甘藍型油菜主要農(nóng)藝性狀相關性及主成分分析

倪正斌,王陳燕,孫雪輝,吳昌庚,孫紅芹,萬林生,嚴國紅*

(1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所,江蘇 鹽城 224005;2.江蘇省鹽城市亭湖區(qū)農(nóng)業(yè)委員會,江蘇 鹽城 224005)

油菜作為我國重要的油料作物之一,是重要的食用油和飼料來源,其常年種植面積穩(wěn)定在660萬hm2左右,其產(chǎn)量占到國產(chǎn)食用植物油的45%左右。在油菜育種中,油菜種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀的考察和分析是進行育種親本篩選和配制優(yōu)良雜交組合的基礎,油菜的大部分性狀是由微效多基因控制的數(shù)量性狀,由于基因的一因多效和連鎖,這些性狀間存在著錯綜復雜的相互關系。同時,通過對親本主要農(nóng)藝性狀的遺傳分析,可以較好地掌握油菜主要性狀的遺傳規(guī)律,為高效開展重要目標性狀的改良提供科學依據(jù)。為此,針對不同甘藍型油菜農(nóng)藝性狀的分析,前人已開展了較多的研究。黃華磊等[1]對2013～2014年度長江上游區(qū)17個油菜品種進行了研究,結果表明,主要農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量形成的貢獻大小順序為每角果粒數(shù)>一次有效分枝數(shù)>全株角果數(shù)>一次有效分枝高度>株高>千粒重。張文英等[2]以10份長江流域種植的甘藍型油菜品種為材料,分析了與油菜產(chǎn)量相關的農(nóng)藝性狀，結果顯示,植株性狀中變異最大的是分枝部位,變異最小的是千粒重,與單株產(chǎn)量顯著相關的主要性狀有角果數(shù)和千粒重。其他學者[3-19]圍繞油菜的農(nóng)藝性狀也開展了較多研究。

雖然前人對甘藍型油菜的農(nóng)藝性狀已做了大量的分析研究,但由于各個研究所采用的研究材料及目標性狀不同,因此所得研究結果有所不同。我們選取2016～2017年度本所承擔鑒定的12個油菜品種(組合),針對其11個主要農(nóng)藝性狀進行了較為全面的研究,以期為油菜種質(zhì)的有效利用和油菜性狀的綜合改良提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

待鑒定的12個油菜品種(組合)見表1。將這些材料于2016年9月種植在本研究中心試驗田。

表1 供試油菜材料名稱和來源

1.2 試驗設計及方法

選擇有代表性的、地勢平坦、排灌方便、土壤肥力中等或中等以上、地力均勻、前作為水稻的田塊進行區(qū)域試驗,每個油菜品種(組合)為1個處理，每個處理設置3個重復。采用完全隨機區(qū)組排列,小區(qū)長方形,小區(qū)面積20 m2,試驗地四周設保護行畦。種植密度為12萬株/hm2,田間管理按當?shù)卮筇锷a(chǎn)水平進行,同一試點各項栽培管理措施一致,治蟲不治病。在油菜成熟后收獲前進行田間取樣,調(diào)查各個參試油菜品種的主要農(nóng)藝性狀；在收獲后測產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2016、SPSS 20.0和MATLAB 2014a軟件對試驗數(shù)據(jù)進行相關分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 甘藍型油菜主要性狀表現(xiàn)

