晉旱125×（昔野×501）雜交后代產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性及主成分分析

王宏勇+郭數(shù)進(jìn)+李貴全

摘 要：以晉旱125×（昔野×501）雜交組合的親本及后代群體為試驗(yàn)材料，對(duì)其株高、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、結(jié)莢高度和有效分枝數(shù)5個(gè)株型性狀和株質(zhì)量、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、四粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)、蟲食數(shù)和百粒質(zhì)量11個(gè)產(chǎn)量性狀與單株產(chǎn)量間的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)性和主成分分析。結(jié)果表明，株型性狀和產(chǎn)量性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)性從大到小為總莢數(shù)、株質(zhì)量、二粒莢數(shù)、主莖莢數(shù)、三粒莢數(shù)、分枝莢數(shù)、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、一粒莢數(shù)、結(jié)莢高度、株高、百粒質(zhì)量、蟲食數(shù)、有效分枝數(shù)、四粒莢數(shù)和癟莢數(shù)。17個(gè)性狀中，可以提取出5個(gè)主成分，其中，莢型因子影響最大，其次是株型因子。

關(guān)鍵詞：大豆；株型性狀；產(chǎn)量性狀；相關(guān)分析；主成分分析

中圖分類號(hào)：S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.

Correlational and Principal Component Analysis between Yield and Main Agronomic Traits of Hybrid Offspring of Jinhan125×（Xiye×501）

WANG Hongyong， GUO Shujin， LI Guiquan

（College of Agronomy， Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi 030801， China）

Abstract： In this study， the parents and hybrid offspring of Jinhan 125×（Xiye×501） were taken as experimental materials， correlation and principal component analysis were conducted based on the relation between yield per plant and the five plant shape traits such as plant height， node number， stem diameter， branch number， and pod height and eleven yield traits such as plant quality， main stem pod number， branch pod number， 1-seed pod number， 2-seed pod number， 3-seed pod number， 4-seed pod number，shrunken pod number， total pod number， pest-bitten seeds， and 100-seed quality. The results showed that correlation between plant shape traits， yield traits and yield per plant from large to small strains was total number of pods， plant quality， 2-seed pod number， main stem pod number， 3-seed pod number， branch pod number， stem diameter， node number， 1-seed pod number， pod height， plant height， 100-seed quality， effective branch number and pest-bitten seeds. Of 17 traits， the first 5 principal components could be extracted from， the pod factor affected the most， followed by the plant shape factor.

Key words：soybean； plant shape traits； yield traits； correlation analysis； principal component analysis

大豆含有豐富的蛋白質(zhì)和脂肪，是我國重要的栽培作物之一，提高大豆產(chǎn)量對(duì)大豆生產(chǎn)具有重要意義。野生大豆種質(zhì)中蘊(yùn)含著很多優(yōu)良性狀，如蛋白質(zhì)含量高，具有抗旱、抗鹽、抗病蟲、適應(yīng)性廣、繁殖系數(shù)高等[1]，這些都是栽培大豆所欠缺的。通過雜交育種的手段將野生大豆種質(zhì)引入栽培大豆，從而拓寬大豆的遺傳多樣性，是一種重要的育種手段。

本研究以晉旱125×（昔野×501）雜交組合的親本及后代群體共90個(gè)材料為研究對(duì)象，通過對(duì)其株質(zhì)量、株高、結(jié)莢高度、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、四粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)、蟲食數(shù)、百粒質(zhì)量和單株粒質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)性和主成分分析[3-6]，以選出對(duì)大豆產(chǎn)量影響最大的性狀因子，旨在為通過表型性狀選育大豆高產(chǎn)品種提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用的材料為晉旱125×（昔野×501）雜交組合的親本及穩(wěn)定遺傳的后代群體，共90份。其中，母本晉旱125是一個(gè)山西本地的穩(wěn)產(chǎn)品種[2]，父本昔野×501是由山西本地的穩(wěn)產(chǎn)品種501[2]和昔陽野生豆雜交而成。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014和2015年連續(xù)2年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆育種圃進(jìn)行。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，行長5 m，行距0.5 m，株距0.2 m，3次重復(fù)。待材料完全成熟后，每小區(qū)隨機(jī)抽取5株，風(fēng)干后進(jìn)行室內(nèi)考種?？挤N項(xiàng)目為株高、主莖節(jié)數(shù)、結(jié)莢高度、莖粗、有效分枝數(shù)、株重、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、四粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)、蟲食數(shù)和百粒質(zhì)量。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

