春甘藍(lán)新材料主要性狀偏相關(guān)和聚類分析

杜海平，曹孟梁，2，劉 潔

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技信息研究所，山西太原030031；2.太原市小店區(qū)孫家寨益豐蔬菜品種示范園，山西太原030032）

春甘藍(lán)新材料主要性狀偏相關(guān)和聚類分析

杜海平1，曹孟梁1，2，劉 潔1

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技信息研究所，山西太原030031；2.太原市小店區(qū)孫家寨益豐蔬菜品種示范園，山西太原030032）

2015年對(duì)10份春甘藍(lán)新材料主要表型性狀進(jìn)行了研究。變異分析結(jié)果表明，這批新材料具有可挖掘的創(chuàng)新潛力。偏相關(guān)分析結(jié)果表明，單球質(zhì)量與球橫徑、球高呈極顯著正相關(guān)，與外葉數(shù)和開展度呈極顯著負(fù)相關(guān)。據(jù)聚類分析把材料分為3類，通過描述性統(tǒng)計(jì)分析給出了每類的特點(diǎn)。并提出了春甘藍(lán)推廣、選育策略和栽培方向。

春甘藍(lán)；單球質(zhì)量；創(chuàng)新潛力；偏相關(guān)分析；聚類分析

甘藍(lán)是我國主要栽培蔬菜之一[1-2]，其典型代表是結(jié)球甘藍(lán)，俗稱圓白菜、卷心菜、疙瘩白等，具有耐寒、抗病、適應(yīng)性強(qiáng)、易貯耐運(yùn)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等特點(diǎn)[3]，因其價(jià)格低廉、營養(yǎng)豐富[4-5]，在世界衛(wèi)生組織推薦的最佳食物中排名第3[6-7]，被稱為“菜中之王”，能治“百病”[8-9]。因此，甘藍(lán)在種質(zhì)表型評(píng)價(jià)方面被投入了相當(dāng)多的關(guān)注與研究。但是由于各種原因，研究結(jié)論常常不盡一致，甚至?xí)嗳ド踹h(yuǎn)。

王翠仙等[10]采用連續(xù)單株選擇加分類標(biāo)記的方法，選出創(chuàng)新甘藍(lán)種質(zhì)資源，結(jié)果認(rèn)為，球高是很重要的數(shù)量遺傳性狀。張恩慧等[11]研究認(rèn)為，外葉數(shù)和球橫徑是決定葉球質(zhì)量的主要因素。吉立柱等[12]研究得出，提高葉球產(chǎn)量應(yīng)考慮提高株高和葉球高，同時(shí)為兼顧球形指數(shù)又需要降低葉球高、提高球橫徑。王萬興[13]研究認(rèn)為，葉球質(zhì)量與中心柱長、葉球高性狀的表型呈極顯著正相關(guān)，與開展度相關(guān)性不顯著。方榮等[14]研究認(rèn)為，葉球質(zhì)量與開展度、外葉數(shù)、球橫徑、中心柱長、生育期呈極顯著正相關(guān)，與葉球高不相關(guān)；外葉數(shù)與開展度、球橫徑、生育期呈極顯著正相關(guān)。王超等[15]研究認(rèn)為，外葉數(shù)與葉球高、球橫徑、中心柱長不相關(guān)。郭驚濤等[16]研究認(rèn)為，葉球質(zhì)量與開展度呈極顯著正相關(guān)、與中心柱長呈顯著正相關(guān)，與株高、外葉數(shù)、球橫徑相關(guān)性不顯著，與葉球高相關(guān)系數(shù)為0.01，幾乎不相關(guān)。

可見，由于不同系譜材料、不同試驗(yàn)方法、不同地域環(huán)境、不同種植方式、不同性狀選擇、不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)、不同人員操作等，都會(huì)使研究結(jié)果大不相同。

