牡丹觀賞品種花色表型分析

牡丹觀賞品種花色表型分析

李盈俠;劉紅艷;李真;劉鵬;郝青

【摘 要】為了精確定義牡丹不同品種的花色,以160個(gè)牡丹品種為試驗(yàn)材料,利用

色差儀、比色卡和ISCC-NBS色名表示法對(duì)其進(jìn)行了花色測(cè)定和花色表型分析.結(jié)

果表明:利用聚類分析法和ISCC-NBS色名表示法可將牡丹品種花色分為8類,但聚

類分析法不能將淺色系與白色系進(jìn)行合理區(qū)分,ISCC-NBS色名表示法對(duì)于牡丹花

色表型分類更加適用.在此基礎(chǔ)上,使用CIELab顏色體系對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)各花

色在CIE表色系統(tǒng)坐標(biāo)上分布廣泛,多數(shù)色系的L*與a*、L*與C*、L*與h存在負(fù)

相關(guān)關(guān)系,所有色系的L*與b*之間都沒有明顯相關(guān)關(guān)系,多數(shù)色系的a*與C*呈正相

關(guān)關(guān)系.

【期刊名稱】《遼寧林業(yè)科技》

【年(卷),期】2018(000)004

【總頁數(shù)】6頁(P1-6)

【關(guān)鍵詞】牡丹;花色表型;ISCC-NBS色名表示法;聚類分析

【作 者】李盈俠;劉紅艷;李真;劉鵬;郝青

【作者單位】青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院,山東青島 266109;青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與

林學(xué)院,山東青島 266109;青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院,山東青島 266109;青島農(nóng)業(yè)

大學(xué)園林與林學(xué)院,山東青島 266109;青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院,山東青島

266109

【正文語種】中 文

【中圖分類】S685.11

花色是被子植物最重要的觀賞性狀之一，也是進(jìn)行品種分類的一個(gè)重要依據(jù)[1]。

傳統(tǒng)上對(duì)植物花色的測(cè)定完全是基于肉眼觀察，或采用比色卡進(jìn)行樣本對(duì)比測(cè)色，

容易受主觀、測(cè)色環(huán)境和光照等因素影響，從而無法對(duì)花色進(jìn)行科學(xué)鑒定和準(zhǔn)確分

類[2-4]。與目測(cè)法相比，儀器測(cè)色具備精準(zhǔn)測(cè)量、受外界因素影響小、便于交流

等優(yōu)點(diǎn)[1，5]。除目測(cè)法和儀器測(cè)定外，還有一種從色彩學(xué)角度對(duì)觀賞植物進(jìn)行色

彩定義的方法——ISCC-NBS色名表示法，研究發(fā)現(xiàn)ISCC-NBS色名表示法與儀

器測(cè)色法結(jié)合，能更準(zhǔn)確地定義分類觀賞植物花色[1，5]。

牡丹Paeonia suffruticosa是芍藥科芍藥屬植物，是我國(guó)的傳統(tǒng)名花，有著豐富

的花色變異。按照傳統(tǒng)色系，牡丹主要分為白色、粉色、紅色、紫色、黑色、綠色、

藍(lán)色、黃色和復(fù)色共9個(gè)色系[6-7]。本研究選取了160個(gè)牡丹品種，使用色差儀

對(duì)其進(jìn)行了花色測(cè)定，采用系統(tǒng)聚類分析方法和ISCC-NBS色名表示法對(duì)所測(cè)定

的牡丹品種進(jìn)行分類命名，并對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)各花色表型分類方法的適用

性進(jìn)行探討，旨在為牡丹及其他觀賞植物花色分子育種研究及花色測(cè)定、分類工作

等提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2017年4月中旬至5月初，在牡丹盛花期對(duì)山東菏澤百花園中的160個(gè)牡丹品

種進(jìn)行花色表型測(cè)定。

1.2 方法

1.2.1 花色測(cè)定方法

使用色差儀（NF333,Nippon Denshoku Industries .,Japan）以光源C/2°

為條件測(cè)量牡丹花瓣的顏色。每個(gè)品種取3個(gè)不同單株，每個(gè)單株取1朵花，每

朵取典型花瓣3個(gè)，將花瓣正面朝上，平置在干凈的白紙上，再將集光口對(duì)準(zhǔn)花

瓣非色斑部位中部位置進(jìn)行測(cè)量，得到相應(yīng)CIE L*a*b*值，最終取測(cè)量的9組數(shù)

