２０１６—２０１７年湖北省油菜區(qū)試品種（系）產量成因性狀分析

謝雄澤 謝捷 尹羽豐 張清偉 白桂萍

摘要：為探明各農藝性狀對湖北省油菜（Brassica napus L.）產量的影響，對2016—2017年湖北省油菜區(qū)域試驗的參試品種（系）產量及各農藝性狀進行統(tǒng)計分析。結果表明，湖北地區(qū)油菜品種（系）在理想株型的選擇方面雖受限于株高但仍具有較大的選擇空間;通過主成分分析將油菜相關性狀進行歸類，確定每角粒數(shù)為影響油菜產量的主要因素;通過多重線性回歸分析構建了湖北省油菜產量預測模型，確定了產量構成三要素與產量之間的線性關系;通過相關性分析和通徑分析發(fā)現(xiàn)，除株高和生育期外的農藝性狀均對油菜產量有直接的正面影響;分枝部位對有效角果數(shù)有促進作用，分枝數(shù)對有效角果數(shù)和每角粒數(shù)有促進作用，但會抑制千粒重;而產量構成三因素之間則存在明顯的相互抑制作用，但對產量貢獻最大的為每角粒數(shù)。

關鍵詞：油菜（Brassica napus L.）;產量;農藝性狀;主成分分析;多重線性回歸分析;相關性分析;通徑分析

中圖分類號：S565.4 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）24-0038-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.010 ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on the genetic characteristics of the yield of the test variety （line）

in the rape area in Hubei province from 2016 to 2017

XIE Xiong-ze，XIE Jie，YIN Yu-feng，ZHANG Qing-wei，BAI Gui-ping

（Xiangyang Academy of Agricultural Science，Xiangyang 441057，Hubei，China）

Abstract： In order to find out the influence of various agronomic traits on the yield of rape（Brassica napus L.） in Hubei province， the statistical analysis of yield and agronomic traits of tested varieties in the rape regional trials in Hubei province from 2016 to 2017. The results show that the rape varieties （lines） in Hubei province are limited by plant height but still have a large selection space for the selection of ideal plant types. Principal component analysis was used to classify the traits of rape， and the number of horns per leaf was determined as the main factor affecting yield. Multiple linear regression analysis was used to construct a prediction model of rape yield in Hubei province， a linear relationship between the three components of production and production was determined. Correlation analysis and path analysis showed that agronomic traits except plant height and growth period have a direct positive impact on rape yield. The branch site promotes the number of effective pods， and the number of branches promotes the number of effective pods and the number of pods per pod， but inhibits thousand-grain weight. There is a significant mutual inhibition between the three factors of yield composition， but the largest contribution to yield is the number of grains per horn.

Key words： rape（Brassica napus L.）; yield; agronomic traits; principal component analysis; multiple linear regression analysis; correlation analysis; path analysis

湖北省是油菜（Brassica napus L.）種植大省，也是國內油菜種植的主要區(qū)域之一，全省油菜產業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展為中國植物油供給安全提供了保障[1，2]。湖北省油菜品種區(qū)域試驗是鑒定油菜育成新品種特征特性、應用價值及適應區(qū)域的主要途徑，參試品種的農藝性狀及產量特性代表著區(qū)域內一定時期育種的方向與生產水平[3]，同時也關系到地區(qū)油菜產業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。高產、穩(wěn)產一直是油菜育種的主要目標，在育種過程中對相關農藝性狀的定向選擇是保證高產、穩(wěn)產的基礎[4]。油菜產量的形成是一個動態(tài)的復雜過程，產量在形成過程中油菜的主要數(shù)量性狀依次建成，相關性狀間存在相互制約、相互補償?shù)年P系[5]。關于農藝性狀對產量形成的相關分析已有較多報道，但由于所選定作物品種及地域等因素的不同，相關研究結論不盡一致[6-8]。研究結果表明，油菜產量構成除了受有效角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重3個產量構成因子的影響外，其他如株高、分枝部位、有效分枝數(shù)等也是影響油菜產量的重要因素[9-14]。對油菜產量形成的相關農藝性狀進行分析，并理清各農藝性狀之間客觀存在的促進及抑制作用對于挖掘油菜產量潛力、提升油菜品種特性有重要的指導作用。但近年來有關湖北省油菜區(qū)試品種（系）產量成因性狀分析的研究較少，本研究以2016—2017年湖北省油菜區(qū)域試驗油菜品種（系）的匯總數(shù)據為基礎，深度解析湖北省油菜品種的產量及相關農藝性狀之間的關系，為高產油菜品種的選育及遺傳改良提供參考依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗材料

