黃淮海中南片小?；ㄉ饕r(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀相關(guān)性及主成分分析

范小玉，陳雷，賀群領(lǐng)，李可，劉衛(wèi)星，張楓葉，吳繼華

（商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南 商丘 476000）

花生是我國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物。黃淮海地區(qū)是我國花生最主要的產(chǎn)區(qū)，種植面積占全國47%，總產(chǎn)量占全國56%［1］。該區(qū)位于長城以南，淮河以北，西倚太行山，東鄰黃海及渤海，具有生態(tài)環(huán)境多樣性、空間布局廣泛性，適合不同類型的花生種植。小粒型花生是一種獨(dú)特的花生品種類型，以優(yōu)質(zhì)、商品性好、早熟、適應(yīng)性廣為突出特點(diǎn)，被廣泛作為黃淮海中南片地區(qū)花生種植首選。小粒花生品種受果型及株型限制，單株生產(chǎn)力水平始終較低，不同生態(tài)環(huán)境條件和栽培措施也對(duì)花生產(chǎn)量與品質(zhì)有明顯影響［2］。因此充分發(fā)揮黃淮海中南片區(qū)域空間及生態(tài)環(huán)境多樣性優(yōu)勢，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)專用型小粒花生品種，已成為現(xiàn)今該區(qū)域育種的主要方向，而鑒定評(píng)價(jià)和利用現(xiàn)有種質(zhì)資源是品質(zhì)遺傳改良和開展品質(zhì)育種的基礎(chǔ)性工作［3］。

李玉發(fā)等［4］通過對(duì)花生主要農(nóng)藝性狀的遺傳變異、相關(guān)性和主成分分析得出，在性狀選擇上，首先對(duì)變異大的性狀進(jìn)行選擇非常重要；在品種選擇上，應(yīng)注意選擇產(chǎn)量和總分枝數(shù)、百果重、單株結(jié)果數(shù)、單株生產(chǎn)力均高的品種。張曉杰等［5］對(duì)576份中國花生核心種質(zhì)的相關(guān)分析得出，測得相關(guān)性極顯著的一對(duì)表型性狀中的一個(gè)即可判斷另一個(gè)性狀的變異狀況，據(jù)此可減少花生種質(zhì)資源鑒定的工作量。陳四龍等［6］對(duì)花生品種（系）生物學(xué)性狀進(jìn)行主成分和聚類分析，客觀分析評(píng)價(jià)了不同花生品種（系）在不同生態(tài)區(qū)的適應(yīng)性。殷冬梅等［7］對(duì)18個(gè)花生品系的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析和綜合評(píng)價(jià)后得出，對(duì)花生品系的評(píng)價(jià)一定要深入分析、綜合考慮，才能最終決定對(duì)材料的取舍。近年來有關(guān)小?；ㄉa(chǎn)量和品質(zhì)性狀相關(guān)性研究及黃淮海區(qū)域花生生產(chǎn)現(xiàn)狀研究均有報(bào)道［8-11］，但目前為止，對(duì)黃淮海中南片小粒花生農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀的綜合分析研究卻鮮有報(bào)道。

本研究以參加2019年黃淮海中南片小?；ㄉ?lián)合體試驗(yàn)的24個(gè)花生品種為材料，對(duì)其主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀進(jìn)行遺傳變異性分析、相關(guān)性分析和主成分分析，探討品種間的遺傳差異和內(nèi)在聯(lián)系，以期發(fā)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大的性狀及其作用關(guān)系，旨在為黃淮海中南片小?；ㄉ弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種研究與創(chuàng)新提高理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

參試品種共計(jì)24個(gè)（表1），參試單位14個(gè)，試驗(yàn)地點(diǎn)分別為：河南新鄉(xiāng)、開封、南陽、洛陽、駐馬店、濮陽，河北藁城、保定，山東濟(jì)南、泰安、臨沂，江蘇徐州，安徽泗縣，山西汾陽。數(shù)據(jù)采自2019年黃淮海中南片小?；ㄉ?lián)合體試驗(yàn)總結(jié)。

表1 供試花生品種編號(hào)與名稱

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)長6.67 m，寬2 m。每小區(qū)6行，行距33.33 cm，穴距16.7 cm，666.7m2種植12 000穴，每穴2粒種子。

收獲時(shí)每小區(qū)隨機(jī)取10株進(jìn)行考種，成熟期考察主莖高（X1）、側(cè)枝長（X2）、總分枝數(shù)（X3）、結(jié)果枝數(shù)（X4）、單株結(jié)果數(shù)（X5）、百果重（X6）、百仁重（X7）、飽果率（X8）、出米率（X9）、單株生產(chǎn)力（X10）、蛋白質(zhì)含量（X11）、粗脂肪含量（X12）、油酸含量（X13）、亞油酸含量（X14）和莢果產(chǎn)量（X15）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel和SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試花生品種主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀的變異分析

