三色堇數(shù)量性狀的相關(guān)及灰關(guān)聯(lián)度分析

杜曉華，劉會(huì)超，賈文慶，魏艷玲

（河南科技學(xué)院園林學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

三色堇（Viola tricolor L.）屬堇菜科堇菜屬多年生草本花卉，北方常作二年生栽培,別名蝴蝶花、鬼臉花、貓兒臉、人面花等[1]。具有花色豐富、花期長(zhǎng)、能耐低溫等特點(diǎn)，是世界著名的早春花卉[2]。近年來(lái)，該花卉在我國(guó)園林綠化美化中得到了廣泛應(yīng)用。但由于我國(guó)三色堇引進(jìn)和研究較晚，目前生產(chǎn)用種主要依賴進(jìn)口[3-4]。而國(guó)外的三色堇種子大多為F1代，繁殖后分離嚴(yán)重，難以繼續(xù)利用[5]。因此，加快三色堇育種技術(shù)研究，盡快培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三色堇新優(yōu)品種，是當(dāng)務(wù)之急。

三色堇的許多性狀間存在著不同程度的聯(lián)系[6-7]，明確各性狀間的聯(lián)系，特別是對(duì)育種目標(biāo)性狀影響的主次關(guān)系及其相關(guān)性程度，對(duì)于雜交育種中各優(yōu)良性狀的聚合，以及通過(guò)相關(guān)性選擇提高育種效率具有重要的指導(dǎo)意義[8]。但目前有關(guān)三色堇性狀間關(guān)系的研究甚少，對(duì)各性狀間關(guān)系及其對(duì)育種目標(biāo)性狀影響的主次關(guān)系揭示的還很不充分。為此，本試驗(yàn)以33個(gè)三色堇品種的8個(gè)重要數(shù)量性狀為研究對(duì)象，分別采用相關(guān)分析和灰關(guān)聯(lián)度分析，以明確三色堇主要數(shù)量性狀之間，以及其對(duì)主要育種目標(biāo)性狀影響的主次關(guān)系[9]，旨在為三色堇的雜交育種工作中，育種目標(biāo)的制定和相關(guān)性選擇提供依據(jù)，以加速三色堇新品種選育的進(jìn)程。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為33個(gè)三色堇品種，由河南科技學(xué)院園林植物種質(zhì)資源與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室提供，這些品種分別引自美國(guó)、荷蘭及我國(guó)的北京、鄭州等地。材料于2008年10月20日播種穴盤，溫室育苗，2009年3月20日定植于河南科技學(xué)院花卉試驗(yàn)基地。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。各小區(qū)種植20株，株行距0.5 m×0.2 m，常規(guī)生產(chǎn)管理。盛花期，每小區(qū)隨機(jī)取樣5株，分別調(diào)查了花徑、花數(shù)、株高、冠幅、分枝數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、莖粗8個(gè)數(shù)量性狀。性狀統(tǒng)計(jì)參照文獻(xiàn)[10]的方法進(jìn)行。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

性狀間的相關(guān)分析（Pearson相關(guān)系數(shù)）及其顯著性檢驗(yàn)在DPS7.55軟件上進(jìn)行。

性狀間的灰關(guān)聯(lián)度分析參照相關(guān)文獻(xiàn)[11]，先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行均值化處理，得到無(wú)量綱化數(shù)據(jù)；再確定參考數(shù)列（x0）和比較數(shù)列（xi），如分析各性狀與花徑的關(guān)系時(shí)，將花徑作為參考數(shù)列，其他性狀作為比較數(shù)列；對(duì)與參考數(shù)列呈負(fù)相關(guān)的性狀進(jìn)行倒數(shù)化轉(zhuǎn)化；然后按照以下公式計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)：

式中ξi（k）指x0′與xi′在自交系k上的關(guān)聯(lián)系數(shù)，｜x0（k）′－xi（k）′｜表示x0數(shù)列與xi數(shù)列在自交系k上的絕對(duì)差，min min｜x0（k）′－xi（k）′｜表示在xi數(shù)列與x0數(shù)列在對(duì)應(yīng)點(diǎn)差值中的最小值基礎(chǔ)上再找出其中的最小差，即2級(jí)最小差，max max｜x0（k）′－xi（k）′｜稱為2級(jí)最大差，含義與2級(jí)最小差相似，ρ為分辨系數(shù)，取0.5；最后求ξi（k）均值，即為xi性狀與參考性狀的關(guān)聯(lián)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀的基本統(tǒng)計(jì)量

