98份大蔥種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀相關性及主成分分析

王玲燕 劉賀娟 任福森 唐振海 董彥琪 劉震宇

摘? ? 要：為建立大蔥資源綜合評價體系，以98份大蔥種質(zhì)資源為材料，對9個主要農(nóng)藝性狀進行多元統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，多樣性指數(shù)最高的性狀為株高，變異系數(shù)最大的為單株質(zhì)量。單株質(zhì)量與株高、葉片長、葉橫徑、假莖長、株幅、假莖底徑、假莖中徑、單株葉數(shù)均呈極顯著正相關。通徑分析和回歸分析結(jié)果表明，假莖中徑、葉橫徑、假莖長、假莖底徑、單株葉數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，最佳多元回歸方程：Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8。主成分分析將大蔥的主要性狀縮減為2個主成分，即產(chǎn)量性狀、株型性狀，其貢獻率分別為51.82%、23.43%，2個主成分累計貢獻率為75.26%，可綜合反映9個農(nóng)藝性狀指標的信息。

關鍵詞：大蔥;農(nóng)藝性狀;相關分析;主成分分析

中圖分類號：S633.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）08-038-06

Correlation and principal component analysis of agronomic characters of 98 Chinese onion germplasm resources

WANG Lingyan， LIU Hejuan， REN Fusen， TANG Zhenhai， DONG Yanqi， LIU Zhenyu

（Xinxiang Academy of Agricultural Sciences， Xinxiang 453000， Henan， China）

Abstract： In this paper， to establish a comprehensive evaluation system on germplasm resources of Chinese onion， 9 main agronomic characters of 98 resources were used to study by multivariate statistical analysis. The results show that the highest diversity index and coefficient of variation were plant height and plant weight， respectively. According to correlation analysis， the single plant was significantly and positively correlated with plant height， leaf length， leaf transverse diameter， pseudostem length， plant width， pseudostem bottom diameter， pseudostem medium diameter and leaf number per plant. The main factors affecting the quality of single plant， by path analysis and regression analysis， were pseudostem medium diameter， leaf transverse diameter， pseudostem length， pseudostem bottom diameter and the leaf number per plant. Optimal multiple regression equation is Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8. The main agronomic characters of Chinese onion could be shorten to two principal components by principal component analysis and factor analysis， that is yield characters and plant-type traits with their contribution rates 51.82% and 23.43%， respectively. The cumulative contribution rate of the two principal components was 75.26%. The above results can comprehensively reflect the landscape of 9 agronomic character traits.

Key words： Green Chinese onion; Agronomic traits; Correlation analysis; Principal component analysis

大蔥（Allium fistulosum L.var. giganteam Makino）屬百合科（Liliaceae）蔥屬（Allium），原產(chǎn)亞洲西部高寒地區(qū)，由野生蔥（A. chrysanthum Regel）經(jīng)過不斷的自然選擇和人工馴化而來[1]。經(jīng)過多年研究，中國具有豐富的大蔥種質(zhì)資源。根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對作物品種的要求[2]，作物育種對有關性狀的綜合考慮已成為不可忽視的原則，深入研究不同大蔥種質(zhì)資源植物學性狀及性狀間相互作用關系，有利于充分利用大蔥種質(zhì)資源和發(fā)掘、創(chuàng)制出性狀優(yōu)良的大蔥品種，對大蔥育種研究和創(chuàng)新具有十分重要的意義。

