不同大豆類型產(chǎn)量及相關(guān)性狀的逐步回歸與通徑分析

常世豪， 李金花， 李 瓊， 耿 臻， 楊青春， 舒文濤， 張保亮， 張東輝

(周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 河南 周口 466001)

按照品質(zhì)類型將大豆分為高油大豆、高蛋白大豆和普通大豆。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆品種備受市場(chǎng)青睞，大豆蛋白質(zhì)或含油量的提高能夠顯著提升品種競爭力，在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上選育優(yōu)質(zhì)品種是育種家的主要育種目標(biāo)[1-2]。

隨著緯度的增加，我國大豆蛋白質(zhì)含量呈“南高北低”的趨勢(shì)，粗脂肪含量呈“南低北高”的趨勢(shì)[3]，一般認(rèn)為黃淮海地區(qū)是高蛋白大豆的主產(chǎn)區(qū)，東北地區(qū)是高油大豆的主產(chǎn)區(qū)，但經(jīng)育種實(shí)踐，黃淮海地區(qū)可以選育出高油大豆新品種[4]。2010年以來黃淮海地區(qū)培育出了周豆18號(hào)、周豆19號(hào)、石885、冀豆16、濰豆8號(hào)等通過國家審定并大面積推廣應(yīng)用的高油品種。

產(chǎn)量及相關(guān)農(nóng)藝性狀多為數(shù)量性狀，容易受環(huán)境因素影響，且農(nóng)藝性狀之間相互影響，使得分析產(chǎn)量與相關(guān)農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系變得較為困難。通徑分析可以處理較為復(fù)雜的變量關(guān)系，并在多種作物的產(chǎn)量與相關(guān)性狀分析中普遍應(yīng)用[5-11]。前人曾對(duì)不同或同一生態(tài)類型大豆的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了研究[12-13]，但對(duì)黃淮海同一生態(tài)區(qū)域高油類型和普通或低油類型進(jìn)行對(duì)比分析的研究較少。本研究利用2008年國家黃淮海南片夏大豆區(qū)域試驗(yàn)A組和B組12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過高油品種類型與普通或低油品種類型進(jìn)行對(duì)比，獲得高油大豆產(chǎn)量與相關(guān)農(nóng)藝性狀的關(guān)系，為高油大豆品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

以2008年黃淮海南片夏大豆區(qū)域試驗(yàn)A組和B組共計(jì)30個(gè)參試品種為試驗(yàn)材料。其中6個(gè)品種粗脂肪含量大于21.5%，14個(gè)品種粗脂肪含量在19%～21.5%之間，10個(gè)品種粗脂肪含量低于19%，分別將其分為高油、普通和低油類型品種。詳見表1。

1.2 方 法

利用Microsoft Excel 2010軟件分別對(duì)高油、普通和低油3種類型大豆品種的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，利用Spss Statistics 25.0軟件對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。以產(chǎn)量為因變量，以百粒重、單株粒重、底莢高度、生育期、有效分枝、株高、主莖節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)、單株有效莢數(shù)等9個(gè)農(nóng)藝性狀為自變量進(jìn)行逐步回歸分析，建立最優(yōu)回歸模型。對(duì)產(chǎn)量及回歸模型中的自變量進(jìn)行通徑分析，根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算直接和間接通徑系數(shù)[14]。

2 結(jié)果分析

2.1 產(chǎn)量的正態(tài)性檢驗(yàn)

分別對(duì)6個(gè)高油類型、14個(gè)普通類型和10個(gè)低油類型大豆品種在12個(gè)試點(diǎn)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2。高油、普通和低油3種類型的樣本分別為72、168和120。樣本數(shù)均大于15，屬于大樣本，以柯爾莫戈洛夫-斯米諾夫(Kolmogorov-Smirnov)的檢驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。檢驗(yàn)結(jié)果顯示3種類型差異達(dá)顯著水平，說明產(chǎn)量作為因變量符合正態(tài)分布，適合做通徑分析。

