越冬甘藍(lán)主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析及綜合評價

張秀榮，張保才，劉 崢

(四川種都高科種業(yè)有限公司，四川 成都 610041)

甘藍(lán)(BrassicaoleraceaL. var.capitataL.)是十字花科蕓薹屬甘藍(lán)種的一個變種，其營養(yǎng)豐富、適應(yīng)性廣、抗逆性強、容易栽培、穩(wěn)產(chǎn)、耐運輸[1-2]，在全國各地普遍種植，年種植面積約90萬hm2[2]。吉立柱[3]、李成瓊[4]、郭驚濤[5]、張恩惠[6]、岳智臣[7]等運用相關(guān)和通徑分析對甘藍(lán)單球重、葉球產(chǎn)量與其他農(nóng)藝之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。吉立柱等[3]通過相關(guān)和通徑分析，研究了10個早熟甘藍(lán)品種(系)5個性狀與葉球重的關(guān)系，結(jié)果表明：對葉球重的相對重要性依次為葉球縱經(jīng)、球形指數(shù)、中心柱長、株高和緊實度。郭驚濤等[4]采用相關(guān)和通徑分析，研究了10個甘藍(lán)品種(組合)6個性狀與單球重的關(guān)系，結(jié)果表明：各農(nóng)藝性狀與單球重的直接貢獻(xiàn)的順序為：中心柱長>株高>外葉數(shù)>開展度>葉球縱經(jīng)>葉球橫徑。方榮等[8]開展了甘藍(lán)球徑、球形指數(shù)和生育期等性狀遺傳力的估測及甘藍(lán)主要農(nóng)藝性狀的因子分析。分析甘藍(lán)產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系，對于掌握各性狀因子對產(chǎn)量的作用有極大的重要性。前人主要對甘藍(lán)單球重的構(gòu)成因素進(jìn)行了分析。目前，關(guān)于越冬結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量形成方面的研究較少。

灰色關(guān)聯(lián)度分析法是研究作物多元性狀相對重要性的良好方法，可以針對某個因素與其他多個因素進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，找出其中的主要因素[9-10]。灰色綜合評價所采用的灰色關(guān)聯(lián)分析是在聯(lián)合方差分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合育種專家的經(jīng)驗，對一系列性狀計算出關(guān)聯(lián)系數(shù)，直觀、全面地評價品種，是對傳統(tǒng)區(qū)試評價方法的一種補充[11]。近年來，在玉米[12-15]、水稻[16-17]、小麥[18-19]、大麥[20]、花生[21]、豆類[22-24]、馬鈴薯[25]、甜高粱[26]、棉花[27]、蔬菜[28-36]等作物的試驗分析中得到應(yīng)用，并取得了一些有參考價值的研究成果。

灰色關(guān)聯(lián)度分析法是一種簡便有效的分析方法，尤其在對作物品種的綜合評判上得到廣泛應(yīng)用，但應(yīng)用該方法對越冬甘藍(lán)品種的評價還鮮見報道。為明確不同農(nóng)藝性狀對越冬甘藍(lán)產(chǎn)量構(gòu)成的相對重要性，本研究以9個越冬甘藍(lán)區(qū)試參試組合為研究對象，對越冬甘藍(lán)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)和灰色關(guān)聯(lián)度分析，以期明確各因素與產(chǎn)量性狀的關(guān)聯(lián)程度及相互間的關(guān)系，探討了灰色系統(tǒng)理論在甘藍(lán)育種中的綜合應(yīng)用，皆在為提高甘藍(lán)育種效率，合理評價、準(zhǔn)確篩選甘藍(lán)新組合提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2014年越冬甘藍(lán)參試組合9個，編號分別為：Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9，均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2014年秋季在四川彭州蒙陽科技園區(qū)進(jìn)行，試驗田前茬作物為辣椒，土層深厚，肥力中等，土地平整，排灌方便。各試驗品種于2014年8月7日采用72孔穴盤播種育苗，9月13日下午定植于露地。采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，四周設(shè)保護行，小區(qū)面積為11.25 m2。采用高畦栽培，整個生育期的栽培管理同大田生產(chǎn)。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