33個(gè)三色堇品種8個(gè)數(shù)量性狀的基本統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明（見表1）。各性狀的不同基因型之間差異顯著，平均變異系數(shù)為30.53%。其中變異系數(shù)最大的是花數(shù)，為66.1%；其次為分枝數(shù)（45.31%）。莖粗和冠幅的變異系數(shù)雖然較小，分別為17.41%和19.54%，但其最大值均為最小值的2倍多。不同基因型在各性狀上顯著的差異性，反映出試驗(yàn)選材具有較豐富的遺傳多樣性。

2.2 花徑相關(guān)性狀的分析

花徑的改良是三色堇育種的主要目標(biāo)之一，增大花徑以提高觀賞效果是人們不斷努力的方向。明確與花徑相關(guān)的性狀及其重要性，對(duì)花徑育種具有重要指導(dǎo)意義。相關(guān)分析的結(jié)果表明（見表2）。葉長(zhǎng)、葉寬和莖粗與花徑存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.7438，0.6593，0.5869。以花徑作為參考數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果表明，對(duì)三色堇花徑影響最大的性狀是葉長(zhǎng)，其次葉寬，再次是莖粗，兩種分析方法的結(jié)論基本一致。

不同的是相關(guān)分析顯示分枝數(shù)、花數(shù)與花徑之間存在極顯著的負(fù)相關(guān)，而灰關(guān)聯(lián)分析表明分枝數(shù)和花數(shù)對(duì)花徑的影響較小。因此，實(shí)際育種中，應(yīng)在保證花數(shù)、分枝數(shù)較多的基礎(chǔ)上，主攻葉長(zhǎng)、葉寬和莖粗的定向選擇，以增大花徑。并注意協(xié)調(diào)各觀賞性狀間的關(guān)系。

表1 三色堇性狀基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Table 1 Basic statistic data of pansy characters

表2 花徑與其他7個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)度及其排序Table 2 Association degree between flower diameter and seven traits in order

2.3 花數(shù)的相關(guān)性狀的分析

增加花朵的數(shù)目可提高三色堇的觀賞效果，因此花數(shù)是三色堇育種的重要目標(biāo)性狀。相關(guān)分析表明（見表3），分枝數(shù)與花數(shù)的呈極顯著正相關(guān)（0.8564），而葉寬、花徑和葉長(zhǎng)與花數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。以花數(shù)為參考數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)法分析顯示，對(duì)三色堇花數(shù)影響最大的葉寬，其次是花徑，再次是分枝數(shù)與葉長(zhǎng)。相關(guān)分析與灰關(guān)聯(lián)分析結(jié)果一致，說(shuō)明在適當(dāng)葉寬和花徑的基礎(chǔ)，針對(duì)分枝數(shù)的定向改良，則可能增加三色堇的花數(shù)。

表3 花數(shù)與其他7個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)度及其排序Table 3 Association degree between number of flowers and seven traits in order

2.4 分枝數(shù)的灰關(guān)聯(lián)度分析

分枝數(shù)的增加也是目前三色堇的一項(xiàng)育種目標(biāo)。相關(guān)分析表明（見表4），分枝數(shù)與花數(shù)之間存在極顯著正相關(guān)，而分枝數(shù)與葉寬、花徑和葉長(zhǎng)間呈極顯著負(fù)相關(guān)。實(shí)際上，作為花朵載體的枝條，其與花數(shù)之間是一種正向的因果關(guān)系。以分枝數(shù)作為參考數(shù)列的灰關(guān)聯(lián)分析表明，對(duì)三色堇分枝數(shù)影響最大的是葉寬，其次花徑，再次是葉長(zhǎng)，接下來(lái)是花數(shù)。兩種分析結(jié)果基本一致。說(shuō)明在不影響花徑大小的同時(shí)，可通過(guò)葉片大小一定程度的負(fù)向相關(guān)選擇，來(lái)改良三色堇的分枝數(shù)。

