基于主成分分析與灰色關(guān)聯(lián)度分析的玉米自交系綜合評(píng)價(jià)

(1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 貴陽(yáng) 550025； 2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 貴陽(yáng) 550006)

玉米自交系是配制玉米雜交種的基礎(chǔ)材料，選育出理想玉米自交系是成功組配玉米雜交種的關(guān)鍵[1-2]。因此，對(duì)不同玉米自交系進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，篩選出綜合性狀優(yōu)良的自交系，對(duì)玉米產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展及選育出理想的玉米雜交種具有重要意義。品種評(píng)價(jià)是現(xiàn)代育種的重要環(huán)節(jié)。從品種評(píng)價(jià)到育種目標(biāo)的確定及優(yōu)良品種的選育，都需要一個(gè)客觀、全面、科學(xué)和定量的綜合評(píng)價(jià)體系[3]。王桂躍等[4]應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論對(duì)玉米新品種進(jìn)行綜合評(píng)估；胡樹(shù)平等[5]、劉延波等[6]分別運(yùn)用主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析對(duì)玉米抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)和篩選；李雁等[7]運(yùn)用主成分分析對(duì)云南28個(gè)玉米雜交組合進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；陳榮麗等[8]、鄧杰等[9]、王大春[10]、成雪峰等[11]利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)不同玉米品種主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)。前人對(duì)于玉米品種的評(píng)價(jià)多運(yùn)用較為單一的評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)結(jié)果較片面、主觀。目前，關(guān)于運(yùn)用主成分分析和灰色關(guān)聯(lián)度2種方法對(duì)玉米自交系進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析的相關(guān)報(bào)道較少。在自交系選育過(guò)程中，由于各性狀指標(biāo)較多，各性狀之間存在一定的相關(guān)性和重疊性，若從單個(gè)性狀進(jìn)行分析選擇，往往顧此失彼，給綜合選擇帶來(lái)一定的困難[12]。主成分分析是在多個(gè)性狀指標(biāo)(變量)研究中，采取一種降維的方法，找出幾個(gè)綜合因子來(lái)代表原來(lái)眾多的變量，使這些綜合因子盡可能地反應(yīng)原來(lái)變量的信息量，而且彼此之間互不相關(guān)，從而使數(shù)據(jù)更簡(jiǎn)化、客觀、可信[13-14]。灰色關(guān)聯(lián)度分析是鄧聚龍教授在1982年提出的一種重要的數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)方法，可以對(duì)系統(tǒng)要素進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià)[15]；且該評(píng)價(jià)方法已成功應(yīng)用于作物種質(zhì)資源選擇[16-17]、食品科學(xué)[18]及生態(tài)[19]等領(lǐng)域。本研究選用不同玉米自交系主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用因子分析法確定指標(biāo)權(quán)重，通過(guò)主成分和灰色關(guān)聯(lián)度2種方法進(jìn)行分析，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確保評(píng)價(jià)結(jié)果的全面性、可靠性和客觀性。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用來(lái)自不同區(qū)域的34個(gè)玉米自交系作為供試材料，見(jiàn)表1。

表1 供試玉米材料

編號(hào) 自交系 來(lái)源 編號(hào) 自交系 來(lái)源 1QB1923Suwan材料 18 QB2894先鋒材料2QB2182Suwan材料 19 QB2919先鋒材料3QB2218Suwan材料 20 QB2565先鋒材料4QB2819Suwan材料 21 PH6wcReid改良系5QB2787Suwan材料 22 ZH05Reid改良系6QB2229Suwan材料 23 QB506Reid改良系7QB2828Suwan材料 24 QB512Reid改良系8QB446Suwan材料 25 J51地方自交系9T32Suwan材料 26 5311地方自交系10QR273Suwan材料 27 PH4CV蘭卡自交系11S611Suwan材料 28 木6蘭卡自交系12EY560Suwan材料 29 QB48Suwan材料13KZ50612Suwan材料 30 CML171CIMMYT 14ZHL908Suwan材料 31 雙M9墨黃15QB1013先鋒材料 32 ZH6218墨白改良系16QB662先鋒材料 33 QB191墨白改良系17QB1064先鋒材料 34 贊S122其他材料

