纖用亞麻主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性和主成分分析

曹洪勛，夏尊民，宋鑫玲，李秋芝，趙越，姜穎，王曉楠，高宇

(黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163319)

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纖用亞麻主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性和主成分分析

曹洪勛，夏尊民*，宋鑫玲，李秋芝，趙越，姜穎，王曉楠，高宇

(黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163319)

摘要：為揭示亞麻抗倒伏能力與產(chǎn)量之間的關(guān)系，試驗(yàn)采用田間小區(qū)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，對(duì)雜交后代經(jīng)預(yù)備試驗(yàn)圃篩選得到的6份材料的原莖產(chǎn)量、纖維產(chǎn)量、抗倒性等級(jí)等11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行測(cè)定，利用主成份分析法進(jìn)行分析。結(jié)果表明: (1)抗倒性等級(jí)因子與纖維產(chǎn)量因子代表了參試材料86.65%的信息；(2)在高世代鑒定中，必須把抗倒性等級(jí)放在第一位，在選擇過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)控制株高，莖粗要適中，以保持莖稈強(qiáng)韌。

關(guān)鍵詞：主成份分析；纖維亞麻；抗倒性等級(jí)

影響纖維亞麻產(chǎn)量的因子有很多，比如：原莖產(chǎn)量、纖維產(chǎn)量、岀麻率等。前人多采用方差分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法、主因子法研究上述因子之間的相關(guān)性。楊建兵[1]等采用方差分析法將10份外引亞麻的產(chǎn)量性狀進(jìn)行分析，結(jié)果表明品種間差異不顯著，但環(huán)境間差異顯著。杜剛[2]等對(duì)亞麻主要性狀與原莖產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析的結(jié)果是: 在亞麻品種選育過(guò)程中應(yīng)側(cè)重對(duì)株高、工藝長(zhǎng)度、單株莖重等主要性狀的研究。萬(wàn)衛(wèi)東[3]采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法研究與纖維亞麻產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀，研究表明，主要農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量影響的關(guān)聯(lián)度大小為莖粗>初花期>生育期>工藝長(zhǎng)度>株高>出麻率>分枝數(shù)。劉海龍[4]采用主因子分析法認(rèn)為纖維亞麻育種的第一主因子是與長(zhǎng)麻率相關(guān)的農(nóng)藝性狀。

主成份分析法與關(guān)聯(lián)度法原理較為相近，但有優(yōu)勢(shì)。其原理是利用降維的思想，把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。根據(jù)各農(nóng)藝性狀特征向量的數(shù)值將不同性狀指標(biāo)劃分到不同的主成份之中，同一指標(biāo)在各主成份中的最大值所在位置即為其所屬主成份[5]。

前人多有提及倒伏對(duì)亞麻生產(chǎn)的危害，王玉富[6]等提出：“倒伏”是影響亞麻收獲的重要因素，同時(shí)倒伏也嚴(yán)重影響著亞麻產(chǎn)量和纖維品質(zhì)。雖然大多提及倒伏的危害，但卻沒(méi)有提出解決方法。因此本研究運(yùn)用主成份分析法探討抗倒性等級(jí)和生育日數(shù)、株高、工藝長(zhǎng)度、分枝數(shù)、蒴果數(shù)、莖粗、千粒重、原莖產(chǎn)量、纖維產(chǎn)量、出麻率共11個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性，通過(guò)主成份分析研究累積方差貢獻(xiàn)率，確定各農(nóng)藝性狀所屬主成份。旨在為纖維亞麻新品種的選育和栽培技術(shù)提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用雜交后代經(jīng)預(yù)備試驗(yàn)圃篩選得到的材料6份，分別是12-154、12-161、12-164、12-324、12-464、12-477。以“雙亞12號(hào)”為對(duì)照。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理方法