株高和結(jié)莢高度使用卷尺進(jìn)行測定；莖粗用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定；株質(zhì)量、單株粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量用電子天平進(jìn)行測定；主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、四粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)和蟲食數(shù)均直接數(shù)出。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010錄入數(shù)據(jù)，用SPSS 20.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

對(duì)大豆產(chǎn)量有重要意義的很多性狀多為數(shù)量性狀，其不僅受多對(duì)基因控制，同時(shí)基因之間的互作也影響這些性狀的表達(dá)，這給大豆育種帶來了一定的困難；另一方面，這些數(shù)量性狀從一定程度上反映大豆的產(chǎn)量。因此，對(duì)大豆這些性狀的研究有利于對(duì)大豆產(chǎn)量的研究。

大豆各表型性狀之間存在相互影響的關(guān)系，對(duì)晉旱125×（昔野×501）雜交親本及后代群體的17個(gè)主要數(shù)量性狀進(jìn)行了相關(guān)性分析。

2.1 株型性狀之間及其與單株產(chǎn)量相關(guān)性分析

由表1可知，大豆的株型性狀之間存在一定的相關(guān)性，其中，株高與莖粗、主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)；結(jié)莢高度與有效分枝數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；莖粗與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)。大豆的株型性狀與單株粒質(zhì)量間存在較大的相關(guān)性，其中，株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)與有效分枝數(shù)均與單株粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；結(jié)莢高度與單株粒質(zhì)量則呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2.2 產(chǎn)量性狀之間及其與單株產(chǎn)量相關(guān)性分析

由表2可知，大豆的產(chǎn)量性狀之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，其中，株質(zhì)量與除四粒莢數(shù)和蟲食數(shù)外的其他性狀都呈極顯著正相關(guān)；主莖莢數(shù)與一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)和總莢數(shù)都呈極顯著正相關(guān)；分枝莢數(shù)與一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)和蟲食數(shù)之間呈極顯著正相關(guān)，與百粒質(zhì)量呈顯著負(fù)相關(guān)；一粒莢數(shù)與二粒莢數(shù)、癟莢數(shù)和總莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)；二粒莢數(shù)與三粒莢數(shù)呈顯著正相關(guān)，與四粒莢數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與癟莢數(shù)、總莢數(shù)和蟲食數(shù)呈極顯著正相關(guān)；三粒莢數(shù)與四粒莢數(shù)呈顯著正相關(guān)，與總莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)；四粒莢數(shù)與百粒質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)；癟莢數(shù)與總莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)；總莢數(shù)與蟲食數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

由表2還可知，大豆的產(chǎn)量性狀與單株粒質(zhì)量之間存在很高的相關(guān)性，除四粒莢數(shù)與癟莢數(shù)以外的其他產(chǎn)量性狀都與單株粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)。

2.3 性狀的主成分分析

主成分分析是把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)，即用少數(shù)的變量來解釋概括所有變量需要傳達(dá)的消息，即消除各變量之間的共線性，減少變量的個(gè)數(shù)，從而便于分析[2，7-9]。

由表3可知，通過主成分分析，親本及雜交后代17個(gè)成分的累積貢獻(xiàn)率已達(dá)到100%，前5個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為36.818%，15.620%，10.057%，7.967%和7.059%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為77.522%。在主成分分析中，若所提取的因子特征值大于1，就可以用這幾個(gè)因子（主成分）對(duì)事物的屬性進(jìn)行概括性分析?？梢园?7個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為5個(gè)綜合指標(biāo)，分別定義為主成分1、主成分2、主成分3、主成分4和主成分5。

