八個葡萄品種漿果品質(zhì)性狀主成分分析

摘要：用SPSS 19.0軟件對8個葡萄（Vitis vinifera L.）品種主要漿果品質(zhì)性狀進行主成分分析，性狀包括可溶性固形物含量、可滴定酸含量、維生素C含量、糖含量、果形指數(shù)。通過降維處理，以3個新的主成分代表原有的5個指標，結(jié)果反映了原漿果品質(zhì)性狀83.334%的原始指標信息，表明該分析方法科學、簡便、可行，分析結(jié)果可作為葡萄擇優(yōu)的指標。

關(guān)鍵詞：葡萄（Vitis vinifera L.）；漿果品質(zhì)性狀；主成分分析

中圖分類號：S663.1+11 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）14-3651-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.027

Abstract： Using SPSS 19.0， pincipal component analysis was conducted to investigate the main fruit characteristics of eight grape（Vitis L.） cativars， including soluble solids content， vitamin C content， titratable acids content， sugar content， index of fruit shape. 3 main compositions were extracted by dimension reduction， as the accumulative variance contribution was 83.334%， which could reflected the main fruiting characteristics. It was suggested that the method of principal component analysis was scientific and simple， the results could be used as the indicator for grape selection.

Key words： grape（Vitis L.）； fruit characteristics； principal component analysis

全面系統(tǒng)地分析和研究問題，必須考慮多種指標，這些指標能從不同的側(cè)面反映所研究對象的特征；但在全面系統(tǒng)地分析中，多種指標在一定程度上存在信息的重疊，具有一定的相關(guān)性[1]。主成分分析方法是利用降低數(shù)據(jù)集的維數(shù)，將多個指標轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合性指標的多元統(tǒng)計方法[2]，所得到的少數(shù)新的綜合變量能反映原來多個變量所提供的主要信息[3]；該方法以各主成分相應(yīng)的方差貢獻率為權(quán)重，可避免人為賦予權(quán)重造成的干擾，將原來彼此相關(guān)的多個指標轉(zhuǎn)換成彼此獨立或相關(guān)性小的少數(shù)綜合指標[4]，解決了科學研究中多種指標在一定程度上的信息重疊問題，是多指標多品種的樣品實施綜合評價的客觀、可行的方法[5]，由于主成分綜合變量相互獨立，當主成分值作為良種選擇指標時，就可以較準確地了解各性狀的綜合表現(xiàn)，這在科學研究中具有一定的理論和實際意義。現(xiàn)在主成分分析法已被廣泛應(yīng)用于園藝作物研究中，如劉鑫銘等[6]運用主成分分析法提取了對葡萄（Vitis vinifera L.）種質(zhì)影響較大的成分及性狀，構(gòu)建了葡萄的初級核心群；郁香荷等[7]應(yīng)用主成分分析法研究了中國李種質(zhì)資源形態(tài)和農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性；張家義[8]認為主成分分析能夠全面反映獼猴桃內(nèi)部生理指標的綜合狀態(tài)，相對于單生理指標的研究，主成分分析可以綜合反映果實的生理狀態(tài)，能提供采后貯藏期的預測指導；曹建東等[9]利用主成分分析法研究了葡萄的抗寒性生理指標；郭寶林等[10]、陳守智等[11]、楊建華等[12]利用主成分分析法研究了不同果樹種類的主要經(jīng)濟性狀。試驗利用主成分分析方法，對8個葡萄品種的漿果品質(zhì)性狀指標進行了分析，以期為本地葡萄引種擇優(yōu)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試葡萄材料取自遵義市紅花崗區(qū)海龍鎮(zhèn)，品種有紅富士（Vitis vinifera × V. labrusca cv. Benifuji）、京亞（V. vinifera × V. labrusca cv. Jingya）、維多利亞（V. vinifera cv. Victoria）、奧古斯特（V. vinifera cv. August）、溫克（V. vinifera cv. Wink）、紅玫瑰（Vitis vinifera cv. Rosario Rosso）、紅地球（V. vinifera cv. Red Globe）、黑天鵝（V. vinifera cv. Black Swan）8個品種，都為四年生苗木；株行距1.8 m×3 m，水平棚架，避雨栽培，每品種3株1個小區(qū)，重復3次。2012年冬季疏除當年的結(jié)果母枝，選4～5個直徑在0.8 cm的營養(yǎng)枝作為次年的結(jié)果母枝，結(jié)果母枝在修剪上以中剪（留4～8個芽）為主，以短剪（留1～3芽）為輔。開春后抹除副芽，營養(yǎng)枝留8葉修剪，所有副梢留1～2芽反復摘心多次。2013年8月至10下旬果實成熟期，8個品種都取外圍果，在遵義師范學院生命科學學院生化室測定分析相關(guān)指標。

1.2 方法

每品種隨機取12穗、60粒果，單個樣都重復3次。用游標卡尺測量果實的縱徑、橫徑，用手持折光儀測果實的可溶性固形物含量，用斐林試劑法測果實的總糖含量，用酸堿中和法測果實的可滴定酸含量，用2，6-二氯靛酚法測果實的維生素C含量。