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)基地(貴州省貴陽(yáng)市花溪區(qū)，位于26°23′N，106°39′E)進(jìn)行，該區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)溫和型氣候，年平均氣溫為14.9 ℃，無(wú)霜期平均246 d，年降雨量1 178.3 mm。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，于2017年4月22日播種，每小區(qū)種植2行，雙株留苗，株距23.5 cm，過(guò)道0.5 m，小區(qū)面積為4.8 m2(4 m×1.2 m)，3次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)的播種密度、施肥技術(shù)、田間管理等相應(yīng)技術(shù)與操作規(guī)范一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1株高、莖粗、穗位高

于成熟期在每個(gè)小區(qū)選取5株有代表性的植株，使用卷尺分別對(duì)5株的株高(X1)和穗位高(X3)進(jìn)行測(cè)量；使用電子游標(biāo)卡尺直接測(cè)量植株莖粗(X2)。

1.3.2凈光合速率、葉面積指數(shù)、葉綠素含量

于09：00～12：00時(shí)選擇5株具有代表性的植株，使用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400光合作用儀測(cè)定植株功能葉中部的凈光合速率(X4)；使用SPAD-502型葉綠素儀測(cè)定植株功能葉的頂部、中部和基部的葉綠素含量(X5)；使用AccuPAR冠層分析儀測(cè)定小區(qū)群體行間葉面積指數(shù)(X6)和株間葉面積指數(shù)(X7)。

1.3.3產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀

成熟期收獲，將每個(gè)處理的玉米全部收獲，記錄收獲穗數(shù)、穗鮮重，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后進(jìn)行考種，測(cè)定其穗長(zhǎng)(X8)、穗粗(X9)、禿尖長(zhǎng)(X10)、每穗粒數(shù)(X11)、百粒重(X13)，并計(jì)算出籽率(X12)及產(chǎn)量(X14)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

1.4.1主成分分析

主成分分析[13]是把多個(gè)性狀指標(biāo)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)方法。因子分析[20]是主成分分析的發(fā)展和延伸，它是通過(guò)尋找對(duì)觀察結(jié)果起支配作用的潛在因子的探索性統(tǒng)計(jì)方法，實(shí)際上是基于主成分為初始因子，通過(guò)載荷陣做方差最大旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。旋轉(zhuǎn)變換的目的是使因子載荷相對(duì)集中，便于對(duì)因子做合理的解釋。按因子載荷陣各列元素的絕對(duì)值大小，可判斷因子主要對(duì)哪些變量有潛在支配作用。

1.4.2灰色關(guān)聯(lián)度分析

1) 各性狀指標(biāo)的權(quán)重：采用因子分析法[20]來(lái)確定各玉米自交系變量指標(biāo)的權(quán)重，按公式(1)計(jì)算。

式中，權(quán)重(wj)表示第j個(gè)性狀指標(biāo)在所有性狀指標(biāo)中的重要程度；Pj表示不同玉米自交系各性狀指標(biāo)經(jīng)過(guò)主成分分析后所得到的第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

2) 關(guān)聯(lián)系數(shù)、加權(quán)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算：按照鄧聚龍教授[15]提出的灰色系統(tǒng)理論，把34個(gè)玉米自交系各性狀指標(biāo)作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，構(gòu)建出參考數(shù)列和比較數(shù)列，按照以下公式計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)和加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

絕對(duì)差值：Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)| (3)

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與整理，計(jì)算各性狀指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，利用DPSv 7.05軟件和SPSS 19.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、因子分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各玉米自交系主要性狀表現(xiàn)值及相關(guān)系數(shù)分析

