大蔥種質(zhì)資源抽薹性綜合評(píng)價(jià)

楊國(guó)棟 李 娜 賈俊香 田 云 蔣欣陶 姜濱濱 崔連偉

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，遼寧沈陽(yáng) 110161）

大 蔥（Allium fistulosumL.var.giganteumMakino）屬蔥科蔥屬植物，是典型的綠體春化型蔬菜作物，營(yíng)養(yǎng)體大小適宜，滿足一定時(shí)期低溫條件（4～15 ℃）才能春化、抽薹開花（張啟沛 等，2008）。我國(guó)北方產(chǎn)區(qū)如品種選擇不當(dāng)，苗期遭遇低溫，未熟抽薹開花，會(huì)嚴(yán)重降低大蔥品質(zhì)。近年來，日本、韓國(guó)耐抽薹類型大蔥新品種被引入我國(guó)，因其具有耐抽薹、抗性強(qiáng)、耐倒伏等多種優(yōu)勢(shì)，栽培面積呈逐年上升趨勢(shì)，但卻存在種子昂貴、種植成本高、纖維素含量高、鮮食品質(zhì)較差等問題（高莉敏 等，2008），因此，開展具有我國(guó)特色的耐抽薹大蔥新品種選育是目前我國(guó)大蔥育種急需解決的關(guān)鍵問題。

目前，我國(guó)蔬菜作物抽薹性鑒定技術(shù)研究比較系統(tǒng)的是白菜（惠麥俠，2002；余陽(yáng)俊 等，2002；劉娟 等，2019）和蘿卜（張素君 等，2014；徐文玲 等，2020）。余陽(yáng)俊等（2004）根據(jù)苗期現(xiàn)蕾期天數(shù)、短縮莖（薹）長(zhǎng)短及抽薹指數(shù)等方法對(duì)大白菜抽薹性進(jìn)行評(píng)價(jià)篩選，確立了以抽薹指數(shù)作為形態(tài)指標(biāo)、6 級(jí)抽薹調(diào)查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和5 個(gè)抽薹評(píng)價(jià)等級(jí)的大白菜晚抽薹性快速評(píng)價(jià)方法。劉娟等（2019）研究表明普通白菜的抽薹期、現(xiàn)蕾期、開花期之間呈極顯著正相關(guān)，其中現(xiàn)蕾期可用于快速評(píng)價(jià)普通白菜的耐抽薹性，并采用隸屬函數(shù)法和聚類分析法對(duì)64 份普通白菜種質(zhì)進(jìn)行耐抽薹性鑒定。張素君等（2014）采用現(xiàn)蕾期、開花期評(píng)價(jià)蘿卜抽薹早晚，采用花期薹高、抽薹速度評(píng)價(jià)抽薹能力，并采用主成分分析及隸屬函數(shù)法對(duì)64 份蘿卜資源進(jìn)行耐抽薹性評(píng)價(jià)。相對(duì)十字花科蔬菜作物，大蔥抽薹性鑒定方法的研究報(bào)道較少。任志偉（2010）、魏星（2014）采用初始抽薹期、抽薹率及抽薹指數(shù)對(duì)不同大蔥品種自然越冬的抽薹性進(jìn)行評(píng)價(jià)，在抽薹指數(shù)調(diào)查中，依據(jù)總苞與葉鞘相對(duì)位置將抽薹分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為4 級(jí)，但未建立抽薹評(píng)價(jià)等級(jí)，不能有效對(duì)不同大蔥種質(zhì)的抽薹性進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)；董殷鑫（2016）采用初始抽薹所需天數(shù)、50%抽薹所需天數(shù)及收獲期抽薹率作為大蔥抽薹性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，雖然能夠區(qū)分不同大蔥種質(zhì)的抽薹性，但選用指標(biāo)偏少，不能全面反映大蔥抽薹特性。本試驗(yàn)以國(guó)內(nèi)外不同類型大蔥種質(zhì)為研究對(duì)象，采用大蔥抽薹開花期的植株主要特征性狀作為抽薹性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用主成分聚類分析、平均隸屬度和抽薹指數(shù)法對(duì)大蔥抽薹性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為深入開展大蔥耐抽薹性育種技術(shù)研究及新品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)選用大蔥種質(zhì)28 份，分別來源于日本、韓國(guó)和我國(guó)大蔥主栽省份（表1），其中來自日本的6 份，韓國(guó)的1 份，來自我國(guó)山東、遼寧、河北、河南、上海、天津和內(nèi)蒙古的種質(zhì)共有21 份。