應(yīng)用SPSS 19.0軟件中的降維模塊因子分析方法進行葡萄漿果品質(zhì)性狀主成分分析，找出方差分解主成分提取分析表、相關(guān)系數(shù)矩陣、初始因子載荷矩陣，以漿果性狀累積方差貢獻率達到83%以上的確定為主成分的個數(shù)。經(jīng)轉(zhuǎn)化求特征向量，將其與標準化后的數(shù)據(jù)相乘，推導出主成分表達函數(shù)式；計算各品種的各主成分，以各主成分方差貢獻率為權(quán)重，求出各品種的綜合主成分值。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄漿果品質(zhì)性狀指標主成分分析

在主成分分析中，主成分的特征根和貢獻率是選擇主成分的依據(jù)[10]，方差越大，主成分在樣本數(shù)據(jù)分析中所起的作用也就越大[12]；試驗從紅富士、京亞、維多利亞、奧古斯特、溫克、紅玫瑰、紅地球、黑天鵝8個葡萄品種主成分分析所得到的葡萄漿果品質(zhì)性狀指標方差貢獻率和累積方差貢獻率情況見表1。從表1可見，前3個主成分的累積方差貢獻率為83.334%，說明這3個主成分可以代表原有的性狀，能夠作為葡萄漿果品質(zhì)性狀指標的主成分。

依據(jù)3個主成分與葡萄漿果品質(zhì)性狀原始指標的關(guān)系，計算得到葡萄漿果品質(zhì)性狀相關(guān)矩陣的特征向量，具體見表2。

由葡萄漿果性狀相關(guān)矩陣的特征向量可導出前3個主成分的表達函數(shù)式，具體為：

y1=-0.50x1+0.44x2+0.54x3-0.30x4+0.41x5 （1）

y2=0.32x1+0.36x2+0.39x3+0.67x4-0.01x5 （2）

y3=-0.17x1-0.48x2-0.05x3+0.27x4+0.72x5 （3）

主成分是原變量的正規(guī)化線性組合，主成分中各性狀載荷值的大小體現(xiàn)了各性狀在主成分中的重要程度[10]。從以上3個主成分表達函數(shù)式可知，第一主成分是有關(guān)葡萄果實糖與可溶性固形物含量多少的指標因子，是葡萄漿果品質(zhì)性狀指標的關(guān)鍵因子；第二主成分是維生素C等果實有效成分含量的指標因子；第三主成分是有關(guān)漿果果形的指標因子。說明主成分分析葡萄漿果品質(zhì)性狀差異主要決定于果實可溶性化合物含量、果實糖含量、果實維生素C含量以及果形指數(shù)（縱徑、橫徑比例）。

2.2 葡萄漿果品質(zhì)性狀綜合評價

以累積方差貢獻率在83.334%的前3個主成分相對應(yīng)的方差貢獻率為權(quán)重，將各主成分得分與對應(yīng)方差貢獻率的積求和，得到綜合函數(shù)式：

F總=0.431F1+0.226F2+0.177F3 （4）

由式（4）計算出8個葡萄品種漿果品質(zhì)性狀指標的綜合得分和排序，結(jié)果見表3。從表3分析可知，按第一主成分值大小排序依次為紅玫瑰、紅地球、維多利亞、溫克、紅富士、黑天鵝、京亞、奧古斯特；按第二主成分值大小排序依次為京亞、奧古斯特、紅玫瑰、紅富士、維多利亞、紅地球、溫克、黑天鵝；按第三主成分值大小排序依次為黑天鵝、奧古斯特、溫克、維多利亞、紅富士、紅地球和京亞、紅玫瑰。按綜合值大小排序，則前三名是紅玫瑰、維多利亞、溫克，它們的主成分值都大于0；后三名是紅富士、京亞、紅地球，它們的主成分值均在0以下，說明本地在避雨栽培條件下，引種的鮮食葡萄歐亞種葡萄品質(zhì)優(yōu)于歐美種葡萄，結(jié)合2012、2013年葡萄結(jié)果性狀及貯藏性狀研究[13，14]，紅玫瑰、維多利亞、溫克不僅產(chǎn)量高，而且貯藏性能好，由此說明，主成分分析法對葡萄果實性狀進行分析具有可行性，可作為優(yōu)良葡萄選擇的方法之一。

3 結(jié)論

1）試驗在紅富士、京亞、維多利亞、奧古斯特、溫克、紅玫瑰、紅地球、黑天鵝8個葡萄品種漿果品質(zhì)性狀指標分析中，采用3個新的、綜合的、相互獨立的主成分代替原來的可溶性固形物、可滴定酸、維生素C、糖含量和果形指數(shù)5個果實性狀指標，涵蓋了原漿果品質(zhì)性狀83.334%的信息，說明這3個主成分可以表達原有性狀，選優(yōu)結(jié)果簡便、科學，可以作為葡萄漿果品質(zhì)性狀指標的主成分。

2）試驗以8個葡萄品種為對象，推導出葡萄漿果品質(zhì)性狀主成分的函數(shù)表達式，顯示出葡萄漿果品質(zhì)性狀的差異主要由果實糖與可溶性固形物含量的多少決定，其次為維生素C等果實有效成分含量決定；所推導出的葡萄漿果品質(zhì)性狀主成分的表達函數(shù)式在生產(chǎn)栽培中具有參考價值。

3）應(yīng)用主成分分析法，對8個葡萄品種的漿果品質(zhì)性狀指標進行排序，其中按綜合值大小排序的前三名是紅玫瑰、維多利亞、溫克，它們的主成分值都大于0；將此結(jié)果用于育種實踐，可在實際中選擇出優(yōu)良葡萄品種。

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