相關性分析是將2個或多個具備相關性的變量元素進行分析，從而衡量2個變量因素的相關密切程度。農(nóng)作物產(chǎn)量等重要農(nóng)藝性狀則由多基因控制，且基因之間相互關聯(lián)，適合進行相關性分析。主成分分析方法能夠?qū)⒍鄠€相互關聯(lián)的數(shù)量性狀通過線性變換選出較少個數(shù)的相互獨立的主成分，已在大豆、玉米、瓜類等多種農(nóng)作物[3-13]上廣泛應用。苗錦山等[14-15]以國內(nèi)外116份蔥資源為試驗材料進行了數(shù)量性狀間的關聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)單株質(zhì)量與假莖質(zhì)量、葉長、株高、出葉孔間距、葉扁寬和假莖長相關性均達極顯著或顯著水平，并將大蔥的12個性狀歸為單株質(zhì)量、株高、假莖質(zhì)量3個主成分，從形態(tài)學角度初步明確了組內(nèi)群體間親緣關系的遠近。高莉敏[2]以21個大蔥品種為材料，對大蔥的10個主要數(shù)量性狀進行關聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)株高、蔥白長、蔥白直徑、葉長、葉扁寬、光合葉片數(shù)、葉鎖口間距等性狀均與單株質(zhì)量呈極顯著正相關，通徑分析和回歸分析結(jié)果表明，蔥白長、蔥白直徑、葉扁寬、光合葉片數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，并將10個性狀縮減為蔥高、蔥粗、蔥光合3個主成分。陳運起等[16]將23份棒狀大蔥材料進行聚類分析和判別分析，將大蔥品種類型劃分為高粗、矮粗、高細和矮細4個類型。這些數(shù)量性狀遺傳特性的研究，推動了大蔥的育種進程[17-20]。

目前，我國大蔥生產(chǎn)中多以傳統(tǒng)的地方品種為主，品種比較單一，加之地方品種種性混雜、退化，導致抵御環(huán)境風險的能力降低。且大蔥的育種技術(shù)也落后于發(fā)達國家和其他大宗蔬菜作物。人們對優(yōu)異新品種和一代雜種的需求非常迫切，因此，豐富大蔥種質(zhì)資源，開展大蔥新品種選育已勢在必行。筆者以新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學院搜集的98份不同類型大蔥種質(zhì)資源為材料，對與產(chǎn)量相關的9個主要農(nóng)藝性狀指標進行多樣性分析、相關分析、回歸分析、通徑分析和主成分分析，旨在揭示大蔥各農(nóng)藝性狀之間的相關性，為大蔥品種選擇和豐產(chǎn)性品種選育奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

以新鄉(xiāng)市農(nóng)科院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究所近年來收集的98份典型大蔥材料為試驗材料，各材料的基本信息見表 1。

1.2 方法

試驗于2018—2019年在新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學院研發(fā)中心基地進行。分別于2018年3月15日和2019年3月16日播種育苗，6月下旬露地種植，11月下旬收獲。定植株距為8 cm，行距為70 cm，小區(qū)面積8.96 m2（3.2 m×2.8 m），每份材料3次重復，每個重復160株，隨機區(qū)組設計。田間土質(zhì)為肥力均勻的砂質(zhì)壤土，田間生產(chǎn)管理一致。

1.3 項目測定及方法

收獲時，按照《農(nóng)作物種質(zhì)資源標準和規(guī)范》（http：//www.cgrchina.cn/wp-content/uploads/2016/05/4-24-3.pdf），每個材料選取具有材料典型特征的10株代表性植株調(diào)查9個農(nóng)藝性狀，以每個性狀20次考種數(shù)據(jù)的平均值作為該性狀數(shù)值，對9個主要農(nóng)藝性狀指標進行分析。采用0.01電子天平測定單株質(zhì)量，采用直尺測定株高、假莖長、葉片長度、株幅，采用游標卡尺測定葉橫徑、假莖底徑、假莖中徑。性狀代號及名稱見表2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019軟件進行各主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)基本處理，使用DPS 9.50數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析[21]。

按照胡建斌等[22]的方法將數(shù)量性狀分為10個等級，計算各性狀的平均值（X）和標準差（SD），第i性狀的第1級Xi<（X-2SD），第10級Xi>（X+2SD），每一級相差0.5SD。遺傳多樣性指數(shù)I（Shannon - wiener index）計算公式：I=-∑Pj×ln Pj，式中Pj為第j等級中種質(zhì)數(shù)占總種質(zhì)數(shù)的比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的變異分析

