吉林省不同生育期組大豆品種間農(nóng)藝性狀的比較分析

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(1.蛟河市農(nóng)業(yè)局，吉林 蛟河 132500；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/大豆國家工程研究中心，吉林 長春 130033)

0 引 言

大豆育種的關(guān)鍵除了親本選配以外，對性狀的選擇也非常重要[1]。大豆產(chǎn)量的高低受諸多因素的影響，包括栽培措施及大豆植株主要農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)等，各農(nóng)藝性狀之間同時存在著不同程度的相關(guān)性。在育種實(shí)踐中，對一個性狀的選擇勢必會影響到另一性狀的遺傳效果，充分利用各性狀間的相關(guān)性，可為有效的間接選擇育種提供依據(jù)[2]。

大豆生育期是大豆重要的適應(yīng)性生態(tài)性狀和生物學(xué)特性。生育期對品種布局、指導(dǎo)大豆生產(chǎn)起著重要作用，同時生育期的長短對農(nóng)藝性狀也有較大影響。國內(nèi)外已報道了不少的相關(guān)研究，但是由于試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)材料的不同其結(jié)論不盡相同。劉念析等對大豆主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析認(rèn)為，營養(yǎng)生長期與一些主要農(nóng)藝性狀如株高、節(jié)數(shù)、分枝數(shù)等呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[3]。許海濤等在對夏大豆產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析中指出，影響產(chǎn)量的主要因素有單株粒重、單株粒數(shù)、每莢粒數(shù)和抗倒伏性[4]。在大豆生育期與農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)，生育后期、全生育期與百粒重、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，且與單株粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系[5]。

灰色關(guān)聯(lián)分析是基于灰色系統(tǒng)的灰色過程，它描述了某一時刻二個因素間的緊密(靠近)程度，適用于分析數(shù)據(jù)不完全的動態(tài)過程，分析的適應(yīng)性廣，近幾年被廣泛用于農(nóng)業(yè)研究[6]。目前的研究多是分析各農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性，而按照不同生育期組分類，采用灰色理論綜合單株粒重與農(nóng)藝性狀來分析它們間相互影響的報道很少。本研究利用吉林省新近選育的94份大豆品種為材料，于2013年和2014年通過對生育期及農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性及灰色關(guān)聯(lián)度分析，明確不同生育期組大豆品種各農(nóng)藝性狀的相對重要性及品種間農(nóng)藝性狀的相關(guān)性，為吉林省不同區(qū)域高產(chǎn)大豆品種的選育和推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于吉林省公主嶺市范家屯鎮(zhèn)吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院范家屯試驗(yàn)基地(43°72′N,125°09′E)。

1.2 試驗(yàn)材料

參試材料為吉林省近年審定的大豆品種94份，由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所提供。其中，MG0組材料16份，MGⅠ組材料24份，MGⅡ組材料36份，MGⅢ組材料18份。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計和方法

試驗(yàn)設(shè)3個區(qū)組(3次重復(fù))。同一區(qū)組內(nèi)每品種播種1行，行長1.5 m，株距0.05 m，行距0.6 m。調(diào)查生育期進(jìn)程，分別記載播種期(V0)、出苗期(VE)、始花期(R1)、生理成熟期(R7)和完熟期(R8)。成熟收獲后，每行隨機(jī)選取5株進(jìn)行考種，測定株高、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Office Excel 2003進(jìn)行大豆農(nóng)藝性狀變異的標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)等統(tǒng)計分析，利用DPS7.05進(jìn)行大豆主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析。按照灰色關(guān)聯(lián)理論[7-8]，將大豆供試材料各農(nóng)藝性狀因素視為一個灰色系統(tǒng)，數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后，設(shè)定分辨系數(shù)為0.5計算關(guān)聯(lián)度[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期組大豆品種的主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

參試的94份大豆品種分為4個不同生育期組，各組品種在營養(yǎng)生長期、生殖生長期、全生育期及株高、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重上均表現(xiàn)出較大的差異，見表1。各生育期結(jié)構(gòu)的變異系數(shù)表現(xiàn)為營養(yǎng)生長期>生殖生長期>全生育期。此結(jié)果表明，不同生育期組的營養(yǎng)生長期變異系數(shù)較大，受多種遺傳因素控制。

