花生品系主要農藝性狀的分析與綜合評價

陳湘瑜，徐日榮，陳 昊，熊發(fā)前，胡潤芳，張玉梅，林國強

(1.福建省農業(yè)科學院作物研究所，福州 350013；2.廣西農業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，南寧 530007)

花生是廣泛栽培的豆科作物，是福建省最主要的油料作物，2018年總產(chǎn)占全省大田油料作物總產(chǎn)的95.9%[1]。由于山多平地少，福建花生收成難以滿足地方需求，每年從外省調入大量花生及其加工品[2]，花生的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)對保障糧油安全具有重要意義。優(yōu)良品種是農業(yè)生產(chǎn)的基礎，優(yōu)化花生品種結構，提高單位面積產(chǎn)量意義重大。因此，提高產(chǎn)量是花生育種的主要目標，相關各因素在產(chǎn)量組成中的作用及其與產(chǎn)量的關系一直是花生育種所關注的問題[3]。花生產(chǎn)量的提高依靠對產(chǎn)量構成性狀及其它生物學性狀的不斷改良和調整，因此挖掘各性狀對產(chǎn)量影響的主次關系，掌握各性狀間的內在聯(lián)系，可以更精準的選育花生新品種。前人對花生農藝性狀及產(chǎn)量相關性做了大量研究，陳茹艷等[4]研究認為，結果數(shù)、飽果數(shù)與花生產(chǎn)量呈顯著正相關；郭陞垚等[3]、李培德等[5]認為，結果數(shù)、飽果數(shù)與單株生產(chǎn)力呈正相關。鄭國棟等[6]、林栩松等[7]、王允等[8]認為，百仁重、百果重是影響花生產(chǎn)量的主要因素；李玉發(fā)等[9]研究發(fā)現(xiàn)，小區(qū)產(chǎn)量與總分枝數(shù)、百果重呈顯著正相關，藍新隆等[10]認為，影響花生產(chǎn)量的主要因素是主莖高、側枝長、飽果數(shù)。由于試驗群體、區(qū)域和統(tǒng)計方法的不同，研究的結論也差別較大?；ㄉ贩N的對比評價，主要通過聚類分析[11,12]、主成分分析[13,14]等方式進行。前人對花生品種農藝性狀研究多基于個別分析方法，研究方法單一，因此有必要通過多種方法綜合分析數(shù)據(jù)以達到更準確的評判。本研究通過相關性分析、灰色關聯(lián)度分析研究花生各農藝性狀及產(chǎn)量的遺傳關系，利用聚類分析、主成分分析方法評價篩選11份花生高代品系，綜合運用多種分析方法，以期更全面地剖析其中規(guī)律，為福建省花生高產(chǎn)育種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試花生材料為福建省農業(yè)科學院作物研究所近年來選育的高代品系(11份)，編號分別為0945-1、0947-3、0949-4、1005-3-1、1047-3、1048-5、1050-5、1114-3、1210-1-2、1221-3-3 1225-3，這些品系在各遺傳性狀和產(chǎn)量構成方面具有多樣性和穩(wěn)定的遺傳基礎。

1.2 試驗地概況及試驗方法

田間試驗于2018年4月2日至8月7日在福建省福清市鏡洋鎮(zhèn)琯口村試驗基地進行，地塊土壤為沙壤土，地勢平坦，肥力中等均勻，排灌方便，前茬作物為水稻。

試驗采用完全隨機區(qū)組設計排列，3次重復，田間畦寬60 cm，溝寬30 cm，行距28 cm，株距13 cm，小區(qū)面積13.34 m2；種植密度約為13.5萬穴·hm-2，每穴播2粒；試驗地四周設保護行，田間管理按當?shù)卮筇锷a(chǎn)水平進行。

1.3 測定項目及方法

于8月5日花生成熟收獲期進行田間取樣，每個小區(qū)取10穴(20株)按照《花生種質資源描述規(guī)范》調查農藝性狀[15]，同時測定小區(qū)產(chǎn)量，測試項目包括：主莖高(X 1)、側枝長(X 2)、總分枝數(shù)(X 3)、結果枝數(shù)(X 4)、結果數(shù)(X 5)、飽果數(shù)(X 6)、百果重(X 7)、百仁重(X 8)、出仁率(X 9)、莢果產(chǎn)量(Y 1)、籽仁產(chǎn)量(Y 2)。