試驗材料源于2016—2017年湖北省油菜區(qū)域試驗的27個品種（系），試驗點包括襄陽市、沙洋縣、武漢市、潛江市、武穴市、咸寧市咸安區(qū)。

1.2 ?研究方法

通過Excel 2016軟件對各參試油菜品種（系）的相關農藝性狀及產量數(shù)據進行匯總、整理，使用SPSS 25軟件對處理后的數(shù)據進行方差分析、主成分分析、多重線性回歸分析、相關性分析和通徑分析，并得出研究結論。

2 ?結果與分析

2.1 ?油菜農藝性狀及產量的變異性分析

作物的農藝性狀一般是由遺傳基因和環(huán)境共同決定的，從遺傳育種角度來說，某一性狀的變異程度越大，則該性狀的遺傳力越小，選擇的可能性越大，反之則越小[15]。由表1可以看出，與油菜產量相關的農藝性狀變異系數(shù)從大到小依次為千粒重9.49%、分枝部位9.16%、每角粒數(shù)7.94%、有效角果數(shù)7.86%、分枝數(shù)6.87%、產量6.54%、株高4.59%和生育期0.79%。其中，油菜產量構成三因素（千粒重、每角粒數(shù)、有效角果數(shù)）的變異系數(shù)均比較大，這為湖北省油菜品種（系）產量潛力的挖掘提供了可能;另外與油菜株型有關的農藝性狀如分枝部位、分枝數(shù)變異系數(shù)也比較大，這為油菜理想株型的選擇提供了較大空間;但株高的變異系數(shù)相對較小，在一定程度上限制了理想株型的選擇。

2.2 ?油菜產量與農藝性狀的主成分分析

主成分分析可以通過線性變換，將產量及與產量相關的農藝性狀組合成相互獨立的能夠充分反映總體信息的指標，便于對數(shù)據進一步分析。在主成分分析中選取初始特征值大于1的主成分，而小于1的特征值通常被認為該因子中得到的信息不足以證明其應該被保留。從表2可以看出，8個變量的信息可以由3個初始特征值超過1的主成分反映77.33%，說明提取3個主成分可較充分地反映總體變量的信息。一般來說，累計方差百分比超過70%，即認為比較滿意[16]。

通過各農藝性狀的特征值及特征向量（表3）進一步生成主成分得分系數(shù)矩陣（表4），進而得出最終的因子得分方程，如下：

F1=0.356X1+0.404X2+0.294X7-0.060X3+0.060X4+0.038X5-0.120X6+0.106Y

F2=0.100X1+0.006X2-0.177X7+0.328X3+0.417X4-0.420X5-0.056X6+0.004Y

F3=-0.042X1-0.169X2+0.187X7+0.208X3-0.156X4+0.025X5+0.538X6+0.397Y

從上述模型可以看出，第一公因子F1基本支配了X1、X2、X7（絕對值較大的系數(shù)，下同）;第二公因子F2基本支配了X3、X4、X5;第三公因子F3基本支配了X6、Y。該模型的含義：第一公因子支配的是株高（X1）、分枝部位（X2）和生育期（X7），其中株高與分枝部位受生育期的影響，故將其定義為生育期因子;第二公因子支配的是分枝數(shù)（X3）、有效角果數(shù)（X4）和千粒重（X5），其中有效角果數(shù)和千粒重受分枝數(shù)的影響，故將其定義為分枝數(shù)因子;第三公因子支配的是每角粒數(shù)（X6）和產量（Y），其中每角粒數(shù)會直接影響產量，故將其定義為產量因子。該模型的啟示作用：株高和分枝部位受生育期的影響較大;分枝數(shù)對有效角果數(shù)有促進作用，對千粒重有抑制作用;而產量的決定性因素則在于每角粒數(shù)。