據(jù)的平均值代表植株的非色斑部位的花色，即牡丹單株花色[5，8]；使用

R.H.S.C.C.和ISCCNBS色名表示法進(jìn)行花色輔助測(cè)定，即將新鮮牡丹花瓣中間部

分與R.H.S.C.C.及ISCC-NBS色名表示法中所定義的色彩進(jìn)行對(duì)比，讀取相應(yīng)花色

值[1，9]。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)公式利用紅度值（a*）、黃度值（b*）計(jì)算得到彩度C*=(a*2+b*2)1/2和色

相角h=tan-1(b*/a*)[10-11]。并將ISCC-NBS方法測(cè)定的花色進(jìn)行簡(jiǎn)化篩選分類。

利用IBM SPSS Statistics 22軟件，通過CLUSTER過程對(duì)使用色差儀測(cè)得的牡丹

花色表型值進(jìn)行Hierarchical聚類分析，分析不同色系的L*、a*、b*和C*、h之

間的關(guān)系并作圖[1，5，12]。

1.2.3 顏色命名方法

采用ISCC-NBS色名表示法結(jié)合聚類分析結(jié)果對(duì)所測(cè)顏色進(jìn)行歸類、命名[1，13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 使用聚類分析方法對(duì)牡丹品種花色表型進(jìn)行分類

對(duì)160個(gè)牡丹花色的L*、a*、b*值進(jìn)行聚類分析，將花色表型分為8類：Ⅰ白色

系（白色和淺粉色，32個(gè)），Ⅱ黃色系（黃色和綠色，4個(gè)），Ⅲ粉藍(lán)色系（35

個(gè)），Ⅳ粉紫色系（10個(gè)），Ⅴ紫色系（26個(gè)），Ⅵ粉色系（11個(gè)），Ⅶ紅色

系（17個(gè)），Ⅷ墨色系（深紫色和深紅色，25個(gè)）（表1）。

CIE表色系統(tǒng)的顏色模式測(cè)定結(jié)果表明，牡丹花色在CIE表色系統(tǒng)坐標(biāo)系上分布廣

泛，其中粉藍(lán)色系和白色系在整個(gè)牡丹品種群中分布數(shù)量最多。L*值范圍18.66～

94.63，白色系和黃色系、粉藍(lán)色系和粉紫色系、粉色系和紅色系的L*值范圍相互

都比較接近；a*值為-11.40～65.07，變異比較大；a*值＞10屬于偏紅，說明其

在紅度屬性上有著豐富的變異，其中粉色系和紅色系的a*范圍非常相似；b*值為-

22.30～55.06，分布比較集中，主要集中在-20.00～10.00，b*值越小黃度越低，

其中紅色系的b*值完全分布在負(fù)值范圍內(nèi)；彩度C*值為1.53～67.18，其中黃色

系和墨色系的C*范圍最廣，有較廣泛的色彩分布；色相角h值為-29.45～109.73，

包含色相寬泛（表1）。

表1 牡丹表型值聚類分析結(jié)果序號(hào)樣本CIELab系統(tǒng)顏色描述白色和淺粉色黃色和

綠色粉藍(lán)色粉紫色紫色粉紅色紅色深紫色和深紅色色系白色系黃色系粉藍(lán)系粉紫系

紫色系粉色系紅色系墨色系L*a*b*C*hⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧ數(shù)量32 4 35 10 26 11

17 25百分比/%20 2.50 21.88 6.25 16.25 6.88 10.62 15.62 88.46～94.63

82.49～90.57 77.61～88.63 70.98～91.39 50.36～66.70 40.69～57.94 35.55～

52.89 18.66～36.66-1.82～8.52-11.40～-4.75 10.83～24.73 27.90～48.21

36.95～58.46 53.25～63.10 55.01～65.07 28.31～60.45-3.51～8.28 13.25～

55.06-13.90～2.64-14.57～3.68-22.30～2.91-0.71～26.44-19.31～-6.47-

5.10～9.35 1.53～8.77 14.08～56.23 10.85～28.28 28.40～48.35 38.77～

61.09 53.93～67.18 55.94～65.54 28.53～60.66-24.52～107.24 101.70～

109.73-29.45～7.77-25.69～4.37-24.44～3.03-0.75～23.18-18.02～-5.83-

4.88～10.29

2.2 使用ISCC-NBS 色名表示法對(duì)牡丹品種花色表型進(jìn)行分類

2.2.1 牡丹品種花色表型分類結(jié)果

采用ISCC-NBS色名表示法對(duì)利用色差儀測(cè)定的160個(gè)牡丹品種的花色表型值進(jìn)

