灰色關(guān)聯(lián)度分析在西藏河谷農(nóng)區(qū)甘藍(lán)型油菜育種中的應(yīng)用

(西藏日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，西藏 日喀則 857000)

產(chǎn)量是西藏甘藍(lán)型油菜育種目標(biāo)之一，油菜產(chǎn)量的形成是多個(gè)農(nóng)藝性狀相互作用、相互影響的過程。研究分析各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，以便對育種過程中品種(系)材料進(jìn)行合理準(zhǔn)確的鑒定篩選，對于指導(dǎo)甘藍(lán)型油菜優(yōu)良新品種的選育具有十分重要意義?；疑P(guān)聯(lián)分析方法是根據(jù)所研究的因子間動態(tài)變化的相似程度來判斷因子間的密切程度，關(guān)聯(lián)度是反映這種密切程度大小的度量，關(guān)聯(lián)度越大，說明因子間變化的勢態(tài)越接近，其相互關(guān)系越密切[1]。為此，本文利用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，通過對8個(gè)甘藍(lán)型春油菜品種(系)的21個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，計(jì)算出各農(nóng)藝性狀對參試材料單株籽粒產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度及排序，以明確各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系，旨在為西藏河谷農(nóng)區(qū)甘藍(lán)型春油菜育種中農(nóng)藝性狀的選擇提供重要的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料均為甘藍(lán)型春油菜，分別為大地95、京華165、青雜4號、青雜7號、安引11號、年河18號、年河19號、藏油12號，用Ki(i=1,2,3……，8)表示品種編號,分別標(biāo)記為K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7和K8。經(jīng)過2015—2017年的適應(yīng)性鑒定試驗(yàn)，所有參試材料均能在4—9月完成生長發(fā)育。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年在日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所開展，試驗(yàn)地肥力中等,試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)凈面積6.67 m×4 m=26.68 m2，每小區(qū)10行，東西行向，每小區(qū)留苗310株，田間管理按照西藏自治區(qū)油菜區(qū)域試驗(yàn)管理辦法進(jìn)行。

1.3 測定指標(biāo)與性狀

田間調(diào)查記載與考種項(xiàng)目均按照《國家油菜品種區(qū)域試驗(yàn)記載項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)》的要求執(zhí)行。各試驗(yàn)材料選取具有代表性且長勢均勻的10株進(jìn)行考種測定，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用10株平均值作為該性狀的指標(biāo)值。根據(jù)鄧聚龍灰色系統(tǒng)理論[2],將8個(gè)油菜品種單株籽粒產(chǎn)量和21個(gè)主要農(nóng)藝性狀因素看作1個(gè)灰色系統(tǒng)，設(shè)單株籽粒產(chǎn)量為參考數(shù)列，記為X0；記載與考種項(xiàng)目包括苗期生長天數(shù)(d)、花期生長天數(shù)(d)、生育期(d)、株高(cm)、分枝部位高度(cm)、一次有效分枝數(shù)(個(gè))、二次有效分枝數(shù)(個(gè))、有效分枝總數(shù)(個(gè))、主花序有效長度(cm)、主花序有效角果數(shù)(個(gè))、始角高度(cm)、單株有效角果數(shù)(個(gè))、結(jié)角密度(個(gè)·cm-1)、每角粒數(shù)(粒)、千粒重(g)、角果長度(cm)、分支角度(°)、角果表面積(cm2)、一次有效分枝長度(cm)、二次有效分枝長度(cm)、角果籽粒密度(?！m-1)，作為比較數(shù)列，用Xj(j=1,2,3……，21)表示，分別標(biāo)記為X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21，然后運(yùn)用Excel軟件按分辨系數(shù)為0.5進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析。

表1 參試材料農(nóng)藝性狀的平均值

2 結(jié)果與分析

2.1 8個(gè)甘藍(lán)型油菜參試材料的農(nóng)藝性狀及單株籽粒產(chǎn)量分析

從表1可看出，8個(gè)甘藍(lán)型油菜的苗期生長天數(shù)32～40 d，花期生長天數(shù)31～41 d，生育期126～153 d，株高119.2～203.53 cm，分枝部位高度13.25～48.32 cm，一次有效分枝數(shù)7.43～11.41個(gè)，二次有效分枝數(shù)2.33～18.25個(gè)，有效分枝總數(shù)11.67～28.50個(gè)，主花序有效長度60.95～110.40 cm，主花序有效角果數(shù)45.22～101.75個(gè)，始角高度35.53～65.50 cm，單株有效角果數(shù)207.50～431.35個(gè)，結(jié)角密度0.64～1.05個(gè)·cm-1，每角粒數(shù)17.34～34.23粒，千粒重3.943～4.714 g，角果長度5.42～7.55 cm，分枝角度30.28～47.38°，角果表面積5.45～11.13 cm2，一次有效分枝長度37.65～72.9 cm，二次有效分枝長度22.10～48.50 cm，角果籽粒密度2.59～5.16個(gè)·cm-1，單株籽粒產(chǎn)量20.65～37.84 g。8個(gè)甘藍(lán)型油菜參試材料21個(gè)農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的差異較大。

