116 份芝麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀分析及評(píng)價(jià)

張 衡

（安徽省阜陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，阜陽(yáng) 236065）

芝麻起源于非洲熱帶地區(qū)，是古老的油料作物，有5000 多年的栽培史。芝麻種子中油脂含量50%～55%，其中不飽和脂肪酸占比高達(dá)80%～85%，還含有豐富的鈣（1345mg/100g）和芝麻木酚素（0.3%～1.5%），具有極高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值[1]。安徽省阜陽(yáng)市是全國(guó)最重要的優(yōu)質(zhì)白芝麻種植區(qū)之一，但育種工作起步較晚，種質(zhì)資源來(lái)源單一。從湖北、河南、河北等地的科研單位引進(jìn)芝麻種質(zhì)資源，在阜陽(yáng)地區(qū)開展芝麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的分析和評(píng)價(jià)，篩選出適宜阜陽(yáng)地區(qū)的種質(zhì)資源材料作為親本，對(duì)于促進(jìn)本地區(qū)芝麻育種工作有著重要意義。本研究采用相關(guān)性分析法、K-均值快速聚類分析法、主成分分析法對(duì)收集到的116 份芝麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，以期篩選出優(yōu)異親本，為阜陽(yáng)地區(qū)的育種和引種工作提供有益參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料116 份芝麻種質(zhì)資源具體信息見表1。40 份河北資源（其中1 份收集自天津）由河北省農(nóng)林科學(xué)院收集保藏，材料名稱多有重復(fù)（來(lái)自不同地區(qū)農(nóng)家種，同一名稱下品種已有明顯差異，或本身并不屬于同一品種）。44 份河南資源來(lái)自河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院芝麻研究中心，32 份湖北資源來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，河南和湖北材料均為收集保藏的芝麻種質(zhì)資源，名稱不詳。

表1 種質(zhì)資源信息

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)播種時(shí)按品種種植。行長(zhǎng)5m，行距20～60cm，寬窄行種植，株距16.5cm，密度1 萬(wàn)株/667m2，四周設(shè)保護(hù)區(qū)。

1.3 田間管理選擇地勢(shì)高而干燥，地力均勻，排灌條件良好，肥力中上等的沙土或沙壤土。根據(jù)地力水平合理施肥。播前洇地造墑，平整細(xì)碎，做到足墑播種，確保一播全苗。播種出苗后及時(shí)中耕除草澆水、除治蟲害。成熟后及時(shí)收獲、考種。

1.4 調(diào)查、考種項(xiàng)目株高、始蒴高度、空梢尖長(zhǎng)度、主莖果軸長(zhǎng)、全株蒴果數(shù)、蒴果長(zhǎng)度、千粒重、每蒴粒數(shù)、單株產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析采用WPS 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算各農(nóng)藝性狀的基本統(tǒng)計(jì)量，如極小值、極大值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等，計(jì)算其變異系數(shù)；根據(jù)公式對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行評(píng)分計(jì)算。用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、聚類分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀分析116 份供試材料的9 個(gè)農(nóng)藝性狀的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（表2），除了千粒重外，其他性狀的變異系數(shù)均在10%以上，其中空梢尖長(zhǎng)度的變異系數(shù)最高，達(dá)到70.09%，其次為單株產(chǎn)量的變異系數(shù)，為28.60%。9 個(gè)性狀的變異系數(shù)排序依次為空梢尖長(zhǎng)度＞單株產(chǎn)量＞全株蒴果數(shù)＞始蒴高度＞主莖果軸長(zhǎng)＞蒴果長(zhǎng)度＞每蒴粒數(shù)＞株高＞千粒重。以上結(jié)果表明供試材料的農(nóng)藝性狀變異幅度較大，遺傳類型豐富，因而可進(jìn)一步分析篩選優(yōu)異種質(zhì)資源以供育種應(yīng)用。

2.2 相關(guān)性分析相關(guān)性分析的結(jié)果表明（表3），株高與始蒴高度、主莖果軸長(zhǎng)、全株蒴果數(shù)、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明芝麻株高越高，其生物產(chǎn)量越大，從而其蒴果數(shù)量越多、單株產(chǎn)量也越高。始蒴高度與主莖果軸長(zhǎng)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明芝麻“腿”越高，其主莖果軸長(zhǎng)度越短。主莖果軸長(zhǎng)與全株蒴果數(shù)、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明主莖果軸長(zhǎng)度越大，其蒴果數(shù)越多、單株產(chǎn)量也越高。全株蒴果數(shù)與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明蒴果數(shù)是決定單株產(chǎn)量的重要因素?？丈壹忾L(zhǎng)度與每蒴粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。蒴果長(zhǎng)度與千粒重呈極顯著正相關(guān)，表明芝麻蒴果越長(zhǎng)，其千粒重越大。千粒重與單株產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明千粒重是影響產(chǎn)量的重要因素。綜上，芝麻單株產(chǎn)量的提高，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注株高、主莖果軸長(zhǎng)、全株蒴果數(shù)和千粒重這幾個(gè)指標(biāo)。

