53份小麥品種農(nóng)藝性狀的聚類分析

孟麗梅，楊子光，孫軍偉，張 珂，郭軍偉，冀天會(huì)，王書子

（洛陽農(nóng)林科學(xué)院，河南洛陽 471023）

近年來，在世界范圍內(nèi)小麥需求量呈剛性增長趨勢。小麥作為我國第三大糧食作物，實(shí)現(xiàn)了小麥總產(chǎn)十三連增。河南省是我國最重要的小麥主產(chǎn)區(qū)之一，常年種植面積在532.33萬hm2，總產(chǎn)量為3 123萬t，分別占全國的21.93%和26.60%。長期以來，在廣大育種者的努力下，培育和推廣了大量的小麥品種（系）。農(nóng)藝性狀主要是指生長發(fā)育習(xí)性、產(chǎn)量性狀以及植物學(xué)特征等方面的主要性狀，由于其具有表現(xiàn)直觀、便于識別、易于掌握以及與生產(chǎn)直接相關(guān)等特點(diǎn)，所得結(jié)果相對準(zhǔn)確可靠。即使在分子標(biāo)記快速發(fā)展的今天，作物改良在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上所起的作用在很大程度上也依賴于對農(nóng)藝性狀的研究，充分把握和科學(xué)評價(jià)品種（系）農(nóng)藝性狀的真實(shí)表現(xiàn)并進(jìn)行分類，對于品種（系）的合理利用仍具有重要意義。

為研究不同地區(qū)小麥品種（系）農(nóng)藝性狀的特征，筆者選用近年來審（認(rèn)）定的53份小麥品種（系）的8個(gè)農(nóng)藝性狀，并對其進(jìn)行聚類分析，旨在客觀評價(jià)小麥品種（系）及其農(nóng)藝性狀分類特點(diǎn)，以明確不同類型品種（系）的特點(diǎn)以及不同類型品種與地理來源的關(guān)系，為今后小麥品種的有效利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為小麥展示試驗(yàn)品種（系）53份，來源于不同省份且在生產(chǎn)上已大面積推廣種植，包含冬性類品種（系）49個(gè)和春性類品種（系）4個(gè)，其中，河南44份、山東2份、陜西3份、山西2份、河北2份。其具體品種名稱及特征列于表1。

表1 參試品種名稱及基本情況

1.2 性狀調(diào)查

按照“農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程（小麥）”附錄記載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行記載。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用歐氏距離計(jì)算方法計(jì)算品種間的距離，利用SPSS統(tǒng)計(jì)方法對參試品種（系）的各性狀進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種類群的劃分

對53個(gè)小麥品種的8個(gè)農(nóng)藝性狀經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行聚類分析。由圖1可知，在歐氏距離為22.6時(shí)，參試品種可劃分為4個(gè)類群，分別為類群Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，其中，類群Ⅰ中23個(gè)品種（洛旱6號、洛旱7號等），類群Ⅱ中1個(gè)品種（洛旱10號），類群Ⅲ中26個(gè)品種（洛麥26、周麥18等），類群Ⅳ中2個(gè)品種（周麥26，百農(nóng)207）。

2.2 不同類型品種農(nóng)藝性狀特征

從表2各性狀指標(biāo)來看，類群Ⅰ除株高較高外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均較低；類群Ⅱ株高偏高，其余各項(xiàng)指標(biāo)均中等；類群Ⅲ株高中等，其余各項(xiàng)指標(biāo)均較高；類群Ⅳ株高適中，其余各項(xiàng)指標(biāo)（除千粒質(zhì)量略低于類群Ⅲ外）均高于其他類群，其綜合表現(xiàn)較好。說明旱地品種株高較高，水地品種株高較低，從其他各項(xiàng)指標(biāo)來看，水地品種與旱地品種也存在一定的差異。

