传分析，结果表明杂种F₁代的花香味、花朵宽、花朵长和花序序型均表现出明显的遗传优势，而叶型在F₁代有衰弱的趋势；苏鸣等^[7]第6期周玮等：杜鹃天然杂交后代花冠表型性状遗传特性与杂种优势分析73对杜鹃品种间杂交F₁代的主要形态性状变异进行研究，结果表明杜鹃花杂交F₁代各形态性状分离广泛，具有丰富的变异性。沈梓力等^[16]采用表型分析结合SSR分子标记对杜鹃遗传多样性进行系统评价和分类分析，结果表明SSR分子标记聚类与表型性状聚类具有一定的相关性但并不完全一致。可见，杜鹃的杂交后代表现出遗传多样性及变异特性。然而，自然杂交后代是否具有优良的遗传变异特征？是否可以作为优良杜鹃种源的筛选材料？【本研究切入点】有研究表明，迷人杜鹃（Rhododendron agastum）是马缨杜鹃（R. delavayi）和露珠杜鹃（R. irroratum）的天然杂交后代^[17]，在贵州省百里杜鹃自然保护区分布较广，是除马缨杜鹃和露珠杜鹃外重要值最大的杜鹃种^[18]，其花冠颜色、花冠形状等表型性状丰富，具有较高的研究价值。有关迷人杜鹃的幼苗更新^[19]、种子萌发生理特性^[20]及其影响因素^[21]等方面已有研究，而将其作为自然杂交后代进行其遗传特性方面的研究至今鲜见报道。【拟解决的关键问题】本研究以36株迷人杜鹃为研究对象，通过调查花冠颜色、花冠直径等表型性状指标，分析其遗传变异特性及杂种优势，掌握杂交后代的遗传规律，以期为杜鹃花新品种选育提供一定的理论基础。

1　材料与方法 1.1　研究区概况

百里杜鹃自然保护区位于贵州省西部的大方、黔西两县交界处（27°10'53''~27°20'00''N、105°45'20''~106°04'07''E），海拔1 449~1 845 m，整个杜鹃林呈环带状分布、总面积125.5 km²，是贵州省西北部保存最好的次生地带性植被的一部分；该区域虽位处中亚热带季风气候区，但由于地势较高，表现为亚热带高原温凉气候^[22]。百里杜鹃自然保护区的典型杜鹃群落由13科19属27种植物组成，重要值排在前3位的分别为马樱杜鹃（80.99%）、迷人杜鹃（48.69%）、露珠杜鹃（46.25%）（图 1）^[18]。

1.2　试验材料与评价指标测定

以本课题组长期观测的马缨杜鹃与露珠杜鹃的自然杂交后代（迷人杜鹃）共36株作为研究对象，其中亲本P₁为马缨杜鹃，花冠为红色、半球形；亲本P₂为露珠杜鹃，花冠浅黄色、扁平。于2023年4月杜鹃盛花期，对36株迷人杜鹃花冠的花色、花量、花序形状、花冠喉斑、示蜜斑、背面彩肋条纹及花冠姿态等质量性状指标进行观测；同时在观测质量性状指标的植株上随机选取5~10个枝条的花冠测量其定量指标。其中，小花数量及雄蕊数量采用直接数数法，花冠直径、花冠筒长、花冠裂片长和宽采用直尺测量，花梗长度采用游标卡尺测量。

1.3　质量性状指标分级及标准

查阅相关文献资料，在对杜鹃属植物的观赏特性、生物学特性方面的综合研究和观察的基础上，咨询相关专家及有关研究人员，并以发放调查问卷等方式将杜鹃花的描述性指标进行分级，并给每一对应级别赋值，结果如图 2和表 1。表中花序形状为侧面观察杜鹃花序形状，包括球形、半球形及扁平3种类型；花量为花序占整个花枝的比例，划分为30%、50% 和70% 3种；花色为花冠颜色，是根据标准色卡RHS对比确认的颜色；花冠喉斑是花冠筒最基部的色晕；花冠示蜜斑是指花冠裂片上部的色晕；花冠背面彩肋条纹是指花冠背面的彩色条纹的颜色，根据RHS色卡进行对比确认；花冠姿态是花瓣呈现的姿态，有近平展、边缘波状及全部波状3种。

1.4　数据处理

采用Excel 2010处理数据和制作图表，利用SPSS 26.0绘制频数分布直方图并进行正态分布检测，并分析平均值（Mean）、标准差（SD）、偏度（Skewness）、峰度Kurtosis）、中亲值（Mps）、遗传变异系数（CV）、杂种优势指数（H_i）、香农-威纳指数（Shannon-wiener指数，H'）^[23]等，计算公式如下：