表3 主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

2.3 聚類分析從來(lái)源看，116 份芝麻資源有河北資源40 份、湖北資源32 份、河南資源44 份。基于9 個(gè)農(nóng)藝性狀，對(duì)116 份芝麻種質(zhì)資源進(jìn)行了K-均值快速聚類分析，可將供試材料分為2 個(gè)類群（表4）。第1 類群包含75 份材料，其中河北資源36份、河南資源27 份、湖北資源12 份；第2 類群包含41 份材料，其中河北資源4 份、湖北資源20 份、河南資源17 份。兩個(gè)聚類中心間的距離為43.313。從主要農(nóng)藝性狀的平均值來(lái)看（表5），第2 類群與產(chǎn)量相關(guān)的性狀比較突出，特別在主莖果軸長(zhǎng)、全株蒴果數(shù)和單株產(chǎn)量方面有較大優(yōu)勢(shì)，因此應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注此類群種質(zhì)資源。據(jù)來(lái)源分析，類群2 中以湖北資源和河南資源為主，無(wú)論數(shù)量和比例均占優(yōu)勢(shì)，表明一般而言，湖北和河南的種質(zhì)資源更適宜阜陽(yáng)地區(qū)應(yīng)用。

表4 116 份芝麻種質(zhì)資源的K-均值快速聚類分析

表5 不同類群芝麻農(nóng)藝性狀的平均值

2.4 主成分分析對(duì)9 個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，提取了特征根大于1 的5 個(gè)因子（表6），這5 個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到79.083%，可見這5 個(gè)因子可代表本研究中116 份芝麻種質(zhì)資源的絕大部分農(nóng)藝性狀的變異信息，因此可采用這5 個(gè)因子進(jìn)行進(jìn)一步的分析評(píng)價(jià)。

表6 主要農(nóng)藝性狀的因子分析

第1 因子貢獻(xiàn)率為24.747%，其特征根為2.227，株高、主莖果軸長(zhǎng)、單株產(chǎn)量、全株蒴果數(shù)的特征向量值較高，分別為0.846、0.764、0.672 和0.612，說(shuō)明這4 個(gè)性狀在第1 因子中占有較高的載荷量，因此第1 因子主要代表這4 個(gè)與產(chǎn)量有關(guān)的性狀。

第2 因子貢獻(xiàn)率為15.846%，其特征根為1.426，始蒴高度和蒴果長(zhǎng)度的特征向量較高，分別為0.681 和0.659，可見第2 因子主要代表芝麻這2 個(gè)性狀。第3 因子貢獻(xiàn)率為13.877%，其特征根為1.249，特征向量值較高的性狀為千粒重和蒴果長(zhǎng)度，分別為0.522 和0.463，因此該因子主要代表芝麻千粒重及蒴果長(zhǎng)度相關(guān)性狀。第4 因子貢獻(xiàn)率為12.377%，其特征根為1.114，每蒴粒數(shù)占有較高載荷量，其特征向量值為0.755，該因子反映了每蒴粒數(shù)這一性狀。第5 因子貢獻(xiàn)率為12.236%，特征根為1.101，特征向量值載荷量較高的為空梢尖長(zhǎng)度。

2.5 基于主成分分析的優(yōu)異種質(zhì)資源評(píng)價(jià)與篩選

參照徐澤俊等[2]、王煒等[3]的方法，以X1～X9 分別代表9 個(gè)農(nóng)藝性狀，將表6 中因子分析主要農(nóng)藝性狀標(biāo)準(zhǔn)化的值帶入5 個(gè)因子中，獲得5 個(gè)主成分因子（F1～F5）的得分公式如下：

按照5 個(gè)主成分因子的貢獻(xiàn)率，按以下公式計(jì)算各供試材料農(nóng)藝性狀的綜合得分。

綜合得分越高，其總體農(nóng)藝性狀越優(yōu)良。根據(jù)該公式，從116 份芝麻種質(zhì)資源中依據(jù)得分篩選出了農(nóng)藝性狀綜合評(píng)價(jià)前20 的材料（表7），全部聚類到第2 類群，再次表明第2 類群種質(zhì)資源應(yīng)用價(jià)值更高。其中湖北資源10 份，河南資源9 份，河北資源僅有1 份，再次驗(yàn)證湖北資源與河南資源更適宜在阜陽(yáng)地區(qū)應(yīng)用。這些材料單株產(chǎn)量高，農(nóng)藝性狀優(yōu)良，無(wú)論是作為雜交親本還是作為基礎(chǔ)研究材料均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。后期應(yīng)結(jié)合大田產(chǎn)量，進(jìn)一步確認(rèn)其價(jià)值。

表7 綜合得分前20 的芝麻種質(zhì)資源

3 討論與結(jié)論

安徽省阜陽(yáng)市地處沿淮淮北，氣候復(fù)雜多變，近年極端天氣頻發(fā)。阜陽(yáng)市是全國(guó)最重要的優(yōu)質(zhì)白芝麻產(chǎn)區(qū)之一，有著優(yōu)良的芝麻種植傳統(tǒng)，但育種工作開展相對(duì)較晚。因此，開展對(duì)芝麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的分析及評(píng)價(jià)，挖掘種質(zhì)資源特性，合理選擇育種材料，拓寬雜交親本種質(zhì)資源遺傳背景，對(duì)芝麻育種工作有著重大意義。

相關(guān)性分析結(jié)果表明，芝麻單株產(chǎn)量主要取決于株高、主莖果軸長(zhǎng)、全株蒴果數(shù)等指標(biāo)，與魏廣偉等[4]、劉美茹等[5]、莊秋麗等[6]研究結(jié)果類似?；谵r(nóng)藝性狀主成分分析篩選出了以湖北、河南種質(zhì)資源為主的一批優(yōu)異育種材料，并在聚類分析中得到相互驗(yàn)證。這些研究均為阜陽(yáng)地區(qū)芝麻育種親本材料的選擇和品種引進(jìn)提高了理論依據(jù)和實(shí)際指導(dǎo)。下一步應(yīng)結(jié)合大田產(chǎn)量及抗性表現(xiàn)等開展進(jìn)一步的研究。