新旧比色卡颜色变化及其在长寿花花色测定和品种分组上的应用.pdf

南京农业大学学报():/.:./.收稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目()云南省科技计划项目农业联合面上项目()云南省技术创新人才培养项目()作者简介:滕彩玲研究实习员主要从事植物颜色类性状表型分析及分子标记开发研究:.通信作者:刘艳芳研究员主要从事花青甙显色表型物质基础及遗传基础研究:.邓超高级农艺师主要从事植物新品种保护和品种测试工作:.滕彩玲王传宇杨晓洪等.新旧比色卡颜色变化及其在长寿花花色测定和品种分组上的应用.南京农业大学学报():.():.新旧比色卡颜色变化及其在长寿花花色测定和品种分组上的应用滕彩玲王传宇杨晓洪韩瑞玺刘艳芳邓超(.云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所云南 昆明.北京市数字植物重点实验室北京.农业农村部科技发展中心北京)摘要:目目的的 本文旨在分析花色测试常用工具 英国皇家园艺学会比色卡()长期使用后的颜色变化情况以及颜色变化在花色测定和花色性状品种分组上的影响 方方法法 使用色差仪对新(未使用)和旧(使用 年)的 进行颜色测定并利用色差仪及新、旧 套 对 个长寿花品种进行花色测定和花色分组分析比较 种测色分组结果的优劣 结结果果 新、旧 套 在统计学水平上存在显著差异(.)差异大小与色块使用频率和装订孔距离成正相关 个色块中除 个色块外 套 色差值小于人眼可觉察的.个 单位 套 在长寿花花色测定上一致性为 另外基于 和目测的品种分组存在边界不清部分分组过大、过小或重叠等问题 基于 和聚类分析的品种分组将 个品种划分为白、黄、橙、浅粉、粉、红和紫红 大色组其品种花色分组的合理性在花色测定值 三维色空间、二维坐标分布、箱线图、视觉图像中得以证实 结结论论 新、旧 套 色卡间的颜色变化统计学差异在人眼可察觉范围外不影响目测比色法的花色测定结果但 目测比色的品种花色分组间存在重叠区间不宜应用于严格的品种花色分组关键词:长寿花花色测定品种分组 色空间中图分类号:.文献标志码:文章编号:()(.):().()().(.).南 京 农 业 大 学 学 报第 卷 :.:花色作为重要的育种性状、经济性状和观赏性状 常用于品种特异性()、一致性()和稳定性()测试(测试)以及品种真实性鉴定和育种评价是重要的品种分组性状 现行花色测定方法主要包括基于目测的色卡比对法和基于分光光度的色差仪测定法英国皇家园艺学会比色卡()是国际植物新品种保护联盟()在 测试中使用的颜色性状测定工具 含 个色块、张色卡页、个色本()色卡页从 开始依次编有阿拉伯数字中间穿插 页(以 开头页码与前页一致)每张色卡页上按顺序排列、个色块色块中间有 个直径.的比色孔各色块编号为“页码编号/”如、各色本在基部(临近 位置)打孔活页装订 使用时将 中 个色本呈扇形打开待测区域置于比色孔处将与待测区域颜色视觉最接近的色块编号定义为该区域颜色编号 将 个色块分为 个色组用于颜色描述 实际操作中测试员常将 个色组用于植物品种分组除比色卡外人们还使用色空间量化颜色特征 色空间也称孟塞尔色空间将上百万个颜色划分为红()、红黄()、黄()、黄绿()、绿()、绿蓝()、蓝()、蓝紫()、紫()、紫红()共 个色系 色空间由(红绿度)、(黄蓝度)、(明度)个坐标构成最为接近人类视觉颜色空间 颜色值常用于计算颜色间距离即色差 色差是人眼对于色彩的辨别能力人眼能辨识察觉到的色差称为色彩视觉阈限 一般认为 个 色差单位是人眼色彩视觉阈限值在人眼色彩视觉阈限范围内:.时无法区分.时几乎无差别.时差别微小.时差异难辨别长寿花(.)为景天科伽蓝菜属()多年生肉质草本 长寿花植株小巧玲珑、株型紧凑、叶片翠绿、花朵密集、环境适应性强具有很高的观赏价值可赏花、赏叶是非常理想的室内盆栽花卉 因其花期正逢圣诞、元旦和春节而且花期长也常作为节日用花 目前国内长寿花花色测定以及基于花色的品种分组未见报道 属于进口产品测试机构长期使用一套 后各色块颜色是否存在差异、颜色测定是否准确未见相关报道 本研究以长寿花 花色测定作为切入点首先对新(未使用)和旧(使用 年)的 进行 色空间颜色值测定之后对 套 在 个长寿花品种花色测定及其在品种分组上的应用进行分析评价旨在为科学有效地将 应用于花色测定提供基础数据 材料与方法.