另外，對(duì)于種質(zhì)資源表型性狀的研究，由于它與環(huán)境的相互影響更加直觀，因而是分子評(píng)價(jià)不可替代的，必將繼續(xù)廣泛應(yīng)用于核心種質(zhì)構(gòu)建和資源分類[17]。同時(shí)，在育種和栽培上，尋找甘藍(lán)不同類群之間的差異，了解不同性狀之間的關(guān)系，掌握主要指標(biāo)的影響因子，對(duì)于提高材料選擇效率、制定合理方案、加快科研進(jìn)程具有重要的指導(dǎo)作用[12]。

本試驗(yàn)對(duì)10份春甘藍(lán)新種質(zhì)材料，應(yīng)用變異分析、偏相關(guān)分析、聚類分析和描述性統(tǒng)計(jì)分析，研究其表型（農(nóng)藝）性狀差異、創(chuàng)新潛力、內(nèi)在系譜關(guān)系及影響葉球質(zhì)量的主要構(gòu)成因素，以期為北方9省區(qū)春甘藍(lán)的推廣、定向選育栽培提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的10份春甘藍(lán)材料由中國農(nóng)科院花卉蔬菜研究所提供，主要涉及北方9省區(qū)春甘藍(lán)種質(zhì)新材料，編號(hào)為C1～C10號(hào)，其中，C10為對(duì)照品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在太原市小店區(qū)孫家寨益豐蔬菜品種示范園按照統(tǒng)一方案實(shí)施，采取完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。總面積615m2，包括保護(hù)行、水渠；行距50cm，株距30 cm，留苗密度為6.3萬株/hm2；每個(gè)小區(qū)長5.1 m、寬3 m，6行區(qū)，每行17株；每個(gè)品種3個(gè)小區(qū)，種植面積共45.9 m2；保護(hù)行種植同類型品種；田間管理高于當(dāng)?shù)仄胀ㄊ卟朔N植水平；育苗方式為無土穴盤點(diǎn)播工廠化管理，定植方式為平畦栽植。按照實(shí)施方案，只防蟲不防病，只除草不去雜。

2015年1月28日溫室育苗，3月28日每小區(qū)東西6行帶坨定植于大田，井水灌溉。5月25日至6月5日先后進(jìn)入成熟期，6月3日開始陸續(xù)進(jìn)行抗逆性調(diào)查、考種等，記載項(xiàng)目均按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。成熟期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株，每株測(cè)量外葉數(shù)、開展度橫徑和縱徑、球高、球橫徑、中心柱長和柱粗、單球質(zhì)量，每個(gè)品種按15株計(jì)算平均值（每個(gè)品種生育期只統(tǒng)計(jì)1個(gè)值）。由于本次試驗(yàn)抗逆性等表現(xiàn)差異不突出，不計(jì)入本次分析。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)整理分析用SPSS軟件進(jìn)行。偏相關(guān)分析使用150株樣本數(shù)據(jù)（每品種15株）；聚類分析使用系統(tǒng)法，類間距離采用Ward法，樣品間距離采用Block法，數(shù)據(jù)變換采用“range from0 to1”方法[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試材料主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)和概要分析

由表1可知，從平均表現(xiàn)來看，材料C7與C8單球質(zhì)量最小，為1.09 kg，C2單球質(zhì)量最大，為1.55 kg，變異系數(shù)12.2%，栽培潛力尚可；材料C4生育期最短，為57 d，C7生育期最長，為68 d，二者相差11 d，變異系數(shù)只有4.7%，可能是由于沒有統(tǒng)計(jì)所選植株的個(gè)體成熟期，只是統(tǒng)計(jì)了每份材料總體70%成熟時(shí)的日期為其成熟期。

表1 參試材料主要農(nóng)藝性狀平均表現(xiàn)及概要情況

從150株個(gè)體表現(xiàn)來看（除生育期外），其標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)都比按每份材料均值所統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)大許多，表明個(gè)體間差異明顯大于均值間差異。整齊度最差的數(shù)量性狀是中心柱長，變異系數(shù)為22.6%，在3.1～10.4 cm，平均值（6.6± 1.5）cm；其次是外葉數(shù)和單球質(zhì)量，變異系數(shù)分別為17.0%和18.7%。球高是變化幅度最小的數(shù)量性狀，其變異系數(shù)也有8.2%，在12.0～17.7 cm?？梢?，群體內(nèi)的材料很豐富，可供創(chuàng)新的種質(zhì)資源潛力不可低估。比如單球質(zhì)量為0.62～1.76 kg，其栽培潛力就很大。