變異系數(shù)是衡量性狀指標(biāo)中各觀測(cè)值差異程度和變異范圍的統(tǒng)計(jì)量，變異系數(shù)越大，選擇潛力就越大。對(duì)34個(gè)玉米自交系的株高、莖粗、穗長(zhǎng)等14個(gè)主要性狀進(jìn)行分析(表2)，各性狀指標(biāo)的變異系數(shù)存在明顯差異。變異系數(shù)大小順序依次為：禿尖長(zhǎng)、產(chǎn)量、凈光合速率、行間葉面積指數(shù)、株間葉面積指數(shù)、每穗粒數(shù)、穗位高、百粒重、莖粗、穗粗、葉綠素相對(duì)含量、出籽率、株高、穗長(zhǎng)。其中，禿尖長(zhǎng)變異系數(shù)最大，其值為36.38%，說(shuō)明禿尖長(zhǎng)在各自交系中存在很大差異，變異范圍廣，遺傳改良潛力較大，可通過(guò)育種途徑和良好的栽培措施進(jìn)行改良；株高、穗長(zhǎng)變異系數(shù)最小，其值分別為4.71%、4.12%，說(shuō)明株高、穗長(zhǎng)在各自交系中表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

表3 各性狀指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)矩陣

性狀株高X1莖粗X2穗位高X3凈光合速率X4葉綠素含量X5葉面積指數(shù)(行間)X6葉面積指數(shù)(株間)X7穗長(zhǎng)X8穗粗X9禿尖長(zhǎng)X10每穗粒數(shù)X11出籽率X12百粒重X13產(chǎn)量X14X11.00X20.42*1.00X30.67**0.46**1.00X40.04-0.21-0.211.00X50.110.100.01-0.121.00X60.38*0.230.37*-0.090.281.00X70.54**0.39*0.48**-0.090.120.88**1.00X80.320.130.37*-0.070.010.110.331.00X90.100.130.070.36*-0.34*-0.29-0.010.38*1.00X100.220.100.190.15-0.31-0.020.070.180.191.00X110.43**0.200.160.15-0.230.040.220.38*0.240.11.00X120.24-0.120.020.22-0.180.230.240.110.05-0.030.45**1.00X13-0.24-0.10-0.08-0.240.04-0.32-0.34*0.020.27-0.13-0.43*-0.321.00X140.330.220.39*-0.300.240.210.41*0.64**0.31-0.160.37*0.150.161.00

注：“*”、“**”分別表示p<0.05和p<0.01的顯著水平。

表2 各玉米自交系主要性狀表現(xiàn)值及統(tǒng)計(jì)描述

性狀平均值最小值最大值標(biāo)準(zhǔn)差CV%株高/cm185.81 149.46 218.56 8.75 4.71莖粗/mm21.39 16.27 26.09 1.42 6.62 穗位高/cm75.03 56.27 115.37 6.59 8.78 凈光合速率/[μmol·(m2·s)-1]25.12 16.60 35.88 5.42 21.57 葉綠素相對(duì)含量47.58 37.42 53.77 2.59 5.44 葉面積指數(shù)/行間2.98 1.96 4.10 0.59 19.84 葉面積指數(shù)/株間2.99 2.06 3.98 0.50 16.86 穗長(zhǎng)/cm13.90 11.20 16.00 0.57 4.12 穗粗/cm4.68 3.97 7.87 0.29 6.10 禿尖長(zhǎng)/cm0.90 0.00 1.93 0.33 36.38 每穗粒數(shù)/粒362.23 244.08 477.39 33.61 9.28 出籽率/%79.96 52.58 88.00 4.25 5.31 百粒重/g26.93 18.33 36.67 2.09 7.74 產(chǎn)量/(kg·hm-2)3478.322044.91 5718.48 767.44 22.06

為更好的說(shuō)明各性狀指標(biāo)間的相關(guān)性，將14個(gè)主要性狀指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，其結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，各性狀之間存在著顯著或極顯著相關(guān)。穗粗、禿尖長(zhǎng)、出籽率、百粒重4個(gè)性狀指標(biāo)雖與其它指標(biāo)相關(guān)，均未達(dá)到極顯著水平，但穗粗、禿尖長(zhǎng)、出籽率、百粒重是用來(lái)衡量玉米產(chǎn)量性狀的主要性狀指標(biāo)，所以在自交系選育過(guò)程中仍將其作為重要性狀指標(biāo)來(lái)考察。相關(guān)系數(shù)雖然能表明各對(duì)性狀間的相關(guān)程度，但數(shù)據(jù)之間會(huì)發(fā)生信息重疊，從而影響綜合評(píng)價(jià)。為彌補(bǔ)用單個(gè)性狀對(duì)玉米自交系評(píng)價(jià)的不足，需在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用其它多元統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析。