表1 大蔥資源名稱與來源

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 田間試驗(yàn) 分別于2018、2019 年4 有初將供試種子播種于遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所試驗(yàn)基地，5 有末定植，10 有中下旬收獲，放入冷庫(kù)低溫春化處理，12 有初運(yùn)至海南育種基地定植，每份材料3 次重復(fù)，每重復(fù)20 株，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2.2 抽薹性評(píng)價(jià)指標(biāo) 在大蔥抽薹開花期，調(diào)查并記錄每份大蔥種質(zhì)的露薹期、始花期、抽薹速度、薹高、薹粗、葉片數(shù)、株高、假莖粗和葉鞘間距（王海平 等，2008）。

露薹期：定植至30%植株肉眼可見總苞的天數(shù)。

始花期：定植至30%植株花苞開放的天數(shù)。

抽薹速度：薹高/（始花期-露薹期）。

薹高：花苞欲開放時(shí)，花薹基部至花苞底部的長(zhǎng)度。

薹粗：花苞欲開放時(shí)，花薹的最大直徑。

葉片數(shù)：花苞欲開放時(shí)，長(zhǎng)度大于10 cm 的功能葉片數(shù)。

株高：花苞欲開放時(shí)，地面至植株最高處的自然高度。

假莖粗：花苞欲開放時(shí)，假莖的最大直徑。

葉鞘間距：花苞欲開放時(shí)，相鄰2 個(gè)葉鞘間的距離。

抽薹指數(shù)（BI）：在定植后第35 天，參照余陽(yáng)俊等（2004）的方法（略有改動(dòng)），采用6 級(jí)抽薹分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查每份種質(zhì)的抽薹開花情況：0 級(jí)，無花苞，無薹；1 級(jí)，見花苞，薹高≤2 cm；3 級(jí)，花苞未開，2 cm ＜薹高≤10 cm；5 級(jí)，花苞未開，薹高＞10 cm；7 級(jí)，開苞未開花，薹高＞10 cm；9 級(jí)，開花，薹高＞10 cm。然后采用下列公式計(jì)算抽薹指數(shù)（BI）。

抽薹指數(shù)（BI）=∑（各級(jí)株數(shù)×相應(yīng)級(jí)數(shù)）/（調(diào)查總株數(shù)× 9）× 100

抽薹性評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：極耐抽薹（HT），BI ≤15；耐抽薹（T），15 ＜BI ≤35；中性抽薹（M），35 ＜BI ≤65；易抽薹（S），65 ＜BI ≤85；極易抽薹（HS），85 ＜BI ≤100。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 利用EXCEL、DPS 軟件對(duì)上述9 項(xiàng)指標(biāo)2 a 的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。依據(jù)公式（1）和（2）計(jì)算與抽薹性正相關(guān)和負(fù)相關(guān)指標(biāo)的隸屬度。

式中：Uij表示i種類j指標(biāo)的抽薹性隸屬函數(shù)值，Xij表示i種類j指標(biāo)的測(cè)定值，Xjmin表示所有種類j指標(biāo)的最小值，Xjmax表示所有種類j指標(biāo)的最大值，i表示某份材料，j表示某項(xiàng)指標(biāo)。

