南疆孜然地方品種的產(chǎn)量因子和聚類分析

趙 扮　胡守林

(塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

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南疆孜然地方品種的產(chǎn)量因子和聚類分析

趙 扮胡守林*

(塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

摘要對南疆地區(qū)的14個孜然地方品種的9個農(nóng)藝性狀進行因子分析和聚類分析，結(jié)果顯示：前三個公因子體的累積貢獻率達到88. 95%，主要反映了產(chǎn)量-結(jié)實因子、干物質(zhì)因子和粒重因子等孜然品種的主要特征。根據(jù)農(nóng)藝性狀相似度將14個孜然品種分為四類，第一類：品種(1，14)第二類：品種(2，11，12)，第三類：品種(3，6，13，9，7，8，4，5)，第四類：品種10。其中第一類品種1與品種14合表現(xiàn)最好，適宜在南疆種植。同時對孜然品種的選育做出了討論。

關(guān)鍵詞地方品種；孜然；因子分析；聚類分析

孜然，又名孜然芹、香旱芹、安息茴香，屬于傘形科,孜然芹屬。孜然是植物的干燥成熟果實。1～2年生草本植物，生育期90 d，在甘肅 內(nèi)蒙古也有種植[1-4]。孜然適應(yīng)性較強耐旱怕澇，對土壤要求不嚴，一般應(yīng)選擇通透性、排水性良好的沙壤土種植較好，具有生育期短、植株矮小、根系分布淺、抗旱耐瘠薄的特點[5-6]。孜然氣味芳香而濃烈，口感獨特，是除胡椒以外世界第二大調(diào)味品。為新疆名特小吃烤羊肉的主要調(diào)味品，具有去腥、解膩、行氣、暖胃健脾、 提神、驅(qū)風(fēng)散寒利水逐水、散結(jié)水腫等功效[7-10]。

孜然在新疆已有千余年的種植歷史。但生產(chǎn)上優(yōu)良的孜然品種較少, 品種混雜,種性退化,產(chǎn)量低且不穩(wěn)定, 極大地制約了孜然產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。孜然在新疆各地種植水平差異較大，優(yōu)良品種與高產(chǎn)栽培技術(shù)應(yīng)用范圍不廣[11-12]。安排田間栽培過程中茬口以及確定合理群體密度由品種植物學(xué)性狀決定[13]。因此在種植時應(yīng)考慮不同品種間的生育期的長短。在南疆孜然一般與棉花間作。孜然種子發(fā)芽適宜地溫較棉花低，為節(jié)本省工一般與棉花同時播種。南疆一般在3月底4月初播種。

前人對孜然已經(jīng)開展了較多的研究，主要在孜然成分的提取和分析方面韓鼎、張應(yīng)烙等[14-15]，以及孜然生產(chǎn)栽培技術(shù)方面。近年來隨著科技及生活水平的提高對孜然的作用有了一定的了解，需求量不斷地增加。對孜然的研究不僅局限于其成分的作用及提取，還包括對孜然產(chǎn)量構(gòu)成因素的研究。但運用因子分析法探討不同產(chǎn)量構(gòu)成因素對孜然產(chǎn)量的貢獻大小的研究尚未見到報導(dǎo)。本研究對南疆地區(qū)14個孜然地方品種運用因子分析法對各個產(chǎn)量性狀進行歸納，綜合、簡化，以明確孜然公因子及其相互間的關(guān)系，同時還應(yīng)用聚類分析對14個孜然品種進行聚類，為評價利用孜然種質(zhì)資源和指導(dǎo)高產(chǎn)孜然品種的培育提供科學(xué)依據(jù)。研究具有創(chuàng)新性。

1試驗材料與方法

試驗于2014年在塔里木大學(xué)園藝試驗站進行，試驗地土壤肥力中等并于前一年冬灌。在春灌后犁地前施用適量有機肥。于4月9日播種，同時播種南疆種植的14個地方品種。品種名稱及代號見表1。每個品種播種1行，行長3. 5 m，條播，重復(fù)3次，隨機排列，在生長發(fā)育期間不曾灌水與施肥，各孜然品種田間管理措施及栽培技術(shù)保持一致。至開花期時選取15個植株每日行觀察并記錄小花開放數(shù)直至花期結(jié)束。在7月10日前收獲，收獲時保持試驗植株完整，進行室內(nèi)考種。測定項目包括：株高、莖粗、干重、分枝數(shù)、小花傘數(shù)、粒數(shù)、敗育個數(shù)、單株粒重、千粒重等。驗所得數(shù)據(jù)用Excel2013對試驗數(shù)據(jù)進行整理得到各性狀平均值，然后對14個孜然品種9個農(nóng)藝性狀平均值用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行因子分析和聚類分析。