由表3可以看出，9個農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)變幅為1.37～2.04，其中株高多樣性指數(shù)最高，為2.04;其次是葉片長和株幅，多樣性指數(shù)分別為2.03、2.00;單株葉數(shù)多樣性指數(shù)最低，為1.37。變異系數(shù)最大性狀是單株質(zhì)量，為36.63%，其次是株幅和假莖底徑，變異系數(shù)分別為24.02%、20.24%，其他性狀變異系數(shù)為14.68%～19.21%。

2.2 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀間相關性分析

由表4可以看出，大蔥主要農(nóng)藝性狀間均存在一定的相關性，且任何一個性狀都受多個性狀變化的影響。單株質(zhì)量與株高、葉片長、葉橫徑、假莖長、株幅、假莖底徑、假莖中徑、單株葉數(shù)均呈極顯著正相關。其中，假莖中徑和葉橫徑對單株質(zhì)量的影響最大，相關系數(shù)分別為0.922 4和0.726 3，株高、假莖底徑、葉片長、假莖長、單株葉數(shù)、株幅與單株質(zhì)量相關系數(shù)分別為：0.633 4、0.607 5、0.567 9、0.555 5、0.487 3、0.465 9。

2.3 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀對單株質(zhì)量的多元回歸分析

以X1～X8為自變量，單株質(zhì)量（Y）為因變量，進行多元逐步回歸分析，剔除所有回歸系數(shù)不顯著的變量，所得最佳回歸方程：Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8（p<0.05顯著性水平，r2=0.9623，F(xiàn)=230.46）。該回歸方程表明，當本試驗中的其他因素維持在平均水平時，葉橫徑、假莖長、假莖底徑、假莖中徑、單株葉片數(shù)每增加一個單位（分別為1 cm、1 cm、1 cm、1 cm、1片），大蔥單株質(zhì)量可分別提高44.77、3.86、11.67、126.71、8.80 g。在上述篩選出的5個因素中，假莖中徑對大蔥單株質(zhì)量貢獻最大，其相關系數(shù)達到了 0.922 4，其次是葉橫徑、假莖底徑、單株葉數(shù)、假莖長。

2.4 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀對單株質(zhì)量的通徑分析

為進一步了解大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀對單株質(zhì)量形成的重要性，在相關分析的基礎上，將單株質(zhì)量作為因變量（Y），將各農(nóng)藝性狀作為自變量（X），進行通徑分析。由表5可知，98個大蔥種質(zhì)資源的8個農(nóng)藝性狀對單株質(zhì)量直接作用依次為：假莖中徑（0.576 5）、假莖長（0.215 9）、葉橫徑（0.191 3）、單株葉數(shù)（0.088）、假莖底徑（0.073 9）、株高（0.059 3）、葉片長（0.016 9）、株幅（0.004 3）。相關分析、回歸分析、通徑分析均表明，假莖中徑、葉橫徑、假莖長、假莖底徑、單株葉數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，假莖中徑對單株質(zhì)量影響最大，所以在育種性狀選擇時，假莖中徑應作為首要考慮要素。

從間接通徑系數(shù)分析看，株高、葉片長、葉橫徑、假莖中徑均通過其他性狀對單株質(zhì)量的間接作用為正效應;假莖長通過株幅和假莖底徑對單株質(zhì)量的間接作用為負效應，通過其他性狀為正效應;株幅、假莖底徑均通過假莖長對單株質(zhì)量的間接作用為負效應，通過其他性狀對單株質(zhì)量的間接作用均為正效應。

2.5 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

由表6可知，在研究單株質(zhì)量構(gòu)成的主分量性狀中，按照主成分特征值大于1的原則，信息主要集中在前2個主成分，第1個主成分貢獻率為51.82%，第2個主成分貢獻率為23.43%，其累計貢獻率為75.26%，可以綜合反映原9個農(nóng)藝性狀的信息。表明用前2個主成分作為育種選擇手段進行綜合性狀選擇即可。