2.2 各玉米自交系主要性狀主成分分析

2.2.1主成分分析

通過(guò)SPSS對(duì)34個(gè)玉米自交系的14個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，主成分個(gè)數(shù)的提取原則是根據(jù)特征值大于1的原則，提取了4個(gè)主成分，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，第1、2、3、4主成分貢獻(xiàn)率分別為37.434%、19.727%、13.890%、9.911%，說(shuō)明第1、2、3、4主成分能解釋各玉米自交系主要性狀指標(biāo)37.434%、19.727%、13.890%、9.911%的變異；且4個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)80.962%，說(shuō)明提取的4個(gè)主成分代表了各參試品種主要性狀指標(biāo)的絕大部分信息。

為更好的分析主成分中各系數(shù)與各性狀指標(biāo)變量之間的關(guān)系，將初始因子矩陣作最大方差旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣(表5)。由表5可知，株高、莖粗、行間葉面積指數(shù)、株間葉面積指數(shù)在第1主成分上的載荷值為正值且較大，載荷值分別為0.716 5、0.703 5、0.938 7、0.893 0，說(shuō)明第1主成分反映了株高、莖粗、行間葉面積指數(shù)、株間葉面積指數(shù)的基本信息，其指標(biāo)可作為第1主成分中代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。穗長(zhǎng)、穗粗、每穗粒數(shù)、產(chǎn)量在第2主成分上的載荷值為正值且較大，載荷值分別為0.888 8、0.472 8、0.477 9、0.828 5，說(shuō)明第2主成分反映了穗長(zhǎng)、穗粗、每穗粒數(shù)、產(chǎn)量的基本信息，其指標(biāo)可作為第2主成分中代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。穗位高和禿尖長(zhǎng)在第3主成分上的載荷值為正值且較大，載荷值分別為0.213 4、0.219 7，說(shuō)明第3主成分反映了穗位高和禿尖長(zhǎng)的基本信息，其指標(biāo)可作為第3主成分中代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。葉綠素含量、出籽率、百粒重在第4主成分上的載荷值為正值且較大，載荷值分別為0.312 6、0.347 3、0.345 9，說(shuō)明第4主成分反映了穗位高和禿尖長(zhǎng)的基本信息，其指標(biāo)可作為第4主成分中代表性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表4 玉米自交系各指標(biāo)主成分分析

性狀 主成分1主成分2主成分3主成分4株高0.2120.019-0.022-0.086莖粗0.143-0.0550.064-0.184穗位高0.117-0.0250.045-0.095凈光合速率-0.0220.170-0.1220.012葉綠素含量0.032-0.2750.0290.140葉面積指數(shù)(行間)0.154-0.149-0.1330.012葉面積指數(shù)(株間)0.204-0.081-0.074-0.002穗長(zhǎng)0.1690.0990.1820.097穗粗0.0150.0840.0630.000禿尖長(zhǎng)0.0410.131-0.021-0.260每穗粒數(shù)0.1400.179-0.0530.117出籽率0.1310.184-0.2470.315百粒重-0.080-0.0350.2550.005產(chǎn)量0.140-0.0110.1700.167特征值3.8412.2021.9451.388貢獻(xiàn)率/%37.43419.72713.8909.911累積貢獻(xiàn)率/%37.43457.16171.05180.962

