小麥產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀的對應(yīng)分析及偏相關(guān)分析

陳榮江，趙 暉，朱明哲，王國亮，胡 平，陳利風(fēng)

(河南科技學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003)

小麥?zhǔn)侵饕募Z食作物，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的日益提高，人們對食物結(jié)構(gòu)的需求開始由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)化。因此，小麥育種工作者不僅要注重小麥高產(chǎn)，更重要的是提高小麥的品質(zhì)。前人曾利用對應(yīng)分析，從小麥品種、性狀間的親疏關(guān)系進(jìn)行了小麥聚類研究，如薛覺民等運(yùn)用對應(yīng)分析對山西省小麥進(jìn)行生態(tài)區(qū)劃研究［1］、肖枝洪等有對小麥品種(系)的耐濕性采用對應(yīng)分析進(jìn)行有效分類與綜合評價［2］。對小麥產(chǎn)量與品質(zhì)性狀相互制約相互依存關(guān)系的研究報(bào)道也很多，如楊崇力、曹莉、曹俊梅、楊春霞等分別對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀相互關(guān)系進(jìn)行了研究［3－6］，黃承彥等對小麥品種品質(zhì)狀況進(jìn)行了分析［7］。然而上述研究由于試驗(yàn)條件、生態(tài)環(huán)境以及研究問題的角度不同，研究結(jié)果不盡一致。對2006－2007 年連續(xù)兩年參加河南省小麥區(qū)試品種的產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀進(jìn)行對應(yīng)分析和偏相關(guān)分析，以期為小麥品種改良目標(biāo)及其性狀相關(guān)性選擇提供有益信息。

1 材料與方法

1.1 材料

分析資料來源于2006－2007 年河南省小麥區(qū)試高肥冬水組連續(xù)參試兩年的品種試驗(yàn)結(jié)果。參試品種包括:泰麥2016、中作七號、321－2－3、中麥12、金豫麥2 號、平麥998、濟(jì)麥4 號、溫9912、許科99087、豫保1 號、泛麥8 號、輪選01－11、新89019、鄭農(nóng)20、金豫麥6 號、鄭豫麥9987、漯9908、天豐18、03 中35，共19 個品種。分析的性狀包括:①品質(zhì)性狀:密度(x1，g·L－1)、蛋白質(zhì)(x2，%)、濕面筋(x3，%)、降落數(shù)值(x4，s)、吸水量(x5，mg·100 g－1)、形成時間(x6，min)、穩(wěn)定時間(x7，min)和沉淀值(x8，ml);②產(chǎn)量性狀:公頃穗數(shù)(x9，萬)、穗粒數(shù)(x10，粒)、千粒質(zhì)量(x11，g)和公頃產(chǎn)量(x12，kg)，共12 個性狀。

1.2 方法

1.2.1 對應(yīng)分析。對應(yīng)分析是將R 型和Q 型因子分析相結(jié)合的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它將樣品與變量結(jié)合起來分析，其結(jié)果能統(tǒng)一反映在一張圖上，便于對統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行專業(yè)解釋。對應(yīng)分析中的數(shù)據(jù)變換及分析步驟如下:

(2)因子分析。

(3)繪制對應(yīng)分析圖。為了能在一張二維圖上清楚的表現(xiàn)各品種和指標(biāo)之間的關(guān)系，這里分別提取R 型和Q 型因子分析的前兩個因子R1、R2、Q1、Q2，再將Z 陣看成原始數(shù)據(jù)陣(第i 行看成第i 個樣品，第j 列看成第j 個變量)，計(jì)算變量與樣品的主因子值，然后將變量與樣品的主因子值標(biāo)在同一張圖上。這樣，根據(jù)變量與樣品在坐標(biāo)系F1－F2(G1－G2)中的位置關(guān)系，可以直觀地解釋品種、性狀以及二者之間的親疏關(guān)系。

1.2.2 偏相關(guān)分析。對多變量的相關(guān)分析，需要將其它變量加以固定，排除它們對所討論的兩變量相關(guān)的影響而得出的凈相關(guān)，反映在多個變量中兩兩變量的真實(shí)相關(guān)關(guān)系。偏相關(guān)分析的步驟為:(1)記R 為因子變量x1，x2，…xp及目標(biāo)變量Y 間的相關(guān)系數(shù)矩陣，先計(jì)算其逆陣:

3 結(jié)果與分析

3.1 各主要性狀的平均值和變異系數(shù)

為了解參試品種產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的平均水平及變異幅度，對各性狀進(jìn)行簡單統(tǒng)計(jì)分析，見表1。

表1 參試各性狀的平均值及變異系數(shù)Table 1 Averages and variation coefficients for the traits in tested varieties

