摘要
菊花（Chrysanthemum morifolium Ramat.）是我国传统名花和世界四大切花之一，其品种繁多，色彩艳丽，具有很高的观赏价值和商业价值，在世界花卉产业中占有重要地位。花色作为菊花最直观的观赏特性之一，也是品种分类和遗传育种的重要性状，完善菊花花色性状评价体系，发掘与花色相关性状连锁的等位变异位点或基因对于提高菊花花色遗传改良的效率具有重要作用。本研究以141份不同花色菊花品种为材料，比较分析了英国皇家园艺标准比色卡（RHSCC）、基于色差仪的CIELAB和RGB色彩模式等手段在菊花色系划分中的准确性和合理性，以及不同色系中色素含量差异与花色表型值之间的关系，初步建立了色素含量预测模型，以期为简化花色素含量测定流程提供依据。同时，利用SNP标记构建不同色系品种的指纹图谱（分子身份证），通过全基因组关联分析（GWAS），挖掘了与上述花色相关性状显著关联的SNP位点及其候选基因，为菊花不同色系品种鉴定和花色遗传改良提供了科学依据。主要研究结果如下： 1. 通过利用 RHSCC 比色卡对141 份花色变异丰富的菊花材料进行色系划分，并利用CIELAB颜色系统和RGB颜色模式对花色表型进行描述和评价。结果表明，基于比色卡将菊花分为白色、橙色、粉色、红色、黄色、绿色和紫色系七大色系，各色系L*、a*、b*值和R、G、B值特征明显，色系区分清晰，且基本符合预期；同时聚类结果显示CIELAB颜色系统相较于RGB颜色模式能更好地对应所划分色系，更能客观表示不同色系颜色，两种方法均为花色表型提供了更为丰富的花色定义依据，丰富完善了菊花花色评价体系。 2. 通过测定 141 份不同花色菊花品种花瓣中花青素、叶绿素、类胡萝卜素以及类黄酮含量，探究花色表型和色素含量之间的关系，建立色素含量预测模型。结果表明，白色系菊花所含色素类型单一；黄色系和绿色系菊花中类胡萝卜素和叶绿素为主要呈色色素；粉、紫色系菊花中花青素和类黄酮含量高于其他色素；橙色和红色系菊花中均同时含有类胡萝卜素和花青素，其中红色系菊花色素成分最为复杂，由花青素、类黄酮和类胡萝卜素三类色素共同参与。通过花色表型值和花色素含量的相关性分析及散点图绘制构建了花瓣色素含量预测模型，共得到拟合较好的指数函数预测模型8个，其中与L*、a*、b*、C、h值相关模型3个，与RGB值相关模型5个。 3. 以白色、橙色、粉紫色、红色、黄色和绿色系共 141 份菊花品种为材料，基于前期获得的SNP位点，按照一定条件分别筛选核心SNP位点以构建不同色系群体的DNA 指纹图谱（分子身份证）。结果表明，通过筛选最小等位基因频率（MAF）大于 0.1、观测杂合度（Ho）小于 0.2 以及较高多态性信息含量（PIC）等标准的 SNP位点为核心标记，最终各色系核心SNP位点数分别为23、43、24、21、40和28个。基于获得的不同色系核心SNP位点，分别构建了白色系33个品种、橙色系10个品种、粉紫色系33个品种、红色系13个品种、黄色系30个品种和绿色系22个品种的DNA指纹图谱，为不同花色菊花品种准确性和特异性鉴定提供依据。 4. 基于获得的 370,562 个 SNP 标记，对上述 141 个菊花品种的 12 个花色相关性状进行全基因组关联分析，挖掘了与菊花花色相关的SNP位点和候选基因。表型描述性统计结果表明，花色遗传变异丰富，各个性状均存在广泛的变异，整体变异范围为26.66 %~ 203.52 %；关联分析结果显示，共检测到与菊花花色性状显著关联的 SNP位点143个，其中与花色表型值相关的SNP位点36个，与花色素含量相关的SNP位点109个，在拟南芥数据库中进行BLAST，共挖掘到6个已知参与调控类黄酮代谢、花青素积累和叶绿素生物合成的候选基因，和2个推测可能间接影响类胡萝卜素和叶绿素生物合成的基因，在菊花中有待进一步验证。 综上，本研究通过比较多种花色表型定义方法完善了菊花花色评价体系，建立菊花色素含量预测模型，为简化色素含量测定提供依据；利用SNP标记构建了不同色系菊花品种指纹图谱，并通过GWAS挖掘与花色性状显著关联的SNP位点及候选基因，为不同花色菊花品种鉴定及花色遗传改良提供依据。
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