計(jì)算出每份種質(zhì)的9 項(xiàng)指標(biāo)隸屬度后，將這9個(gè)隸屬度值的算術(shù)平均數(shù)記為這份材料的平均隸屬度。參照張文娥等（2007）的方法按平均隸屬度（U）將大蔥抽薹性分為5 個(gè)級(jí)別：0.8 ＜U ≤1.0 為極耐抽薹（HT），0.6 ＜U ≤0.8 為耐抽薹（T），0.4 ＜U ≤0.6 為中性抽薹（M），0.2 ＜U ≤0.4 為易抽薹（S），0 ＜U ≤0.2 為極易抽薹（HS）。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蔥抽薹開花期主要性狀指標(biāo)的變異分析

在不同大蔥種質(zhì)抽薹開花期，調(diào)查記錄9 個(gè)主要特征性狀指標(biāo)，基本統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表2，與抽薹開花相關(guān)的指標(biāo)中露薹期的變異系數(shù)最高，為32.73%，其次是抽薹速度，為27.58%，露薹期極差值達(dá)到32.00 d，抽薹速度極差值達(dá)到3.22 cm ·d-1，其他指標(biāo)變異系數(shù)在13.97%～25.35%之間，說明不同大蔥種質(zhì)抽薹開花期的主要特征性狀存在較大差異，各項(xiàng)指標(biāo)極差數(shù)據(jù)能夠具體說明這一點(diǎn)。差異顯著性分析顯示9 個(gè)性狀指標(biāo)的品種間差異均達(dá)到極顯著水平。

表2 大蔥抽薹開花期主要性狀指標(biāo)的變異分析

2.2 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的相關(guān)性分析

對(duì)28 份大蔥種質(zhì)9 個(gè)性狀指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明（表3），露薹期與始花期相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.97；兩者都與葉片數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)同為0.92；同時(shí)與薹粗、假莖粗、葉鞘間距呈極顯著負(fù)相關(guān)，其中露薹期與薹粗、假莖粗、葉鞘間距的相關(guān)系數(shù)分別為-0.81、-0.72、-0.77，始花期與薹粗、假莖粗、葉鞘間距的相關(guān)系數(shù)分別為-0.79、-0.69、-0.76。抽薹速度與薹高呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.38。薹高與葉片數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.48，與薹粗和株高呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.44、0.37。葉片數(shù)與葉鞘間距和假莖粗呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.76、-0.68。假莖粗與葉鞘間距呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.72。

表3 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果

2.3 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的主成分分析

對(duì)28 份大蔥種質(zhì)的9 個(gè)性狀指標(biāo)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行主成分分析，設(shè)定主因子數(shù)M=4、特征值積累比例臨界值0.9 條件下，獲得因子載荷矩陣（表4），這4 個(gè)主因子包含信息量占總體信息量的91.89%。第1 主因子主要由露薹期、始花期和葉片數(shù)決定，體現(xiàn)抽薹開花早晚，貢獻(xiàn)率43.63%；第2主因子主要由抽薹速度決定，體現(xiàn)抽薹快慢，累計(jì)貢獻(xiàn)率58.93%；這些指標(biāo)可作為抽薹性評(píng)價(jià)的主要因子。第3、4 主因子分別由株高和假莖粗決定，可作為輔助評(píng)價(jià)分析。

2.4 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的主成分聚類分析

選用4 個(gè)主要因子對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，數(shù)據(jù)規(guī)格化轉(zhuǎn)化后，采用卡方聚類距離、離差平方和方法聚類，聚類結(jié)果見圖1。在距離系數(shù)0.7 處，大蔥種質(zhì)被分為5 個(gè)類群，聚類到同一類群內(nèi)的大蔥種質(zhì)各項(xiàng)性狀指標(biāo)平均值見表5。第Ⅰ類群種質(zhì)編號(hào)有1、6、9 和21，特點(diǎn)為抽薹、開花都很晚，抽薹速度快，葉片數(shù)多；第Ⅱ類群種質(zhì)編號(hào)有2、3、4、5、7、8、13 和23，特點(diǎn)為抽薹、開花晚，抽薹速度慢，葉片數(shù)較多；第Ⅲ類群種質(zhì)編號(hào)有10、14、15、16、22 和25，特點(diǎn)為抽薹早、開花稍晚，抽薹速度慢，葉片數(shù)居中，植株高，假莖粗壯；第Ⅳ類群種質(zhì)編號(hào)有11 和24，特點(diǎn)為抽薹稍晚，但開花早，抽薹速度快，葉片數(shù)較少；第Ⅴ類群種質(zhì)編號(hào)有12、17、18、19、20、26、27 和28，特點(diǎn)為抽薹、開花都很早，抽薹速度稍慢，葉片數(shù)少，植株矮，假莖粗壯。