表5 各性狀指標(biāo)因子載荷矩陣

性狀 主成分因子1因子2因子3因子4株高0.71650.1982-0.1389-0.0416莖粗0.70350.03830.1154-0.0140穗位高0.24700.18910.2134-0.1773凈光合速率-0.0405-0.1075-0.9501-0.1093葉綠素含量0.10670.1219-0.02000.3126葉面積指數(shù)(行間)0.93870.01630.02840.0500葉面積指數(shù)(株間)0.89300.22950.0269-0.0292穗長(zhǎng)0.11020.88880.0061-0.2440穗粗-0.25690.4728-0.06760.1682禿尖長(zhǎng)-0.00470.02740.2179-0.8776每穗粒數(shù)-0.06430.4779-0.16920.1139出籽率0.23500.1071-0.23320.3473百粒重-0.24790.15550.08030.3459產(chǎn)量0.16920.82850.19060.2471

2.2.2各性狀指標(biāo)綜合效益值分析

根據(jù)主成分分析數(shù)學(xué)模型[14]及各線性指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征向量值(表6)，可得到4個(gè)主成分與14項(xiàng)性狀指標(biāo)的線性組合公式：

第1主成分：F1=0.403X1+0.273X2+0.370X3-0.050X4+0.051X5+0.324X6+0.419X7+0.300X8+0.081X9+0.088X10+0.276X11+0.170X12-0.170X13+0.320X14。

第2主成分：F2=0.037X1-0.106X2-0.079X3+0.358X4-0.443X5-0.313X6-0.168X7+0.176X8+0.462X9+0.281X10+0.353X11+0.238X12-0.075X13-0.026X14。

第3主成分：F3=-0.041X1+0.123X2+0.140X3-0.277X4+0.047X5-0.280X6-0.153X7+0.323X8+0.345X9-0.044X10-0.104X11-0.319X12+0.543X13+0.388X14。

第4主成分：F4=-0.164X1-0.353X2-0.299X3+0.027X4+0.226X5+0.026X6-0.005X7+0.173X8+0.003X9-0.558X10+0.231X11+0.408X12+0.012X13+0.382X14。

表6 各線性指標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征向量值

性狀 a1a2a3a4株高0.4030.037-0.041-0.164莖粗0.273-0.1060.123-0.353穗位高0.370-0.0790.140-0.299凈光合速率-0.0500.385-0.2770.027葉綠素0.051-0.4430.0470.226葉面積指數(shù)(行間)0.324-0.313-0.2800.026葉面積指數(shù)(株間)0.419-0.168-0.153-0.005穗長(zhǎng)0.3000.1760.3230.173穗粗0.0810.4620.3450.003禿尖長(zhǎng)0.0880.281-0.044-0.558每穗粒數(shù)0.2760.353-0.1040.231出籽率0.1700.238-0.3190.408百粒重-0.170-0.0750.5430.012產(chǎn)量0.320-0.0260.3880.382

將34個(gè)玉米自交系的14個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[21]，將標(biāo)準(zhǔn)化值帶入表達(dá)式中，即可得到34個(gè)玉米自交系在4個(gè)主成分上的得分。最后計(jì)算綜合得分值，即以4個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)，將4個(gè)主成分進(jìn)行加權(quán)平均，即可得主成分綜合得分模型：

F綜合=(0.374 34F1+0.197 27F2+0.138 90F3+0.099 11F4)/0.809 62。

根據(jù)綜合得分模型即可計(jì)算出所有參試玉米自交系的綜合主成分值，并將其按綜合主成分值進(jìn)行排序，結(jié)果見(jiàn)表7。QB 2787、QB 2182這2個(gè)自交系綜合效益值最高，分別為1.177 2、1.171 8，表現(xiàn)最好；其次是木6、QB 2828、QR 273、T 32，值分別為1.082 1、1.039 0、1.025 8、1.023 2，表現(xiàn)次之；EY 560自交系綜合得分值最低，值為0.084 4，表現(xiàn)最差。

