早熟陸地棉主要株型性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性

馬曉梅，趙淑琴，董承光，周小鳳，王 新，李保成

(1.農(nóng)業(yè)部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所 ，新疆石河子 832000；2.新疆維吾爾自治區(qū)種子管理總站，烏魯木齊 830006)

0 引 言

【研究意義】株型與作物生產(chǎn)和育種關(guān)系密切，合理的株型可以提高葉面積系數(shù)、改良群體光合效率、提高作物耐肥性、增加收獲指數(shù)。從研究早熟陸地棉株型性狀與棉花產(chǎn)量相關(guān)性研究入手，尋找與產(chǎn)量相關(guān)的株型性狀，對(duì)田間選擇豐產(chǎn)型品種或制定高產(chǎn)型種植模式有實(shí)際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】通過(guò)株型研究，可以為作物育種提供新的選擇標(biāo)準(zhǔn)[1-4]。棉花株型包括棉株結(jié)鈴形式和生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。主莖高度、 營(yíng)養(yǎng)枝和果枝個(gè)數(shù)及長(zhǎng)度、果枝間的主軸節(jié)間長(zhǎng)度、果枝始節(jié)高度等是株型的主要構(gòu)成成分[5]。其中，陸地棉影響機(jī)械采收和栽培措施的株型因子包括主莖葉片數(shù)、 株高、 果枝數(shù)、 果枝類型、 葉枝數(shù)等。通過(guò)合理密植、植物激素調(diào)控等栽培措施改良棉花群體結(jié)構(gòu)，可達(dá)到增產(chǎn)目的[6-9]。棉花株型育種是通過(guò)選擇合適的親本雜交，后代株型性狀選擇，最終培育高產(chǎn)棉花品種?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來(lái)關(guān)于棉花株型性狀對(duì)棉花籽棉產(chǎn)量的影響報(bào)道較多，但多數(shù)是關(guān)于棉花田間栽培技術(shù)與田管方面，對(duì)北疆早熟棉區(qū)特殊生態(tài)區(qū)域、氣候條件下，種質(zhì)或育種群體進(jìn)行株型與籽棉產(chǎn)量的相關(guān)研究不多。研究早熟陸地棉主要株型性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以北疆早熟棉區(qū)各育種單位的主要品種為研究對(duì)象，利用變異、相關(guān)、通徑和回歸等方法，分析棉花株型性狀與籽棉產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系，各株型性狀在產(chǎn)量構(gòu)成中的相對(duì)重要性，為棉花育種田間株型選擇提供參數(shù)支持及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

供試材料為2017年度新疆早熟棉區(qū)預(yù)備試驗(yàn)中128個(gè)參試品種(系)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)點(diǎn)，分別在石河子、奎屯、博樂(lè)、下野地鎮(zhèn)、瑪納斯縣等地，于2017年進(jìn)行，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)重復(fù)2次，小區(qū)為4行區(qū)，小區(qū)面積10 m2，行距配置(30+50+60)cm,株距10 cm，密度15 734株/667 m2。4月中、下旬播種，7月10日左右打頂，其他田間管理同一般大田管理。8月底調(diào)查各性狀。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

每個(gè)處理在長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的地段定點(diǎn)選10株(外行5株，內(nèi)行5株)調(diào)查株高(X1)、始節(jié)位(X2)、果枝數(shù)(X3)、單株鈴數(shù)(X4)。收獲時(shí)，按小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)(Y)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2003對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、通徑分析、逐步回歸分析，并對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分解，建立棉花產(chǎn)量與株型間的最優(yōu)回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀的變異系數(shù)

性狀分析以各品系平均數(shù)為單位。標(biāo)準(zhǔn)差是反映樣本離散程度的指標(biāo)之一。變異系數(shù)越小，變異(偏離)程度越??；反之，變異系數(shù)越大，變異(偏離)程度越大。研究表明，株型性狀的標(biāo)準(zhǔn)差按大小順序依次為：果枝始節(jié)位<單株結(jié)鈴<單株果枝數(shù)<株高<平均籽棉產(chǎn)量。棉花株型性狀中果枝始節(jié)位、單株結(jié)鈴、單株果枝數(shù)的變異性、離散程度較小；平均籽棉產(chǎn)量的變異性、離散程度最大。主要株型性狀的變異系數(shù)按大小依次為：株高<單株果枝數(shù)<果枝始節(jié)位<籽棉產(chǎn)量<單株結(jié)鈴數(shù)。表1

