德江紅天麻主要農(nóng)藝性狀的數(shù)量分析

黃曉潤 劉傾城 張麗娜 曾憲強 黃萬兵 楊通靜 朱國勝 桂陽

摘要：研究638株德江紅天麻（Gastrodia elata BI. f. elata）的18個農(nóng)藝性狀，并進行變異系數(shù)、相關(guān)性、因子和通徑分析。結(jié)果表明，德江紅天麻地上部分農(nóng)藝性狀中，花莖粗度、花被筒長度、花被筒寬度、子房長度、果實長度和果實寬度具有較高的一致性和特異性，其因子貢獻率和通徑分析的正向直接作用也較大；地下部分主要農(nóng)藝性狀中，縱長、橫長和環(huán)紋數(shù)的變異系數(shù)較小，與單個塊莖鮮重有極為顯著的相關(guān)性，其因子貢獻率和通徑分析的正向直接作用也較大。上述主要農(nóng)藝性狀可作為德江紅天麻品質(zhì)控制和品種選育的關(guān)鍵性狀指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：紅天麻（Gastrodia elata BI. f. elata）； 農(nóng)藝性狀； 通徑分析； 數(shù)量分析； 德江縣

中圖分類號：S567.23+9 ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2023）11-0078-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.11.014 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Quantitative analysis of main agronomic characters about Gastrodia elata BI. f. elata

from Dejiang

HUANG Xiao-run1， LIU Qin-cheng1， ZHANG Li-na1， ZENG Xian-qiang2， HUANG Wan-bing1，

YANG Tong-jing1， ZHU Guo-sheng1， GUI Yang1

（1.Institute of Crop Germplasm Resources， Guizhou Academy of Agricultural Sciences/Guizhou Key Laboratory of Edible Fungi Breeding， Guiyang ?550006， China；2.Guizhou Tiande Agricultural Products Development Co.， Ltd.， Dejiang ?565200，Guizhou， China）

Abstract： The 18 agronomic traits of 638 Gastrodia elata BI. f. elata were studied， and the coefficient of variation， correlation， factor and path analysis were carried out. The results showed that among the aboveground agronomic traits of Gastrodia elata BI. f. elata， there were high consistency and specificity in stem diameter， perianth tube length， perianth tube width， ovary length， fruit length and fruit width， and the direct positive effects of factor contribution rate and path analysis were also large； among the main agronomic traits in the underground part， the variation coefficient of longitudinal length， transverse length and ring number was small， and had a significant correlation with the fresh weight of the single tuber， and the direct positive effect of factor contribution rate and path analysis was also large. The main agronomic traits mentioned above could be used as the key traits for quality control and variety breeding of Gastrodia elata BI. f. elata from Dejiang.

Key words： Gastrodia elata BI. f. elata； agronomic traits； path analysis； quantitative analysis； Dejiang county

20世紀(jì)50年代，天麻（Gastrodia elata Bl.）開始在全國各地出現(xiàn)人工栽培研究［1］，德江縣有著悠久的天麻生產(chǎn)歷史，早在明清時期就作為貢品，有“天麻佳品出貴州、貴州天麻看德江”之說，2007年5月，德江天麻獲批為“國家地理標(biāo)志保護產(chǎn)品”。德江縣種植天麻品種主要為紅天麻（Gastrodia elata BI. f. elata）、綠天麻（Gastrodia elata f. viridis Makino），其特點為個大、肥厚、色淡黃、質(zhì)堅實、難折斷、特異味濃，更具備天麻素含量高、重金屬含量低、無農(nóng)藥殘留量等質(zhì)量特色特征［2］。據(jù)貴州省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局抽樣檢測，德江天麻的天麻素含量高達0.36%～1.30%，遠高于0.22%的國家標(biāo)準(zhǔn)。