式中，P₁、P₂为亲本各表型性状的实测值；S、F分别表示杂交后代各表型性状的标准差及平均值；Hp表示表型值高于高亲值杂种后代数目；Mp表示表型值高于中亲值杂种后代数目；Lp表示表型值低于低亲值杂种后代数目；n为杂交后代群体数目。

2　结果与分析 2.1　杜鹃自然杂交后代花冠质量性状分离与变异

从表 2可以看出，马缨杜鹃与露珠杜鹃杂交后代花序形状主要分化为3种类型，其中扁平花序最多（占83.33%），球形花序最少；花量50% 的杂交后代数量最多，占总株数的50%；花冠颜色分化较为明显，亲本颜色主要是红色和浅黄色，杂交后代花冠颜色有白、粉红、红、深红及紫红、浅黄等颜色，分别占2.78%、61.11%、11.11%、13.89%、11.11%，白色及浅黄色所占比例较少；亲本中马缨杜鹃有褐红色喉斑、无示蜜斑，露珠杜鹃无喉斑、具有褐色示蜜斑，杂交后代中花冠无喉斑占25%、有喉斑占75%，且花冠喉斑分化出粉、红、紫红、深红以及褐红等类型，其中深红、紫红色喉斑最多（占47.22%），褐红色喉斑仅占5.56%；无示蜜斑杂交后代占5.56%，具深红及紫红示蜜斑占比最大、为56.67%，具褐色及黑色示蜜斑占13.89%；花冠背面彩肋条纹由亲本的深红、浅黄分化为粉红、深红、紫红和浅黄，其中具粉红色彩肋条纹占比最多（58.33%），具深红和紫红彩肋条纹占30.56%，浅黄最少（11.11%）；亲本花冠有边缘波状、近平展两种类型，杂交后代分化成全部波状、边缘波状及近平展3种，其中花冠边缘波状植株数量最多、占86.11%，全部波状仅1株。通过计算各性状指标的Shannon-Wiener指数可知，花冠喉斑多样性指数最高，为1.35，花冠姿态多样性指数最低、为0.47。其中花冠喉斑、花冠示蜜斑及花色的多样性指数均大于1，花量Shannon-Wiener指数为0.98。

2.2　杜鹃自然杂交后代花冠数量性状遗传分析

2.2.1 杜鹃自然杂交后代花冠数量性状分离与变异　对杜鹃花冠数量性状频率分布直方图的分析结果（图 3）表明，其性状呈连续变异，符合正态分布，具有典型的数量性状遗传特征。从图 3可以看出，花梗长度与花冠裂片宽度偏度为正值，结合频率分布直方图，表明其数据分布在右侧较为扩展；其余指标偏度值为负值，表明数据分布更向左侧扩展；花冠直径、花冠裂片长的偏度较大，分别为-0.628、-0.547，表明其有明显左偏分布，自然杂交后代平均值均高于中亲值，结合遗传变异分析可知自然杂交后代花冠直径和花冠裂片长的超高亲率最高，分别为55.56% 和22.22%，推测其为趋高遗传。小花数量及花冠裂片宽偏度值最小，结合直方图可看出其分布基本对称，平均值与中亲值接近。

2.2.2 杜鹃自然杂交后代花冠数量性状遗传变异及杂种优势分析　通过分析自然杂交后代迷人杜鹃的小花数量、花冠直径、花冠筒长、花梗长度以及花冠裂片长宽等指标，发现杜鹃自然杂交后代存在较大分离（表 3），其中遗传变异系数最小的是花冠筒长度、为11.17%，遗传变异系数最大的是花梗长度、为26.70%。花冠直径的杂种优势指数表现为正值、为106.66%，小花数量、花冠直径、花冠裂片长及宽、花冠筒长的杂种优势指数为负值、介于88.91%~98.97%，杂种优势指数最小的是花梗长度（88.91%）、最大的是花冠筒长（98.97%）。以上结果表明杜鹃自然杂交后代的小花数量、花冠直径、花冠裂片长及宽、花冠筒长的平均值低于中亲值，在杂交后代中属于趋低遗传。在杂交后代中有超高亲植株出现，其超高亲率在11.11%~55.56%，小花数量的超高亲率最低、为11.11%，在杂交后代中具有较低杂种优势；花冠直径的超高亲率最高、为55.56%，具有较高的杂种优势。在杂交后代中也有部分低于亲代，其低低亲率介于13.89%~58.33%，其中花冠直径低低亲率最低（13.89%），表明杂交后代花冠直径高于亲本，表型出明显杂种优势，花冠裂片长低低亲率最高、为58.33%，其次是小花数量及花冠裂片宽、均为55.56%。