由表2可知，供試材料各性狀變異系數(shù)大小依次為亞油酸含量＞油酸含量＞單株結(jié)果數(shù)＞主莖高＞側(cè)枝長＞產(chǎn)量＞總分枝數(shù)＞百果重＞百仁重＞結(jié)果枝數(shù)＞單株生產(chǎn)力＞蛋白質(zhì)含量＞飽果率＞粗脂肪含量＞出米率。亞油酸含量變異系數(shù)最大，達(dá)86.7%，變異最明顯，其平均數(shù)為19.2%，其含量中等偏高（≥19.2%）的材料共11份，占供試材料的45.83%。油酸含量變異系數(shù)僅次于亞油酸，為30.5%，其含量中等偏高（≥62.1%）的材料共13份，占供試材料的54.17%，說明供試材料中油酸含量較高的品種占多數(shù)，具有較好的食用價(jià)值。較高的變異系數(shù)表明油酸、亞油酸含量具有豐富的遺傳變異基礎(chǔ)，為黃淮海片小?；ㄉ焚|(zhì)育種提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

表2 供試花生品種主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀變異情況

單株結(jié)果數(shù)變異系數(shù)為27.8%，變異幅度為13.9～44.3個(gè)，變異較明顯，豫花174號(hào)最多，豫花173號(hào)最少。

主莖高和側(cè)枝長變異系數(shù)分別為19.6%、18.2%，變幅分別為27.7～62.1 cm、32.6～69.4 cm，植株中等偏低（＜41.2 cm）的材料有17份，側(cè)枝中等較短（＜46.2 cm）的材料有15份，分別占供試材料的70.83%、62.50%，可見供試材料株型總體偏矮、較緊湊。

莢果產(chǎn)量變異系數(shù)為16.9%，666.7m2變幅為212.31～369.54 kg，平均數(shù)為291.3 kg，中高產(chǎn)（≥291.3 kg）材料有16份，占供試材料的66.67%，中低產(chǎn)（＜291.3 kg）材料占33.33%?？梢姽┰嚥牧袭a(chǎn)量中等偏高，增產(chǎn)潛力較大。

總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、百果重、百仁重變異系數(shù)在12.4% ～13.1%之間；出米率變異系數(shù)最小，為3.4%，變異不明顯；飽果率、單株生產(chǎn)力、蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量變異系數(shù)在3.8%～9.7%之間。

2.2 供試花生品種主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀間的相關(guān)性

由表3可以看出，莢果產(chǎn)量與蛋白質(zhì)含量、總分枝數(shù)與結(jié)果枝數(shù)、總分枝數(shù)與單株結(jié)果數(shù)、結(jié)果枝數(shù)與單株結(jié)果數(shù)、單株結(jié)果數(shù)與飽果率、亞油酸含量與油酸含量相關(guān)均達(dá)到極顯著水平。莢果產(chǎn)量與脂肪含量、單株結(jié)果數(shù)與單株生產(chǎn)力、單株結(jié)果數(shù)與百仁重、出米率與單株生產(chǎn)力相關(guān)均達(dá)到顯著水平。主莖高與側(cè)枝長呈極顯著正相關(guān)，二者均與飽果率呈顯著負(fù)相關(guān)，與出米率、單株生產(chǎn)力呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明在實(shí)際生產(chǎn)中，一定要控制好株高與株型，方能獲取高產(chǎn)。百果重與百仁重呈極顯著正相關(guān)，二者均與飽果率呈極顯著負(fù)相關(guān)，其中百果重、百仁重與油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)，百仁重與亞油酸含量呈顯著正相關(guān)，說明莢果和籽仁的大小對(duì)花生的飽滿程度和油酸含量起決定作用。由此可見，供試材料主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀間相互影響、相互促進(jìn)，在實(shí)際生產(chǎn)中一定要綜合考慮各性狀的相互關(guān)聯(lián)，才能到達(dá)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的育種目的。

2.3 供試花生品種主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀的主成分分析

目前在研究作物親本各數(shù)量性狀之間的關(guān)系及對(duì)品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)則越來越多地運(yùn)用主成分分析法［12-15］。主成分分析是把原來多個(gè)變量劃分為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)分析方法［16］。Iezzoni等［17］研究認(rèn)為，如果用主成分分析法提取出的特征值的貢獻(xiàn)率累計(jì)達(dá)到80%以上，這幾個(gè)主成分就可以對(duì)這個(gè)事物的性質(zhì)進(jìn)行概括性的描述，也可以得到影響這個(gè)事物性質(zhì)的主要因素。為了更好地反映出供試花生品種中起主導(dǎo)作用的綜合指標(biāo)，對(duì)花生15個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析。