2.2 農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析與偏相關(guān)分析

表2右上部分?jǐn)?shù)值是農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)，與單球質(zhì)量呈極顯著相關(guān)的性狀有4個(gè)，其絕對(duì)值大小排序?yàn)椋呵驒M徑＞球高＞中心柱長＞外葉數(shù)，其中，外葉數(shù)與單球質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。表2左下部分?jǐn)?shù)值是農(nóng)藝性狀間的偏相關(guān)系數(shù)，與單球質(zhì)量呈極顯著偏相關(guān)的性狀也有4個(gè)，其絕對(duì)值大小排序?yàn)椋呵驒M徑＞球高＞外葉數(shù)＞開展度橫徑，其中，外葉數(shù)、開展度橫徑與單球質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。

這2種結(jié)果有一定的出入，相關(guān)分析中與單球質(zhì)量極顯著相關(guān)的中心柱長在偏相關(guān)分析時(shí)變得幾乎不相關(guān)了，而開展度橫徑則由原來幾乎不相關(guān)（相關(guān)系數(shù)＝0.022）變成現(xiàn)在偏相關(guān)分析下的極顯著負(fù)相關(guān)。可見，相關(guān)系數(shù)不是非?？煽浚r(nóng)藝性狀間往往信息冗余、重疊、相互影響、彼此制約，從而會(huì)掩蓋真實(shí)性，而偏相關(guān)系數(shù)則可以正確評(píng)估變量間的相關(guān)程度。

表2 春甘藍(lán)農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)

2.3 10份材料的聚類分析和描述性統(tǒng)計(jì)分析

聚類分析結(jié)果表明，10份春甘藍(lán)材料可以分為3類，其中，C9，C10，C8，C3，C1為第1類，C2，C4為第2類，C5，C6，C7為第3類（圖1）。方差分析結(jié)果顯示，3類之間總體上差異顯著，有6個(gè)性狀也差異顯著（圖2），根據(jù)顯著性大小排序依次是開展度橫徑＞開展度縱徑＞球高＞單球質(zhì)量＞外葉數(shù)＞生育期（在0.05水平下）。以中心柱粗最難區(qū)分這3類，其次是中心柱長、球橫徑。下面具體分析每類的特點(diǎn)。

從表3可以看出，第1類主要特征是“球高、單球質(zhì)量”2個(gè)值最小，外葉數(shù)最多；在不考慮顯著差異時(shí)，球橫徑、中心柱長最小。第2類主要特征是“單球質(zhì)量、球高”2個(gè)數(shù)最大，生育期最短，為58.5 d；外葉數(shù)、開展度橫徑、縱徑最?。辉诓豢紤]顯著差異時(shí)，中心柱最細(xì)，球橫徑最大。第3類主要特征是開展度橫徑、縱徑最長，生育期最長（平均為64 d）；在不考慮顯著差異時(shí)，中心柱在3個(gè)類中最長最粗。

表3 每類材料的平均值

3 結(jié)論與討論

本研究變異分析結(jié)果表明，10份甘藍(lán)種質(zhì)材料能夠繼續(xù)創(chuàng)新的潛力仍然比較大。比如變異系數(shù)最小的球高只要平均增加1 cm，每公頃產(chǎn)量就會(huì)增加幾噸。而其他性狀變異系數(shù)更大，可供選擇范圍就更廣了。雖然從遺傳理論上看，如果某性狀變異程度大，則其遺傳力會(huì)小，對(duì)該性狀的選擇效果就差。但是從栽培實(shí)踐上講，如果某性狀變異程度大，則其易受環(huán)境影響，那么通過栽培條件和措施的變化就容易改變?cè)撔誀畹谋憩F(xiàn)，即它的栽培潛力也大。本次春試甘藍(lán)，各性狀變異系數(shù)為8.2%～22.6%，栽培潛力很大，可以綜合從中選擇一些外葉數(shù)較少、開展度較小而球高球徑比較大的品種，比如第2類的C2和C4，繼續(xù)進(jìn)行定向培育。外葉數(shù)少了，開展度小了，種植密度可以隨之增加。