表4中大豆主要農(nóng)藝性狀的主成分矩陣顯示了各主要性狀在各個(gè)主成分中的權(quán)重系數(shù)。由表4可知，在主成分1中，權(quán)重系數(shù)絕對(duì)值較大的性狀有株質(zhì)量、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)和總莢數(shù)；在主成分2中，權(quán)重系數(shù)絕對(duì)值較大的性狀有株高、分枝莢數(shù)和有效分枝數(shù)；在主成分3中，權(quán)重系數(shù)絕對(duì)值較大的性狀有四粒莢數(shù)和百粒質(zhì)量；在主成分4中，權(quán)重系數(shù)絕對(duì)值較大的性狀有癟莢數(shù)；在主成分5中，權(quán)重系數(shù)絕對(duì)值較大的性狀有結(jié)莢高度和蟲食數(shù)。

在大豆的表型性狀中，莢數(shù)、百粒質(zhì)量、單株粒質(zhì)量等多為數(shù)量性狀，受多個(gè)基因的控制[10-12]，遺傳力較低。同時(shí)，這些性狀的表達(dá)還受環(huán)境的影響及基因與環(huán)境互作的影響，這使得分析大豆產(chǎn)量的主要因素比較困難[11-12]。因此，利用主成分分析法，將大豆表型性狀轉(zhuǎn)換成個(gè)數(shù)較少且彼此獨(dú)立的綜合指標(biāo)，減少變量，得到影響產(chǎn)量的主要因子，為選育大豆高產(chǎn)品系提供一定的理論依據(jù)。

3 結(jié)論與討論

3.1 雜交群體產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

通過分析株型性狀、產(chǎn)量性狀與單株粒質(zhì)量的相關(guān)性可知，株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)和單株粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；結(jié)莢高度與單株粒質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。大豆的產(chǎn)量性狀除四粒莢數(shù)和癟莢數(shù)外，都與單株粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)。

3.2 雜交群體產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀主成分分析

在產(chǎn)量和表型性狀分析中，主成分分析是最為有效的分析方法。通過對(duì)晉旱125和昔野×501的親本及雜交后代性狀進(jìn)行主成分分析發(fā)現(xiàn)，在主成分1中，權(quán)重系數(shù)較大的性狀有株質(zhì)量、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)和總莢數(shù)，這些性狀均為產(chǎn)量性狀，所以，可以將主成分1稱為“產(chǎn)量”因子或是“莢型”因子。主成分1相當(dāng)于6.259個(gè)原始指標(biāo)的作用，它能反映36.818%的信息量。

在主成分2中，權(quán)重系數(shù)較大的性狀有株高、分枝莢數(shù)和有效分枝數(shù)，這些性狀主要與大豆的株型有關(guān)，所以可以將主成分2稱為“株型”因子。主成分2相當(dāng)于2.655個(gè)原始指標(biāo)的作用，它能反映15.620%的信息量。

在主成分3中，權(quán)重系數(shù)較大的性狀有四粒莢數(shù)和百粒質(zhì)量。主成分3相當(dāng)于1.710個(gè)原始指標(biāo)的作用，它能反映10.057%的信息量。

在主成分4中，權(quán)重系數(shù)較大的性狀為癟莢數(shù)。主成分4相當(dāng)于1.354個(gè)原始指標(biāo)的作用，它能反映7.967%的信息量。

在主成分5中，權(quán)重系數(shù)較大的性狀為結(jié)莢高度，可以將主成分5稱為“莖型”因子。主成分5相當(dāng)于1.200個(gè)原始指標(biāo)的作用，它能反映7.059%的信息量。

通過對(duì)17個(gè)性狀進(jìn)行分析，可以提取出5個(gè)主成分。其中，主成分1即莢型因子影響最大，其次是主成分2即株型因子。

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