表2 小麥品種（系）類群特征

類群Ⅰ：共23個(gè)品種（系），其中，河南品種15個(gè)，山東品種（系）2個(gè)，山西品種2個(gè)，河北品種2個(gè)，陜西品種2個(gè)。以旱地品種（系）居多，多屬旱地生產(chǎn)上表現(xiàn)較好、產(chǎn)量較高、旱地生產(chǎn)上用量較大的品種（系）類群。品種特點(diǎn)表現(xiàn)為植株較高，成穗數(shù)一般，千粒質(zhì)量中等，抽穗期偏早，生育時(shí)期較短等。從品種審（認(rèn)）定時(shí)間上看，多為2000年后審（認(rèn)）定品種（系），代表品種有河南的洛旱6號、洛旱7號，山西的長6359，陜西的長旱58，山東的煙農(nóng)21等。

類群Ⅱ：僅有1個(gè)品種（系），即洛旱10號。品種特點(diǎn)表現(xiàn)為中熟，大穗型品種（系），為耐旱性較好的旱肥地品種，是河南丘陵旱地麥區(qū)種植的抗旱性較好的品種（系）。

類群Ⅲ：共有26個(gè)品種（系），以水地品種（系）居多，多屬水地生產(chǎn)上表現(xiàn)較好、產(chǎn)量較高、在水地生產(chǎn)上用量較大的品種（系）類群。品種特點(diǎn)表現(xiàn)為植株較矮，千粒質(zhì)量較高，成穗數(shù)較多，抽穗時(shí)期較長等。從品種審定時(shí)間上看，為2003年后審定品種（系），代表品種為河南的洛麥26、周麥18、鄭麥379等半冬性品種（系）和河南偃師的偃展4110等弱春性品種（系）等。

類群Ⅳ：共有2個(gè)品種（系），即周麥26和百農(nóng)207，為水地品種（系）。品種特點(diǎn)表現(xiàn)為植株高度適中，分蘗力較強(qiáng)，分蘗較多，成穗數(shù)多，千粒質(zhì)量較高，穗粒數(shù)較多，生育時(shí)期較長，為高中水肥地品種（系），是黃淮南片區(qū)高中水肥地麥區(qū)種植的高產(chǎn)小麥品種（系）。

2.3 不同水旱地品種聚類分析結(jié)果

以抽穗期、全生育期、最高分蘗數(shù)、株高、產(chǎn)量以及產(chǎn)量三要素等8個(gè)農(nóng)藝性狀為指標(biāo)，對參試品種（系）進(jìn)行聚類分析，在歐氏距離為22.6時(shí)，可將參試品種（系）分為4個(gè)類群（圖1）。

第Ⅰ類群：屬以旱地品種為主，其中，旱肥地品種17份，洛旱7號、豫農(nóng)4023、長旱58、洛旱8號、衡 136、洛旱 12、陽光 818、豫麥 48、衡 6632、煙農(nóng)836、洛旱 6號、洛旱 2號、平麥 02-16、浚曉 9706、運(yùn)旱618、煙農(nóng)21、寶科8號；旱薄地品種5份，西農(nóng) 219、洛旱 3號、長 6359、洛旱 13、洛旱 9號；水地品種1份，中育9302。這個(gè)類群中大部分品種是我國黃淮旱地的主要推廣品種，其中，以旱肥地品種為主，另有1個(gè)黃淮冬麥水地品種，雖然這是2個(gè)不同生態(tài)地區(qū)種植的品種，但品種在其農(nóng)藝性狀方面表現(xiàn)有其相似的地方。主要表現(xiàn)為植株略高，有效分蘗數(shù)較少，千粒質(zhì)量一般，抽穗期略早，生育時(shí)期較短，屬旱地中高產(chǎn)型品種，其綜合表現(xiàn)為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和抗旱。

第Ⅱ類群：在旱地條件下，是一個(gè)表現(xiàn)為抗旱性較好的旱肥地品種，其特征是植株較高，結(jié)實(shí)性較好，成穗率較高，千粒質(zhì)量一般，是適宜河南丘陵旱地麥區(qū)種植的抗旱性較好的小麥品種。