云南省昭通市、貴州省大方縣等主產(chǎn)區(qū)天麻農(nóng)藝性狀己有相關(guān)研究［3-7］，但鮮見德江紅天麻農(nóng)藝性狀系統(tǒng)的研究報道。各農(nóng)藝性狀存在主次之分，且這些性狀之間也存在不同程度的相關(guān)性，在實際工作中，弄清各農(nóng)藝性狀影響的主次關(guān)系，可以為紅天麻栽培、品種選育、品質(zhì)控制提供科學(xué)依據(jù)。本研究觀察記錄了638株德江紅天麻的11個地上部分農(nóng)藝性狀和7個地下部分農(nóng)藝性狀，通過對德江紅天麻地上與地下部分的農(nóng)藝性狀進行數(shù)量分析，包括變異系數(shù)分析、相關(guān)分析、因子分析和通徑分析等方法［8-16］，探討了德江紅天麻地上部分農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系、地下部分農(nóng)藝性狀與單個塊莖鮮重之間的關(guān)系。該研究首次對德江紅天麻的農(nóng)藝性狀進行數(shù)量分析，以期為德江紅天麻的質(zhì)量控制和品種選育奠定研究基礎(chǔ)，現(xiàn)將研究結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

紅天麻箭麻來源于德江縣天德農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)有限責(zé)任公司歷時10年留種純化的本地紅天麻，后經(jīng)貴州省農(nóng)作物品種資源研究所朱國勝研究員鑒定為蘭科天麻屬植物紅天麻的地下塊莖。

1.2 方法

1.2.1 德江紅天麻的抽薹、開花留種 選擇900個德江紅天麻箭麻用于抽薹開花留種，具體方法參考中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 ?天麻（NY/T 2593—2014）》，每株紅天麻一一對應(yīng)進行標(biāo)號，命名編號為1至900，對應(yīng)記錄每株紅天麻的地上部分農(nóng)藝性狀和地下部分農(nóng)藝性狀。

1.2.2 農(nóng)藝性狀調(diào)查與統(tǒng)計

1）地上部分農(nóng)藝性狀調(diào)查。參考NY/T 2593—2014的標(biāo)準(zhǔn)，選取11個農(nóng)藝性狀作為對德江紅天麻箭麻的地上部分農(nóng)藝性狀進行調(diào)查與統(tǒng)計的指標(biāo)，指標(biāo)包括花莖高度（D1）、花莖粗度（D2）、花被筒長度（D3）、花被筒寬度（D4）、子房長度（D5）、花序軸長（D6）、果實長度（D7）、果實寬度（D8）、果實長寬比（D9）、果實鮮重（D10）、果實數(shù)量（D11）。

2）地下部分農(nóng)藝性狀調(diào)查。參閱文獻［16］并結(jié)合實際生產(chǎn)，選取6個農(nóng)藝性狀作為對德江紅天麻地下部分主要農(nóng)藝性狀進行調(diào)查與統(tǒng)計的指標(biāo)，并明確相應(yīng)的調(diào)查方法，指標(biāo)包括單個塊莖鮮重（C1）、縱長（C2）、橫長（C3）、縱橫比（C4）、環(huán)紋數(shù)（C5）、鸚哥嘴直徑（C6）、鸚哥嘴長度（C7）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 22. 0軟件分別對德江紅天麻的地上部分、地下部分主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)、相關(guān)性、因子和通徑進行分析。

2 結(jié)果與分析

試驗共種植德江紅天麻箭麻900個，從箭麻萌動、抽薹、開花到果實成熟完整的有638株（圖1），因此完整記錄了638株德江紅天麻生長過程中的各項性狀指標(biāo)，并對其數(shù)據(jù)進行整理。

2.1 德江紅天麻主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)

德江紅天麻地上部分的花莖粗度、花被筒長度、花被筒寬度、子房長度、果實長度、果實寬度、果實長寬比的變異系數(shù)較小，分別為9.73%、6.05%、6.58%、9.95%、10.96%、11.61%、7.84%，表明同一種質(zhì)之間上述7個性狀較為穩(wěn)定，具有較高的一致性?；ㄇo高度、花序軸長、果實鮮重、果實數(shù)量變異系數(shù)分別為25.17%、27.92%、43.75%、21.95%，變異系數(shù)較大，一致性較低（表1）。