表3 供試花生品種主要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀間的相關(guān)系數(shù)

由表4可以看出，第一主成分特征值為3.779，貢獻(xiàn)率為25.196%，對(duì)應(yīng)的特征向量以百仁重、飽果率、百果重、單株結(jié)果數(shù)四個(gè)性狀分量的影響較大，這些性狀均與產(chǎn)量有關(guān)，因此第一主成分可稱為產(chǎn)量構(gòu)成因子。單株結(jié)果數(shù)、飽果率與百果重、百仁重呈負(fù)向相關(guān)，說明生產(chǎn)中追求果形較大、籽仁較大的花生品種會(huì)造成單株結(jié)果數(shù)減少、飽果率降低，不利于達(dá)到高產(chǎn)，因此應(yīng)選擇第一主成分值適中為好。

第二主成分特征值為3.455，貢獻(xiàn)率為23.034%，對(duì)應(yīng)的特征向量中主莖高、側(cè)枝長有較高載荷，且它們與花生株型有關(guān)，可稱為生長勢因子。主莖高、側(cè)枝長在第二主成分中有較高負(fù)向載荷，出米率和單株生產(chǎn)力有較高的正載荷。說明生產(chǎn)中，如果選擇植株較高、側(cè)枝較長的品種，則會(huì)導(dǎo)致出米率和單株生產(chǎn)力降低，進(jìn)而降低產(chǎn)量，因此應(yīng)選擇第二主成分分值偏低為好。

第三主成分特征值為2.101，貢獻(xiàn)率為14.008%，對(duì)應(yīng)的特征向量中以產(chǎn)量絕對(duì)值最大，故把第三主成分稱為產(chǎn)量因子。粗脂肪含量在第三主成分中也有較高的負(fù)向載荷，對(duì)應(yīng)的親本應(yīng)為總分枝結(jié)果枝數(shù)較多、蛋白質(zhì)含量較高的材料。因此在選擇高產(chǎn)、粗脂肪含量高的親本時(shí)，第三主成分值偏低較好。

第四主成分特征值為1.779，貢獻(xiàn)率為11.861%，對(duì)應(yīng)的特征向量中蛋白質(zhì)含量有較高載荷，所以第四主成分稱為蛋白質(zhì)因子。蛋白質(zhì)含量和油酸含量在第四主成分中具有較高負(fù)向載荷，總分枝數(shù)、亞油酸含量具有較高正向載荷，所以對(duì)于提高蛋白質(zhì)、油酸含量而言，第四主成分值偏低為好。

表4 入選的5個(gè)主成分及特征向量

第五主成分特征值為1.172，貢獻(xiàn)率為7.816%，對(duì)應(yīng)的特征向量中百仁重、百果重、油酸和亞油酸含量均具有較高載荷，所以第五主成分可稱為果形和品質(zhì)聯(lián)合因子。百仁重、百果重、油酸含量均為正值，亞油酸含量為負(fù)值，所以對(duì)于提高果形大小、油酸含量而言，第五主成分值中等偏上為好。

3 討論與結(jié)論

3.1 變異分析結(jié)果表明，黃淮海中南片小?；ㄉ饕r(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀存在豐富的遺傳變異，各性狀的變異存在不同程度的差異。供試材料亞油酸含量、油酸含量、單株結(jié)果數(shù)變異系數(shù)較大，分別為86.7%、30.5%、27.8%，變異明顯，這些性狀具有豐富的遺傳變異多樣性，可為黃淮海片區(qū)小?；ㄉN提供重要的資源基礎(chǔ)。飽果率、粗脂肪含量和出米率變異系數(shù)分別為6.1%、3.8%、3.4%，變異較低，其中出米率變異系數(shù)最小。這與孫東雷［18］、范小玉［19］等的研究結(jié)果一致，說明供試材料在這些性狀上具有遺傳穩(wěn)定性，要通過育種手段改變目標(biāo)性狀的難度較大。由這15個(gè)農(nóng)藝、品質(zhì)性狀變異系數(shù)可以看出，受不同氣候差異、人為選擇、自然隔離等因素的影響，供試品種之間既有一定的遺傳相似性又存在一定的遺傳差異性，從而為育種者提供了足夠的親本選擇范圍［20］。