2.3 ?油菜產量與農藝性狀的多重線性回歸分析

為了解各農藝性狀對油菜產量的直接影響，以株高（X1）、分枝部位（X2）、分枝數(shù)（X3）、有效角果數(shù)（X4）、千粒重（X5）、每角粒數(shù)（X6）、生育期（X7）7個性狀為自變量，以產量（Y）為因變量，進行多重線性回歸分析，對回歸方程進行顯著性檢驗，結果表明變量X與Y之間存在極顯著線性回歸關系（F=4.329）。從表5可以看出，有效角果數(shù)、千粒重、每角粒數(shù)對應的P值均小于0.05，達到顯著或極顯著差異，其他農藝性狀對應P值均大于0.05，對產量不存在顯著影響，最后求出回歸方程為Y=-977.243+6.534X4+293.722X5+88.355X6。分析結果的決定系數(shù)R2為0.615，模型的擬合度較好，說明61.5%的產量構成可以由有效角果數(shù)、千粒重、每角粒數(shù)來解釋。即單株有效角果數(shù)每增加1個單位（1個），單產增加6.534 kg/hm2，千粒重每增加一個單位（1 g），單產增加293.722 kg/hm2，每角粒數(shù)每增加1個單位（1粒），單產增加88.355 kg/hm2。

2.4 ?油菜產量與農藝性狀的相關性分析

由于油菜產量構成因素之間的相互影響，造成各因素對產量的直接作用不同程度地被間接作用所消長，對經消長之后的各性狀與產量之間的作用進行相關性分析（表6），進一步了解各性狀對產量貢獻的大小及各性狀之間的相互促進和制約關系。

從表6可以看出，油菜產量與各農藝性狀之間均呈正相關。產量與每角粒數(shù)（r=0.444）及生育期（r=0.399）之間均為顯著正相關;產量與株高、分枝部位、分枝數(shù)、有效角果數(shù)之間存在正相關，但相關性不顯著，與千粒重相關系數(shù)趨近于0（r=0.044），說明千粒重對產量無直接影響。各農藝性狀中，分枝部位與株高之間（r=0.846）為極顯著正相關，生育期與株高（r=0.573）及分枝部位（r=0.625）之間均為極顯著正相關，有效角果數(shù)與分枝數(shù)（r=0.406）之間為顯著正相關，千粒重與分枝數(shù)（r=-0.497）及有效角果數(shù)（r=-0.507）之間均為極顯著負相關。對產量構成貢獻最大的每角粒數(shù)與其他農藝性狀之間無顯著的相關性，但也可以看出株高、分枝數(shù)及生育期對每角粒數(shù)的構成有一定的促進作用，分枝部位、有效角果數(shù)及千粒重對其有一定的抑制作用。從分析結果看，湖北地區(qū)油菜品種（系）在當前的栽培水平下，注重品種（系）每角粒數(shù)的提高及生育期的延長能夠有效提高品種（系）的產量，但生育期性狀的改良難度大且會影響下季作物的茬口，不易實現(xiàn);而每角粒數(shù)與其他農藝性狀之間存在較復雜的相互關系，在育種過程中需權衡各性狀之間的關系，謹慎選擇。

2.5 ?油菜產量與農藝性狀的通徑分析

相關系數(shù)雖然能夠在一定程度上反映各性狀與產量之間的相關程度，但要理清各性狀對產量的作用大小還需進行通徑分析。通徑分析可以將相關系數(shù)分解為直接作用和間接作用，從而清楚地顯示各因素的相互關系大小和相對重要性。直接作用凸顯各性狀對產量作用的事實，間接作用則揭示性狀間的促抑關系[17]。