德江紅天麻地下部分主要農(nóng)藝性狀如表2所示，其中，鸚哥嘴直徑長度變異較大，變異系數(shù)為15.38%，單個塊莖鮮重、縱長、橫長、縱橫比、環(huán)紋數(shù)和鸚哥嘴長度變異較小，變異系數(shù)分別為13.00%、8.49%、9.49%、13.30%、10.36%和13.30%，屬于較穩(wěn)定的性狀，則可作為其品質(zhì)控制的性狀指標(biāo)。

2.2 德江紅天麻主要農(nóng)藝性狀的特異性

對比德江紅天麻地上部分的農(nóng)藝性狀與天麻標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 2593—2014）的區(qū)別，結(jié)果（表3）表明，花莖粗度、花被筒長度、花被筒寬度、子房長度、花序軸長、果實長度和果實寬度具有較高的特異性，花莖高度、果實鮮重和果實數(shù)量不具有特異性。

2.3 德江紅天麻主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性

由表4可知，德江紅天麻各性狀間存在一定的相關(guān)性，單個塊莖鮮重與地下部分農(nóng)藝性狀縱長、橫長、環(huán)紋數(shù)、鸚哥嘴直徑具有極顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.422、0.338、0.294和0.166，與地上部分農(nóng)藝性狀花莖粗度、花被筒寬度和果實數(shù)量具有極顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.382、0.122和0.206，果實長度與果實寬度的相關(guān)系數(shù)最高，為0.782。

2.4 德江紅天麻主要農(nóng)藝性狀的因子分析

對11個德江紅天麻地上部分農(nóng)藝性狀分別進行KMO和Bartlett球形度檢驗，其KMO檢驗值為0.631，Bartlett球形度檢驗給出的相伴概率為0，表明變量間具有極顯著相關(guān)性。對11個變量指標(biāo)進行因子分析，得到其因子特征值及貢獻率如表5所示。由于前4個因子特征值的累計貢獻率達76.255%，表明前4個因子對總信息量的解釋度達76.255%，故取前4個因子建立因子載荷值矩陣，并用最大方差法進行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣（表6）。由表6可知，依據(jù)因子載荷值大于0.5的原則，得出因子1包括花莖高度、花被筒寬度、花序軸長、果實長度、果實寬度、果實數(shù)量；因子2包括花被筒長度、子房長度；因子3包括花莖粗度、果實鮮重；因子4包括果實長寬比。

同時對6個德江紅天麻地下部分性狀分別進行KMO和Bartlett球形度檢驗，其KMO檢驗值為0.557，Bartlett球形度檢驗給出的相伴概率為0，表明變量間具有極顯著相關(guān)性。對6個變量指標(biāo)進行因子分析，得到其因子特征值及貢獻率如表7所示。由于前3個因子特征值的累計貢獻率達75.187%，表明前3個因子對總信息量的解釋度達75.187%，故取前3個因子建立因子載荷值矩陣，并用最大方差法進行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣（表8）。由表8可知，依據(jù)因子載荷值大于0.5的原則，得出因子1包括單個塊莖鮮重、縱長、縱橫比、環(huán)紋數(shù)；因子2包括橫長；因子3包括鸚哥嘴直徑、鸚哥嘴長度。因子1的貢獻率為34.870%，因子2的貢獻率為25.537%，前2個因子的貢獻率均大于25%，表明縱長、縱橫比、環(huán)紋數(shù)、單個塊莖鮮重和橫長對天麻種質(zhì)的生長具有重要意義。

