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菊花(Dendranthema morifolium)是菊科(Compositae)菊属(Dendranthema)多年生宿根草本植物,起源于我国,是中国十大传统名花和世界四大切花之一。菊花品种多样,曾被中外花卉界誉为“世界两大花卉育种奇观”之一,具观赏、食用以及药用等多种利用价值。目前,世界上菊花品种已达上万种,我国的菊花资源丰富多样,由于长期的人工杂交和选择,使其遗传背景非常复杂,品种间亲缘关系不明确。再加上不同地区菊花品种形态分类方法不一致,所以,造成同物异名和同名异物现象异常严重的局面。同时,使得菊花品种资源的调查陷入困境,至今还没有对其进行系统统计和归纳。而在种质资源保存和管理上的不完善,也导致资源流失状况堪忧。菊花种下形态变异非常丰富,有必要不断完善形态学特征资料,并通过微形态和超微形态特征、生理生化特征,分子标记特征等分类依据进一步分析不同品种间的亲缘关系,以弥补形态特征分类鉴别的不足,以便对其加以保存和保护,并为进一步的品种起源、演化、分类和育种工作提供参考。本研究选择了大菊系的5大瓣类30个花型的各一个代表品种,对不同品种开花过程中不同阶段(初花期、盛花期、末花期)持续时间,花色变化,花瓣表面微形态特征进行观测,并对一些生理指标进行测定,从形态学、微形态学、生理学等方面特征,并结合以上结果的聚类分析,来探讨菊花品种多样性和不同品种之间的亲缘关系。研究结果和结论如下:1.从形态学角度上观察,先是通过开花过程中花期进程及花序形态变化观测:对5大瓣类的各30个品种的生长发育和衰老进程进行跟踪观察,各品种初花期、盛花期、末花期花期特征明显,每个瓣类品种在各个花期持续时间长短不一,不同时期其品种观赏价值有异;另外,整个生长进程中,花径的大小也有明显的差异,均表现出先增加后减小趋势,在进入盛花期时,随着花瓣细胞生长,积累一定的营养物质,使花径显著增加;此后,由于花瓣衰老过程中细胞失水、体积减小,到末花期花瓣表现出萎缩或卷曲,导致花径大小减少。2.其次是利用扫描电镜技术,对菊花开花过程中花瓣表面微形态变化观察。根据菊花单花(序)花期的划分标准,选取不同品种不同时期菊花,对花瓣的近轴面和远轴面电镜观察,结果表明,在初花期花瓣的近轴面由不规则的椭圆形或者圆形的表皮细胞组成,细胞排列紧密,外壁呈现不同形状的褶皱纹络;随着花瓣的生长发育进程,细胞体积变大,细胞分界更明显,细胞呈不同程度的伸长,表面纹络逐渐变得稀疏;到了末花期,由于表皮细胞失水,导致不同程度的萎缩、凹陷,细胞外壁的纹络也相对减少,并逐渐趋于死亡。同时,对花瓣远轴面的观察结果显示,与近轴面相比,其表皮细胞形状更不规则,整体呈蠕虫状或者长条状;细胞排列更紧密,细胞间界线,以及细胞外壁的褶皱、纹络也较模糊;随着植物生长,细胞体积变大,细胞拉伸;到了末花期,细胞界限更不明显、拉伸程度加深,由于花瓣远轴面与空气接触面积较近轴面的少,可以看出花瓣远轴面表皮细胞萎缩凹陷程度没有近轴面严重,从而使花瓣内卷,花(序)径减小。3.从生理学的研究结果表明,在开花及衰老进程中,不同品种的生理学指标变化也不同,但是其整体变化趋势相同。不同品种细胞内的保护酶过氧化物酶(POD)活性变化趋势一致,即均表现为先上升直到盛花期达到最大,以后至末花期活性急剧下降的趋势。植物体内游离脯氨酸的积累有利于植物开花,在盛花期时达到最大,随着花瓣不断衰老,细胞代谢活性的减弱,导致脯氨酸逐渐降解或者转移损害植物细胞,含量下降。而可溶性蛋白,由于在开花初期植物体内就积累了一定的蛋白,有利于植物开花,因此在初花期含量较高,随着植物的生长,蛋白质合成受到抑制,导致含量开始下降。4.结合以上几个研究结果,对大菊品种5大瓣类30个花型进行聚类分析,结果表明,5个瓣类中平瓣类和匙瓣类首先聚类到一起,说明这两个瓣类亲缘关系较近;而同一瓣类的不同品种也表现出较近的亲缘关系,本结果支持传统形态学分类中对瓣类的划分。