結(jié)果表明，公頃產(chǎn)量平均為7 649.8 kg，變異系數(shù)為4.56%，參試品種在產(chǎn)量上的差異很小;公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量3 個產(chǎn)量因素性狀的變異系數(shù)均處于10%左右，差異不大。品質(zhì)性狀的變異系數(shù)在8%以下的依次為濕面筋(7.85%) ＞蛋白質(zhì)(5.89%) ＞吸水量(5.3%) ＞密度(2.02%)，可知各品種的這些品質(zhì)比較穩(wěn)定;變異系數(shù)在10%～20%的品質(zhì)性狀依次為沉淀值(18.56%) ＞降落數(shù)值(12.71%)，為中等穩(wěn)定性狀;變異系數(shù)最高的性狀為穩(wěn)定時間(74.59%)和形成時間(39.94%)，這兩個性狀很不穩(wěn)定，具有明顯的改良空間。

3.2 參試品種的對應(yīng)分析

為了解各參試品種的性狀特征，首先對各品種及所考察的性狀進(jìn)行R 型因子分析。按累積方差貢獻(xiàn)率選取兩個主因子(其累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)77.78%，接近80%)，可基本反映參試品種的絕大部分信息，其因子載荷陣見表2。從表2 可見，第一主因子載荷中以穩(wěn)定時間(x7)、沉淀值(x8)的載荷值較大，主要反映參試品種的品質(zhì)信息，故稱為品質(zhì)因子。第一主因子值越大，表明其綜合品質(zhì)愈優(yōu);第二主因子降落數(shù)值(x4)的載荷最大，稱為降落數(shù)值因子。然后，根據(jù)R 型因子分析結(jié)果進(jìn)行Q 型因子分析，結(jié)果見表3。根據(jù)對應(yīng)分析的原理，將各參試品種與諸性狀的得分值分別標(biāo)注在以公因子F1和F2所確定的坐標(biāo)系上，圖1，就可分辨品種與不同性狀的親疏關(guān)系。

表2 R 型分析的主因子載荷陣Table 2 Principal factors pattern of R

圖1 19 個參試品種12 個性狀的對應(yīng)分析結(jié)果Fig.1 The corresponding analysis results of 12 traits of 19 varieties

表3 Q 型分析的主因子載荷陣Table 3 Principal factors pattern of Q

從圖1 可以看出，按照品種與性狀的距離大致可以分為三大類。第一類包括鄭豫麥9987 (p)、金豫麥2 號(e)、天豐18 (r)、新89019 (m)、泛麥8 號(k)、03 中35 (s)、許科99087 (i)、豫保1 號(j)、漯9908 (q)，共9 個品種，這類品種表現(xiàn)為產(chǎn)量高，但綜合品質(zhì)欠佳，為高產(chǎn)中質(zhì)類品種。第二類含平麥998 (f)、濟(jì)麥4 號(g)二品種，屬中產(chǎn)中質(zhì)類品種。第三類包括泰麥2016 (a)、中作七號(b)、321－2－3 (c)、中麥12 (d)、溫9912 (h)、輪選01－11 (l)、鄭農(nóng)20 (n)、金豫麥6 號(o)，共8 個品種，它們離高產(chǎn)性狀指標(biāo)距離較遠(yuǎn)，但與優(yōu)質(zhì)指標(biāo)的密度(x1，g·L－1)、蛋白質(zhì)(x2，%)、濕面筋(x3，%)、形成時間(x6，min)、降落數(shù)值(x4，s)很貼近，為中低產(chǎn)、中上質(zhì)品種。品種各性狀的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差表明，第三類8 個品種的品質(zhì)指標(biāo)中密度、蛋白質(zhì)、濕面筋、降落數(shù)值、穩(wěn)定時間及沉淀值最高，第一類這些品質(zhì)指標(biāo)的對應(yīng)值偏低，見表4。平均公頃產(chǎn)量依次為第一類＞第二類＞第三類。

表4 各類品種各性狀的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差Table 4 Averages and standard deviation of each trait in varieties from each category

3.3 偏相關(guān)分析

3.3.1 產(chǎn)量性狀間的偏相關(guān)分析。產(chǎn)量因素性狀與產(chǎn)量的偏相關(guān)分析結(jié)果顯示，公頃穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量均極顯著負(fù)相關(guān)，與公頃產(chǎn)量呈正相關(guān)(達(dá)0.1 水平顯著)，見表5;穗粒數(shù)與千粒質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與產(chǎn)量顯著正相關(guān)。

表5 產(chǎn)量性狀間的偏相關(guān)系數(shù)Table 5 Partial correlated coefficients among yield traits

千粒質(zhì)量與產(chǎn)量顯著正相關(guān)。3 個產(chǎn)量因素對產(chǎn)量的相關(guān)程度依次為穗粒數(shù)＞千粒質(zhì)量＞公頃穗數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以看出，在保持公頃穗數(shù)600 萬·hm－2的前提下，增加穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，可以提高小麥產(chǎn)量。