表1 試驗(yàn)材料類型和品種信息Table 1 The testing materials and variety information

2.2 逐步回歸

以產(chǎn)量(Y)為因變量，以百粒重(X1)、單株粒重(X2)、底莢高度(X3)、生育期(X4)、有效分枝(X5)、株高(X6)、主莖節(jié)數(shù)(X7)、單株粒數(shù)(X8)、單株有效莢數(shù)(X9)等9個(gè)農(nóng)藝性狀為自變量進(jìn)行逐步回歸。結(jié)果見表3，高油類型品種通過逐步回歸，建立以X1、X2、X4、X5為自變量的最優(yōu)回歸模型：Y=-2.777+0.049X1+0.115X2+0.035X4-0.151X5，R2值為0.720；普通類型品種通過逐步回歸，建立以X1、X2、X4、X6為自變量的最優(yōu)回歸模型Y=-1.824+0.061X1+0.093X2+0.020X4+0.004X6，R2值為0.756；低油類型品種通過逐步回歸，建立以X2、X3、X4、X6為自變量的最優(yōu)回歸模型：Y=-0.859+0.103X2-0.024X3+0.023X4+0.008X6，R2值為0.583。

表2 3種大豆類型產(chǎn)量(因變量)的正態(tài)性檢驗(yàn)Table 2 The normality test results for the yield (depent variable) of three soybean types

表3 3種大豆類型的逐步回歸系數(shù)Table 3 Stepwise regression coefficients of three soybean types

表4 3種大豆類型產(chǎn)量與自變量的相關(guān)性Table 4 Correlation among yield and independent variables of the three soybean types

表5 高油類型農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)和間接通經(jīng)系數(shù)Table 5 Direct and indirect path coefficients among traits and yield of the high oil types

3種大豆類型最優(yōu)回歸模型顯示：常量均為負(fù)值，高油類型中X5的系數(shù)和低油類型中X3的系數(shù)為負(fù)值，說明有效分枝對(duì)高油類型大豆產(chǎn)量具有負(fù)效應(yīng)，底莢高度對(duì)低油類型大豆產(chǎn)量具有負(fù)效應(yīng)；產(chǎn)量均與單株粒重和生育期相關(guān)，且單株粒重的回歸系數(shù)均為最大。高油類型中回歸系數(shù)依次為：X2>X1>X4>X5；普通類型中回歸系數(shù)依次為：X2>X1>X4>X6；低油類型中回歸系數(shù)依次為：X2>X4>X6>X3。

2.3 相關(guān)性分析

分別對(duì)3種大豆類型產(chǎn)量與最優(yōu)回歸模型中自變量(農(nóng)藝性狀)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。在高油類型中，4個(gè)農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)依次為：X2>X1>X4>X5，除有效分枝外，其余3個(gè)性狀均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；在普通類型中，4個(gè)農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)性依次為：X2>X1>X4>X6，4種農(nóng)藝性狀均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)；在低油品種類型中，4個(gè)農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)性依次為：X2>X6>X4>X3，底莢高度對(duì)產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，但未達(dá)到顯著標(biāo)準(zhǔn)，其余3個(gè)農(nóng)藝性狀均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。3種類型中，單株粒重與產(chǎn)量均達(dá)到極顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)最大。

2.4 通徑分析

利用SPSS軟件進(jìn)行逐步回歸分析，得到自變量對(duì)因變量的直接通徑系數(shù)，簡單相關(guān)系數(shù)等于直接通徑系數(shù)與間接通徑系數(shù)之和。根據(jù)間接通徑系數(shù)等于相關(guān)系數(shù)與直接通徑系數(shù)之積的計(jì)算方法，分別計(jì)算三種類型自變量對(duì)因變量的直接和間接通徑系數(shù)。

表6 普通類型農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)和間接通經(jīng)系數(shù)Table 6 Direct and indirect path coefficients among agronomic traits and yield of the common types