由表7可以看出，分枝部位、分枝數(shù)、有效角果數(shù)、千粒重、每角粒數(shù)對產量構成均存在直接的正效應，其中每角粒數(shù)對產量影響效果最大，這與簡單相關性分析結果一致;而株高和生育期對產量的直接影響為負效應，說明株高和生育期并不能直接促進油菜增產，而是通過影響其他性狀進而影響產量。從間接通徑系數(shù)可以看出，與株型相關的農藝性狀（株高、分枝部位、分枝數(shù)）對產量構成三因素的間接影響各有利弊，但影響程度均比較小（絕對值最大為0.117、最小為0.002），而產量構成三因素相互之間的間接影響則比較明顯，且均呈負值，這說明產量構成三因素在產量形成過程中存在明顯的相互制約關系。

與株型相關的農藝性狀中，分枝部位對產量的直接影響作用較大（直接通徑系數(shù)0.535），其他性狀除有效角果數(shù)之外（間接通徑系數(shù)0.069）通過分枝部位對產量的影響均為負值（間接通徑系數(shù)分別是-0.122、-0.020、-0.002、-0.157和-0.034），說明在一定程度內提高分枝部位可以促進有效角果的生長;產量構成三因素通過分枝數(shù)對產量造成間接影響的效果較明顯，其中有效角果數(shù)（間接通徑系數(shù)0.210）與每角粒數(shù)（間接通徑系數(shù)0.200）通過分枝數(shù)對產量有較明顯的正面影響，而千粒重（間接通徑系數(shù)-0.274）通過分枝數(shù)對產量則造成較明顯的負面影響，說明有效角果數(shù)與每角粒數(shù)的積累依賴于更多的分枝數(shù)，但分枝數(shù)過多不利于千粒重增加;而株高對產量的間接影響因素中，以分枝部位（間接通徑系數(shù)0.452）對產量的影響最為有效。

3 ?結論與討論

通過對2016—2017湖北省油菜區(qū)域試驗匯總數(shù)據進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)油菜產量的形成與各農藝性狀之間存在復雜的關系。油菜產量構成三因素的變異系數(shù)均較大，這為湖北省油菜品種潛力挖掘提供了可能;分枝部位、分枝數(shù)變異系數(shù)較大，株高變異系數(shù)相對較小，說明在油菜理想株型的選擇方面雖然受限于株高但仍具有較大的空間。通過主成分分析將油菜生產的相關性狀信息簡化為生育期因子、分枝數(shù)因子和產量因子，以便于對各性狀進行歸類，并將油菜產量的主要影響因素鎖定為每角粒數(shù)。在此基礎上通過多重線性回歸分析構建湖北省油菜產量預測模型Y=-977.243+6.534X4+293.722X5+88.355X6（Y為產量，X4為有效角果數(shù)、X5為千粒重、X6為每角粒數(shù)），確定了產量構成三要素與產量之間的線性關系。隨后通過相關性分析和通徑分析對影響油菜產量各因素之間的促進和抑制關系進行解析，發(fā)現(xiàn)各農藝性狀除株高和生育期外均對油菜產量有直接的正面影響;另外與株型有關的農藝性狀中，分枝部位對有效角果數(shù)有促進作用，分枝數(shù)對有效角果數(shù)和每角粒數(shù)有促進作用，但會抑制千粒重;而產量構成三因素之間則存在明顯的相互抑制作用，但對產量貢獻最大的性狀為每角粒數(shù)。

綜合上述分析結果，湖北省在油菜高產品種選育過程中應當注意兼顧產量構成三因素的協(xié)調發(fā)展，可側重于選育每角粒數(shù)偏多的品種以獲得高產。而在理想株型的選擇方面，可以在合適生育期和株高的前提下，選擇分枝部位相對較高、分枝數(shù)偏多的油菜品種，以提高角果面積指數(shù)，充分發(fā)揮光能利用效率，提高產量。但此株型在生長后期存在一定的倒伏風險，在育種時需注重品種的抗倒伏特性。

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