2.2 原始數(shù)據(jù)平均值轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)

各農(nóng)藝性狀量綱不一致，需對表1中8個(gè)甘藍(lán)型春油菜單株籽粒產(chǎn)量和21個(gè)農(nóng)藝性狀的原始數(shù)據(jù)平均值進(jìn)行無量綱處理，處理公式：Xj’(Ki)=[Xj(Ki)-Xj]/Sj，Xj’(Ki)為數(shù)據(jù)無量綱化結(jié)果，Xj(Ki)為原始數(shù)據(jù)，Xj為同一性狀平均值，Sj為同一性狀標(biāo)準(zhǔn)差，處理后所得的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)見表2。利用表2數(shù)據(jù)計(jì)算出單株籽粒產(chǎn)量與21個(gè)農(nóng)藝性狀對應(yīng)的絕對差值，計(jì)算公式：Δj(Ki)=|X0(Ki)-Xj(Ki)|，Δj(Ki)為產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的絕對差值，X0(Ki)和Xj(Ki)分別為Ki品種的單株籽粒產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀。所得絕對差值結(jié)果見表3。

2.3 單株籽粒產(chǎn)量與21個(gè)農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度及排序

以影響單株籽粒產(chǎn)量的21個(gè)農(nóng)藝性狀作為比較數(shù)列,單株籽粒產(chǎn)量作為參考數(shù)列,利用表3數(shù)據(jù)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，計(jì)算公式：ξj(Ki)=[Δj(Ki)min+ρ×Δj(Ki)max]/[Δj(Ki)+ρ×Δj(Ki)max]，ξj(Ki)表示關(guān)聯(lián)系數(shù)，Δj(Ki)表示絕對差值，ρ表示分辨系數(shù)(取值0.5),Δj(Ki)max和Δj(Ki)min分別表示最大差值和最小差值，分別為3.048和0.006。8個(gè)品種同一農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)系數(shù)的算術(shù)平均值為該農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度，將關(guān)聯(lián)度按照大小進(jìn)行排序，所得結(jié)果見表4。

由表4的灰色關(guān)聯(lián)度及排序可以看出，在西藏河谷農(nóng)區(qū)甘藍(lán)型春油菜單株籽粒產(chǎn)量與21個(gè)農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度順序表現(xiàn)為主花序有效角果數(shù)(X10)>主花序有效長度(X9)>每角粒數(shù)(X14)>一次有效分枝長度(X19)>單株有效角果數(shù)(X12)>角果籽粒密度(X21)>千粒重(X15)>始角高度(X11)>二次有效分枝長度(X20)>株高(X4)>花期生長天數(shù)(X2)>一次有效分枝數(shù)(X6)>生育期(X3)>苗期生長天數(shù)(X1)>二次有效分枝數(shù)(X7)>有效分枝總數(shù)(X8)>分枝部位高度(X5)>分支角度(X17)>結(jié)角密度(X13)>角果表面積(X18)>角果長度(X16)。上述結(jié)果表明，在株行距及密度相同的條件下，對甘藍(lán)型春油菜單株籽粒產(chǎn)量影響最大的農(nóng)藝性狀是主花序有效角果數(shù)和主花序有效長度，影響最小的農(nóng)藝性狀是角果表面積和角果長度。

表2 原始數(shù)據(jù)平均值標(biāo)準(zhǔn)化

表3 單株籽粒產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的絕對差值

2.4 21個(gè)農(nóng)藝性狀間的關(guān)聯(lián)性分析

分別以甘藍(lán)型油菜參試材料的21個(gè)農(nóng)藝性狀之一為參考數(shù)列，其他農(nóng)藝性狀為比較數(shù)列，計(jì)算各農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，計(jì)算公式同2.3，最后構(gòu)成關(guān)聯(lián)度矩陣，結(jié)果見表5。

由表5可以看出，與單株籽粒重關(guān)聯(lián)密切的前8位農(nóng)藝性狀中，其他農(nóng)藝性狀與這8個(gè)農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)性表現(xiàn)為：與主花序有效角果數(shù)關(guān)聯(lián)密切的是主花序有效長度和株高；與主花序有效長度關(guān)聯(lián)密切的是苗期生長天數(shù)；與每角粒數(shù)關(guān)聯(lián)密切的是角果籽粒密度和主花序有效角果數(shù)；與一次有效分枝長度關(guān)聯(lián)密切的是主花序有效長度；與單株有效角果數(shù)關(guān)聯(lián)密切的是二次有效分枝數(shù)和主花序有效角果數(shù)；與角果籽粒密度關(guān)聯(lián)密切的是一次有效分枝數(shù)；與千粒重關(guān)聯(lián)密切的是一次有效分枝長度、株高和主花序有效角果數(shù)；與始角高度關(guān)聯(lián)密切的是分枝部位高度。以上分析結(jié)果表明，在栽培條件相同的情況下，與油菜籽粒產(chǎn)量三因素單株有效角果數(shù)、每角粒數(shù)和千粒重密切相關(guān)的共同因子是主花序有效角果數(shù)。