表7 低油類型農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)和間接通經(jīng)系數(shù)Table 7 Direct and indirect path coefficients among agronomic traits and yield of the low oil types

由表5可以看出，在直接通徑系數(shù)中，對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的順序依次為：X2>X4>X1>X5。間接通徑系數(shù)中，X1通過X2對(duì)產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)最大，為0.394，其次是X5通過X2對(duì)產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)，為0.186。

由表6可以看出，在直接通徑系數(shù)中，對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的順序依次為：X2>X1>X4>X6。在間接通徑系數(shù)中，X1通過X2對(duì)產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)最大，為0.264，其次是X6通過X2對(duì)產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)，為0.237。

由表7可以看出，在直接通徑系數(shù)中，對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的順序依次為：X2>X4>X6>X3。在間接通徑系數(shù)中，X6通過X2對(duì)產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)最大，為0.227，其次是X4通過X2對(duì)產(chǎn)量的間接通徑系數(shù)，為0.160。

3種類型中，單株粒重對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)均為最大，間接通徑系數(shù)結(jié)果顯示，多數(shù)性狀是通過影響單株粒重而影響產(chǎn)量的，說明單株粒重是3種大豆類型產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素。

3 討 論

3.1 單株粒重對(duì)大豆產(chǎn)量的影響

通過逐步分析、相關(guān)性分析和通徑分析，結(jié)果均顯示，在3種大豆類型中，單株粒重對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。說明單株粒重是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，這與前人得到單株粒重對(duì)產(chǎn)量影響最大的結(jié)果一致[15-19]。間接通徑系數(shù)最大值的結(jié)果顯示，在高油和普通大豆中百粒重均通過影響單株粒重而影響產(chǎn)量；在低油品種中，則是株高通過單株粒重而影響產(chǎn)量。

3.2 3種類型大豆分析結(jié)果比較

3種大豆類型的逐步回歸、相關(guān)性分析和通徑分析結(jié)果基本一致。在高油大豆類型中，逐步回歸和相關(guān)性分析結(jié)果顯示，4種農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)大小的順序均為單株粒重>百粒重>生育期>有效分枝；通徑分析結(jié)果顯示生育期貢獻(xiàn)大于百粒重；3種分析中，除有效分枝對(duì)產(chǎn)量均為負(fù)效應(yīng)外，其余3種農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量均為正效應(yīng)。在普通大豆類型分析中，3種分析得到的結(jié)果顯示，4種農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小順序均為單株粒重>百粒重>生育期>株高，且均為正效應(yīng)。在低油大豆類型中，逐步回歸和通徑分析的結(jié)果顯示，4種農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)大小順序均為單株粒重>生育期>株高>底莢高度；相關(guān)性分析結(jié)果顯示：株高的貢獻(xiàn)大于生育期，除底莢高度對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)為負(fù)效應(yīng)外，其余農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量均為正效應(yīng)。

3.3 高油大豆育種材料篩選

通過分析，認(rèn)為在高油大豆材料篩選過程中，首先要對(duì)單株粒重、百粒重和生育期進(jìn)行篩選。因有效分枝對(duì)產(chǎn)量具有負(fù)效應(yīng)值，應(yīng)選擇少分枝類型更有利于得到高油品種。

4 結(jié) 論

通過對(duì)高油、普通和低油3種不同大豆類型分別進(jìn)行逐步回歸、相關(guān)性分析和通徑分析，每種類型均有4種農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量具有較大影響。通過對(duì)比，單株粒重和生育期對(duì)三種類型大豆產(chǎn)量均具有正效應(yīng)。在所有農(nóng)藝性狀中，單株粒重對(duì)產(chǎn)量的正效應(yīng)最大。在大豆新品種選育過程中應(yīng)注重單株粒重和百粒重的選擇，同時(shí)選擇生育期適宜、分枝較少的類型更容易獲得高油品種。