2.5 冠幅的灰關(guān)聯(lián)度分析

增加冠幅也是三色堇的育種目標(biāo)之一。相關(guān)分析結(jié)果表明（見表5），株高、莖粗分別與冠幅呈極顯著、顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.5527、0.4023。以冠幅作為參考數(shù)列，得出其余性狀與冠幅的關(guān)聯(lián)度及其排序。從表5可以看出,對(duì)三色堇冠幅影響最大的是株高，其次是莖粗。其結(jié)果與灰關(guān)聯(lián)分析一致。因此，株高和莖粗的增加，無(wú)疑會(huì)帶來(lái)冠幅的增大。但由于目前三色堇主要用于花壇或花鏡，要求植株高度適中，甚至較為低矮。所以，應(yīng)在株高適度的情況下，可通過(guò)針對(duì)莖粗的相關(guān)選擇實(shí)現(xiàn)對(duì)冠幅的增加。

2.6 株高的灰關(guān)聯(lián)度分析

株高是三色堇重要的目標(biāo)性狀之一。相關(guān)分析結(jié)果表明（見表6），冠幅與株高呈極顯著正相關(guān)。以株高作為參考數(shù)列的灰關(guān)聯(lián)分析表明，對(duì)三色堇株高影響最大的是冠幅，其次是莖粗，與相關(guān)的結(jié)果一致。針對(duì)三色堇冠幅的改良，必然引起株高的變化。目前三色堇主要用于花壇等美化，要求適度或較矮的株高品種。因此在育種選擇中，要注意二者之間的適當(dāng)平衡，取得較滿意的綜合育種目標(biāo)。

表4 分枝數(shù)與其他7個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)度及其排序Table 4 Association degree between number of branches and seven traits in order

表5 冠幅與其他7個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)度及其排序Table 5 Association degree between crown and seven traits in order

表6 株高與其他7個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)度及其排序Table 6 Association degree between plant height and seven traits in order

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，對(duì)花徑影響最大的為葉長(zhǎng)，其次為葉寬，再次為莖粗，它們均與花徑呈極顯著正相關(guān)；對(duì)花數(shù)影響最大的為葉寬、其次為花徑，再次為分枝數(shù)，其中分枝數(shù)與花數(shù)呈極顯著正相關(guān)性，而葉寬、花徑與花數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；對(duì)分枝數(shù)影響最大的是葉寬，其次為花徑，它們均與分枝數(shù)達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)；對(duì)冠幅影響最大的是株高，其次是莖粗，冠幅與株高、莖粗分別呈極顯著、顯著正相關(guān)；對(duì)株高影響最大的是冠幅。

在作物性狀之間相互關(guān)系的研究中，數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的相關(guān)分析是人們通常采用方法之一，該方法基于概率論的隨機(jī)過(guò)程，通過(guò)變量間陣列比較揭示不同性狀間存在的正、負(fù)相關(guān)性及其緊密程度。在數(shù)據(jù)比較充足、概率分布比較典型的情況下，通常可取得較滿意的結(jié)果[12]。而基于灰色理論的灰色關(guān)聯(lián)度分析，則通過(guò)對(duì)兩個(gè)性狀隨不同對(duì)象變化趨勢(shì)的一致性，即性狀間的幾何接近，衡量性狀間的關(guān)聯(lián)程度高低。在數(shù)據(jù)較少，信息不完整，分布不典型的情況下，仍能得到較為可靠的結(jié)果[9,13-15]。由于灰關(guān)聯(lián)度分析通常呈現(xiàn)的只是比較性狀對(duì)參考（目標(biāo)）性狀影響的主次關(guān)系，而不問(wèn)正負(fù)方向。此外，基于性狀間的幾何接近的灰關(guān)聯(lián)分析，當(dāng)兩個(gè)性狀變化趨勢(shì)相反（即呈負(fù)相關(guān)）時(shí)，直接分析的結(jié)果會(huì)偏離實(shí)際情況，這時(shí)需要對(duì)比較性狀進(jìn)行倒數(shù)化轉(zhuǎn)化。在分析前，到底哪些性狀的數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)換呢？上述問(wèn)題的解決通過(guò)相關(guān)分析則可以輕而易舉的完成。因此，將上述兩種分析方法結(jié)合使用，可相互補(bǔ)充，取得較為滿意的分析結(jié)果。