表7 各玉米自交系的綜合效益值排名

品種 F1 F2 F3 F4 F綜合排序QB27872.2028 0.4555 0.2163 0.0864 1.1772 1QB21821.6463 1.1878 0.6124 0.1318 1.1718 2木62.1597 -0.0192 0.2214 0.4107 1.0821 3QB28282.1320 0.2334 0.0590 -0.1124 1.0390 4QR2731.9830 0.1335 0.1272 0.4453 1.0258 5T322.2329 -0.1266 0.3174 -0.2686 1.0232 6QB4461.9439 0.2139 -0.0419 0.3759 0.9897 7QB22291.9304 0.1519 0.1729 0.2213 0.9863 8QB5121.5178 0.3651 0.6676 0.6073 0.9796 9QB28191.7927 0.1199 -0.1029 0.6284 0.9174 10PH6wc1.6213 0.3297 0.0671 0.5465 0.9084 11QB19231.5040 0.0369 0.6516 0.5934 0.8888 12雙M91.8495 -0.2273 -0.0634 0.8086 0.8879 13QB10641.4397 0.7738 -0.0290 0.1137 0.8631 14QB5061.2487 0.0755 1.2230 0.1339 0.8219 15QB1911.6633 -0.0070 0.0112 0.3947 0.8176 16QB22181.4132 0.5367 0.1351 0.0371 0.8119 1753111.4645 0.0363 0.1469 0.3768 0.7573 18PH4CV1.5061 0.4664 -0.3949 -0.0682 0.7339 19QB28941.1746 0.2688 0.0814 0.8221 0.7232 20J511.2170 0.5476 0.0970 -0.3268 0.6728 21QB10131.1301 0.3509 -0.1641 0.3846 0.6269 22QB25651.2713 0.3072 -0.5250 0.3427 0.6145 23ZH050.6667 1.0194 0.0895 0.2817 0.6065 24KZ506120.6946 0.5700 0.2901 0.4450 0.5643 25QB481.2180 0.2028 -0.2728 -0.0476 0.5600 26贊S1221.2600 -0.2350 -0.0668 0.2334 0.5424 27CML1711.2685 -0.1258 -0.0600 -0.1382 0.5287 28QB6620.9617 0.0096 0.3368 -0.0003 0.5048 29ZH62180.9398 -0.2460 0.3111 0.5470 0.4949 30QB29190.7421 0.3122 0.0573 -0.0153 0.4271 31S6110.9706 -0.1278 0.0356 -0.4103 0.3735 32ZHL9080.5450 0.2525 0.0316 0.3897 0.3666 33EY5600.1452 -0.2981 0.3825 0.1984 0.0844 34

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度分析

將34個(gè)參試自交系的14個(gè)主要性狀指標(biāo)進(jìn)行無(wú)剛量化[21]處理，對(duì)無(wú)剛量化后的數(shù)據(jù)按公式(3)計(jì)算絕對(duì)差值，找出全部性狀指標(biāo)中最小絕對(duì)差值(Δmin=0.000 2)和最大絕對(duì)差值(Δmax=0.967 2)按公式(2)計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。用不同玉米自交系各性狀指標(biāo)經(jīng)過(guò)主成分分析后所得的相應(yīng)貢獻(xiàn)率按照公式(1)來(lái)計(jì)算權(quán)重，經(jīng)計(jì)算，各性狀指標(biāo)權(quán)重大小見(jiàn)表8。

表8 主要性狀指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度及權(quán)重

性狀X1X2X3X4X5X6X7關(guān)聯(lián)度0.67300.68000.72370.66990.69160.68350.7066權(quán)重0.02470.03890.05140.06040.06650.07220.0770性狀X8X9X10X11X12X13X14關(guān)聯(lián)度0.72820.65080.59290.70800.57880.69841.0004權(quán)重0.08120.08420.08630.08790.08920.08990.0902