2.2 各性狀相關(guān)性

研究表明，始節(jié)位(X2)與籽棉單產(chǎn)(Y)呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)不顯著；株高(X1)、單株果枝數(shù)(X3)、單株鈴數(shù)(X4)與產(chǎn)量(Y)呈正相關(guān)，且相關(guān)極顯著。各株型性狀(Xi)與產(chǎn)量(Y)的相關(guān)系數(shù)大小依次是：果枝數(shù)(r=0.403)>單株鈴數(shù)(r=0.381)>株高(r=0.344)>始節(jié)位(r=-0.110)。

株高(X1)與其他株型性狀均呈正相關(guān)，且都顯著相關(guān)。始節(jié)位(X2)與株高(X1)、鈴數(shù)(X4)呈正相關(guān)，且與株高(X1)呈顯著正相關(guān)；始節(jié)位(X2)與果枝數(shù)(X3)呈顯著負(fù)相關(guān)。果枝數(shù)(X3)與株高(X1)、鈴數(shù)(X4)呈顯著正相關(guān)；與始節(jié)位(X2)呈顯著負(fù)相關(guān)。鈴數(shù)(X4)與其他株型性狀均呈正相關(guān)，與株高(X1)、果枝數(shù)(X3)呈顯著正相關(guān)。表2

表1 產(chǎn)量和株型性狀表型統(tǒng)計(jì)Table1Phenotypicstatisticoftheplanttypetraitsandseedcottonyield

性狀Trait平均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差Standarddeviation變異系數(shù)c.v. (%)株高(X1)Plant height(X1) (cm)70.544.957.02果枝始節(jié)位(X2)Node of first fruiting branch(X2)5.680.457.97果枝數(shù)(X3)Number of sympodias(X3) (臺(tái))7.320.537.19單株鈴數(shù)(X4)The boll number(X4) (個(gè))5.280.499.29平均籽棉單產(chǎn)(Y)Seed cotton yield(Y) (kg/667 m2)349.4731.809.10

表2 籽棉產(chǎn)量與株型指標(biāo)相關(guān)系數(shù)
Table 2 Phenotypic correlation betyween the plant architecture traits and seed cotton yield

性狀Trait株高Plant height(X1)始節(jié)位Node of first fruiting branch(X2)果枝數(shù)Number of sympodias(X3)鈴數(shù)The boll number(X4)平均籽棉667 m2產(chǎn)量Seed cotton yield(Y)株高(X1)Plant height(X1)1果枝始節(jié)位(X2)Node of first fruiting branch(X2)0.306**1果枝數(shù)(X3)Number of sympodias(X3)0.361**-0.258**1鈴數(shù)(X4)The boll number(X4)0.194*0.0960.501**1平均籽棉667 m2產(chǎn)量(Y)Seed cotton yield(Y)0.344**-0.1100.403**0.381**1

注：*表示差異顯著，**表示差異極顯著

Note:*and**indicate the significant confidence at 0.05 and 0.01 levels, respectively

2.3 各主要株型性狀與籽棉產(chǎn)量通徑系數(shù)

研究表明，早熟陸地棉品種株型表型性狀對(duì)籽棉產(chǎn)量的通徑系數(shù)分別為：P1=0.322 1；P2=-0.216 2；P3=0.082 0；P4=0.298 1，對(duì)產(chǎn)量的直接作用，由強(qiáng)到弱依次為：株高(X1)、鈴數(shù)(X4)、始節(jié)位(X2)、果枝數(shù)(X3)；同時(shí)，各株型性狀(Xi)通過(guò)其他性狀對(duì)產(chǎn)量也產(chǎn)生很強(qiáng)的間接作用。表3

表3株型性狀(Xi)與籽棉產(chǎn)量(Y)通徑系數(shù)

Table 3 Path analysis of plant architecture traits to seed cotton yield

自變量Independent variable 直接通徑系數(shù)Direct path coefficient間接通徑系數(shù) Indirect path coefficientX1→YX2→YX3→YX4→YX1→Y0.322 1-0.066 20.029 60.057 8X2→Y-0.216 20.098 6-0.021 20.028 6X3→Y0.082 00.116 30.055 80.149 4X4→Y0.298 10.062 5-0.020 80.041 1

注：X1、X2、X3、X4、Y分別為株高、果枝始節(jié)位、果枝數(shù)、單株鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量

Note:X1,X2,X3,X4,Yrepresent plant height, Node of first fruiting branch, Number of sympodias,the boll number, seed cotton yield