從構(gòu)成各主成分性狀因子特征向量值來看，第1主成分的特征向量值中，單株質(zhì)量最大，其次是假莖中徑、株高、葉橫徑、葉片長，因此，可以把主成分1看作是大蔥產(chǎn)量性狀因子，且第1主成分與這4個性狀均呈正相關。第2主成分的特征向量值中，假莖長、株高、株幅、假莖底徑影響較大，這4個性狀均體現(xiàn)大蔥的高度，因此，可以把主成分2看成是大蔥株型性狀因子，且第2主成分與假莖長、株高均呈正相關，與株幅、假莖底徑均呈負相關。大蔥的這2個主成分因子已經(jīng)能代表所考察的9個性狀的信息，因此，可利用這2個主成分因子進行分析，選育出理想的高產(chǎn)大蔥材料。

3 討論與結(jié)論

中國是大蔥起源中心，優(yōu)良基因非常多，但在大蔥的種質(zhì)資源研究方面還比較薄弱，遠不及其他大宗蔬菜作物。筆者通過本研究變異分析發(fā)現(xiàn)，大蔥農(nóng)藝性狀中多樣性指數(shù)最高的3個性狀是株高、葉片長和株幅，變異系數(shù)最大的是單株質(zhì)量、株幅和假莖底徑。這表明我國大蔥種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀變異豐富，這與劉賀娟等[18]研究結(jié)果較為一致，可為今后高產(chǎn)品種的創(chuàng)新及特征鑒定提供參考依據(jù)，同時為探明大蔥高產(chǎn)因子提供了豐富的材料保障。

農(nóng)藝性狀是鑒定評價大蔥種質(zhì)資源不可缺少的指標，也是種內(nèi)劃分的重要參考依據(jù)，可為育種家根據(jù)目標性狀判定親本的利用價值提供科學的理論依據(jù)。相關分析顯示，單株質(zhì)量與株高、葉片長、葉橫徑、假莖長、株幅、假莖底徑、假莖中徑、單株葉數(shù)密切相關。通徑分析表明，對單株質(zhì)量直接作用最大的為假莖中徑、假莖長、葉橫徑。通過逐步回歸，得到影響大蔥產(chǎn)量最主要因子是假莖中徑、葉橫徑、假莖底徑和單株葉數(shù)。這與梁艷榮等[1]、高莉敏[2]、苗錦山等[15]、陳運起等[16]、賈俊香等[17]研究的結(jié)果較為一致;但與田潔等[23]研究結(jié)果存在一定差異，他們認為大蔥產(chǎn)量與單株葉數(shù)呈極顯著負相關，這可能與所研究大蔥資源生態(tài)條件有差異所致。

研究大蔥農(nóng)藝性狀的主成分有利于選育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新種質(zhì)材料，促進大蔥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)型的品種選育以及優(yōu)良基因的挖掘與利用。主成分分析結(jié)果表明，利用主成分分析將大蔥的主要性狀縮減為產(chǎn)量性狀、株型性狀2個主成分，其累計貢獻率為75.26%。所以在高產(chǎn)品種選育過程中，應根據(jù)不同育種目標選擇相關性狀。除了注意對假莖中徑、單株質(zhì)量的選擇外，還要選取假莖較長和葉橫徑較粗的材料。株幅和葉片數(shù)是大蔥光合作用的基礎，有目的的選擇可以保證植株有充足的光合產(chǎn)物，是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的前提條件。一般認為，大蔥主要食用其假莖，且對大蔥的經(jīng)濟產(chǎn)量影響很大，本試驗結(jié)果也進一步證實了這一結(jié)論。

綜上所述，筆者利用相關分析、通徑分析和回歸分析等方法對9個農(nóng)藝性狀初步研究，表明假莖中徑、葉橫徑、假莖長、假莖底徑、單株葉數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，并建立最佳多元回歸方程：Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8。利用主成分分析將大蔥的主要性狀縮減為產(chǎn)量性狀和株型性狀2個主成分，其累計貢獻率為75.26%。在今后的研究工作中，可結(jié)合分子生物學手段深入研究大蔥種質(zhì)資源特性，進一步探索其之間的基因型差異，為品種選育提供參考。

參考文獻

[1] 梁艷榮，姜偉，張穎力，等.大蔥種質(zhì)資源研究及利用進展[J].中國農(nóng)學通報，2006，22（9）：302-306.