1.4 統(tǒng)計分析

采用DPS 7.05統(tǒng)計軟件進行主要農藝性狀的遺傳變異、相關性、灰色關聯(lián)度及主成分分析[16]，聚類分析則采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件處理[17]，聚類采用Ward法，遺傳距離為歐氏平方距離。

2 結果與分析

2.1 主要農藝性狀的變異性分析

11個花生品系的9個主要農藝性狀存在較為豐富的變異，各農藝性狀均值及變異情況見表1。變異系數(shù)從大到小依次為：結果數(shù)>飽果數(shù)>主莖高>總分枝數(shù)>結果枝數(shù)>百仁重>百果重>側枝長>出仁率。結果數(shù)、飽果數(shù)的變異系數(shù)超過20%，說明通過良種選配和栽培措施改良等方法，可使2個性狀得以提升；出仁率的變異系數(shù)最小，僅為2.74%，說明通過育種手段獲得理想出仁率性狀的難度較大。

表1 花生品系主要農藝性狀變異情況

2.2 主要農藝性狀及產(chǎn)量的相關性分析

對不同花生品系主要農藝性狀及產(chǎn)量的相關分析表明(表2)，主莖高與側枝長，總分枝數(shù)與結果枝數(shù)，結果數(shù)與飽果數(shù)，百果重與百仁重，籽仁產(chǎn)量與飽果數(shù)、莢果產(chǎn)量都達到極顯著正相關；結果數(shù)與莢果產(chǎn)量、籽仁產(chǎn)量，飽果數(shù)與莢果產(chǎn)量達到顯著正相關；結果枝數(shù)與百仁重達顯著負相關。從分析結果可以看出，影響花生產(chǎn)量的農藝性狀主要是飽果數(shù)和結果數(shù)。

表2 花生農藝性狀及產(chǎn)量的相關性分析

2.3 產(chǎn)量與農藝性狀的灰色關聯(lián)度分析

花生產(chǎn)量與主要農藝性狀的灰色關聯(lián)度分析表明(表3)，莢果產(chǎn)量與各農藝性狀之間的關聯(lián)度依次為結果數(shù)>飽果數(shù)>出仁率>側枝長>主莖高>總分枝數(shù)>結果枝數(shù)>百仁重>百果重，籽仁產(chǎn)量與各農藝性狀之間的關聯(lián)度依次為結果數(shù)>飽果數(shù)>出仁率>側枝長>主莖高>結果枝數(shù)>總分枝數(shù)>百仁重>百果重，由結果看出，2個排名除總分枝數(shù)和結果枝數(shù)有差別外，其它排名完全相同，也說明莢果產(chǎn)量與籽仁產(chǎn)量相關度高。關聯(lián)度數(shù)值越大表明相關度越高，可以看出結果數(shù)和飽果數(shù)排名靠最前，對花生產(chǎn)量影響最大，而百仁重和百果重排名靠最后，對花生產(chǎn)量影響最小。

表3 花生產(chǎn)量與農藝性狀的灰色關聯(lián)度分析

2.4 花生品系的聚類分析

以主莖高、側枝長、總分枝數(shù)、結果枝數(shù)、結果數(shù)、飽果數(shù)、百果重、百仁重和出仁率等共9個性狀為指標進行聚類分析，建立聚類樹狀圖(圖1)。在距離閾值為18時可以把11個品系劃分為3個類群(表4)，第Ⅰ類群分為2個亞類，第一亞類包括0947-3、1047-3和1048-5，第Ⅱ亞類包括1210-1-2和1221-3-3，這2個亞類在結果數(shù)、飽果數(shù)上差別較大，其它性狀較相近，該類群特點是分枝少，結果枝少，果大，仁大，但出仁率低。第二類群包括1005-3-1和1050-5，這個類群特點是植株高大，分枝多，果較小，出仁率高。第Ⅲ類群包括0945-1、0949-4、1114-3和1225-3，這個類群特點是株高適中，結果枝多，飽果數(shù)多，果小。