表1　品種名稱及代號

2試驗結(jié)果與分析

2.1孜然產(chǎn)量性狀的變異情況表

均值可以反映出14個孜然品種各個質(zhì)量指標的平均水平，極差反映各個品種質(zhì)量指標的離散程度，而產(chǎn)量構(gòu)成因素的變異系數(shù)則可以反映出品種間的差異。研究結(jié)果表明(表2)14個供試孜然品種的單株粒重平均為2. 78 g，極差為2. 88 g，其變異系數(shù)最大為28. 03%；分枝數(shù)平均65. 88個，極差為66. 50個，變異系數(shù)僅次于單株粒重為27. 33%；敗育數(shù)平均為73. 04個，極差為64. 66個，變異系數(shù)較大為26. 81%；小花傘數(shù)平均為216. 73個，極差為211. 33個，變異系數(shù)為26. 57%；粒數(shù)平均為748. 44個，極差為764. 33個，變異系數(shù)為26. 38% ；干重平均為2. 20g，極差為1. 77 g，變異系數(shù)為26. 36%；莖粗平均為1. 93 mm，極差為0. 55 mm，變異系數(shù)為8. 51%；千粒重平均為3.71g極差為0. 88 g，變異系數(shù)為7. 97%；株高平均為28. 36 cm，極差為9. 10 cm，其變異系數(shù)最小為7. 62%；由此可以得出不同孜然品種產(chǎn)量差異主要是單株粒重、分枝數(shù)、敗育數(shù)、小花傘數(shù)、粒數(shù)、干重的影響。

表2　孜然產(chǎn)量構(gòu)成因素的變異分析結(jié)果

2.2孜然產(chǎn)量性狀在因子中的反映

對14個孜然品種的9個農(nóng)藝性狀計算其相關(guān)系數(shù)矩陣，然后計算特征根和特征向量，根據(jù)特征根的累積貢獻率>85%確定保留公因子的數(shù)量，然后對特征向量進行方差極大化正交旋轉(zhuǎn)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣分析各因子的特點。因子載荷矩陣經(jīng)過方差極大正交旋轉(zhuǎn)變換后孜然農(nóng)藝產(chǎn)量性狀在3個主因子中決定程度列于表2。

研究結(jié)果表明(表3)前三個公因子的累積貢獻率為88. 946 3%。第一公因子主要是由粒數(shù)、小花傘數(shù)、單株粒重、分枝數(shù)四個性狀決定的，因此第一公因子可稱為產(chǎn)量-結(jié)實因子，其中粒數(shù)、小花傘數(shù)、分枝數(shù)和單株產(chǎn)量載荷值最大，并且它們都為正值，說明粒數(shù)、小花傘數(shù)、分枝數(shù)等性狀對單株粒重具有較大貢獻。第二公因子主要組合指標中干重、株高的因子載荷值較大，因此可稱為干物質(zhì)因子，但在該因子中干重載荷值為負且絕對值高于株高，這表明了株高與干重較大的相互制約關(guān)系，莖粗、粒數(shù)、分枝數(shù)、小花傘粒數(shù)、敗育數(shù)、單株粒重的載荷值也為負值，但其絕對值較小說明株高與這些性狀間表現(xiàn)出微弱的矛盾關(guān)系。第三公因子中千粒重的貢獻率最大，因此第三公因子可被稱為粒重因子，其對單株粒重具有一定的促進作用，但小花傘、干重、敗育數(shù)、粒數(shù)載荷值為負，因此這些性狀與千粒重具有一定的相互制約關(guān)系。

表3　方差極大正交旋轉(zhuǎn)因子載荷陣

續(xù)上表

因子1因子2因子3敗育數(shù)(個)0.3977-0.1314-0.0387單株粒重(g)0.9099-0.12860.2866千粒重(g)0.07370.05220.9955貢獻率%64.741113.926110.2791累計貢獻率%64.741178.667288.9463