試驗(yàn)于黑龍江省大慶市星火牧場(chǎng)三連進(jìn)行，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4次重復(fù)。小區(qū)面積12 m2，長(zhǎng)8 m，寬1.5 m，行距15 cm，10行區(qū)條播，區(qū)間道寬0.5 m，組間道寬1 m。播種密度為:有效播種粒數(shù)2000粒/m2，播種日期為5月22日，材料達(dá)到工藝成熟期后適時(shí)收獲，田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)類似。

1.3調(diào)查指標(biāo)及數(shù)據(jù)處理方法

調(diào)查方法：采用z字形式順序取樣法，每小區(qū)隨機(jī)取樣20株，作為考種材料。

調(diào)查指標(biāo)：生育日數(shù)、抗倒性等級(jí)、原莖產(chǎn)量、纖維產(chǎn)量、出麻率，以及考種指標(biāo)：株高、工藝長(zhǎng)度、分枝數(shù)、蒴果數(shù)、莖粗、千粒重。共11項(xiàng)，各指標(biāo)調(diào)查方式及方法參考王玉富[6]等提出的標(biāo)準(zhǔn)。

利用excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到調(diào)查指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表，用SAS 9.2進(jìn)行數(shù)據(jù)主成分分析。

2結(jié)果與分析

2.1各農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

試驗(yàn)獲得11個(gè)農(nóng)藝性狀的基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(表1)，結(jié)果表明：參試材料中12-161的全麻率達(dá)到31%，抗倒性等級(jí)為0.88，全麻產(chǎn)量1732.9 kg/hm2；而對(duì)照全麻率只有21%，抗倒性等級(jí)為2.75,全麻產(chǎn)量為1284.48 kg/hm2。利用SAS計(jì)算相關(guān)系數(shù)(表2)，結(jié)果表明：抗倒性等級(jí)與全麻率呈負(fù)相關(guān)，但是相關(guān)性不顯著；抗倒性等級(jí)與株高、工藝長(zhǎng)度、莖粗呈極顯著正相關(guān)，與原莖產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；原莖產(chǎn)量與全麻率呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。

表1參試品系主要農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)表

Tab.1The main agronomic traits statistics of stains

材料名生育日數(shù)(天)株高(cm)工藝長(zhǎng)(cm)分枝數(shù)(個(gè))蒴果數(shù)(個(gè))莖粗(mm)千粒重(g)抗倒性等級(jí)原莖產(chǎn)量(kg/hm2)全麻產(chǎn)量(kg/hm2)全麻率(%)12-15471.7588.2374.872.673.801.505.640.756600.001300.852712-16171.5091.7776.152.984.691.585.570.887034.381732.903112-16471.25100.2481.383.645.581.735.401.635690.631274.112912-32473.0094.7677.583.235.731.695.010.386834.381455.162712-46471.5088.6671.323.164.201.484.600.135493.751135.532712-47771.7590.5877.133.244.981.534.590.136052.081051.9422ck73.00107.3184.793.555.202.033.752.757872.921284.4821

表2參試品系主要農(nóng)藝性狀相關(guān)系數(shù)

Tab.2the correlation coefficient of the stains’ main agronomic traits

生育日數(shù)株高工藝長(zhǎng)分枝數(shù)蒴果數(shù)莖粗千粒重抗倒性等級(jí)原莖產(chǎn)量全麻產(chǎn)量全麻率生育日數(shù)1.00000.51090.47040.21240.43000.6498*-0.57360.34220.7260*0.0939-0.5373株高0.51091.00000.9432**0.7986**0.6486*0.9805**-0.53920.9096**0.53170.0468-0.3760工藝長(zhǎng)0.47040.9432**1.00000.7145*0.6669*0.9210**-0.41200.8689**0.56130.0523-0.4131分枝數(shù)0.21240.7986**0.7145*1.00000.7831**0.7002*-0.53960.5513-0.0089-0.2558-0.3175蒴果數(shù)0.43000.6486*0.6669*0.7831**1.00000.6006-0.23640.31620.16640.1189-0.1161莖粗0.6498*0.9805**0.9210**0.7002*0.60061.0000-0.58890.8990**0.6673*0.0997-0.4348千粒重-0.5736-0.5392-0.4120-0.5396-0.2364-0.58891.0000-0.3848-0.31800.47830.8428**抗倒性等級(jí)0.34220.9096**0.8689**0.55130.31620.8990**-0.38481.00000.6036*0.1367-0.2744原莖產(chǎn)量0.7260*0.53170.5613-0.00890.16640.6673*-0.31800.6036*1.00000.5009-0.3022全麻產(chǎn)量0.09390.04680.0523-0.25580.11890.09970.47830.13670.50091.00000.6470*全麻率-0.5373-0.3760-0.4131-0.3175-0.1161-0.43480.8428**-0.2744-0.30220.6470*1.0000