行命名，并對(duì)上述顏色進(jìn)行系統(tǒng)歸類，共獲得顏色名稱29種（表2）。

表2 依據(jù)ISCC-NBS色名表示法對(duì)160個(gè)牡丹品種的花色命名序號(hào) 品種數(shù)量品種

數(shù)量1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0顏色名稱Vivid Pink Pale Pink Pinkish White Vivid

Red Brilliant Greenish Yellow Brilliant Yellow Green Very Pale Green

Greenish White Bluish Gray Pale Purplish Blue 1 2 2 1 1 1 2 1 4 1序號(hào)11 12

13 14 15 16 17 18 19 20顏色名稱Very Light Violet Vivid Purple Brilliant

Purple Deep Purple Very Deep Purple Very Light Purple Very Pale Purple

Purplish White Vivid Reddish Purple Strong Reddish Purple品種數(shù)量9 14

18 1 2 3 4 6 1 6 5序號(hào)21 22 23 24 25 26 27 28 29顏色名稱Deep Reddish

Purple Very Deep Reddish Purple Brilliant Purplish Pink Deep Purplish Pink

Pale Purplish Pink Vivid Purplish Red Deep Purplish Red Very Deep

Purplish Red White 2 4 8 4 3 3 1 2 3 9

ISCC-NBS色名表示法對(duì)顏色的命名分為6個(gè)等級(jí)，其中第3個(gè)等級(jí)是在第2個(gè)

等級(jí)劃分的29個(gè)色系的基礎(chǔ)上增加了明度和飽和度的描述，劃分為267個(gè)顏色。

本試驗(yàn)中將第3等級(jí)的顏色描述中飽和度和明度描述簡(jiǎn)化，最終合并為9大色系：

粉色系、白色系、紅色系、黃色系、綠色系、灰色系、藍(lán)色系、紫色系、墨色系。

分類中發(fā)現(xiàn)黃色系只有1種，且顏色描述與綠色系接近，在對(duì)9個(gè)色系的L*、a*、

b*參數(shù)進(jìn)行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，并入黃色系的綠色系的參數(shù)特征明顯，能很好和

其他色系區(qū)分開來，故將黃色系并為綠色系（圖1）。因此，在這個(gè)分類系統(tǒng)中牡

丹品種被分為8大色系（表3）。

圖1 牡丹各色系L＊、a＊、b＊值箱線圖注：1為粉色系；2為白色系；3為紅色

系；4為綠色系；5為灰色系；6為藍(lán)色系；7為紫色系；8為墨色系。

表3 依據(jù)ISCC-NBS色名表示法對(duì)160個(gè)牡丹進(jìn)行花色分類色 系粉色系白色系紅

色系綠色系灰色系藍(lán)色系紫色系墨色系樣本數(shù)14 48 4 4 4 1 0 60 16樣本百分比

/%8.75 30.00 2.50 2.50 2.50 6.25 37.50 10.00

2.2.2 花色分布特點(diǎn)

對(duì)ISCC-NBS色名表示法獲得的牡丹花色分類結(jié)果使用CIELab顏色體系進(jìn)行評(píng)價(jià)

分析，可以獲得牡丹品種各色系花色參數(shù)分布范圍（表4）。對(duì)8個(gè)色系的L*、

a*、b*參數(shù)值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)各色系的參數(shù)分布特征明顯（圖1）。