按公式(4)計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見(jiàn)表9。根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析原則，加權(quán)關(guān)聯(lián)度值反映不同玉米自交系與主要性狀指標(biāo)集的差異大小，關(guān)聯(lián)度值越大，排序越靠前，表明該自交系與主要性狀指標(biāo)集的相似程度高，綜合性狀表現(xiàn)越理想，反之，相似程度低，綜合性狀表現(xiàn)越差[22]。從加權(quán)關(guān)聯(lián)度綜合排序結(jié)果分析，QB 2787、QB 2182這2個(gè)自交系加權(quán)關(guān)聯(lián)度值最大，分別為0.785 9、0.784 6，說(shuō)明這2個(gè)自交系在14個(gè)性狀指標(biāo)上的綜合表現(xiàn)最好；其次是QB 512、QB 2828、QB 1923、QR 273，值分別為0.770 3、0.761 2 、0.760 1 、0.757 1；EY 560自交系加權(quán)關(guān)聯(lián)度值最小，值為0.565 0，說(shuō)明該自交系在14個(gè)性狀指標(biāo)上的綜合表現(xiàn)最差。從產(chǎn)量排序結(jié)果分析，PH 6 wc自交系產(chǎn)量最高，為5 718.48 kg·hm-2；其次是QB 2229自交系，為5 216.05 kg·hm-2，CML 171自交系產(chǎn)量最低，其值為2 044.91 kg·hm-2。加權(quán)關(guān)聯(lián)度序列分析得出的結(jié)果與綜合效益值分析得出的結(jié)果基本一致。

表9 各玉米自交系綜合效益值、加權(quán)關(guān)聯(lián)度及產(chǎn)量排序

品種 F綜合排序加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序產(chǎn)量/(kg·hm-2)排序QB27871.1772 10.7859 14809.595QB21821.1718 20.7846 23871.2411木61.0821 30.7392 94215.618QB28281.0390 40.7612 44877.014QR2731.0258 50.7571 64599.416T321.0232 60.7356 103286.3319QB4460.9897 70.7036 193724.4816QB22290.9863 80.7353 115216.052QB5120.9796 90.7703 33840.4014QB28190.9174 100.7319 133858.2912PH6wc0.9084 110.7472 75718.481QB19230.8888 120.7601 55071.693雙M90.8879 130.7423 83847.3613QB10640.8631 140.7213 153906.1510QB5060.8219 150.6866 233469.4118QB1910.8176 160.7327 124224.057QB22180.8119 170.7286 143162.952053110.7573 180.7201 163543.9517PH4CV0.7339 190.6935 223727.1515QB28940.7232 200.7116 174119.799J510.6728 210.6703 252574.8526QB10130.6269 220.6417 302676.8525QB25650.6145 230.6394 312251.7030ZH050.6065 240.6620 262677.6724XZ506120.5643 250.7114 182921.4121QB480.5600 260.6599 282137.1033贊S1220.5424 270.6949212718.5223CML1710.5287 280.6972 202044.9134QB6620.5048 290.6719 242207.4032ZH62180.4949 300.6546 292245.7131QB29190.4271 310.6617 272897.4222S6110.3735 320.6026 332257.3729ZHL9080.3666 330.6028 322331.8828EY5600.0844 340.5650 342423.8727

3 討 論

在選育新品種時(shí)，傳統(tǒng)方法常用性狀與產(chǎn)量之間的相關(guān)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)較主觀片面且不能說(shuō)明各性狀之間相互作用的原因和效應(yīng)大小。主成分分析可以簡(jiǎn)化多個(gè)測(cè)定指標(biāo)，提取主要因子，計(jì)算綜合得分值；灰色關(guān)聯(lián)度以矩陣的形式將所有性狀兩兩間的關(guān)聯(lián)度直觀呈現(xiàn)出來(lái)；權(quán)重的確定考慮了主成分中各因子的貢獻(xiàn)率大小，將主成分分析和關(guān)聯(lián)度分析充分結(jié)合起來(lái)，兼顧了評(píng)價(jià)性狀權(quán)重的客觀性。