2.4 逐步回歸分析

研究表明，將多個(gè)株型性狀作為自變量，籽棉產(chǎn)量作為因變量，進(jìn)行逐步回歸分析，得出在輸入株高(X1)、始節(jié)位(X2)、單株鈴數(shù)(X4)時(shí)，得到產(chǎn)量與表型指標(biāo)的最優(yōu)回歸方程(模型5)，方程為：Y=173.898+2.279X1-17.632X2+21.795X4(R=0.527，P<0.01)，方差分析的F值為15.90，達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的方程為Y=0.355X1-0.251X2+0.336X4(R=0.527，P<0.01)。表4～6

表4 株型性狀對(duì)籽棉產(chǎn)量回歸模型
Table 4 The model of stepwise analysis betweenthe plant type traits and seed cotton yield

模型ModelRR2調(diào)整R2Adjust the R2估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤Standard error of estimate10.4030.1630.15629.212 720.4560.2080.19528.529 930.4990.2490.23127.886 840.5300.2810.25827.395 350.5270.2780.26027.350 1

表5 多元回歸系數(shù)的參數(shù)估計(jì)值檢驗(yàn)
Table 5 Multiple regression correlation

模型ModelB值B value標(biāo)準(zhǔn)誤差Standard error標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)Standard factorst值t valueP值P value1 (常量) (Constant)170.99236.162-4.7270.000果枝數(shù) Number of sympodias24.3944.9280.4034.9500.0002 (常量) (Constant)104.24943.280-2.4090.017果枝數(shù) Number of sympodias19.4295.1610.3213.7650.000株高 Plant height1.4600.5480.2282.6650.0093 (常量) (Constant)76.99943.570-1.7670.080果枝數(shù) Number of sympodias12.3915.7180.2052.1670.032株高 Plant height1.4370.5360.2242.6820.008鈴數(shù) The boll number15.2385.8290.2352.6140.0104 (常量) (Constant)151.58253.343-2.8420.005果枝數(shù) Number of sympodias4.9606.4510.0820.7690.443株高 Plant height2.0680.5910.3223.4980.001鈴數(shù) The boll number19.3305.9870.2983.2290.002果枝節(jié)位 Node of first fruiting branch-15.1826.480-0.216-2.3430.0215 (常量) (Constant)173.89844.681-3.8920.000株高 Plant height2.2790.5230.3554.3610.000鈴數(shù) The boll number21.7955.0480.3364.3180.000果枝節(jié)位 Node of first fruiting branch-17.6325.633-0.251-3.1300.002

表6 多元回歸方差
Table 6 ANOVA of multiple regression of rams

模型Model平方和Quadratic sum自由度Degrees of freedom均方Mean squareF值F valueP值P value120 911.002120 911.00224.5040.000226 692.156213 346.07816.3960.000332 005.893310 668.63113.7190.000436 125.25649 031.31412.0340.000535 681.608311 893.86915.9000.000

3 討 論

3.1 籽棉產(chǎn)量與株型性狀的表型統(tǒng)計(jì)量

變異系數(shù)又稱離散系數(shù)，它反映的是標(biāo)志變動(dòng)相對(duì)程度的指標(biāo)[10]。產(chǎn)量(Y)、單株結(jié)鈴(X4)的變異系數(shù)較其他性狀大，且單株結(jié)鈴變異系數(shù)最大，為9.29%，研究表明，早熟陸地棉品種籽棉產(chǎn)量及單株結(jié)鈴變異幅度較株高、始節(jié)位、單株果枝數(shù)的變異幅度較大，其中單株結(jié)鈴具有最大的選擇與提高潛力。株高、始節(jié)位、果枝臺(tái)數(shù)變異系數(shù)相對(duì)較小，早熟陸地棉株高、始節(jié)位、果枝臺(tái)數(shù)的變異幅度較小。