3　讨论 3.1　杜鹃自然杂交后代花冠质量性状的遗传多样性分析

种质资源表型性状多样性研究对植物分类、鉴定评价及新种质创制具有重要意义。表型多样性受遗传多样性和环境多样性两者共同影响，既具有稳定性，又具有变异性^[27]。杜鹃作为以观花为主的观赏植物，主要通过表型性状影响其观赏性及价值，因此，研究杜鹃花表型性状的遗传变异特性，对选育具有较高观赏价值的优良品系具有重要的实际意义。在杜鹃花实际生产过程中，优良种质资源大多根据表型性状进行筛选。本研究收集马缨杜鹃与露珠杜鹃的自然杂交种共36株进行花冠遗传变异分析，调查杜鹃花的7个质量性状指标和6个数量性状，结果发现各性状表现出3个以上性状分离，表明其自然杂交后代具有丰富的变异特性，具有选育优良种质的潜力。通过花冠质量性状中的颜色、喉斑、示蜜斑、彩肋条纹、花量、形状、姿态的调查可知，花冠颜色、喉斑及示蜜斑颜色变异相对较大，每个性状均表现出5个以上性状分离，其余性状则表现出3个以上性状分离。Shannon-Wiener多样性指数在植物表型性状多样性分析中得到广泛应用，是开展种质资源多样性统计中常用的分析方法之一^[28]。本文通过分析杜鹃花冠质量性状的Shannon-Wiener多样性指数可知，花冠颜色、花冠喉斑、花冠示蜜斑的多样性指数最高，分别为1.16、1.35、1.21。苏鸣等^[7]研究推测杜鹃花色具有质量性状遗传及数量性状遗传的特征，因此子代中花冠颜色表现出深浅差异，浅色及白色是由于色素含量降低引起的。沈梓力等^[16]通过分析F₁代群体的主要表型性状及SSR标记的多样性也得出杜鹃花花色变异系数较高的结论。花量的Shannon-Wiener多样性指数较高，为0.98；而花冠姿态及花序形状的多样性指数较低，表明杜鹃自然杂交种在花冠颜色、喉斑及示蜜斑颜色上表现出较多的变异及分离，具有较高的遗传变异性，为杂种后代的优株选择提供了更多可能性。苏鸣等^[7]也推测斑点在杜鹃花遗传中为显性遗传，这与刘晓青等^[14]研究结果一致，在百合^[29]、三色堇（Viola tricolor L.）^[30]等物种的花被研究中也得出相同推测。

3.2　杜鹃自然杂交后代花冠数量性状的遗传变异及杂种优势分析

遗传变异系数是衡量群体性状遗传变异潜力的重要参数，遗传变异系数大，说明该群体遗传改良潜力大^[31]。变异系数是性状遗传稳定性的具体体现，变异系数越大，性状离散程度越大，遗传背景越丰富，越具有选择优株的潜力^[3]。本研究中对花冠数量性状频数分布直方图的分析结果均符合正态分布，具有典型的数量性状遗传特征。自然杂交后代遗传变异系数在11.17%~26.7%，表明杜鹃花在杂种后代中存在较大分离。其中，花梗长度变异系数最大，花冠筒长度变异系数最小；花冠直径的杂种优势指数为正值、为106.66%，其余性状指标的杂种优势指数为负值。在杂交后代中有超高亲植株出现，其超高亲率（HH）介于11.11%~ 55.56%，低低亲率（LL）在13.89%~58.33%，表明杜鹃自然杂交后代具有较高的遗传变异性，在花冠直径上表现出较高的杂种优势，推测可能是杜鹃遗传背景复杂、基因高度杂合^[32]，形成基因的加性和非加性效应，因此在杂种后代的花冠直径等表型性状中均表现出优良性状，但劣变率也较高。

4　结论

通过分析36株杜鹃天然杂交后代花冠表型性状的遗传变异特性发现，质量性状指标均表现出3个以上性状分离，数量性状指标遗传变异系数在11.17~26.7，表明自然杂交后代有丰富的变异特性，具有选育优良种质的潜力。花冠质量性状的Shannon-Wiener多样性指数分析结果表明，花冠颜色、花冠喉斑、花冠示蜜斑的多样性均高于1.0。对花冠数量性状的频率分布直方图分析结果均符合正态分布，具有典型的数量性状遗传特征，花冠直径的杂种优势指数为正值（106.66%），其余性状指标杂种优势指数为负值。杂交后代的超高亲率（HH）为11.11%~55.56%，低低亲率（LL）为13.89%~58.33%。杂种后代的花冠直径等表型性状均表现出优良性状，但劣变率也较高。