于各參試材料商品成熟期及時進(jìn)行各農(nóng)藝性狀調(diào)查記錄，每小區(qū)隨機選取5株標(biāo)準(zhǔn)單株測定甘藍(lán)主要農(nóng)藝性狀。調(diào)查分析的主要農(nóng)藝性狀為熟性、株高、株幅、外葉數(shù)、球高、球徑、球形指數(shù)、中心柱長、緊實度、單球重和小區(qū)產(chǎn)量。各參試組合主要農(nóng)藝性狀的平均值作為原始數(shù)據(jù)。

1.4 統(tǒng)計分析

按照灰色系統(tǒng)理論，將甘藍(lán)性狀視為一個灰色系統(tǒng)，每一個性狀指標(biāo)看作灰色系統(tǒng)中的一個因素，根據(jù)鄧聚龍[9]的方法計算系統(tǒng)中各因素的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列(組合)與參考數(shù)列(組合)最為接近，反之亦然。

1.4.1 確定參考數(shù)列和比較數(shù)列 按照灰色系統(tǒng)理論要求，在分析各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響和各農(nóng)藝性狀之間的相互影響時，將9個組合的10個農(nóng)藝性狀看似一個灰色系統(tǒng)，以產(chǎn)量為參考數(shù)列，記為X0，其他各農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列，記作Xi(i=1，2，3, …,N)。在分析各性狀間的關(guān)系時，分別以甘藍(lán)各主要農(nóng)藝性狀為參考數(shù)列，其他農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列，通過計算參考數(shù)列與各個比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，構(gòu)成關(guān)聯(lián)度矩陣Ri。Ri可以直接反映出各個參考數(shù)列和比較數(shù)列之間的相互關(guān)系。

1.4.2 原始數(shù)據(jù)無量綱化處理

(1)

1.4.3 求參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對差值

△i(k)=|yi(k)-y0(k)|

(2)

根據(jù)無量綱化值計算參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對差值。

1.4.4 確定各性狀權(quán)重值(Wi) 由于反映品種優(yōu)劣的各性狀指標(biāo)的重要性不同而使各性狀有不同的權(quán)重系數(shù)，以產(chǎn)量為參考序列，其余10個性狀為比較序列，求出各性狀與產(chǎn)量性狀的灰色關(guān)聯(lián)度并對其進(jìn)行規(guī)一化處理，計算出各性狀的權(quán)重系數(shù)Wi。

1.4.5 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)與關(guān)聯(lián)度

(3)

(4)

其中，εi(k)為灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，ri為灰色關(guān)聯(lián)度，△min為兩極最小差，△max為兩極最大差，ρ為灰色分辨系數(shù)，一般取ρ=0.5。

1.4.6 各雜交組合灰色綜合評判值ri′(灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度)的計算

(5)

2 結(jié)果與分析

2.1 各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)

由表1可知，甘藍(lán)11個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)存在明顯的差異。各性狀變異系數(shù)由高到低依次為：產(chǎn)量>單球重>緊實度>熟性>中心柱長>株高>球徑>球高>球形指數(shù)>株幅>外葉數(shù)。其中，產(chǎn)量和單球重的變異系數(shù)較高分別為13.60%和11.47%，表明供試材料在這2個性狀上變異較為豐富，其次為緊實度和熟性，變異系數(shù)分別為10.60%和10.00%。外葉數(shù)的變異系數(shù)最小，整體看來，甘藍(lán)外葉數(shù)變化范圍比較穩(wěn)定。株幅、球形指數(shù)、球高、球徑等性狀變化范圍不大，變異系數(shù)低于10%。綜上所述，本試驗參試甘藍(lán)組合在外葉數(shù)、株幅和球高變異系數(shù)低，差異不大，但在產(chǎn)量和單球重等性狀上存在較大的差異。

表1 甘藍(lán)各農(nóng)藝性狀變異系數(shù)

2.2 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、單球重相關(guān)和關(guān)聯(lián)度分析

