基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的百合品種評(píng)價(jià)

周俐宏，王志剛，張惠華，于海濤，印東生*

（1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所，沈陽 110161；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，沈陽 110866）

百合（Lilium spp.）是多年生球根花卉，百合科（Liliaceae）百合屬（Lilium）。近年來，百合市場需求量較大，是國際花卉市場暢銷品種。選育出觀賞效果好、抗性強(qiáng)的品種成為切花百合重要育種目標(biāo)[1]。對(duì)百合品種進(jìn)行有效評(píng)價(jià)可減少百合引種及雜交父母本選擇的盲目性，提合育種效率。

灰色關(guān)聯(lián)度分析是一種定量化比較分析方法，是根據(jù)數(shù)列的可比性和相似性，分析系統(tǒng)內(nèi)部主要因素之間的相關(guān)程度，確定相關(guān)程度最大的因素[2-3]。與其他數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法相比，灰色關(guān)聯(lián)度分析法具有不滿足某種理論分布、樣本數(shù)量少、分析方法簡單、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)[4]。近年來，該種方法廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物新品種評(píng)價(jià)及作物優(yōu)良雜交組合的選擇等方面[5-6]，特別是在水稻、玉米、小麥、大豆、棉花、煙草及番茄等作物育種上應(yīng)用廣泛[7-9]。

本研究以購自荷蘭的6個(gè)百合品種為試驗(yàn)材料，進(jìn)行品種田間性狀調(diào)查與鱗片生理指標(biāo)測定，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，對(duì)百合14項(xiàng)主要性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為百合品種引進(jìn)及雜交育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為2011年由荷蘭引進(jìn)的6個(gè)百合品種的商品球，分別為特里昂菲特（Triumphator Zanlophator）、黃金城（Gold City）、白天使（Navona）、帕索里尼（Pasolini）、布里楊松（Corvara）、白天堂（White Heaven）。2011年種植于遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院冷棚，每個(gè)品種分為2個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)120株，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

1.2 方法

1.2.1 測定項(xiàng)目及方法

百合種球的表型性狀：種球周徑用皮尺測定[10]，種球鮮重及干重用電子天平測定。測定干重前將種球放入恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)內(nèi)[11]，105℃烘干15 min，80℃烘干24 h，然后稱干重。每個(gè)品種測45個(gè)種球。

測定百合鱗片的生理指標(biāo)：可溶性糖含量、POD活性、可溶性蛋白含量及非可溶性蛋白含量，方法參考余叔文等[12]，重復(fù)2次。

在百合盛花期調(diào)查株高、地表莖粗、花序下莖粗、葉片數(shù)、花直徑、花朵數(shù)。地表莖粗和花序下莖粗用游標(biāo)卡尺測量地表莖和花序下莖的直徑。調(diào)查采用S形隨機(jī)取樣，每小區(qū)隨機(jī)選擇10株，重復(fù)2次。

1.2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析方法

第一步，確定參考序列X0。參考種植模式的各單項(xiàng)指標(biāo)所組成的數(shù)列，記X0（k），其中：k為單項(xiàng)指標(biāo)的序號(hào)，即X0=[X0（1），X0（2），…，X0（n）]。

第二步，確定比較序列Xi。由試驗(yàn)和實(shí)際調(diào)查得出的單項(xiàng)指標(biāo)所組成的數(shù)列，記為Xi（k），其中k為單項(xiàng)指標(biāo)的序號(hào)，即Xi=[Xi（1），Xi（2），…，Xi（n）]，（i=1，2，…，m）。

第三步，計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算公式為：

式中，εi（K）為 X0與 Xi第 K 個(gè)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)；Δi（k）表示X0與Xi在K點(diǎn)的差值；min minΔi（k）為二級(jí)最小差，max maxΔi（k）為二級(jí)最大差；ρ為分辨系數(shù)，本研究中取ρ=0.5。

第四步，計(jì)算關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式為：

式中，ri為比較數(shù)列Xi對(duì)參考數(shù)列X0的關(guān)聯(lián)度；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 參考數(shù)列和比較數(shù)列的確定

把試驗(yàn)中各參試材料相應(yīng)指標(biāo)的最大值作為標(biāo)志構(gòu)建參考品種X0，評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為百合種球的表型性狀、生理指標(biāo)及百合不同生長時(shí)期的表型性狀等14個(gè)指標(biāo)，將參考品種各性狀值及參試品種的各指標(biāo)平均值列于表1。獲得參考品種的參數(shù)為種球周徑16.91 cm、種球鮮重66.15 g、種球干重55.42 g、種球鱗片數(shù)37個(gè)、可溶性糖含量3.50%、POD活性4.60 U·g-1、可溶性蛋白含量2.84 mg·g-1、非可溶性蛋白含量0.42 mg·g-1、株高75.43 cm、地表莖粗10.41 mm、花序下莖粗7.17 mm、葉片數(shù)68個(gè)、花直徑17.18 cm、花朵數(shù)6個(gè)。

