新疆春小麥品種（系）農(nóng)藝性狀的主成分和聚類分析

管利軍　朱曉平　陶志柱　鄭新疆

摘要[目的]對新疆春小麥品種（系）農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析和聚類分析。[方法]以30個新疆自育的春小麥品種（系）為參試品種（系），采用主成分分析和聚類分析法分析各品種（系）的農(nóng)藝性狀。[結(jié)果]生育期、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)和成穗率4個農(nóng)藝性狀是影響新疆春小麥產(chǎn)量的主要因子；在遺傳距離8.37水平上將30份品種（系）分為4類。[結(jié)論]當(dāng)春小麥品種（系）生育期較短，最高總莖數(shù)適中，收獲穗數(shù)和成穗率較高時，較易獲得高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞春小麥；農(nóng)藝性狀；主成分分析；聚類分析

中圖分類號S512.1+2文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）31-0034-02

Abstract[Objective]Cluster analysis and principal component analysis were performed for the agronomic traits of spring wheat varieties（lines） in Xinjiang. [Method] 30 spring wheat varieties（lines） were selected，the characters were analyzed by principal component analysis and cluster analysis.[Result] 4 agronomic traits （growth period，the highest total stem number， the number of spike and the rate of spike） were the main factors affecting the yield of spring wheat. 30 kinds of varieties （lines） were divided into 4 categories when the genetic distance was 8.37. [Conclusion] Its easy to obtain high yield when the growth period of spring wheat varieties （lines） was shorter， the highest total stem number was moderate， the number of spike and the rate of spike were higher.

Key wordsSpring wheat；Agronomic characters；Principal component analysis；Cluster analysis

小麥?zhǔn)俏覈蠹Z食作物之一，其面積和產(chǎn)量均占全國糧食作物的1/4左右[1]。新疆是我國西北重要的小麥優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)和消費區(qū)，小麥消費總量和人均消費量都高于全國平均水平，小麥的有效生產(chǎn)與供給對保證全疆糧食供需平衡和區(qū)域糧食安全起著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)有土地資源的基礎(chǔ)上培育高產(chǎn)小麥品種是小麥育種的重要目標(biāo)。目前小麥育種主要采用的還是雜交育種，因此，選擇育種材料是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[2]。

新疆地處我國西北，地理、氣候條件復(fù)雜，小麥種質(zhì)資源豐富[3]。

春小麥產(chǎn)量受多種農(nóng)藝性狀的共同作用，明確各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響，對育種和高產(chǎn)栽培都有重要意義[4]。目前對新疆小麥地方品種的研究涉及小麥遺傳多樣性[5-7]、品質(zhì)性狀[8-9]和分子標(biāo)記[10-11]等各個方面，但對春小麥農(nóng)藝性狀方面的研究較少。該研究擬從30個新疆春小麥品種（系）中篩選出高產(chǎn)或某些農(nóng)藝性狀表現(xiàn)突出的材料，以期為育種家進(jìn)一步開展品種選育提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料與試驗地

選用在新疆自育的春小麥品種（系）30個，編號為1～30。

2016 年4月初播種于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十三師紅山農(nóng)場試驗站，選擇地力中等，灌溉能及時保障的平坦地塊，試驗地前茬作物為小麥。

1.2試驗設(shè)計與方法

播種方式為人工點播，每個品種10行，行長11.1 m、寬1.5 m，小區(qū)面積16.7 m2，重復(fù)3次，田間試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。

成熟收獲時從每行中間隨機(jī)抽取10株進(jìn)行農(nóng)藝性狀考察，考察指標(biāo)有生育期（x1）、最高總莖數(shù)（x2）、收獲穗數(shù)（x3）、成穗率（x4）、基本苗（x5）、株高（x6）、穗長（x7）、結(jié)實小穗數(shù)（x8）、主穗粒重（x9）、穗粒數(shù)（x10）、容重（x11）、千粒重（x12）等，取各指標(biāo)平均值。