2.2.1 農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性分析 由表2可知，株幅與熟性呈極顯著正相關(guān)；株高與株幅呈極顯著正相關(guān)；球高與株幅、株高呈顯著正相關(guān)，與外葉數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；球徑與球高、株幅、熟性呈極顯著正相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)，與外葉數(shù)呈負(fù)相關(guān)不顯著；球形指數(shù)與熟性呈極顯著負(fù)相關(guān)，與球徑呈顯著負(fù)相關(guān)；中心柱長與球徑、株高、球高呈顯著正相關(guān)；緊實度與球徑、球高呈極顯著負(fù)相關(guān)；單球重與球徑、球高、株幅、中心柱長呈極顯著正相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)，與外葉數(shù)、緊實度呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)；越冬甘藍(lán)產(chǎn)量與單球重、球高、球徑呈極顯著正相關(guān)，與中心柱長呈顯著正相關(guān)，與株幅、株高呈正相關(guān)但不顯著，與外葉數(shù)、緊實度、熟性呈負(fù)相關(guān)但不顯著。由此可見，越冬甘藍(lán)產(chǎn)量的形成主要受球徑、球高、株幅、中心柱長、株高、熟性、外葉數(shù)、緊實度等性狀的影響。

表2 甘藍(lán)各農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析

2.2.2 甘藍(lán)主要農(nóng)藝性狀間的關(guān)聯(lián)度分析 分別以結(jié)球甘藍(lán)各主要農(nóng)藝性狀為參考數(shù)列，其他農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列，計算各農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，構(gòu)成關(guān)聯(lián)度矩陣(表3)。按照灰色關(guān)聯(lián)分析原則，灰色關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系最為密切，灰色關(guān)聯(lián)度小的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系較為疏遠(yuǎn)，即灰色關(guān)聯(lián)度越大，因素的相似程度就越高；反之，則越低。

與熟性關(guān)系最密切的是球徑，其次為株幅、單球重和株高；與株幅關(guān)系最密切的是株高，其次為球徑、單球重和球高；與株高關(guān)系最密切的是株幅，其次為中心柱長、球徑和球高；與球形指數(shù)關(guān)系最密切的是球高，其次為緊實度、株幅和球徑；與球徑關(guān)系最密切的是單球重，其次為株幅、熟性、株高和中心柱長；與球高關(guān)系最密切的是單球重，其次為中心柱長、球形指數(shù)、株幅和球徑。

球高、球徑、中心柱長、株幅與單球重的關(guān)聯(lián)度較大，說明這些性狀在越冬甘藍(lán)單球重形成過程中起著重要的作用；其次為熟性和株高；球形指數(shù)、外葉數(shù)和緊實度的關(guān)聯(lián)度較小，對單球重影響較小。綜合分析可知，越冬甘藍(lán)單球重主要受球高、球徑、中心柱長、株幅、熟性、株高等因素的影響。

表3 甘藍(lán)主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度矩陣

2.2.3 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度分析 由表4可知，球徑、中心柱長、單球重、球高的關(guān)聯(lián)度較大，說明球徑、中心柱長、單球重、球高對越冬甘藍(lán)產(chǎn)量的影響較大，是產(chǎn)量形成的重要因素；其次，球形指數(shù)、熟性、株高、株幅對產(chǎn)量形成有一定的影響；緊實度、外葉數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度較小，對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)小。

表4 甘藍(lán)各主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度及排序

2.2.4 甘藍(lán)各品種的綜合評判 按照灰色理論關(guān)聯(lián)分析原理，關(guān)聯(lián)度越大的數(shù)列與最優(yōu)性狀數(shù)列越接近，即關(guān)聯(lián)度最大的雜交組合最接近最優(yōu)性狀(育種目標(biāo)要求)。等權(quán)關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明：組合Y9在參試品種中表現(xiàn)最優(yōu)，其次是組合Y4、Y1和Y2；但按照加權(quán)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析即灰色綜合評判值r′，排序情況有一些變化，將灰色綜合評判值按大小順序排列，評定雜交組合等級，將其分為三類，r′>0.74為一級組合，0.74>r′>0.63為二級組合，r′<0.63為三級組合。表現(xiàn)最優(yōu)的為組合Y1，其次為組合Y2、Y9和Y4(表4)。具體分析：從產(chǎn)量、等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度三方面看，排在前3位的組合各不相同。產(chǎn)量前3位由高到低組合編號依次為Y8、Y6、Y1；等權(quán)關(guān)聯(lián)度方面依次為組合Y9、Y4、Y1；加權(quán)關(guān)聯(lián)度方面依次為組合Y1、Y2、Y9。