L*值按照白色系、灰色系、綠色系、粉色系、藍(lán)色系、紫色系、紅色系、墨色系依

次降低。L*值較大的色系有粉色系、白色系、綠色系、灰色系，其中粉色系分布范

圍最大，為57.94～86.35，白色系、綠色系、灰色系分布則較為集中。L*值分布

位置較低的為墨色系，紅色系、紫色系分布趨中。

白色系、綠色系和灰色系的a*值都有分布在負(fù)值范圍內(nèi)的部分，其中綠色系完全

分布在負(fù)值范圍內(nèi)，其余色系的a*值分布在正值范圍內(nèi)。紅色系的a*值主要在

53.25～62.50，分布最大；紫色系的a*值分布范圍最廣，為3.97～65.07。

紅色系、綠色系、灰色系的b*值集中分布在正值范圍，藍(lán)色系、紫色系的b*值則

集中分布在負(fù)值范圍內(nèi)，其余色系的b*值正負(fù)都有分布。綠色系的b*值較大，分

布范圍最廣，為13.25～55.06。

藍(lán)色系、紫色系與墨色系之間，藍(lán)色系的L*值最高。紫色系、墨色系的a*值范圍

相當(dāng)，藍(lán)色系的a*值較紫色系、墨色系的小。藍(lán)色系、紫色系的b*值范圍相當(dāng)，

墨色系的b*值較藍(lán)色系、紫色系的高。

紅色系、紫色系與墨色系三者之間的L*、a*、b*值分布范圍相似且有部分重疊。

綠色系與灰色系之間，灰色系的L*值、a*值均比綠色系的大，b*值比綠色系的小。

紅色系的彩度C*值在各色系中最大；綠色系的色相角h值在各色系中最大。

上述分析結(jié)果說明ISCC-NBS色名表示法與CIELab顏色體系之間具有良好的對(duì)應(yīng)

關(guān)系，能客觀地將不同色系劃分開來，劃分的色系也合理。

表4 ISCC-NBS色名表示法定義的牡丹品種各色系花色表型L＊、a＊、b＊值分布

范圍色 系粉色系白色系紅色系綠色系灰色系藍(lán)色系紫色系墨色系CIELab顏色系

統(tǒng)明度L*57.94～86.35 66.70～94.63 46.39～54.82 82.49～90.57 88.46～

93.70 61.94～92.87 27.47～89.97 18.66～62.49紅度a*10.83～57.32-1.82～

48.21 53.25～62.50-11.40～-4.75-1.51～5.20 1.49～38.11 3.97～65.07

28.31～63.10黃度b*-12.53～13.02-12.91～8.28 1.62～26.44 13.25～55.06

0.80～6.53-17.22～1.86-22.30～5.79-8.93～14.87彩度C*10.85～58.78

1.53～48.35 53.93～67.18 14.08～56.23 4.28～6.57 2.39～41.82 4.88～65.54

28.53～64.83色相角h/°-17.80～12.80-29.07～107.24 1.48～23.18 101.70～

109.73 8.70～107.01-29.45～51.27-24.63～35.55-8.59～13.26

160 個(gè)牡丹品種花色在a*、b*色相坐標(biāo)上，主要集中分布在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ象限上，

第Ⅲ象限上沒有花色分布（圖2，A）。在第Ⅰ象限上主要分布紅色、墨色系品種；

第Ⅱ象限上主要分布綠色系品種；第Ⅳ象限上主要分布粉色、藍(lán)色、紫色系品種；

接近原點(diǎn)處主要分布白色、灰色系2個(gè)品種。從L*、a*、b*散點(diǎn)分布圖可以看出，

各色系呈三維曲形帶狀分布（圖2，B）。

圖2 牡丹品種花色表型分布圖A為a*、b*分布圖；B為L*、a*、b*分布圖。

2.2.3 花色L*、a*、b*、C*、h值之間的關(guān)系

L*是衡量花色明暗程度的指標(biāo)，a*和b*則是決定花色的兩個(gè)重要因子，同時(shí)，a*、

b*和C*都在一定比例上決定著花色明度L*值的大小[13]。從圖3可以看出，牡丹

觀賞品種在L*與a*、L*與C*二維坐標(biāo)上，花色表型均明顯地分為兩類群，白色、

粉色、紅色、綠色、藍(lán)色、灰色、紫色7個(gè)色系分為第Ⅰ類群，墨色系單獨(dú)分為

第Ⅱ類群。第Ⅰ類群（除紫色系）的L*與a*、L*與C*存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；第