2.3聚類分析

對14個孜然品種的株高、莖粗、干重、分枝數(shù)、小花傘樹、粒數(shù)、敗育個數(shù)、單株粒重、千粒重進行聚類分析，結(jié)果見圖1，根據(jù)14個樣本的9個性狀將其分為4類，各類的性狀均值見表4。

第一類共有兩個品種，品種1和品種14。這類品種在多個性狀的均值表現(xiàn)均優(yōu)于其他三類，但敗育數(shù)也較大。粒數(shù)、單株粒重、千粒重則是構(gòu)成產(chǎn)量的重要因子，因此在種植上應(yīng)是最佳的品種選擇。第二類共有三個品種，分別是品種2、品種11及品種12，株高的均值比第一類大，千粒重僅次于第一類，說明籽粒的飽滿程度較好，但單株產(chǎn)量較低。在選擇種植時可以選擇。第三類共有八個品種分別是品種3、品種6、品種13、品種9、品種7、品種8、品種4、品種5。株高均值略低于第一類，莖粗、干重、分枝數(shù)、小花傘數(shù)、粒數(shù)、敗育數(shù)及單株粒重的均值均高于第二類，但千粒重的均值卻低于第二類，說明單個果實的質(zhì)量較小，因此在生產(chǎn)過程中選用第二類還是第三類應(yīng)根據(jù)使用者種植密度大小而定，若在種植面積與種植密度一定時應(yīng)該選擇第三類。第四類僅有品種10，各個性狀的均值均小于其他三類，在種植過程中應(yīng)杜絕或避免使用該品種。由數(shù)據(jù)表明在生產(chǎn)中選擇品種時應(yīng)選擇株高適中不能過高，籽粒飽滿單，株產(chǎn)量較高的品種。

圖1　南疆14個孜然地方品種的聚類分析

株高(cm)莖粗(mm)干重(g)分枝數(shù)(個)小花傘數(shù)(個)粒數(shù)(個)敗育數(shù)(個)單株粒重(g)千粒重(g)第1類28.862.122.9287.00270.83927.5094.583.844.14第2類29.291.901.5155.00178.22635.7255.832.533.99第3類28.761.942.2769.83235.00805.9477.442.833.51第4類21.331.652.2524.6777.83268.5046.330.973.60

3小結(jié)與討論

通過對產(chǎn)量構(gòu)成因素變異結(jié)果的觀察我們可以發(fā)現(xiàn)單株粒重的變異系數(shù)最大，分枝數(shù)、小花傘數(shù)、粒數(shù)、千粒重相對的變異系數(shù)也較大，從這些數(shù)據(jù)可以反映出品種間的差異主要是有以上幾個性狀影響的。在選育的過程中將產(chǎn)量較高的一些品種的優(yōu)勢性狀的比較，可以減小他們的變異系數(shù)來提高產(chǎn)量，這可在育種中實踐得到。運用多元統(tǒng)計分析中的因子分析是研究多指標關(guān)系時最常用的方法之一。通過因子分析提取了3個公因子可以解釋總變異的88. 95%，根據(jù)公因子對考察性狀的貢獻大小，將前6個因子分別命為產(chǎn)量-結(jié)實因子、干物質(zhì)因子、粒重因子。其貢獻率分別為64. 74%、13. 3%、10. 28%這些公因子都客觀的反映了所控制性狀的相互關(guān)系，如株高與干重的負相關(guān)，單株粒重、小花傘數(shù)、分枝數(shù)三者之間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，此外從以上分析的數(shù)據(jù)中還提示我們在選育孜然品種時應(yīng)選用株高中等，分枝數(shù)多，小花傘數(shù)較多，單個籽粒較重的品種，可能對產(chǎn)量及品質(zhì)都有一定的促進作用。分枝數(shù)、單株粒數(shù)、株高、千粒重是影響孜然產(chǎn)量行形成的主要因素與甘付華，高杰等人的結(jié)論一致[7]。

根據(jù)14個地方品種各個農(nóng)藝性狀的接近度，結(jié)果將其聚為四類比較合適。第一類綜合情況較好，產(chǎn)量較高；第二類較第三類千粒重略高，但其單株粒重及粒數(shù)并沒有第三類高，產(chǎn)量略高則是因為它的單個籽粒較重，在種植密度相等時應(yīng)選用第三類品種。通過這兩個的比較是不是可以在選育方面結(jié)合這兩類的優(yōu)勢呢？若能提高第三類的籽粒飽滿度相信在生產(chǎn)上也是一個大的飛躍。第四類則是在各個性狀上表現(xiàn)最差，在生產(chǎn)上不宜選擇。

通過比較出品種間的差異，不同農(nóng)藝性狀的貢獻大小以及將農(nóng)藝性狀接近的聚在一起，可以有效的選擇品種。有可能培育出產(chǎn)量更高，品種更優(yōu)的高品質(zhì)孜然品種。

參考文獻

[1]陸占國,封丹,李偉.孜然精油的提取及其清除 DPPH 自由基能力研究[J].化學(xué)研究與應(yīng)用.2008,20(5):647- 651.