第Ⅲ類群：以水地品種為主，其中，水地品種23 份，俊達(dá) 104、許科 168、許科 316、周麥 22、豫農(nóng)416、豐德存5號、存麥8號、偃展4110、周麥18、周麥27、洛麥26、豫教5號、鄭麥379、平安 8號、中麥 895、開麥 21、漯 6073、洛麥 24、蘭考 198、先麥12、漯麥 18、中育 9307、周麥 32；旱地品種 3 份，西農(nóng)928、洛旱11號、洛旱1號。這部分品種可作為我國黃淮（南片）麥區(qū)灌溉地區(qū)主要推廣的中高產(chǎn)品種，其主要表現(xiàn)為植株高度較第1類群較矮，分蘗成穗較多，千粒質(zhì)量較大。由圖1可知，該類群中平安8號、中麥895、漯麥18和中育9307，均為水肥地品種，是一個(gè)品種特性亞類，這些亞類說明了品種不但在農(nóng)藝性狀方面的表現(xiàn)有其相似的地方，在其親本來源上也有一定的遺傳相似性，也說明了品種在不同地區(qū)或相鄰地區(qū)育種模式發(fā)展方向的趨同。

第Ⅳ類群：該類群中的2個(gè)品種，周麥26和百農(nóng)207都是來自河南的水地品種，這個(gè)類群品種的表現(xiàn)是千粒質(zhì)量大，穗粒數(shù)多，公頃成穗數(shù)較多，品種特性表現(xiàn)較為突出，由圖1可知，這個(gè)類群的存在，說明了品種（系）的來源以及在適宜推廣的地區(qū)上有相似之處，是適宜黃淮南片麥區(qū)種植的小麥品種，為此，在選擇種植和培育高產(chǎn)小麥品種（系）時(shí)可作為選擇品種（系）的一個(gè)優(yōu)先考慮。

3 討論與結(jié)論

目前，對小麥品種（系）進(jìn)行分類的研究較多，聚類分析方法在研究作物品種分類方面已有不少應(yīng)用[1-2]，由于這些研究具有較多符合生產(chǎn)要求的重要性狀，特別是對地方小麥品種的研究涉及到品種的農(nóng)藝性狀[3-6]、品質(zhì)性狀[7-16]、生理生化[17-18]等各個(gè)方面，因此，利用聚類分析方法對品種進(jìn)行分類是比較可行的分析方法。

本研究結(jié)果表明，對53份品種的8個(gè)主要農(nóng)藝性狀的綜合分類結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在歐氏距離為22.6時(shí)，參試品種中旱地型品種類群和水地型品種類群分別聚在不同的類群，分別為第Ⅰ類群和第Ⅲ類群，即以旱地類型為主的品種類群和以水地類型為主的品種類群，其第Ⅰ類群表現(xiàn)為植株高度大于90 cm，其抽穗期略早，生育時(shí)期較短，其綜合表現(xiàn)為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和抗旱；第Ⅲ類群表現(xiàn)為植株高度小于90 cm，其分蘗成穗較多，千粒質(zhì)量較大，是黃淮（南片）灌溉麥區(qū)主要推廣的中高產(chǎn)品種類群。第Ⅱ類群和第Ⅳ類群在農(nóng)藝性狀上也各具一定的特點(diǎn)。本研究通過聚類分析還發(fā)現(xiàn)，品種不但在農(nóng)藝性狀方面的表現(xiàn)、適宜推廣的區(qū)域有其相似的地方，在其親本來源上也有一定的遺傳相似性，這可能與品種在不同地區(qū)或相鄰地區(qū)育種模式發(fā)展方向的趨同有關(guān)。

聚類分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，個(gè)別品種（系）本身特性與聚類結(jié)果并不完全一致，不同類型的品種（系）聚在同一個(gè)類群，如個(gè)別水地品種聚在了旱地類群，個(gè)別旱地品種卻聚在了水地類群，這也可能與品種綜合性狀表現(xiàn)有關(guān)而產(chǎn)生分類上的不同，也可能是由利用性狀比較單一、對類群的劃分比較簡單，且農(nóng)藝性狀易受自然環(huán)境和人為因素的影響而反映的信息有限所致，從而分析不夠全面而產(chǎn)生分類上的異常。故分類方法依據(jù)特征特性越多、越全面，分類的效果可能會(huì)越好。