從表2可以看出,甘藍型油菜主要農(nóng)藝性狀的差異較大。參試材料的株高平均為158.4 cm,株高表現(xiàn)普遍較好,其中最大株高為176.20 cm,而最小株高為128.40 cm,株高極差達到了 47.80 cm ;參試材料的分枝點高度平均為40.93 cm,分枝點高度表現(xiàn)普遍較好,其中最大分枝點高度為8.00 cm,而最小分枝點高度為20.00 cm,分枝點高度極差達到了38.00 cm;一次分枝數(shù)平均個數(shù)為7.00,一次分枝數(shù)表現(xiàn)普遍較好,其中最多一次分枝數(shù)9.40個,最少一次分枝數(shù)5.60個,一次分枝數(shù)極差為3.80個;參試材料的二次分枝數(shù)平均個數(shù)為2.48個,二次分枝數(shù)表現(xiàn)較差,其中最大二次分枝數(shù)為6.40個,最小二次分枝數(shù)是0.40個,二次分枝數(shù)極差達到了6.00個;主軸長度和角果長度平均值分別為66.62、6.13 cm,其極差也分別達到了26.00、2.00 cm;參試材料主軸有效角果數(shù)、全株角果數(shù)和每角粒數(shù)的平均值分別為68.60個、303.78個和23.75粒,其極差也分別達到了23.80個、318.60個和10.00粒,全株角果數(shù)差異比較明顯;參試材料的千粒重和產(chǎn)量表現(xiàn)也較好,平均值分別為3.48、3.97 g,其極差分別達到了1.93、2.32 g。變異系數(shù)可以比較準確客觀地反映甘藍型油菜品種(組合)不同農(nóng)藝性狀變化的大小,可以看出,11個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)的順序為二次分枝數(shù)>全株角果數(shù)>分枝點高度>一次分枝數(shù)>千粒重>產(chǎn)量>主軸長度>每角粒數(shù)>主軸有效角果數(shù)>株高>角果長度。

表2 不同甘藍型油菜品種(組合)主要性狀的表現(xiàn)

2.2 甘藍型油菜主要農(nóng)藝性狀的相關性分析

從表3可以看出：甘藍型油菜品種(組合)的株高與一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)和主軸長度均呈顯著正相關;分枝點高度與角果長度、千粒重均呈顯著正相關,與全株角果數(shù)呈顯著負相關;一次分枝數(shù)與株高、二次分枝數(shù)、主軸有效角果數(shù)、產(chǎn)量均呈顯著正相關，與全株角果數(shù)呈極顯著正相關;二次分枝數(shù)與一次分枝數(shù)、株高、產(chǎn)量均呈顯著正相關，與全株角果數(shù)呈極顯著正相關；主軸有效角果數(shù)與一次分枝數(shù)、全株角果數(shù)均呈顯著正相關，與千粒重呈顯著負相關；產(chǎn)量與一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、全株角果數(shù)均呈顯著正相關；千粒重分別與分枝點高度、角果長度呈顯著、極顯著正相關，與主軸有效角果數(shù)、全株角果數(shù)均呈顯著負相關；角果長度與每角粒數(shù)呈顯著正相關。

表3 甘藍型油菜主要農(nóng)藝性狀間的相關系數(shù)

注：“*”表示在0.05水平上相關顯著；“**”表示在0.01水平上相關極顯著。

2.3 甘藍型油菜主要性狀的主成分分析和綜合評價

甘藍型油菜復雜多樣的農(nóng)藝性狀在一定程度上增加了育種者篩選有效性狀的難度,而主成分分析可以對農(nóng)藝性狀進行降維,通過線性組合,提煉出較少的彼此獨立的主成分,為育種者選擇目標性狀提供必要的信息。故本研究對甘藍型油菜品種(組合)的主要性狀進行了主成分分析,具體結果見表4。由表4可知,在分析的11個因子中,前4個因子的累積貢獻率達到了85.69%,故前4個因子可作為本研究的主成分因子。各個主成分有所不同,第1主成分主要由一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、全株角果數(shù)、主軸有效角果數(shù)構成，這些性狀都與角果數(shù)有關,所以第1主成分亦可稱為角果數(shù)主成分;第2主成分主要由分枝點高度、角果長度、每角粒數(shù)和千粒重構成,這些性狀與角果性狀關系較大,所以第2主成分亦可稱為角果主成分;第3主成分主要由每角粒數(shù)構成；第4主成分主要由產(chǎn)量構成。在4個主成分中，有3個主成分與一次分枝數(shù)、產(chǎn)量有關,因此，一次分枝數(shù)、產(chǎn)量對油菜的綜合表現(xiàn)影響較大,這2個性狀可以作為候選的主要目標性狀。