2.2 原始數(shù)據(jù)的無量綱化處理

在關(guān)聯(lián)分析前先進(jìn)行無量綱化處理，采用初值化法，即用每一列的Xi分別去除對(duì)應(yīng)該列的X0，從而得到一個(gè)新數(shù)列（見表2）。將參考品種的參數(shù)統(tǒng)一為1.0000，而6個(gè)比較品種的參數(shù)分別為小于1的數(shù)值。

2.3 求關(guān)聯(lián)系數(shù)

首先求出X0與Xi各對(duì)應(yīng)點(diǎn)在k列的絕對(duì)差值Δi（k）=|X0（k）-Xi（k）|（k=1，2，3，4，5，6，7），將各差值列于表3，并查出兩級(jí)最大和最小差值。

由表3可知，二級(jí)最小差minmin|X0（k）-Xi（k）|為0.0000，二級(jí)最大差值maxmax|X0（k）-Xi（k）|為0.9043，當(dāng)ρ為0.5時(shí)，把各點(diǎn)相應(yīng)的Δi（k）帶入關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式（1）中，即可得到X0與Xi各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)（見表4）。

2.4 參試品種間灰色關(guān)聯(lián)度分析

將已求得的關(guān)聯(lián)系數(shù)值代入等權(quán)關(guān)聯(lián)度公式（2），即得到各供試品種與參考品種的等權(quán)關(guān)聯(lián)度，列于表5。

表1 參試百合品種和參考品種的主要性狀平均值Table 1 Average value of main traits of the tested and contrast cultivars

表3 X0 與Xi的絕對(duì)差值Table 3 Absolute difference values of X0 -Xi

表4 各參試百合品種與參考品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients of the tested and contrast cultivars

表5 參試百合品種關(guān)聯(lián)度及排序Table 5 Relational degree and ranking of tested lily cultivars

由表5可以看出，各品種表現(xiàn)的優(yōu)劣為布里楊松＞白天使＞特里昂菲特＞黃金城＞白天堂＞帕索里尼。按照灰色系統(tǒng)理論關(guān)聯(lián)分析原理，關(guān)聯(lián)度越大的品種與參考品種越接近。東方百合布里楊松與參考品種最為接近，參考品種是符合當(dāng)前生產(chǎn)水平的理想品種，綜合性狀最優(yōu)，所以布里楊松的綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良。其次是亞洲百合白天使，最差的為LA雜交品種帕索里尼。

3 討論與結(jié)論

本文采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)不同百合品種的綜合性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。張文利等采用評(píng)分法對(duì)10個(gè)東方系百合品種進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以粗略判斷出西伯利亞在甘肅臨洮表現(xiàn)優(yōu)秀，索邦、元帥、馬可波羅、提拔表現(xiàn)良好，辛普隆、熱情、地中海、凝星表現(xiàn)一般，白瑪麗表現(xiàn)較差，可見采用評(píng)分法只能對(duì)不同品種做出定性評(píng)價(jià)[13]。張克等借助SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)28個(gè)百合品種的主要性狀進(jìn)行相關(guān)分析和主成分分析，得出“Veranda”、“CocarD'Or”、“Poetovenere”等品質(zhì)優(yōu)良，可以作為很好的切花材料[1]。

在性狀選擇上，本研究不僅對(duì)品種的鱗莖及植株表型性狀進(jìn)行調(diào)查，還對(duì)與百合抗性相關(guān)的生理性狀進(jìn)行測定，對(duì)百合品種從外觀到抗逆性進(jìn)行較全面評(píng)價(jià)。在逆境條件下，植物體同時(shí)存在膜保護(hù)系統(tǒng)，能夠清除體內(nèi)多余的自由基，這一保護(hù)酶系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)抗氧化系統(tǒng)，它由許多酶和還原型物質(zhì)組成。其中，超氧化物歧化酶（SOD）、CAT和POD則是主要的抗氧化酶[14-15]。POD是生物體內(nèi)一類重要的含血紅素的活性較高的抗氧化酶，廣泛存在于植物體中，能夠反映植物生長發(fā)育的特性、體內(nèi)代謝狀況以及對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性。POD常利用H2O2來催化對(duì)植物自身有毒害的過氧化物（POD底物）的氧化和分解，以維持正常代謝，從而誘導(dǎo)POD活性的增強(qiáng)。本研究中，布里楊松不僅綜合性狀表現(xiàn)最好，其POD活性也最強(qiáng)，可見其抗逆性也相對(duì)較強(qiáng)。

通過分析可知，6個(gè)參試品種中，東方百合布里楊松的綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良，其次是白天使、特里昂菲特、黃金城、白天堂，最后是帕索里尼。在百合品種推廣中，布里楊松具有良好應(yīng)用前景，也可考慮作為雜交育種的親本。

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