试验材料供试材料为新(未使用)的 版(标记为)、旧(使用 年)的 版(标记为 每年使用约 次)以及 份长寿花品种盛花期花朵.试验方法 颜色测定:使用色差仪()测定、各色块颜色对 和 色块比色孔上、下、左、右 个位置区域进行 次重复测定获取颜色参数值(、)基于 的花色测定:在长寿花盛花期和室内自然光条件下使用 和 对长寿花花瓣中间纯色部位进行比色测定每个品种选取 个单株每个单株选取 片花瓣重复比较后选定最为接近的 色号作为最终测定结果基于色差仪的花色测定:在光源/条件下将花瓣正面朝上平铺于白色 纸上使用色差仪校准仪器后将集光口对准花瓣中间纯色部位进行测量(每个品种 个单株每个单株 片花瓣)获取同一品 第 期滕彩玲等:新旧比色卡颜色变化及其在长寿花花色测定和品种分组上的应用种的全部参数取均值后作为最终测定参数值.数据分析使用 公司提供的 孟塞尔颜色空间转换表()完成 的孟塞尔色空间转化及色系划分利用 色差公式()()()计算 各色块间色差值同时计算 和 同一色块色差值使用 语言对 和 同一色块测定值进行标准差和方差分析从孟塞尔色空间色系、的 个色组、个色本、/色块排列顺序、同一色块上/下/左/右 个方位等层面分析 使用 年后颜色变化特征应用 软件采用“法”对长寿花品种花色、测定值进行系统聚类分析获得品种分组再同基于 个色组的品种分组进行对比研究图 使用前、后不同分类体系颜色差异分析 .孟塞尔色空间色系 .色系 .:蓝:蓝绿:绿:绿黄:紫:紫蓝:红:紫红:黄:黄红.下同 .结果与分析.使用前、后差异分析.统计学水平差异分析 对 和 的、测定值进行标准差和方差分析明确 使用 年后的颜色变化情况在孟塞尔色空间色系层面上 的(红)、(黄)、(紫)、(黄红)、(紫红)标准差明显高于(蓝)、(绿)、(紫蓝)、(蓝绿)、(绿黄)表明暖色系颜色在制作印刷时颜色均一比冷色系差 的、值变化程度普遍高于 对应值除(蓝)和(蓝绿)的 值以及(绿黄)的 值外其余色系的、值使用前后均出现统计水平上极显著变化(.)变化大小依次为:(红)、(紫红)、(紫)、(红黄)、(黄)(蓝紫)(绿)、(绿蓝)、(蓝)(黄绿)这与 主要用于测花红、紫、黄颜色高频率使用的实际情况一致(图)在 的 个色组层面上红、粉、黄、紫罗兰等色组同样呈现出使用前、后变化较大的问题总体南 京 农 业 大 学 学 报第 卷变化趋势从大到小为、(图)在 个色本层面上、值使用前后均出现统计水平上极显著变化(.的色块划分至不同的孟塞尔色空间色系计算色差均值结果(表)表明:色块 所属的(黄)色差值均值最大(蓝)次之(黄绿)最小其余色系色差值均值较为相近 以上结果表明 色块颜色稳定性持久性较好使用 年后色差变化较小表 色差分析结果统计(.)(.)序号.色系 色差值均值 序号.色系 色差值均值 序号.色系 色差值均值 .在长寿花花色测定和品种分组上的应用.基于 的花色测定及品种分组 使用 和 对 个长寿花品种进行花色目测比色测定 结果(表)表明:与 的测定结果一致与色差值水平差异分析结果一致 根据 的 个色组 个长寿花品种花色对应 个 色组可进一步划分到 个色组依据品种数量排列为:红色()、深红色()、粉色()、橙色()、紫色()、黄色()和白色()红色系占 表 目测比色法测定 个长寿花品种花色结果 色组 序号.颜色名称 品种数量 色组 序号.颜色名称 品种数量 白色 黄色 橙色 粉色 红色 深红色 紫色 .基于 色空间的花色测定及品种分组 对 个长寿花品种色差仪所测定、值进行系统聚类分析在聚类距离为 处绘制跳变线将品种分为 个组别(图)分别为白色系()、黄色系()、橙色系()、浅粉色系()、粉色系()、红色系()、紫红色系()(表)其中白色系分类结果与 分组结果一致 中深红色系品种分别被聚类为粉色系和红色系南 京 农 业 大 学 学 报第 卷图 基于花色色差仪测定值的 个长寿花品种聚类分析 表 基于聚类分析获得的 个品种分组的、值区间范围 类别品种分组 百分比/颜色系统 白色系.黄色系.橙色系.浅粉色系 .粉色系.红色系.紫红色系 .