1.3數(shù)據(jù)分析方法

采用DPS 分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及分析[12]。

2結(jié)果與分析

2.1農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

由表1可知，考察的12個農(nóng)藝性狀變異程度不同，有4個性狀的變異系數(shù)超過10%，變異系數(shù)由大到小依次為生育期、最高總莖數(shù)、成穗率、收獲穗數(shù)、基本苗、穗粒數(shù)、主穗粒重、株高、千粒重、結(jié)實小穗數(shù)、穗長、容重，變異系數(shù)最大的是生育期（17.7%），變異系數(shù)最小的是容重（1.9%）。由此可知，供試材料在生育期、最高總莖數(shù)、成穗率、產(chǎn)量、收獲穗數(shù)等方面變異豐富，說明這些性狀是供試材料性狀選擇的主要差異性狀，在這些性狀間進(jìn)行遺傳改良潛力較大；結(jié)實小穗數(shù)、穗長、容重等性狀遺傳差異較小，說明供試材料在這幾個性狀上表現(xiàn)較為穩(wěn)定，且容重尤其穩(wěn)定。

2.2主成分分析

為了進(jìn)一步確定影響春小麥特征特性的主要性狀，對變異系數(shù)超過10%的4個農(nóng)藝性狀進(jìn)行了主成分分析[13]，結(jié)果見表2。根據(jù)累積貢獻(xiàn)率≥85%的標(biāo)準(zhǔn)[14]，此項試驗入選的主成分有3個，其積累貢獻(xiàn)率近9983%（表3），代表了春小麥主要農(nóng)藝性狀的大部分變異。第一主成分的特征值為1.822 56，貢獻(xiàn)率為45.564 10%，影響其農(nóng)藝性狀為生育期，將第一主成分稱為生育期因子，且增大第一主成分因子，收獲穗數(shù)、成穗率相應(yīng)減少，因此，第一主成分因子偏低較好；影響第二主成分的農(nóng)藝性狀為最高總莖數(shù)，將第二主成分稱為最高總莖數(shù)因子，且增加第二主成分因子，收獲穗數(shù)、成穗率增加，故對于增產(chǎn)的目標(biāo)，第二主成分因子適中偏高較好；影響第三主成分的農(nóng)藝性狀為收獲穗數(shù)，將第三主成分稱為收獲穗數(shù)因子，增加最高總莖數(shù)和收獲穗數(shù)，成穗率減少，因此，收獲穗數(shù)應(yīng)選擇適中偏低。影響春小麥特征特性的主要農(nóng)藝性狀包括生育期、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)、成穗率。

2.3聚類分析

在主成分分析的基礎(chǔ)上，以生育期、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)、成穗率這4個農(nóng)藝性狀為指標(biāo)，采用離差平方和法進(jìn)行聚類分析（圖1），在遺傳距離8.37水平上把30份品種（系）分為4類，第Ⅰ大類：共有21 份種質(zhì)材料，包括1、2、3、4、5、6、7、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、24，其生育期、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)、成穗率的平均值分別為127 d、1 017.9萬個/hm2、641.6萬穗/hm2、64.4%，其表現(xiàn)為收獲穗數(shù)較大，最高總莖數(shù)、生育期適中，成穗率較低。第Ⅱ大類：共有7份種質(zhì)材料，包括8、21、23、26、28、29、30，其生

育期、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)、成穗率的平均值分別為129 d、

924.9萬個/hm2、631.7萬穗/hm2、68.9%，其表現(xiàn)為成穗率、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)、生育期均適中。第Ⅲ大類：只有1 份種質(zhì)材料，編號為25，其生育期、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)、成穗率的平均值分別為130 d、690.0萬個/hm2、529.5萬穗/hm2、76.7%，其表現(xiàn)為成穗率較高，生育期較長，最高總莖數(shù)、生育期適中，收獲穗數(shù)較低。第Ⅳ大類：只有1 份種質(zhì)材料，編號為27，其生育期、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)、成穗率的平均值分別為125 d、826.5萬個/hm2、564.0萬穗/hm2、68.2%，其表現(xiàn)為生育期偏短，成穗率、最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)均適中（表4）。

3結(jié)論與討論

（1）小麥品種的這些性狀和產(chǎn)量因素之間是相互制約、相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展的，在產(chǎn)量因素的構(gòu)成上，不能片面強(qiáng)調(diào)某一些狀的提高，只有品種的各性狀協(xié)調(diào)發(fā)展，才能使小麥產(chǎn)量得到進(jìn)一步提高。

（2）對春小麥品種的遺傳類型進(jìn)行劃分，在選擇育種材料時突出目標(biāo)性狀，為進(jìn)行材料選擇奠定了基礎(chǔ)。

（3）在參試材料中，當(dāng)?shù)谝恢鞒煞州^低，第二主成分適中，第三、第四主成分較高時，即生育期較短，最高總莖數(shù)適中，收獲穗數(shù)和成穗率較高時，春小麥較易獲得高產(chǎn)。

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