表4 甘藍型油菜主要性狀主成分的特征向量、特征值和累積貢獻率

從表5可以看出,不同甘藍型油菜品種(組合)在各個主成分方面的表現(xiàn)差異也較大,在第1主成分中，SL3和SL12的得分居前2位,表現(xiàn)較好；而SL10和SL11的得分居后2位，表現(xiàn)較差。在第2主成分中，SL10的得分最高,SL9的得分最低。在第3主成分中，SL1表現(xiàn)最好,SL6表現(xiàn)最差。在第4主成分中，SL32表現(xiàn)最好,SL4表現(xiàn)最差。

3 小結與討論

對2016～2017年12個參試甘藍型油菜品種(組合)的11個農(nóng)藝性狀的分析結果表明,參試材料在主要農(nóng)藝性狀方面存在較為豐富的變異,單個性狀的變異系數(shù)為0.09～0.72,其中二次分枝數(shù)的變異最大,而角果長度的變異最小。甘藍型油菜主要農(nóng)藝性狀間的相關性差異較大,產(chǎn)量與一次分枝數(shù)(相關系數(shù)為0.53*)、二次分枝數(shù)(相關系數(shù)為0.52*)、全株角果數(shù)(相關系數(shù)為0.53*)的相關性均達到了顯著正相關水平。主成分分析共獲得了4個主成分,其累積貢獻率達到了85.69%；其中第1主成分主要與角果數(shù)相關，第2主成分與角果性狀關系較大,第3主成分主要由每角粒數(shù)構成，第4主成分主要由產(chǎn)量構成;不同甘藍型油菜品種(組合)在4個主成分上差異明顯,這將為未來甘藍型油菜育種實踐提供科學依據(jù)。

表5 不同甘藍型油菜品種(組合)的主成分得分

對甘藍型油菜材料主要農(nóng)藝性狀的調(diào)查、分析和評價是油菜育種的前提和基礎,也是提高育種效率的關鍵。在育種實踐中,由于不同育種者關注的目標性狀不同,因此,其圍繞甘藍型育種材料開展的研究側重點也各有不同。本研究發(fā)現(xiàn)，12個參試材料在11個主要農(nóng)藝性狀上存在較大差異,這將為油菜育種提供有利條件。本研究相關性分析結果表明,全株角果數(shù)、一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)與甘藍型油菜產(chǎn)量的相關性較高,可見提高有效角果數(shù)可作為改善油菜產(chǎn)量的主要突破口之一。這與王健勝等[20]的研究結果基本一致。在同樣種植密度條件下,一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)越多,產(chǎn)量越高,該結果與育種實踐基本一致,因此,在甘藍型油菜育種過程中有效處理好一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)的關系對甘藍型油菜性狀的綜合改良比較重要。在主成分分析獲得的4個主成分中，第1主成分主要與角果數(shù)有關，第2、3主成分與角果性狀相關性比較高，第4主成分主要與產(chǎn)量有關,可見,在未來甘藍型油菜育種中,應該加強對角果數(shù)和角果性狀的選擇和改良。

甘藍型油菜農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)由于受到環(huán)境因子的影響較大,同一材料在不同的環(huán)境下其農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)也存在較大的差異,而且本研究選擇的材料數(shù)量有限,因此,本研究結果只能指導本地區(qū)或者類似生態(tài)環(huán)境下甘藍型油菜性狀的選擇和改良。另外,本研究所獲得的部分研究結論還需在未來利用更豐富的甘藍型油菜材料作進一步的驗證和完善。

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