注：*表示0.05水平顯著，**表示0.01水平極顯著

2.2主成分分析

通過(guò)相關(guān)陣特征值、方差貢獻(xiàn)率及累積方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果表明：11個(gè)指標(biāo)共形成6個(gè)主成份，其中前三個(gè)成份的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為88.62%，理論上只需 85%以上的累計(jì)貢獻(xiàn)率即可認(rèn)為其具有較強(qiáng)的信息代表性[5]。因此前3個(gè)成份代表了11個(gè)農(nóng)藝性狀絕大部分信息(表3)。通過(guò)農(nóng)藝性狀相關(guān)陣特征向量結(jié)果表明，第一主成分Prin1相當(dāng)于6.0559個(gè)原始指標(biāo)的作用，它反映原始數(shù)據(jù)信息量55.05%，其表達(dá)式為Pin1=0.276x1+0.391x2+0.377x3+0.304x4+0.2658x5+0.399x6-0.276x7+0.338x8+0.254x9-0.01x10-0.229x11，表達(dá)式中株高、莖粗兩個(gè)性狀的系數(shù)最大；第二主成份Prin2相當(dāng)于2.1368個(gè)原始指標(biāo)的作用，其表達(dá)式為Prin2=0.014x1+0.08x2+0.103x3-0.148x4+0.089x5+0.098x6+0.404x7+0.169x8+0.308x9+0.657x10+0.475x11，表達(dá)式中全麻產(chǎn)量系數(shù)最大；第三主成份Prin3相當(dāng)于1.5550個(gè)原始指標(biāo)的作用,其表達(dá)式為Prin3=-0.423x1+0.149x2+0.136x3+0.483x4+0.387x5-0.001x6+0.205x7+0.033x8-0.501x9-0.096x10+0.307x11,表達(dá)式中分枝數(shù)、蒴果數(shù)系數(shù)最大。由此可知第一、第三主成份決定了亞麻的抗倒伏能力，第二主成份作為高纖育種的重要指標(biāo)(表4)。

表3相關(guān)陣的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率

Tab.3The eigenvalue, proportion and cumulative

序號(hào)特征值相鄰特征值之差方差貢獻(xiàn)率累積方差貢獻(xiàn)率16.05593.91910.55050.550522.13680.58180.19430.744831.55500.72950.14140.886240.82540.54350.07500.961250.28190.13690.02560.986860.14500.14500.01321.000070.00000.00000.00001.000080.00000.00000.00001.000090.00000.00000.00001.0000100.00000.00000.00001.0000110.00000.00000.00001.0000