[2]謝喜國,阿布力米提·伊力,阿吉艾克拜爾·艾薩.維吾爾醫(yī)藥用植物孜然化學(xué)成分研究[J].中成藥,2011(11):1939-1941.

[3]新疆維吾爾自治區(qū)衛(wèi)生廳.維吾爾藥材標準(上冊)[M].烏魯木齊:新疆科技衛(wèi)生出版社,1993:161-163.

[4]羅秀.孜然優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].農(nóng)民致富之友,2013(04):132.

[5]買熱木·吾守,艾尼瓦爾·巴吾東,吐尼沙古麗·吐爾地. 孜然套種玉米高效栽培技術(shù)[J].新疆農(nóng)業(yè)科技,2011(02):20-21.

[6]盧帥,索菲婭,王傲立,等. 新疆孜然黃酮超聲提取及其抗氧化作用研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2013,27:215-220.

[7]甘付華,高杰,聶文魁.孜然芹產(chǎn)量構(gòu)成因素的研究[ J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2005,28(4):70-81.

[8]張美義,白萬明,鄒靜,等.云南珠子草的調(diào)查及其抗病毒作用[J].中國中藥雜志,1992,17(5):259-260.

[9]雷波,武躍,王雪明．葉下珠類植物治療乙型病毒性肝炎的概況[J].中國中藥雜志,1996,21(5):14-315.

[10]謝喜國,阿布力米提·伊力,阿吉艾克拜爾·艾薩.維吾爾醫(yī)藥用植物孜然化學(xué)成分研究[J].中成藥,2011(11):1939-1941.

[11]雷鈞杰,陳興武,曾衛(wèi)東,等.新疆孜然芹新品種及高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].新疆農(nóng)業(yè)科技,2012(01):54-55.

[12]向少紅,吳慧,干付華,等.國外孜然芹品種引種比較試驗初報[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(06):1070-1073.

[13]馬正強.南疆棉田套種孜然高效栽培技術(shù)[J].農(nóng)村科技,2010(06):20.

[14]韓鼎.孜然提取物殺菌制劑研制[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2010.

[15]張應(yīng)烙,馮俊濤,王汝賢,等.孜然提取物對幾種病菌生物活性的初步研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2003(05):77-79.

Production of Factor Analysis and Cluster Analysis of Local

Varieties in Nanjiang Cumin

Zhao BanHu Shoulin*

(College of Plant Science, Tarim university， Alar, Xinjiang 843300)

AbstractThere here 14 cumin local varieties of 9 agronomic traits and cluster analysis in Sonthern Xinjiang. The result shows that: the accumulation of the first three common factor contribution rate reached 88.95%, Mainly reflects the - strong factor, dry matter production factor and kernel weight factor such as the main characteristic of cumin varieties. According to the similarity degree of agronomic traits 14 cumin varieties can be divided into four categories, the first category: varieties (1, 14,) the second category: varieties (1,11,12)the third class: varieties (3,6,13,9,7,8,4,5), the fourth class: 10 varieties The first kind of variety 1 and variety 14 best performance suitable for grow in southern Xinjiang at the same time for the breeding has made a discussion of cumin.

Key wordslocal varieties; cumin; factor analysis; clustering analysis

中圖分類號：S512. 6

文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2015.04.002

文章編號：1009-0568(2015)04-0010-06

通訊作者*為E-mail：hushoulinghu@163.com

作者簡介：趙扮(1991-)，女，2013級本科生，研究方向為作物種質(zhì)資源創(chuàng)新與新品種選育。E-mail：396330686@qq.com

基金項目：塔里木大學(xué)校長基金項目(TDZKSS201214)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201410757037)； 塔里木大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(2014036)。

收稿日期：2015-03-24