[2] 高莉敏.大蔥種質(zhì)資源分類及其主要性狀分析[D].山東泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2005.

[3] 何鑫，馬文婭，付汝洪，等.2006—2017年國家黃淮海夏大豆品種區(qū)域試驗參試品種（系）分析[J].中國油料作物學報，2019，41（4）：537-549.

[4]? 林文磊，呂美琴，李明松，等.39份春大豆種質(zhì)資源的主成分分析及其聚類分析[J].福建農(nóng)業(yè)學報，2018，33（10）：1016-1022.

[5] 余飛，王友華，許海濤，等.黃淮海大豆區(qū)試品種主要農(nóng)藝性狀的多元相關分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2008，37（10）：41-44.

[6] 韓秉進，潘相文，金劍，等.大豆農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的主成分分析[J].大豆科學，2008，27（1）：67-73.

[7] 汪寶卿，張禮鳳，慈敦偉，等.黃淮海地區(qū)夏大豆農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關性及灰色關聯(lián)度分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2010（3）：20-25.

[8] 常世豪，楊青春，舒文濤，等.黃淮海夏大豆品種（系）主要農(nóng)藝性狀的綜合性分析[J].作物雜志，2020（3）：66-72.

[9] 張艾英，刁現(xiàn)民，郭二虎，等.西北春谷早熟區(qū)谷子品種十五年變化趨勢及主要性狀分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2017，50（23）：4496-4511.

[10] 王俊花，閆建賓，王瑞鋼. 基于主成分、聚類和灰色關聯(lián)度分析的超甜玉米雜交組合綜合評價[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報，2020，51（5）：1108-1114.

[11] 易麗聰，王運強，焦春海，等.基于SNP標記的西瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性分析[J].中國瓜菜，2020，33（12）：8-13.

[12] 于婭，李艷軍，王飛，等.北方地區(qū)黃瓜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的主成分和聚類分析[J].中國瓜菜，2020，33（12）：29-34.

[13] 關峰，張景云，石博，等.江西省瓜類蔬菜種質(zhì)資源調(diào)查與分析[J].中國瓜菜，2019，32（10）：26-29.

[14] 苗錦山，劉彩霞，戴振建，等.蔥種質(zhì)資源數(shù)量性狀的聚類分析、相關性和主成分分析[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2010，15（3）：41-49.

[15] 苗錦山，劉彩霞，楊文才，等.蔥種質(zhì)資源品質(zhì)性狀的遺傳多樣性研究[J].西北農(nóng)業(yè)學報，2012，21（3）：122-131.

[16] 陳運起，高莉敏，劉洪星.大蔥部分種質(zhì)資源數(shù)量性狀聚類分析[J].中國蔬菜，2006（8）：25-26.

[17] 賈俊香，崔連偉，孫永生.大蔥部分種質(zhì)資源數(shù)量性狀的聚類分析[J].北方園藝，2011（1）：44-46.

[18] 劉賀娟，焦禹順，任福森，等.大蔥種質(zhì)資源多樣性分析[J].中國蔬菜，2019（12）：56-61.

[19] 賈俊香，李娜，楊國棟，等.大蔥種質(zhì)資源親緣關系的ISSR分析[J].分子植物育種，2019，17（5）：1543-1550.

[20] 梁艷榮.大蔥種質(zhì)資源鑒定與其生理特性研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，2008.

[21] 唐啟義，馮明光.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京：科學出版社，2007：280-284.

[22] 胡建斌，馬雙武，王吉明，等.基于表型性狀的甜瓜核心種質(zhì)構(gòu)建[J].果樹學報，2013，30（3）：404-411.

[23] 田潔，鐵原毓，李江，等.高原生態(tài)條件下23份大蔥資源的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量形成[J].中國農(nóng)業(yè)科技導報，2020，22（9）：61-68.