表4 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的主成分分析結(jié)果

表5 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的主成分聚類分析結(jié)果

2.5 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的隸屬度與抽薹指數(shù)評(píng)價(jià)

采用9 個(gè)性狀指標(biāo)的平均隸屬度及抽薹指數(shù)對(duì)28 份大蔥種質(zhì)進(jìn)行抽薹性綜合評(píng)價(jià)（表6）。根據(jù)平均隸屬度可分為5 個(gè)級(jí)別，極耐抽薹（HT）的種質(zhì)共3 份，種質(zhì)編號(hào)1、2 和8；耐抽薹（T）的種質(zhì)共8 份，種質(zhì)編號(hào)3、4、5、6、7、9、21和23；中性抽薹（M）的種質(zhì)共4 份，種質(zhì)編號(hào)10、11、13 和24；易抽薹（S）的種質(zhì)共10 份，種 質(zhì) 編 號(hào)12、14、15、16、17、18、19、22、25和26；極易抽薹（HS）的種質(zhì)共3 份，種質(zhì)編號(hào)20、27 和28。根據(jù)抽薹指數(shù)同樣也可將大蔥的抽薹性分為5 個(gè)級(jí)別，極耐抽薹（HT）的種質(zhì)共5 份，種質(zhì)編號(hào)1、2、7、8 和9；耐抽薹（T）的種質(zhì)共5 份，種質(zhì)編號(hào)3、4、5、21 和23；中性抽薹（M）的種質(zhì)共4 份，種質(zhì)編號(hào)6、13、14 和15；易抽薹（S）的種質(zhì)共4 份，種質(zhì)編號(hào)10、16、22 和24；極易抽薹（HS）的種質(zhì)共10 份，種質(zhì)編號(hào)11、12、17、18、19、20、25、26、27 和28。

2 種方法抽薹性結(jié)果略有差異，同為極耐抽薹（HT）的種質(zhì)有3 份，種質(zhì)編號(hào)1、2 和8；同為耐抽薹（T）的種質(zhì)有5 份，種質(zhì)編號(hào)3、4、5、21、23；同為中性抽薹（M）的種質(zhì)有1 份，種質(zhì)編號(hào)13；同為易抽薹（S）的種質(zhì)共2 份，種質(zhì)編號(hào)16 和22；同為極易抽薹（HS）的種質(zhì)有3 份，種質(zhì)編號(hào)20、27 和28。將2 種方法與主要性狀指標(biāo)的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，平均隸屬度與抽薹指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)-0.99，兩者均與露薹期、始花期、葉片數(shù)、假莖粗、葉鞘間距呈極顯著相關(guān)。

表6 大蔥種質(zhì)抽薹性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論與結(jié)論

3.1 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的相關(guān)性

本試驗(yàn)在大蔥抽薹開花期對(duì)28 份種質(zhì)的9 個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)及相關(guān)性分析，結(jié)果表明，露薹期的變異系數(shù)最高，為32.73%，其次是抽薹速度，為27.58%，能夠充分反映不同大蔥種質(zhì)的抽薹性差異。露薹期與始花期呈極顯著正相關(guān)，其中露薹期與其他性狀指標(biāo)的相關(guān)性更高，可作為抽薹性的主要直觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，與在蘿卜（張素君 等，2014）、普通白菜（劉娟 等，2019）上的報(bào)道一致。此外，露薹期和始花期都與葉片數(shù)呈極顯著正相關(guān)，同時(shí)與薹粗、假莖粗、葉鞘間距呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明抽薹開花早的大蔥種質(zhì)通?；ㄞ窌?huì)比較粗壯，且假莖粗、葉鞘間距長(zhǎng)，葉片數(shù)少。這些指標(biāo)可用于大蔥田間抽薹性選擇和鑒定的輔助評(píng)價(jià)。