3 討論與結(jié)論

本試驗表明：各農(nóng)藝性狀變異系數(shù)由大到小依次為：產(chǎn)量>單球重>緊實度>熟性>中心柱長>株高>球徑>球高>球形指數(shù)>株幅>外葉數(shù)。本試驗各供試材料在外葉數(shù)、株幅和球高等性狀上變異系數(shù)低于12%，說明供試材料在各性狀上的表現(xiàn)整齊一致。 相關(guān)性分析結(jié)果表明：單球重與球徑、球高、株幅、中心柱長、株高呈極顯著或顯著正相關(guān)，與外葉數(shù)、緊實度呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，球高、中心柱長、株高、緊實度、球形指數(shù)與單球重的相關(guān)分析結(jié)果與吉立柱[3]等的研究結(jié)果一致。單球重與球徑的相關(guān)分析結(jié)果與李成瓊[4]、方榮[8]的研究結(jié)果一致。單球重與外葉數(shù)的研究結(jié)果與李成瓊[4]研究結(jié)果相近，與方榮[8]的研究結(jié)果相反，這可能與試驗材料以及栽培環(huán)境不同引進(jìn)的。本文的研究結(jié)果也較好地解釋了目前扁球形品種的葉球質(zhì)量要普遍大于圓球形品種的現(xiàn)象；產(chǎn)量與單球重、球高、球徑呈極顯著正相關(guān)，與中心柱長呈顯著正相關(guān)。進(jìn)一步的灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明：球高、球徑、中心柱長、株幅、熟性和株高在越冬甘藍(lán)單球重形成過程中起著重要的作用；球徑、中心柱長、單球重、球高是越冬甘藍(lán)產(chǎn)量形成的重要因素。

表5 各雜交組合的產(chǎn)量、關(guān)聯(lián)度排序及灰色綜合評判結(jié)果

因此，本研究認(rèn)為在以豐產(chǎn)為主要育種目標(biāo)的實踐過程中，首先應(yīng)把單球重、球高、球徑、中心柱作為選育的重點性狀，根據(jù)市場需求對生育期、中心柱、球形指數(shù)進(jìn)行選擇，在保證株高、株幅、中心柱長穩(wěn)定的前提下，應(yīng)注重提高組合的球高、球徑、單球重，選擇緊實度、生育期和球形指數(shù)符合市場需求，長勢健壯，外葉數(shù)少的雜交組合。同時考慮與單球重、產(chǎn)量相關(guān)的各農(nóng)藝性狀間存在一定程度的相關(guān)性，要注意協(xié)調(diào)好各性狀間的關(guān)系，發(fā)揮甘藍(lán)增產(chǎn)的最大潛力。

在對各參試組合進(jìn)行綜合評判時，根據(jù)灰色綜合評判值(加權(quán)關(guān)聯(lián)度)將9個組合分成3類，其中表現(xiàn)優(yōu)良的組合有Y1、Y2、Y9，表現(xiàn)較好的組合有Y4、Y3，與實際生產(chǎn)中的表現(xiàn)基本一致。應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法評價雜交組合、育種材料時，各生態(tài)區(qū)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實際確定評價指標(biāo)、確定各性狀權(quán)重系數(shù)，避免了由單一性狀指標(biāo)來判斷參試材料優(yōu)劣所造成的偏差。本研究對越冬甘藍(lán)雜交組合進(jìn)行綜合評判時，僅分析了對甘藍(lán)產(chǎn)量影響較大的10個性狀，其他性狀如抗性、品質(zhì)等未作分析，這些性狀對綜合評判結(jié)果也有一定影響，有待于進(jìn)一步研究。

本研究所采用的2種分析方法在對越冬甘藍(lán)各性狀分析時結(jié)果基本一致，個別性狀存在某些出入，主要是因為2種方法基于不同的系統(tǒng)理論，在數(shù)據(jù)較少或分布不典型時，關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果更可靠些。對作物性狀間的相互關(guān)系的分析，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析不僅能較好地反映事物的本質(zhì)，而且該分析方法比相關(guān)性分析更能抓住主要矛盾，在作物性狀分析上是行之有效的。