2.2 不同生育期組品種各生育時期及農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

由表2可知， MG0組品種全生長期與生殖生長期呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與單株粒數(shù)、單株粒重呈顯著正相關(guān)關(guān)系；MGⅠ組品種生殖生長期與營養(yǎng)生長期呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系而與全生育期呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，全生育期與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；MGⅡ組品種生殖生長期與營養(yǎng)生長期呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系而與全生育期呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；MGⅢ組品種營養(yǎng)生長期與百粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，生殖生長期與分枝數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，全生長期與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與單株莢數(shù)、單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。這表明不同生育期組中生殖生長期在大豆生長過程中起的作用較大。

表1 不同生育期組品種各農(nóng)藝性狀間的差異分析Table 1 Difference of agronomic traits in cultivars from different maturity groups

綜上可知，從生育期的角度進(jìn)行選種時，不同生育期組品種均可以適當(dāng)?shù)剡x擇生殖生長期較長品種。同時可通過協(xié)調(diào)生育期結(jié)構(gòu)，達(dá)到高產(chǎn)育種的目標(biāo)[9-10]。MGⅠ組品種中主莖節(jié)數(shù)與全生育期的關(guān)系更為密切，在實(shí)際育種工作當(dāng)中，在以主莖節(jié)數(shù)為目標(biāo)性狀時，可以適當(dāng)延長全生育期，以更好地達(dá)到育種目標(biāo)。在MGⅢ組品種選育過程中，育種目標(biāo)意在選擇大粒型品種時，可適當(dāng)考慮延長營養(yǎng)生長期，同時，可通過控制全生育期時間用以增加主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)和單株粒數(shù)。

表2 不同生育期組品種各生育時期與農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析Table 2 Correlations between growth stages and agronomic traits in cultivars from different maturity groups

續(xù)表

注：**表示在0.01水平上顯著相關(guān)(P<0.01)；*表示在0.05水平上顯著相關(guān)(P<0.05)，下同。

Note:** Means significant correlation at 0.01 level; * Means significant correlation at 0.05 level.The same is as below.

由表2可知，MG0組品種株高與主莖節(jié)數(shù)、百粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與單株莢數(shù)、分枝數(shù)和單株粒數(shù)呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；主莖節(jié)數(shù)與單株莢數(shù)、分枝數(shù)和單株粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，但與百粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；單株莢數(shù)與分枝數(shù)、單株粒數(shù)呈極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系，而與百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；分枝數(shù)與單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但與百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；單株粒數(shù)與單株粒重呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與百粒重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。這表明MG0組品種在選育過程中，可適當(dāng)降低株高和節(jié)數(shù)，同時增加分枝數(shù)來提高產(chǎn)量，但提高的同時往往會使百粒重下降。MGⅠ組品種株高與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；分枝數(shù)與單株莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；單株粒重與單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，因而對于MGⅠ組品種，通過增加株高、主莖節(jié)數(shù)和分枝數(shù)來改善產(chǎn)量構(gòu)成因子提高大豆產(chǎn)量還有一定空間的。MGⅡ組品種株高與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；單株莢數(shù)與分枝數(shù)和單株粒數(shù)呈極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系；單株粒重與單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明分枝數(shù)可作為該生育期組品種選育的一個考量對象。MGⅢ組品種株高與單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒重、主莖節(jié)數(shù)呈極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系，但與分枝數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；主莖節(jié)數(shù)與單株莢數(shù)和單株粒重呈顯著正相關(guān)關(guān)系；單株莢數(shù)與單株粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與分枝數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；分枝數(shù)與單株粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；單株粒數(shù)與單株粒重呈顯著正相關(guān)關(guān)系，表明增加株高和主莖節(jié)數(shù)是提高產(chǎn)量潛力的較重要因素，同時應(yīng)盡量選取分枝數(shù)較少的材料以確保產(chǎn)量。