Ⅱ類群的L*與a*、L*與C*存在顯著的正相關(guān)關(guān)系；第Ⅰ類群和第Ⅱ類群的L*與

b*之間都沒有顯著相關(guān)關(guān)系。在C*與a*值關(guān)系圖中，灰色系和綠色系呈明顯的負(fù)

相關(guān)關(guān)系，其余6個(gè)色系（除白色系）則呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。在L*與h值關(guān)系

圖中，紫色系、紅色系、墨色系、粉色系和藍(lán)色系呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，白色系、

綠色系和灰色系呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

圖3 牡丹品種花色表型分布圖

3 結(jié)論與討論

本研究對(duì)牡丹花色使用聚類分析，分為8類：白色系（白色和淺粉色）、黃色系

（黃色和綠色）、粉藍(lán)色系、粉紫色系、紫色系、粉色系、紅色系、墨色系（深紫

色和深紅色）。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚類分析不能將白色系和其他明度相近彩度偏低的淺

色系進(jìn)行區(qū)分，和以往研究所得結(jié)果一致，如李崇輝[14]對(duì)牡丹栽培品種使用聚類

分析和判別分析進(jìn)行花色數(shù)量分類研究，白色系中包含淡黃色、淺紅和紅紫色。洪

艷等[1]對(duì)菊花栽培品種進(jìn)行聚類分析和判別分析，也存在同樣問題，淺粉色被歸

類到白色系中。韓江南等[12]使用聚類分析對(duì)中原牡丹進(jìn)行花色測(cè)定，黃色系同樣

被并為白色系中。而結(jié)合使用ISCC-NBS色名表示法，能有效解決這個(gè)問題，如

吳靜等使用ISCC-NBS結(jié)合聚類分析對(duì)紫斑牡丹進(jìn)行花色表型分析，得到的8大

色系中淺粉色、黃色未被單獨(dú)列為一系[5]，淺色系和白色系能較好區(qū)分。本試驗(yàn)

采用此方法，得到粉色系、白色系、紅色系、綠色系、灰色系、藍(lán)色系、紫色系、

墨色系8大色系，粉色系等其他淺色系和白色系同樣未聚到一起。因此，ISCC-

NBS色名表示法與對(duì)CIEL*a*b*值進(jìn)行聚類分析方法相比較，ISCC-NBS色名表

示法對(duì)于牡丹花色表型分類更加適用[5]。

本研究中，牡丹的花色色系明度L*值從高到低依次是：白色系、灰色系、綠色系、

粉色系、藍(lán)色系、紫色系、紅色系、墨色系，結(jié)果和白新祥等[15]、洪艷等[1]、

吳靜等[5]的研究結(jié)果相似。多數(shù)色系的L*與a*、L*與C*存在顯著的相關(guān)關(guān)系，

與吳靜等[5]、韓江南等[12]的研究結(jié)果相似，如韓江南等對(duì)中原牡丹進(jìn)行花色表

型分類研究發(fā)現(xiàn)，白色、黃色、淺粉色、粉色和藍(lán)色系的L*與a*存在顯著負(fù)相關(guān)

關(guān)系，紅色、紫色和黑色系的L*與a*、L*與C存在顯著正相關(guān)關(guān)系[12]。大多數(shù)

色系的a*與C*之間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，與韓江南等研究中原牡丹品種花色，

發(fā)現(xiàn)白色系和黃色系呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其他6個(gè)色系呈極顯著正相關(guān)關(guān)系結(jié)果一致

[5]。研究發(fā)現(xiàn)明度和彩度之間存在一定的相關(guān)性，即顏色越深，明度越低，與洪

艷等[1]、吳靜等[5]的結(jié)論相似。通過以上研究，發(fā)現(xiàn)牡丹觀賞品種豐富，但純色

系較少，多為過渡色，如墨色系其實(shí)主要是因觀察角度方位的不同加之花瓣色素含

量高的緣故，而給人一種近乎黑色的感官傾向，實(shí)際上是深紅色或深紫色。綠色系

品種多數(shù)僅在花蕾期、初開期為淺綠色或黃綠色，盛開期則近乎白色，藍(lán)色系也不

是純正的藍(lán)色，而是受紅色花青素的助色素作用的影響而變成了藍(lán)色。

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