從主成分分析結(jié)果來(lái)看，34個(gè)玉米自交系的14個(gè)性狀指標(biāo)主要在4個(gè)主成分上，各玉米自交系的產(chǎn)量及相關(guān)性狀主要在主成分2和主成分4上，貢獻(xiàn)率較?。恢旮叩绒r(nóng)藝性狀主要在主成分1和主成分3上，貢獻(xiàn)率較大。在對(duì)玉米自交系選育時(shí)要注意提高自交系自身產(chǎn)量，同時(shí)還要注意株高等農(nóng)藝性狀的加強(qiáng)。從自交系各性狀間的關(guān)聯(lián)度來(lái)看，行株間葉面積指數(shù)、穗位高、每穗粒數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大，說(shuō)明這4個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的影響較大；株高、莖粗與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最小，說(shuō)明這2個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量的影響較小。所以，在選擇產(chǎn)量較高的自交系時(shí)，應(yīng)注重對(duì)行株間葉面積指數(shù)、穗位高、每穗粒數(shù)性狀的選擇；這與和鳳美等[23]的研究結(jié)果相似。因此，就培育高產(chǎn)自交系而言，應(yīng)滿足株高、莖粗、穗位高適中，適當(dāng)增大葉面積，果穗較粗且盡量長(zhǎng)，穗行數(shù)和行粒數(shù)多，禿尖短。

從綜合效益值分析，QB 2787、QB 2182、木6、QB 2828、QR 273、T 32、QB 446、QB 2229、QB 512、QB 2819這10個(gè)自交系綜合效益值較高且排名靠前；S 611、ZHL 908、EY 560這3個(gè)自交系綜合得分值最小且排名靠后。通過(guò)加權(quán)關(guān)聯(lián)度值分析，QB 2787、QB 2182、QB 512、QB 2828、QB 1923、QR 273、PH 6 wc、雙M 9、木6、T 32這10個(gè)自交系的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值最大且排名靠前；ZHL 908、S 611、EY 560這3個(gè)自交系加權(quán)關(guān)聯(lián)度值最小且排名靠后。綜合2種分析方法得出的結(jié)果，來(lái)自Suwan材料的QB 2787、QB 2182、QB 2828、QR 273、T 32自交系，來(lái)自蘭卡自交系的木6，來(lái)自Reid改良系的QB 512這7個(gè)自交系在2種分析方法中排名均在前10，表明這7個(gè)自交系在14個(gè)主要性狀指標(biāo)上的綜合表現(xiàn)較好；來(lái)自Suwan材料的ZHL 908、S 611、EY 560這3個(gè)自交系在2種分析方法中排名均靠后，表明這3個(gè)自交系在14個(gè)主要性狀指標(biāo)上的綜合表現(xiàn)較差；在2種評(píng)價(jià)方法中，僅有少數(shù)自交系的排序結(jié)果變幅較大，這可能是個(gè)別性狀指標(biāo)的權(quán)重在2種方法中有差異造成的。從各自交系產(chǎn)量排序結(jié)果分析，PH 6 wc、QB 2229、QB 1923、QB 2828、QB 2787、QR 273、QB 191、木6、QB 2894、QB 1064這10個(gè)自交系產(chǎn)量較高且排名靠前；QB 48、CML 171這2個(gè)自交系產(chǎn)量較低且排名靠后。產(chǎn)量排序與綜合分析得出的結(jié)果有差異，原因可能在于產(chǎn)量高的自交系綜合表現(xiàn)不一定是最好的，如QB 2229自交系產(chǎn)量較高，為5 216.05 kg·hm-2，但植株株高、穗位高偏高，若遇氣候條件惡劣，倒伏率增加，會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)量；QB 2182自交系產(chǎn)量(3 871.24 kg·hm-2)偏低，但綜合表現(xiàn)較好，即使遇惡劣氣候條件也能保證產(chǎn)量的穩(wěn)定性；這與鄧杰等[9]、鄒永紅等[24]得出的結(jié)果基本一致。因此，說(shuō)明在實(shí)際選育過(guò)程中，不能只考慮單一的性狀指標(biāo)來(lái)進(jìn)行選擇，應(yīng)綜合品種自身優(yōu)良性狀進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)通過(guò)主成分分析和灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析對(duì)來(lái)自不同區(qū)域的34個(gè)玉米自交系的14個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行分析，篩選出7個(gè)在各方面綜合表現(xiàn)較好的自交系，分別是QB 2787、QB 2182、QB 2828、QR 273、T 32、木6、QB 512，可作為組配雜交種的優(yōu)良基礎(chǔ)材料考慮。