聚類分析結(jié)果表明，10份材料可以分為3類，這3類總體上差異顯著，在開展度橫徑縱徑、球高、單球質(zhì)量、外葉數(shù)、生育期這6個(gè)性狀上差異顯著或極顯著，可為材料篩選、定向選育及組合后的預(yù)估綜合性狀表現(xiàn)提供良好的親本。第1類品種球矮小而質(zhì)輕，外葉數(shù)多，中心柱短，是追求緊密型甘藍(lán)、滿足家庭喜好小球型這2種要求的上佳選擇，尤其是C8，不僅單球質(zhì)量小，而且大小一致，建議推廣至以家庭消費(fèi)為主的山西等北方類似地區(qū)。第2類品種單球質(zhì)量最大，球較高而闊，早熟，生育期平均58.5 d；外葉少，開展度小，中心柱細(xì)，是追求單球大而重、適合集體購買的理想品種，同時(shí)也是尋求外葉數(shù)少、開展度小的后備選育材料（其中C4與山西2013年審定品種“惠豐8號(hào)”[19]表現(xiàn)幾乎一樣），建議推廣至京津地區(qū)（午飯主要在外消費(fèi)）。第3類品種開展度大，生育期長（平均為64 d），中心柱長而粗，從數(shù)量性狀上考慮在10份材料中優(yōu)勢(shì)相對(duì)不強(qiáng)。根據(jù)以上3種分類情況也可初步得出，外葉數(shù)較多、開展度較大是制約單球質(zhì)量的部分因素。但是建議大力發(fā)展小球型甘藍(lán)，提高種植密度。

偏相關(guān)分析結(jié)果表明，決定單球質(zhì)量的性狀有4個(gè)：球橫徑和球高是正向因子，外葉數(shù)和開展度在一定范圍內(nèi)是反向因子。這與王萬興等[13-14，16，20]結(jié)論有的一致、有的不一致。之所以會(huì)發(fā)生這種情況，是因?yàn)榇蠹宜鶞y(cè)的性狀項(xiàng)目不完全一樣，多一個(gè)或少一個(gè)性狀項(xiàng)目所進(jìn)行分析的結(jié)果常常不一樣，甚至大相徑庭。建議相關(guān)協(xié)會(huì)或組織出臺(tái)一個(gè)比較全面的“凡做研究試驗(yàn)必須測(cè)量的性狀及要求”標(biāo)準(zhǔn)，這樣大家的研究才有可比性，才能互相借鑒。

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Partial Correlation and Cluster Analysis of Main Characters of New Materials in Spring Cabbage

DUHaiping1，CAOMengliang1，2，LIUJie1
（1.Institute ofAgricultural Information，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Sunjiazhai YifengVegetable Varieties Demonstration Gardenin ofXiaodian District ofTaiyuan，Taiyuan 030032，China）

The main phenotypic characters of 10 newmaterials of spring cabbage in 2015 were analyzed.Variation analysis results showed that the newmaterials had innovation potential to be excavated.Partial correlation analysis results showed that head quality had extremely significant positive correlation with head diameter and vertical diameter of head,and had extremely significant negative correlation with number of outer leave and plant breadth.The materials ware divided into 3 categories according to cluster analysis,and the characteristics of each category were given through descriptive statistical analysis.Based on the above,promotional and breeding strategies,and cultivation directions ofspringcabbage were put forward.

springcabbage;head quality;innovation potential;partial correlation analysis;clusteringanalysis

S635.1

：A

：1002-2481（2017）01-0006-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.02

2016-08-15

2015年國家春甘藍(lán)品種區(qū)域試驗(yàn)項(xiàng)目（農(nóng)技種函[2015]133號(hào)）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技攻關(guān)項(xiàng)目（2012ygg30）

：杜海平（1962-），男，山西太原人，助理研究員，主要從事試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析和大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究工作。