2.3 不同生育期組品種各農(nóng)藝性狀與單株粒重的灰色關(guān)聯(lián)度分析

大豆單位面積產(chǎn)量可由單位面積株數(shù)乘以平均單株有效粒重計算獲得，因此，單株粒重是產(chǎn)量構(gòu)成至關(guān)重要的因素之一，通過分析其與其他農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系可更好地指導(dǎo)育種實(shí)踐工作。對于研究大豆農(nóng)藝性狀間的內(nèi)在關(guān)系，灰色關(guān)聯(lián)分析是一個較好的分析手段[11]，可直觀展現(xiàn)出各性狀間的相關(guān)程度。分析結(jié)果表明(表3)，MG0組品種與單株粒重關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋簡沃炅?shù)>生殖生長期>全生長期>營養(yǎng)生長期>單株莢數(shù)>百粒重>主莖節(jié)數(shù)>株高>分枝數(shù)；MGⅠ組品種與單株粒重關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋簡沃炅?shù)>全生長期>生殖生長期>百粒重>營養(yǎng)生長期>主莖節(jié)數(shù)>株高>單株莢數(shù)>分枝數(shù)；MGⅡ組品種與單株粒重關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋簡沃炅?shù)>單株莢數(shù)>全生長期>生殖生長期>主莖節(jié)數(shù)>營養(yǎng)生長期>百粒重>株高>分枝數(shù)；MGⅢ組品種與單株粒重關(guān)聯(lián)度順序?yàn)椋簡沃昵v數(shù)>單株粒數(shù)>營養(yǎng)生長期>株高>百粒重>節(jié)數(shù)>全生長期>生殖生長期>分枝數(shù)。從結(jié)果可以看出，MG0、MGⅠ和MGⅡ組品種單株粒重均與單株粒數(shù)關(guān)系密切，MGⅢ組品種單株粒重與單株莢數(shù)關(guān)系密切，此結(jié)果與各組農(nóng)藝性狀相關(guān)性結(jié)果一致。

表3 不同生育期組品種各農(nóng)藝性狀與單株粒重的灰色關(guān)聯(lián)度分析Table 3 Gray correlation analysis on agronomic traits with seed weight per plant in cultivars from different maturity groups

3 結(jié)論與討論

以往研究多為品種農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析，而對不同生育期組品種分別分析的試驗(yàn)較少，本研究通過對不同生育期組各農(nóng)藝性狀的相關(guān)性和灰色關(guān)聯(lián)分析，將各農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性進(jìn)行細(xì)化，為大豆育種工作中農(nóng)藝性狀的選擇提供了更細(xì)致的理論依據(jù)。

從生育期與農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)來看，生育期對農(nóng)藝性狀的影響為營養(yǎng)生長期最大，其次為生殖生長期，全生育期最小。變異系數(shù)受群體遺傳組成和環(huán)境條件的影響而變化，除去環(huán)境影響，可以認(rèn)為不同生育期組的營養(yǎng)生長期變異系數(shù)較大，受到多種遺傳因素控制[12]。從生育期與農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)來看，各生育期組品種生殖生長期均與全生育期呈極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系，而與營養(yǎng)生長期呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這說明生殖生長期對大豆生育期長短所起的作用較大。此結(jié)果與劉念析等[3]有關(guān)大豆主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析中所得結(jié)果不盡一致，他們的研究在廣東地區(qū)完成，屬短日照地區(qū)，本研究在吉林省完成，屬長日照地區(qū)。因此，從生育期的角度進(jìn)行選種時，可以在吉林省地區(qū)適當(dāng)選擇生育期結(jié)構(gòu)較合理且生殖生長期較長的品種。

不同生育期組各農(nóng)藝性狀間相關(guān)性不盡相同，在育種過程中，需對不同熟期組品種根據(jù)育種目標(biāo)靈活應(yīng)用各性狀間相關(guān)性，有針對性地對目標(biāo)性狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，以期獲得理想的目標(biāo)性狀，選擇標(biāo)準(zhǔn)不能一概相同。此外，在考慮目標(biāo)性狀的同時，要兼顧其他農(nóng)藝性狀，同時考慮到各性狀間的相關(guān)性，以便選育出更優(yōu)良的品種。大豆各農(nóng)藝性狀間是相互制約、相互影響的。在以往進(jìn)行各性狀間相關(guān)性分析的研究中，大多采用的方法是相關(guān)分析或回歸分析等統(tǒng)計分析方法。這類分析方法通常需要較大的樣本容量，有典型的理論概率分布特點(diǎn)等局限性[13]?；疑P(guān)聯(lián)分析方法具有不需滿足某種理論分布，分析方法簡單和結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，因此，在目前進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)分析時應(yīng)用非常方便。本研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析和相關(guān)性分析相互印證，以便提高數(shù)據(jù)分析的科學(xué)準(zhǔn)確性，正確反映各農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系。