2.5 德江紅天麻主要農(nóng)藝性狀的通徑分析

根據(jù)德江紅天麻生長發(fā)育規(guī)律，以果實數(shù)量為因變量（Y），其余農(nóng)藝性狀為自變量進行通徑分析。

分析各直接通徑系數(shù)（表9）發(fā)現(xiàn)，地上部分各性狀對果實數(shù)量正向直接作用大小表現(xiàn)為花序軸長（X6）＞花莖高度（X1）＞ 花莖粗度（X2）＞花被筒長度（X3）＞果實長度（X7）＞果實長寬比（X9）＞果實寬度（X8）＞子房長度（X5）＞花被筒寬度（X4）＞果實鮮重（X10）。各間接通徑系數(shù)中，花莖高度通過花序軸長對果實數(shù)量的間接作用最大，其間接通徑系數(shù)為0.239。

花莖高度的直接通徑系數(shù)為0.222，但間接效應(yīng)總和為0.176，表明花莖高度與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；花莖粗度的直接通徑系數(shù)為0.218，但間接效應(yīng)總和為0.295，表明花莖粗度與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；花被筒長度的直接通徑系數(shù)為0.103，但間接效應(yīng)總和為0.191，表明花被筒長度與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；花被筒寬度的直接通徑系數(shù)為-0.115，但間接效應(yīng)總和為0.265，表明花被筒寬度與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；子房長度的直接通徑系數(shù)為-0.100，但間接效應(yīng)總和為0.191，表明子房長度與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；花序軸長的直接通徑系數(shù)為0.313，但間接效應(yīng)總和為0.123，表明花序軸長與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；果實長度的直接通徑系數(shù)為0.101，但間接效應(yīng)總和為0.007，表明果實長度與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；果實寬度的直接通徑系數(shù)為-0.084，但間接效應(yīng)總和為0.289，表明果實寬度與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)；果實長寬比的直接通徑系數(shù)為-0.043，但間接效應(yīng)總和為0.026，表明果實長寬比與果實數(shù)量最終呈負(fù)相關(guān)；果實鮮重的直接通徑系數(shù)為 ? ?-0.147，但間接效應(yīng)總和為0.222，表明果實鮮重與果實數(shù)量最終呈正相關(guān)。

由表10可知，各性狀對單個塊莖鮮重正向直接作用大小表現(xiàn)為縱長（X1）＞橫長（X2）＞環(huán)紋數(shù)（X4）＞鸚哥嘴直徑（X5）＞鸚哥嘴長度（X6）＞縱橫比（X3）。

各個間接通徑系數(shù)中，縱橫比通過縱長對單個塊莖鮮重的間接作用最大，其間接通徑系數(shù)為0.420；縱長通過橫長、縱橫比、鸚哥嘴長度對單個塊莖鮮重產(chǎn)生間接負(fù)效應(yīng)，亦通過環(huán)紋數(shù)、鸚哥嘴直徑產(chǎn)生正向間接效應(yīng)，且間接效應(yīng)總和為-0.159，但縱長自身的正向作用仍較大，最終其與單個塊莖鮮重呈正相關(guān)；橫長的直接通徑系數(shù)為0.229，同時產(chǎn)生正向間接效應(yīng)，最終與單個塊莖鮮重呈正相關(guān)；縱橫比的直接通徑系數(shù)為-0.258，但間接效應(yīng)總和為0.286，與單個塊莖鮮重呈顯著正相關(guān)但作用系數(shù)很小，表明對單個塊莖鮮重影響較??；環(huán)紋數(shù)的直接通徑系數(shù)為0.132，通過橫長、縱橫比和鸚哥嘴長度對單個塊莖鮮重產(chǎn)生負(fù)向間接作用，但其通過縱長和鸚哥嘴直徑對單個塊莖鮮重產(chǎn)生較大的正向間接效應(yīng)，最終綜合體現(xiàn)為正向間接作用，與單個塊莖鮮重呈正相關(guān)；鸚哥嘴直徑的直接通徑系數(shù)為0.041，系數(shù)較小，受其正向間接作用影響，間接效應(yīng)總和為正，且與單個塊莖鮮重呈正相關(guān)；鸚哥嘴長度的直接通徑系數(shù)為-0.038，影響為負(fù)，但受其正向間接作用影響，間接效應(yīng)總和為正，與單個塊莖鮮重呈顯著正相關(guān)，但作用系數(shù)較小，因此對單個塊莖鮮重影響較小。