种品种分组方法的评价分析 箱线图分析显示在基于 的品种分组中橙色系、粉色系的、值以及深红色系在 值的四分位距较大区间跨度大深红色系在 值上存在多个异常值粉色系和深红色系、深红色系和紫色系在、区间分布均存在部份重叠(图)以上结果表明划分后的 个品种颜色分组的方法存在橙色系、粉色系、深红色系划分不科学粉色系、深红色系、紫色系色系难以区分等问题 在基于 色空间的品种分组中异常值分布较少各色系分布相对均匀红色系和紫红色系在、值上存在部分重叠但二者在 值上可被明显区分浅粉色系和粉色系在 值区间上较为接近但在、值上具明显差异粉色系和红色系在 值上存在部份重叠但在、值上具有明显差异(图 表)基于、三维空间分布图(图)和、二维坐标分布图(图)一方面可以看出长寿花品种花色过渡色较多花色变异较为丰富另一方面基于 色空间的品种分组获得的各色系分布较为集中色系间存在明显界限(图)个色系在、测定值(表)及其人眼视觉上(图)也进一步证明了基于 品种分组具有良好的品种区分效果 第 期滕彩玲等:新旧比色卡颜色变化及其在长寿花花色测定和品种分组上的应用图 个长寿花品种花色色系、值箱线图 .基于 目测对比法和 色组获得的 个色系的、值箱线图 .基于色差仪测定值和聚类分析获得的 个色系的、值箱线图 .图 长寿花不同色系坐标分布图 .、三维空间分布图 .、二维坐标分布图 .图 长寿花不同色系代表品种 .白色系白星.黄色系柏丽.橙色系法罗.浅粉色系粉妆.粉色系果冻.红色系凯茨.紫红色系.南 京 农 业 大 学 学 报第 卷 讨论本研究对新、旧 套 的、和 测定值标准差和方差进行分析发现 套 在统计学水平上存在极显著差异 分析具体原因:该差异与使用频率以及颜色所处部位离装订孔距离成正相关 和、红色和黄色等使用频率较高的色本和色系颜色变化明显要高离装订孔越远色块颜色变化越明显 在色差值水平上 套 也存在不同程度的变化变化趋势与统计结果一致 套 除 个色块外其余色块使用前、后色差值小于.表明颜色虽然发生了变化但该变化难以被人眼辨识 在花色测定的实际应用中 套色卡在长寿花花色测定上的一致率为 可见 颜色持久性好可长期用于植物颜色测定但仍需注意不同色系使用频率以及装订方式对 各色块的影响日常使用过程中应注意避免接触污染和纸页摩擦除对新、旧比色卡的分析研究外本研究还发现仅根据 目测比对结果进行品种花色分组的结果划分准确性差颜色分组间存在重叠区难以科学应用于品种花色分组此外 目测比色法只能提供基于人眼目测比对的定性结果无法提供准确、客观的颜色定量结果测定结果主观性强、误差大 而结合 参数值聚类分析后能很好建立视觉定性结果与仪器定量结果之间的联系从而使品种花色分组更符合品种花色颜色特征品种颜色分组结果更为科学、准确 但色差仪测定要求测量孔与待测物表面紧密贴合色差仪测量孔径存在一定测量范围所以对于一些表面存在褶皱、凸起等器官的颜色表型以及测定部位较小的花瓣或叶片颜色性状难以使用色差仪测定 目前植物颜色表型分析正在向基于图片处理的大数据分析和机器学习等方向扩展植物器官颜色表型测定方式或方法的改良、优化是品种测定研究的重要领域之一花青素苷是植物颜色表型的重要基础物质植物因体内花色素苷的种类和含量不同而表现出各种各样的颜色 等研究发现橙色、粉色、红色和紫红色的长寿花品种中含有天竺葵素、花青素、芍药素、飞燕草素、芍药素和马鞭草素的 二葡萄糖苷同时红色与紫红色花青素含量相同但紫红品种的槲皮素含量是红色品种的 倍 本研究基于 和聚类分析获得的 个长寿花品种分组结果与前人报道的花青素含量和修饰类别的划分结果一致进一步证明基于 和聚类分析的品种分组的合理性 科学分类界定品种花色不仅对品种分类而且对研究不同花色形成原因与花色育种及其指导生产都具有重要现实意义 本研究 个长寿花品种在、二维坐标第象限未见相关颜色分布表明长寿花缺乏蓝色、绿色花品种该结果与当前未见蓝色、绿色长寿花品种研究报道相一致 因此根据长寿花颜色表型判定及其品种分组结果长寿花花色育种应将培育绿色和蓝色花作为今后的重要方向参考文献:.():.():.().:.:./.().:/./.():.庞晓敏闵子建阚江明.基于 和 颜色空间的彩色图像分割.广西大学学报(自然科学版)():.()():().():.第 期滕彩玲等:新旧比色卡颜色变化及其在长寿花花色测定和品种分组上的应用(/):.赵小明滕鹏超宗靖国.人眼对不同颜色色差辨别能力的研究.电子科学技术():.():().汪哲弘徐海松.基于阈上小色差的色差公式权重函数研究.光学学报():.():().黄敏廖宁放刘浩学等.颜色视觉匹配中显示器颜色色差阈值的评价.光学学报():.():().:.():.宋强朱海红王祥.印刷色彩视觉阈限值的分析.广东印刷():.():().():.()():.:.:.():.():.:.():.():.王静徐雷锋王令等.百合花色表型数量分类研究.园艺学报():.():().郭鑫成仿云钟原等.紫斑牡丹花色表型数量分类研究.园艺学报():.().():().责任编辑:范雪梅