3.2 籽棉產(chǎn)量與株型性狀相關(guān)性

相關(guān)系數(shù)是衡量?jī)蓚€(gè)隨機(jī)變量間的表現(xiàn)相關(guān)程度的指標(biāo)，由于沒(méi)有消除其他變量對(duì)這兩個(gè)變量的影響，所以表型相關(guān)系數(shù)不能真實(shí)地反映自變量、因變量的相關(guān)關(guān)系[11]。只能反映該自變量對(duì)因變量的綜合作用程度。研究表明，除了始節(jié)位與籽棉產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性不顯著外，株高、果枝數(shù)、鈴數(shù)與產(chǎn)量均有極顯著的相關(guān)性(P<0.01)，其表型相關(guān)系數(shù)分別為：0.344、0.403、0.381、-0.110。株型性狀中，株高、果枝數(shù)、鈴數(shù)對(duì)籽棉產(chǎn)量的綜合作用較大，其表現(xiàn)為直接作用和輔助其他性狀對(duì)產(chǎn)量的間接作用皆有。說(shuō)明產(chǎn)量與株型性狀是相互關(guān)聯(lián)的，在選擇育種中對(duì)各個(gè)性狀的選擇要綜合考量，才可以達(dá)到最優(yōu)的選育效果。該結(jié)論與齊海坤等[12]研究的結(jié)論一致；與劉繼國(guó)等[13]研究的結(jié)論不同，其結(jié)論為株高對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生的作用較小，相關(guān)性不顯著，這可能與地域、氣候、研究對(duì)象的差異有關(guān)；付遠(yuǎn)志等[14]研究的結(jié)論為，株高對(duì)皮棉產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)因不同年度，表現(xiàn)方向相反，肯定了通過(guò)主莖長(zhǎng)度或株高使產(chǎn)量有較大提升。

3.3 產(chǎn)量與株型性狀的通徑分析

通徑系數(shù)表示自變量對(duì)因變量的直接作用大小，其真實(shí)地反映了兩個(gè)變量間的直接相關(guān)程度，它是標(biāo)準(zhǔn)化的偏回歸系數(shù)[15]。通過(guò)對(duì)株型、產(chǎn)量性狀的通徑分析，得出各株型性狀對(duì)產(chǎn)量的直接作用，由大到小依次是：株高(X1)、單鈴重(X4)、第一果枝始節(jié)位(X2)、單株果枝數(shù)(X3)；通徑系數(shù)依次為：0.322 1、0.298 1、-0.216 2、0.082。

株高、單株鈴數(shù)對(duì)產(chǎn)量有顯著的直接正相關(guān)作用，同時(shí)輔助其他性狀對(duì)產(chǎn)量有間接作用；第一果枝始節(jié)位與產(chǎn)量有顯著直接負(fù)相關(guān)關(guān)系，但通過(guò)株高、單株鈴數(shù)對(duì)產(chǎn)量的間接正相關(guān)，導(dǎo)致相關(guān)系數(shù)相關(guān)性不顯著；單株果枝數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接作用較之其他性狀，表現(xiàn)最小，但通過(guò)單株鈴數(shù)、株高對(duì)產(chǎn)量的間接作用較強(qiáng)，且表現(xiàn)為正相關(guān)。因此，在選擇育種中，考慮的選擇條件依次為：要選擇株高相對(duì)較高，鈴數(shù)較多，且果枝始節(jié)位較低，果枝臺(tái)數(shù)相對(duì)較多的材料。

3.4 株型性狀對(duì)籽棉產(chǎn)量的逐步回歸分析

通過(guò)對(duì)株型性狀與籽棉產(chǎn)量的逐步分析，可以得出株型性狀對(duì)產(chǎn)量的最優(yōu)回歸方程：Y=173.898+2.279X1-17.632X2+21.795X4。方程組排除了果枝數(shù)指標(biāo)，因?qū)χ鸩交貧w系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)中，果枝數(shù)P=0.443>0.05，回歸系數(shù)顯著程度不高，予以排除，其結(jié)果與通徑分析的結(jié)果相一致。

4 結(jié) 論

4.1 早熟陸地棉株型性狀中株高、始節(jié)位、鈴數(shù)對(duì)產(chǎn)量即有較強(qiáng)的直接作用，直接通徑系數(shù)分別為0.322 1、-0.216 2、0.298 1；又通過(guò)輔助其他性狀對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生較強(qiáng)的間接作用。而果枝臺(tái)數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接作用不顯著，直接通徑系數(shù)為0.082 0，主要通過(guò)對(duì)株高、果枝始節(jié)位、鈴數(shù)的作用間接對(duì)產(chǎn)量發(fā)生作用，間接通徑系數(shù)分別為0.116 3、0.055 8、0.149 4，且作用顯著。

4.2 早熟陸地棉株型性狀對(duì)產(chǎn)量的最優(yōu)回歸方程為：Y=173.898+2.279X1-17.632X2+21.795X4(R=0.527，P<0.01)。影響棉花產(chǎn)量的主要株型性狀是株高、果枝始節(jié)位、鈴數(shù)，這3個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的總影響順序?yàn)椋衡彅?shù)>果枝始節(jié)位>株高。提高棉花產(chǎn)量特別要注意鈴數(shù)、果枝始節(jié)位、株高等性狀，其中鈴數(shù)最重要。

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