3.3.2 品質(zhì)性狀間的偏相關(guān)分析。8 個品質(zhì)性狀的偏相關(guān)分析(表略)表明，密度與蛋白質(zhì)、濕面筋均達(dá)顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.615 3*，0.653 8*)，形成時間與穩(wěn)定時間呈極顯著正相關(guān)(r =0.728 8＊＊)，吸水量與沉淀值顯著負(fù)相關(guān)(r =－0.562 0*)，其它品質(zhì)性狀間的偏相關(guān)均未達(dá)顯著水平。據(jù)此可知，選擇密度高的品種，對提高小麥蛋白質(zhì)與濕面筋含量有明顯的效果。

3.3.3 產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的偏相關(guān)。小麥產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的偏相關(guān)分析結(jié)果(表略)，除產(chǎn)量與密度的正相關(guān)系數(shù)(0.372 0)較大外，其它性狀間的相關(guān)性較低。說明產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀相互影響很小，因此，從產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀的相關(guān)性進(jìn)行選擇，對提高小麥品質(zhì)很難湊效。在小麥育種過程中，除追求高產(chǎn)選育目標(biāo)外，必須注重早代對品質(zhì)性狀的擇優(yōu)選取。

4 討論

(1)根據(jù)河南小麥區(qū)試品種的表現(xiàn)，從產(chǎn)量上看，各參試品種均明顯增產(chǎn)，若再適度提高穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，將會使小麥產(chǎn)量更上一個臺階。從品質(zhì)上看，大部分參試品種屬中等品質(zhì)。這可能與河南小麥育種目標(biāo)逐漸由追求高產(chǎn)轉(zhuǎn)向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有關(guān)。一些育種單位，在采用生物技術(shù)保證高產(chǎn)的同時，從早代就對品質(zhì)性狀進(jìn)行檢測和選擇，一些品質(zhì)性狀指標(biāo)，如蛋白質(zhì)、濕面筋等雖然得到相應(yīng)的改善，但要將多種優(yōu)良品質(zhì)基因聚合到同一品種內(nèi)，還需要進(jìn)一步的努力。

(2)根據(jù)對應(yīng)分析將19 個供試品種劃分為三大類，并計(jì)算各類品種產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，從而明確了各類品種的改良目標(biāo)，對第一類高產(chǎn)中質(zhì)類品種，除保持產(chǎn)量穩(wěn)中有升外，應(yīng)注重各項(xiàng)品質(zhì)性狀的全面改良與提高;對第二類中產(chǎn)中質(zhì)類品種，除注意增加穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量提高產(chǎn)量外，還應(yīng)注意改良其降落數(shù)值、穩(wěn)定時間和沉淀值等品質(zhì)性狀;對第三類中低產(chǎn)中上質(zhì)類品種，除保持各品質(zhì)性狀指標(biāo)穩(wěn)中有升外，應(yīng)著重提高穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，方可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的預(yù)期目標(biāo)。

(3)產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間的偏相關(guān)分析表明，各性狀間的相關(guān)系數(shù)均未達(dá)顯著水平。說明產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀與各項(xiàng)品質(zhì)性狀相互影響是可以克服的，可以同時達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。密度不僅與產(chǎn)量正相關(guān)程度較強(qiáng)，并且同蛋白質(zhì)、濕面筋呈顯著的正相關(guān)，因此在注重提高穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的同時，加強(qiáng)對容重的選擇，可能是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的有效途徑。

［1］薛覺民，韓春璉，曹家林. 山西省小麥生態(tài)區(qū)劃［J］. 生物數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)，1997，12 (5):569－574.

［2］肖枝洪，黃 征. 小麥品種(系)耐濕性的對應(yīng)分析［J］. 統(tǒng)計(jì)與決策，2008 (19):98－100.

［3］楊崇力，羅樹中. 小麥產(chǎn)量和品質(zhì)若干性狀的相關(guān)性［J］. 浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1990 (03):20－24.

［4］曹 莉，王 輝，李學(xué)軍，等. 黃淮冬麥區(qū)小麥品質(zhì)性狀與產(chǎn)量性狀的關(guān)系研究［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，21 (2):117－121，141.

［5］曹俊梅. 新疆近年中晚熟冬小麥新品系產(chǎn)量和品質(zhì)性狀分析. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，47 (4):659－663.

［6］楊春霞. 小麥產(chǎn)量與若干品質(zhì)性狀的相關(guān)研究［J］. 耕作與栽培，2001 (3):11－12.

［7］黃承彥，遲 斌，曲輝英，等. 山東省小麥品種品質(zhì)狀況分析［J］. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004 (2):12－15.

［8］杜 強(qiáng)，賈麗艷. SAS 統(tǒng)計(jì)分析標(biāo)準(zhǔn)教程［M］. 北京，人民郵電出版社，2010.