3 結(jié)論與討論

油菜產(chǎn)量的形成是多個(gè)農(nóng)藝性狀相互作用、相互影響的過程。應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對不同甘藍(lán)型春油菜品種進(jìn)行多個(gè)農(nóng)藝性狀綜合分析比較，從中尋找出影響西藏河谷農(nóng)區(qū)甘藍(lán)型油菜單株籽粒產(chǎn)量的主次因子，利用這些因子可以在田間試驗(yàn)中直觀的完成品種(系)材料的鑒定，此方法克服了單項(xiàng)數(shù)量性狀指標(biāo)評價(jià)品種的不足，有較強(qiáng)的可比性和可靠性。8個(gè)甘藍(lán)型春油菜品種21個(gè)農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明：與單株籽粒產(chǎn)量關(guān)系密切的農(nóng)藝性狀是主花序有效角果數(shù)，關(guān)聯(lián)度達(dá)到0.830，其次是主花序有效長度、每角粒數(shù)、一次有效分枝長度、單株有效角果數(shù)等，在栽培條件相同的情況下，結(jié)角密度與單株籽粒產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度排序?yàn)榈?9位，影響較小，結(jié)合農(nóng)藝性狀間的關(guān)聯(lián)性分析結(jié)果，通常是主花序有效長度和一次有效分枝長度越長，其主花序有效角果數(shù)和一次有效分枝角果數(shù)也就越多，在增加單株角果數(shù)的同時(shí)，也加大了主花序角果數(shù)和一次有效分枝角果數(shù)占單株角果數(shù)的比重，間接的增加了每角粒數(shù)和千粒重，提高了單株籽粒產(chǎn)量；油菜產(chǎn)量集中于結(jié)角層，高效的結(jié)角層有利于葉片、角果光合作用的交替進(jìn)行[3]；根據(jù)李慶生等研究結(jié)果可知，結(jié)角層的厚度和密度是油菜重要的群體質(zhì)量形態(tài)指標(biāo)和綜合性經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而厚度、密度主要受第一次有效分枝著生位置(即本文的分枝部位高度)、主軸長度(即本文的主花序有效長度)、一次分枝長度和主軸及一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、角果著生密度(即本文的結(jié)角密度)的影響[4]。在本試驗(yàn)中，主花序有效長度、一次有效分枝長度、分枝部位高度與單株籽粒產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度排序分別為第2、4、17位，一次有效分枝數(shù)、二次有效分枝數(shù)、結(jié)角密度與單株籽粒產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度排序分別為第12、15、19位，而油菜植株形態(tài)的其他指標(biāo)如始角高度、二次有效分枝長度、株高與單株籽粒產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度排序則分別為第8、9、10位，說明在西藏河谷農(nóng)區(qū)生態(tài)環(huán)境下，決定油菜角果結(jié)角層高效的主要性狀除主花序有效長度和一次有效分枝長度外，還應(yīng)包括始角高度、二次有效分枝長度、株高在內(nèi)的油菜植株形態(tài)指標(biāo)；由表4中關(guān)聯(lián)度排序可知，花期生長天數(shù)、生育期和苗期生長天數(shù)排在株高等農(nóng)藝性狀之后，說明在西藏河谷農(nóng)區(qū)甘藍(lán)型油菜的生長發(fā)育是品種育成的重要環(huán)節(jié)，要想植株獲取較高的單株籽粒產(chǎn)量，必須保證植株有一個(gè)完整的生長發(fā)育過程，通過充足的營養(yǎng)生長和生殖生長，達(dá)到高產(chǎn)的目的。本試驗(yàn)結(jié)果與黃益國、戴祥來等研究結(jié)果相近[5-6]，但與倪正斌等[7]、王毅等[8]的研究結(jié)果差異較大，原因可能在于灰色關(guān)聯(lián)分析是對一個(gè)發(fā)展變化系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)量化比較的一種方法，不同的時(shí)間、不同的參試品種及生態(tài)環(huán)境的差異都會影響產(chǎn)量主導(dǎo)因素的分析[9]。因此，在西藏河谷農(nóng)區(qū)甘藍(lán)型春油菜品種改良和選育的過程中，應(yīng)根據(jù)不同的生態(tài)區(qū)域，不同的生產(chǎn)需求，制定相應(yīng)的育種目標(biāo)，重點(diǎn)觀察與單株籽粒產(chǎn)量關(guān)聯(lián)密切且表現(xiàn)穩(wěn)定的農(nóng)藝性狀，如主花序性狀因子(主花序有效角果數(shù)、主花序有效長度)、產(chǎn)量三因素構(gòu)成因子(單株有效角果數(shù)、每角粒數(shù)、千粒重)、植株形態(tài)因子(一次有效分枝長度、二次有效分枝數(shù)、始角高度、株高)、生育階段因子(苗期、花期、生育期)，從而選育出適宜西藏河谷農(nóng)區(qū)生產(chǎn)的高產(chǎn)新品種。

表4 單株籽粒產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度及排序

表5 21個(gè)農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度矩陣