表4 各類群主要農藝性狀平均值

圖1 基于農藝性狀的聚類分析

2.5 主要農藝性狀及產(chǎn)量的主成分分析

對11個性狀進行主成分分析，根據(jù)積累貢獻率大于85%原則提取主成分，結果(表5)顯示，主成分1、主成分2、主成分3和主成分4的貢獻率依次為41.370 6%、21.348 6%、16.704 4%、9.698 1%，其積累貢獻率達89.121 6%，基本代表了所檢測農藝性狀的主要信息。從表5可以看出，在主成分1的特征向量中，荷載較高且符號為正的農藝性狀有飽果數(shù)(0.402 1)、結果數(shù)(0.383 3)、籽仁產(chǎn)量(0.377 7)和莢果產(chǎn)量(0.371)，由于都是產(chǎn)量相關農藝性狀，固可稱為產(chǎn)量因子；在主成分2中，荷載較高且符號為正的農藝性狀有百仁重(0.272 1)、籽仁產(chǎn)量(0.255 2)和出仁率(0.215 1)，這3個性狀與花生籽仁相關，可稱為籽仁因子；在主成分3中，荷載較高且符號為正的農藝性狀有主莖高(0.662)和側枝長(0.635 4)，可稱為株高因子；在主成分4中，荷載較高且符號為正的農藝性狀有莢果產(chǎn)量(0.405 8)和百果重(0.331 6)，可稱為莢果因子。

表5 花生農藝性狀的主成分分析

根據(jù)特征值和相應的特征向量，求得11個花生品系每個主成分得分，再根據(jù)每個主成分特征值占所有主成分的比例，加權每個主成分得分得到綜合主成分值(表6)。結果表明，品系0945-1、0949-4和1005-3-1綜合主成分值依次排前三，說明這3個品系除了產(chǎn)量較高，綜合性狀表現(xiàn)較優(yōu)異。

表6 花生主成分得分及排名

3 討論與結論

不同花生品系間存在一定的遺傳差異，又具有一定的相似性。變異性分析表明，供試品系結果數(shù)和飽果數(shù)變異系數(shù)較大，出仁率變異系數(shù)很小，這些農藝性狀變異排序與王允等[8]、侯麗英等[18]研究結果相似，說明花生育種資源類型的多樣性和優(yōu)良性狀選擇的穩(wěn)定性[19]，同時也與花生育種目標的選擇有關。李玉發(fā)等認為，在品種選育上首先對變異系數(shù)大的性狀進行選擇，比較容易獲得優(yōu)良品種[9]。

本研究表明，各農藝性狀對莢果產(chǎn)量和籽仁產(chǎn)量的關聯(lián)度相似，結果數(shù)和飽果數(shù)對花生產(chǎn)量影響最大，百仁重和百果重對花生產(chǎn)量影響最?。唤Y合農藝性狀相關性分析結果表明，產(chǎn)量和農藝性狀的相關性分析結果與灰色關聯(lián)度分析結果具有相似性。灰色關聯(lián)度分析是對一個發(fā)展變化系統(tǒng)進行動態(tài)比較的分析方法，不同的條件下可能造成產(chǎn)量主要性狀因素的變化[20,21]，因此本研究結果與藍新隆等[10]、鄭國棟等[6]、林栩松等[7]、李玉發(fā)等[9]、王允等[8]的研究結果不同，而與陳茹艷等[4]相同。進一步對比發(fā)現(xiàn)，本研究對花生產(chǎn)量影響最大的結果數(shù)和飽果數(shù)在王允等[8]、鄭國棟等[6]、林栩松等[7]研究中表現(xiàn)影響最小，而是百果重和百仁重影響最大，呈現(xiàn)的結論與本研究相反。在結果數(shù)和飽果數(shù)，百果重和百仁重這4個性狀中，前兩者與后兩者各自高度相關，互相又是此消彼長、互相制約的關系。因此，可以認為在花生高產(chǎn)育種中，結果數(shù)、飽果數(shù)、百果重和百仁重都是最重要選擇農藝性狀，在福建花生高產(chǎn)育種中，側重篩選多結果數(shù)和飽果數(shù)的后代可獲得高產(chǎn)。在當今消費升級的大趨勢下，除油用外果型適中、較小的花生更受市場歡迎，市場價格較高，在育種中進行多結果數(shù)和飽果數(shù)篩選更為重要。

選育花生的理想品種是具有株高適中，結果枝多，結果集中，出仁率高，品質佳，外觀好等特點[11,19]。本研究聚類分析可以看出，第Ⅲ類群株高適中，結果性狀最好，產(chǎn)量也好，符合花生育種目標。通過主成分分析，求得各花生品種的主成分綜合得分，進而評價品種間產(chǎn)量構成、主要農藝性狀等水平差異[13]，本研究中，排名前三的品種依次為0945-1、0949-4和1005-3-1，說明這3個品種綜合性狀表現(xiàn)較好，同時0945-1和0949-4屬于第Ⅲ類群，結合2種分析可以判斷，0945-1和0949-4是值得推廣的優(yōu)良品種。