在三色堇8個(gè)重要數(shù)量性狀相互關(guān)系的分析中，兩種方法的分析結(jié)果基本一致，反映了遺傳規(guī)律存在的客觀性，也反映出本研究的樣本數(shù)量及其分布可滿足數(shù)量遺傳學(xué)研究的需要（本次調(diào)查的三色堇8個(gè)性狀在33個(gè)品種上的分布總體呈正態(tài)分布）。但由于作物系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，以及多數(shù)數(shù)量性狀受環(huán)境條件的影響，各性狀間的相互關(guān)系是一個(gè)具有許多不確定因素的灰色系統(tǒng)，比如由于年份、地點(diǎn)的不同，而造成氣候等因素的諸多變化。本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為一年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)采用白化系統(tǒng)分析時(shí)難以確切描述，而基于灰色理論的關(guān)聯(lián)度分析可能不受影響，這可能是兩種分析方法結(jié)果在基本一致的情況下，仍然存在一定差異的原因。

花徑和花數(shù)是提高三色堇觀賞價(jià)值的主要目標(biāo)性狀。本研究結(jié)果顯示，對(duì)三色堇花徑影響較大且呈極顯著正相關(guān)的有葉長(zhǎng)、葉寬和莖粗。因此，在保證較多花數(shù)的基礎(chǔ)上，可以在植株生長(zhǎng)的早期階段，通過(guò)植物學(xué)性狀（葉片大小、莖粗）對(duì)花徑進(jìn)行有效的間接選擇。花徑與花數(shù)之間存在的極顯著負(fù)相關(guān)與實(shí)際觀察結(jié)果相符，即大花徑品種的花數(shù)往往較少，而小花徑品種的花數(shù)較多。葉寬、花徑對(duì)花數(shù)存在顯著的負(fù)向影響，而分枝數(shù)對(duì)花數(shù)有明顯的正向影響和較高的相關(guān)性，這為在植株發(fā)育早期階段，通過(guò)對(duì)葉寬、分枝數(shù)的適當(dāng)選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)花數(shù)的間接選擇提供了依據(jù)。由于株高和冠幅存在極顯著正相關(guān)，且相互影響較大。因此，降低株高與增大冠幅的目標(biāo)難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)，可考慮在適當(dāng)株高的前提下，來(lái)增加冠幅。研究表明，三色堇花數(shù)和株高的遺傳力均較高，所以可在早期世代對(duì)這兩個(gè)性狀進(jìn)行選擇[6]。此外，研究結(jié)果顯示，花徑、花數(shù)、分枝數(shù)及其相關(guān)性狀間存在較為復(fù)雜的高相關(guān)性，因此針對(duì)某一個(gè)目標(biāo)性狀的改良，并將對(duì)其他性狀產(chǎn)生影響。所以在制定育種目標(biāo)時(shí)，應(yīng)將三者綜合考慮。而冠幅和株高，與以上三個(gè)性狀間沒(méi)有緊密的相關(guān)性，其性狀的改良不會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生明顯影響，因此可以與以上三個(gè)目標(biāo)性狀進(jìn)行組裝配套。本研究結(jié)果可為三色堇的育種目標(biāo)制定及目標(biāo)性狀的相關(guān)性選擇提供理論參考。

與以往相關(guān)研究的比較發(fā)現(xiàn)，本研究的結(jié)果與王健等的研究結(jié)論并不一致[6]。例如，王健等研究認(rèn)為，花徑與葉面積、分枝數(shù)等相關(guān)性不強(qiáng)（本研究相關(guān)性強(qiáng)），而與花數(shù)呈顯著正相關(guān)（本研究為負(fù)相關(guān)）；花數(shù)與株高、株幅的相關(guān)性很高（本研究為低），但與分枝數(shù)、單葉面積相關(guān)性很弱（本研究為強(qiáng)）。造成這一差異的原因，可能與試驗(yàn)材料遺傳背景的多樣性有關(guān)，但具體情況還有待進(jìn)一步研究。

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