3 小結(jié)與討論

本研究對德江紅天麻各部分農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明，地上部分農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)中，花莖粗度、花被筒長度、花被筒寬度、子房長度、果實長度、果實寬度和果實長寬比變異系數(shù)較小，且具有高度的一致性。在與天麻行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的對比中發(fā)現(xiàn)，花莖粗度、花被筒長度、花被筒寬度、子房長度、花序軸長、果實長度和果實寬度具有高度的特異性。相關(guān)分析中，單個塊莖鮮重與地上部分農(nóng)藝性狀花莖粗度、花被筒寬度和果實數(shù)量具有極顯著的正相關(guān)性，有研究發(fā)現(xiàn)烏天麻單株花數(shù)是影響烏天麻箭麻單株蒴果數(shù)的最主要因子［17］，本研究也證實德江紅天麻箭麻單株蒴果數(shù)可能會對單個塊莖鮮重有較大的影響。同時在因子分析中發(fā)現(xiàn)，花莖高度、花被筒寬度、花序軸長、果實長度、果實寬度、果實數(shù)量、花被筒長度、子房長度和花莖粗度的因子貢獻率較大。在通徑分析中，地上部分各性狀中花莖粗度、花序軸長、花莖高度、花被筒長度、果實寬度、花被筒寬度、果實長度、子房長度和果實鮮重對果實數(shù)量具有較大的正向直接作用。結(jié)合以上討論分析可知，花莖粗度、花被筒長度、花被筒寬度、子房長度、果實長度和果實寬度這6個農(nóng)藝性狀具有較高的一致性且具有特異性，其因子貢獻率和通徑分析中的直接作用也較大，因此可將其作為德江紅天麻申請新品種保護時的DUS測試指標(biāo)。

地下部分主要農(nóng)藝性狀分析顯示，縱長、橫長和環(huán)紋數(shù)變異較小，屬于較穩(wěn)定的性狀。相關(guān)分析表明，德江紅天麻縱長、橫長、環(huán)紋數(shù)和鸚哥嘴直徑對單個塊莖鮮重有極為顯著的影響，此結(jié)果與王麗等［18］研究結(jié)論中影響單個塊莖鮮重的某些農(nóng)藝性狀指標(biāo)一致。在因子分析中單個塊莖鮮重、縱長、縱橫比、環(huán)紋數(shù)、橫長、鸚哥嘴直徑和鸚哥嘴長度的因子貢獻率較大。結(jié)合通徑分析，地下部分各性狀中，縱長、橫長、環(huán)紋數(shù)和鸚哥嘴直徑對單個塊莖鮮重產(chǎn)生了正向的作用，結(jié)合以上分析可將縱長、橫長和環(huán)紋數(shù)作為德江紅天麻品質(zhì)控制和品種選育的關(guān)鍵性狀指標(biāo)。在相關(guān)性分析中，鸚哥嘴直徑對單個塊莖鮮重有顯著影響，但因子分析表明，鸚哥嘴直徑對單個塊莖鮮重直接作用較小，這可能是因為德江紅天麻各農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析只是簡單的兩兩比較，沒有考慮各性狀間的相互作用，各農(nóng)藝性狀與單個塊莖鮮重之間的關(guān)系復(fù)雜，但相關(guān)性、因子和通徑分析結(jié)果均表明，縱長、橫長和環(huán)紋數(shù)是德江紅天麻單個塊莖鮮重高產(chǎn)的最佳指標(biāo)。單個塊莖鮮重可能不僅受地下部分農(nóng)藝性狀的影響，還可能與生長環(huán)境、栽培方式等有關(guān)系，因此，在開展德江紅天麻質(zhì)量控制和品種選育工作時，可將農(nóng)藝性狀與生長環(huán)境等各項因素相結(jié)合進行深入研究，從而系統(tǒng)評價各農(nóng)藝性狀對德江紅天麻質(zhì)量的影響因子，以期科學(xué)指導(dǎo)天麻育種與栽培生產(chǎn)。

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