3.2 花生產(chǎn)量性狀是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀，在篩選高產(chǎn)品種時(shí)，應(yīng)該多方面考慮各農(nóng)藝性狀的相互影響，不能單純地考慮某一因素對(duì)產(chǎn)量的作用［21］。相關(guān)分析結(jié)果表明，莢果產(chǎn)量與百仁重、出米率、單株生產(chǎn)力呈正相關(guān)。這與張忠信等［22］的研究結(jié)果一致，說明對(duì)黃淮海小?；ㄉ鷣碚f，花生籽仁的大小、單株產(chǎn)量，與花生莢果產(chǎn)量密切相關(guān)，在考慮這兩個(gè)因素的的同時(shí)也應(yīng)綜合考慮株高、株型、結(jié)果枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)和百果重對(duì)產(chǎn)量提高的不利作用。莢果產(chǎn)量與油酸含量呈正相關(guān)，與粗脂肪含量呈顯著正相關(guān)，說明對(duì)于黃淮海中南片小?；ㄉ鷣碚f，提高莢果產(chǎn)量是實(shí)現(xiàn)高油酸和高油的物質(zhì)基礎(chǔ)，但現(xiàn)有育成品種中能夠同時(shí)具備高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的花生品種少之又少；同時(shí)也說明油酸和粗脂肪含量具有很大的提升空間，育種過程中一定要綜合考慮與產(chǎn)量、品質(zhì)相關(guān)的農(nóng)藝性狀，通過一定的綜合栽培措施來達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的栽培目的。

3.3 主成分分析結(jié)果表明，供試品種的主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀可歸納為5個(gè)主成分，分別為產(chǎn)量構(gòu)成因子、生長勢因子、產(chǎn)量因子、蛋白質(zhì)因子、果形和品質(zhì)聯(lián)合因子。這5個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到81.915%，每個(gè)主成分都比較客觀地反映了所控制的各性狀之間的相互關(guān)系，這些因子在方差貢獻(xiàn)上均具有活躍作用，在花生種質(zhì)資源鑒定中具有重要地位。其中百果重、百仁重在第一主成分和第五主成分中的特征值均較高，說明這兩個(gè)性狀在花生主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀中占有很重要地位，在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種中應(yīng)著重考慮二者對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響作用。從產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀綜合考慮，育種中應(yīng)選擇第一主成分值適中、第二主成分偏低、第三主成分偏低、第四主成分偏低、第五主成分中等偏高為好的材料，即選擇單株結(jié)果數(shù)多、飽果率高、出米率和單株生產(chǎn)力高、產(chǎn)量和粗脂肪含量高、蛋白質(zhì)和油酸含量高、果形和株高適中的材料。以此為標(biāo)準(zhǔn)從供試材料中篩選出5個(gè)花生品種，分別是徐花24、豫花124號(hào)、濟(jì)花8號(hào)、豫花172號(hào)和豫花173號(hào)。主成分分析法也有其局限性，對(duì)于評(píng)選綜合性狀優(yōu)良的種質(zhì)是可行的，但對(duì)于評(píng)選指定的單一或少量性狀則不太適用［22］。因此，在實(shí)際育種過程中，應(yīng)根據(jù)不同育種目標(biāo)要求來考慮主成分因子的選擇。若要選擇高產(chǎn)、粗脂肪含量高的品種，應(yīng)考慮第三主成分要低；若要選擇加工花生口感偏脆、油酸含量高的品種，應(yīng)考慮第四主成分偏低。

綜上所述，小粒花生在黃淮海中南片區(qū)域種植環(huán)境下，供試材料的主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀具有豐富的遺傳基礎(chǔ)和變異多樣性，各個(gè)性狀間存在緊密內(nèi)在關(guān)聯(lián)，且每個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響各不相同。本研究主要是針對(duì)黃淮海中南片區(qū)域內(nèi)不同省份品種試驗(yàn)進(jìn)行的，我國地域廣闊，北方、長江流域、南方三大生態(tài)區(qū)的花生改良品種分屬不同的類群，遺傳背景復(fù)雜，品種多樣，大多數(shù)花生品種具有不同的生態(tài)適應(yīng)性［23］。因此，在黃淮海中南片小?；ㄉ鷮?shí)際育種過程中，一定要根據(jù)育種目標(biāo)，綜合考慮影響產(chǎn)量和品質(zhì)的主要農(nóng)藝性狀、主成分因子以及所處的生態(tài)環(huán)境、栽培措施等因素的影響，以此篩選和引入各地方優(yōu)質(zhì)品種資源，拓寬花生育種材料的遺傳基礎(chǔ)，盡快選育出適合黃淮海中南片區(qū)域種植的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、專用型小粒型花生品種。