3.2 大蔥抽薹性狀指標(biāo)的主成分分析

有研究表明，菜薹抽薹性的主成分貢獻(xiàn)值主要來自薹高、莖粗、初花期（李光光 等，2015）；蘿卜抽薹性的第1 主成分是薹高、薹高差和抽薹速度，第2 主成分是現(xiàn)蕾期和開花期（姚南，2019）。本試驗(yàn)研究結(jié)果略有不同，大蔥抽薹性第1 主成分是露薹期、始花期和葉片數(shù)，第2 主成分是抽薹速度，這些主因子在抽薹開花早晚、抽薹快慢和植株形態(tài)等幾個(gè)方面綜合反映大蔥抽薹特性，可作為大蔥抽薹性評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。與其他作物主成分因子不同的原因可能是由于選用性狀指標(biāo)不同或科屬間植物學(xué)性狀差異較大造成的。

3.3 大蔥抽薹性綜合評(píng)價(jià)

本試驗(yàn)采用主成分聚類分析、平均隸屬度和抽薹指數(shù)3 種方法對(duì)大蔥種質(zhì)進(jìn)行抽薹性綜合評(píng)價(jià)，比較而言，聚類分析法根據(jù)主成分性狀距離系數(shù)進(jìn)行歸類，試驗(yàn)中28 份大蔥種質(zhì)分為5 個(gè)類群，每個(gè)類群的主成分性狀特征鮮明，可用于不同資源材料抽薹性狀的定性分類，在雜交組配時(shí)應(yīng)選擇距離系數(shù)較遠(yuǎn)的親本材料。

平均隸屬度法與抽薹指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果均與其他關(guān)鍵性狀指標(biāo)極顯著相關(guān)，說明兩者都能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)不同大蔥種質(zhì)抽薹性。不同之處是，平均隸屬度法需對(duì)每份種質(zhì)材料的所有性狀進(jìn)行調(diào)查記錄，根據(jù)隸屬度函數(shù)平均權(quán)重分配，按賦值范圍進(jìn)行抽薹性評(píng)價(jià)分級(jí)，優(yōu)點(diǎn)是能夠全面反映不同資源材料的綜合差異，缺點(diǎn)也比較明顯，工作量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；抽薹指數(shù)法在大白菜3 級(jí)抽薹調(diào)查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（余陽(yáng)俊 等，2004）基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)和優(yōu)化，在大蔥抽薹開花特定時(shí)期一次性調(diào)查所有種質(zhì)的花苞狀態(tài)和薹高，然后采用6 級(jí)抽薹分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和公式計(jì)算抽薹指數(shù)，并按抽薹指數(shù)范圍劃分為5 個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，抽薹性評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠，其優(yōu)點(diǎn)是一次性調(diào)查就可以得到結(jié)果，缺點(diǎn)是大蔥抽薹開花早晚受環(huán)境影響差異較大，需人為控制調(diào)查時(shí)間，一般為定植前35～40 d，也可選用一種易抽薹型大蔥品種全部開苞的日期作為抽薹調(diào)查的標(biāo)志日期。在育種工作中，如不需要考慮其他性狀，推薦采用抽薹指數(shù)法進(jìn)行大蔥抽薹性評(píng)價(jià)。

當(dāng)然，根據(jù)外觀形態(tài)性狀等常規(guī)指標(biāo)對(duì)抽薹數(shù)量性狀進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)受時(shí)間、環(huán)境等因素影響較大，不僅誤差較大而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。開展大蔥抽薹性狀QTL 定位、抽薹性鑒定的分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)研究才是提高大蔥耐抽薹育種效率的有效途徑。