表4農(nóng)藝性狀相關(guān)陣的特征向量

Tab.4The eigenvectors of agronomic traits matrix

Prin1Prin2Prin3Prin4Prin5Prin6Prin7Prin8Prin9Prin10Prin11X1生育日數(shù)0.2760.014-0.4230.5020.0370.599*0.2200.154-0.1170.136-0.168X2株高0.391*0.0800.149-0.150-0.0780.1730.255-0.8330.0000.0000.000X3工藝長(zhǎng)0.3770.1030.136-0.1440.486*-0.2040.0900.176-0.7010.0000.000X4分枝數(shù)0.304-0.1480.483*0.093-0.289-0.0940.1220.2440.1200.6800.000X5蒴果數(shù)0.2650.0890.3870.610*0.202-0.181-0.0020.0350.307-0.4620.127X6莖粗0.399*0.098-0.001-0.091-0.1030.217-0.8750.0000.0000.0000.000X7千粒重-0.2760.4040.205-0.0460.635*0.260-0.086-0.0790.2940.3693-0.096X8抗倒性等級(jí)0.3380.1690.033-0.539-0.0270.2060.2840.410*0.384-0.313-0.170X9原莖產(chǎn)量0.2540.308-0.501-0.0210.062-0.3280.0640.0090.2380.2370.601*X10全麻產(chǎn)量-0.0100.657*-0.0960.149-0.309-0.3560.001-0.029-0.0760.038-0.554X11全麻率-0.2290.4750.3070.013-0.3430.3680.0790.124-0.301-0.1150.499*特征值6.0559 2.1368 1.5550 0.8254 0.2819 0.1450方差貢獻(xiàn)率0.5505 0.1943 0.1414 0.0750 0.0256 0.0132累計(jì)方差貢獻(xiàn)率0.5505 0.7448 0.8862 0.9612 0.9868 1.0000

注：*表示農(nóng)藝性狀特征向量的最大值。

3結(jié)論與討論

通過(guò)主成份分析結(jié)果表明，第一主成分為：株高，莖粗兩個(gè)性狀的分量，第二主成分為全麻產(chǎn)量分量，第三主成分為蒴果數(shù)分量。第一、第三主成份決定了亞麻的抗倒伏能力，第二主成份作為高纖育種的重要指標(biāo)。這與劉海龍[2]的多元分析法基本吻合，說(shuō)明此方法正確有效，且具有一定的可重復(fù)性。

11個(gè)農(nóng)藝性狀構(gòu)成了6個(gè)成份分量，其中前三個(gè)主成份代表了參試材料的絕大部分信息。其中最重要的因子是決定抗倒性等級(jí)的性狀，由此說(shuō)明，在高世代鑒定中，必須把抗倒性等級(jí)放在第一位，在選擇過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)控制株高，莖粗要適中，以保持莖稈強(qiáng)韌。其次是纖維產(chǎn)量，劉方等人[7]研究表明：纖維產(chǎn)量與株高，工藝長(zhǎng)，莖粗，原莖產(chǎn)量，出麻率呈極顯著正相關(guān)。因此育種工作中，在保證不倒伏的前提下，還要提高原莖產(chǎn)量和出麻率。

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Correlation and Principal Component Analysis of Fiber Flax Main Agronomic Traits

CAO Hongxun, XIA Zunmin*, SONG Xinling, LI Qiuzhi,ZHAO Yue, JIANG Ying, WANG Xiaonan, GAO Yu

(Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Sciences, Daqing 163319, Heilongjiang, China)

Abstract:To reveal the relationship between flax lodging capacity and yield, a field experiment was carried out by using randomized block design. Six materials from preliminary test nursery were used in the experiment. Meanwhile, 11 agronomic characters such as stem yield, fiber production and lodging resistance rating were obtained and analyzed by using Principal Component Analysis. The results showed that: (1) lodging resistance rating factor and fiber production factor represented 86.65% of the tested material information; (2) lodging resistance rating must be prioritized character, then height and stem diameter should be moderate in order to maintain robust stem in the high-generation identification.

Keywords:principal component analysis; fiber flax; lodging resistance rating

中圖分類號(hào)：S563.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：曹洪勛(1982-)，男，農(nóng)藝師，主要從事亞麻育種。E-mail:cao hongxun@163.com。*通訊作者： 夏尊民(1968-)，男，研究員，從事亞麻、漢麻育種。E-mail：xiazunmin68@126.com。

基金項(xiàng)目：黑龍江省科學(xué)院青年創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目

收稿日期：2015-08-12

文章編號(hào)：1671-3532(2016)02-0075-04