基于灰色关联度分析的百合品种评价

周俐宏，王志刚，张惠华，于海涛，印东生*

（1.辽宁省农业科学院花卉研究所，沈阳 110161；2.沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110866）

百合（Lilium spp.）是多年生球根花卉，百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）。近年来，百合市场需求量较大，是国际花卉市场畅销品种。选育出观赏效果好、抗性强的品种成为切花百合重要育种目标[1]。对百合品种进行有效评价可减少百合引种及杂交父母本选择的盲目性，提合育种效率。

灰色关联度分析是一种定量化比较分析方法，是根据数列的可比性和相似性，分析系统内部主要因素之间的相关程度，确定相关程度最大的因素[2-3]。与其他数理统计方法相比，灰色关联度分析法具有不满足某种理论分布、样本数量少、分析方法简单、结果准确等优点[4]。近年来，该种方法广泛应用于农作物新品种评价及作物优良杂交组合的选择等方面[5-6]，特别是在水稻、玉米、小麦、大豆、棉花、烟草及番茄等作物育种上应用广泛[7-9]。

本研究以购自荷兰的6个百合品种为试验材料，进行品种田间性状调查与鳞片生理指标测定，运用灰色关联度分析法，对百合14项主要性状指标进行综合评价，为百合品种引进及杂交育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为2011年由荷兰引进的6个百合品种的商品球，分别为特里昂菲特（Triumphator Zanlophator）、黄金城（Gold City）、白天使（Navona）、帕索里尼（Pasolini）、布里杨松（Corvara）、白天堂（White Heaven）。2011年种植于辽宁省农业科学院冷棚，每个品种分为2个小区，每个小区120株，随机区组设计。

1.2 方法

1.2.1 测定项目及方法

百合种球的表型性状：种球周径用皮尺测定[10]，种球鲜重及干重用电子天平测定。测定干重前将种球放入恒温鼓风干燥机内[11]，105℃烘干15 min，80℃烘干24 h，然后称干重。每个品种测45个种球。

测定百合鳞片的生理指标：可溶性糖含量、POD活性、可溶性蛋白含量及非可溶性蛋白含量，方法参考余叔文等[12]，重复2次。

在百合盛花期调查株高、地表茎粗、花序下茎粗、叶片数、花直径、花朵数。地表茎粗和花序下茎粗用游标卡尺测量地表茎和花序下茎的直径。调查采用S形随机取样，每小区随机选择10株，重复2次。

1.2.2 灰色关联度分析方法

第一步，确定参考序列X0。参考种植模式的各单项指标所组成的数列，记X0（k），其中：k为单项指标的序号，即X0=[X0（1），X0（2），…，X0（n）]。

第二步，确定比较序列Xi。由试验和实际调查得出的单项指标所组成的数列，记为Xi（k），其中k为单项指标的序号，即Xi=[Xi（1），Xi（2），…，Xi（n）]，（i=1，2，…，m）。

第三步，计算关联系数。关联系数的计算公式为：

式中，εi（K）为 X0与 Xi第 K 个指标的关联系数；Δi（k）表示X0与Xi在K点的差值；min minΔi（k）为二级最小差，max maxΔi（k）为二级最大差；ρ为分辨系数，本研究中取ρ=0.5。

第四步，计算关联度。关联度的计算公式为：

式中，ri为比较数列Xi对参考数列X0的关联度；n为评价指标个数。

2 结果与分析

2.1 参考数列和比较数列的确定

把试验中各参试材料相应指标的最大值作为标志构建参考品种X0，评价指标主要为百合种球的表型性状、生理指标及百合不同生长时期的表型性状等14个指标，将参考品种各性状值及参试品种的各指标平均值列于表1。获得参考品种的参数为种球周径16.91 cm、种球鲜重66.15 g、种球干重55.42 g、种球鳞片数37个、可溶性糖含量3.50%、POD活性4.60 U·g-1、可溶性蛋白含量2.84 mg·g-1、非可溶性蛋白含量0.42 mg·g-1、株高75.43 cm、地表茎粗10.41 mm、花序下茎粗7.17 mm、叶片数68个、花直径17.18 cm、花朵数6个。

2.2 原始数据的无量纲化处理

在关联分析前先进行无量纲化处理，采用初值化法，即用每一列的Xi分别去除对应该列的X0，从而得到一个新数列（见表2）。将参考品种的参数统一为1.0000，而6个比较品种的参数分别为小于1的数值。

2.3 求关联系数

首先求出X0与Xi各对应点在k列的绝对差值Δi（k）=|X0（k）-Xi（k）|（k=1，2，3，4，5，6，7），将各差值列于表3，并查出两级最大和最小差值。

由表3可知，二级最小差minmin|X0（k）-Xi（k）|为0.0000，二级最大差值maxmax|X0（k）-Xi（k）|为0.9043，当ρ为0.5时，把各点相应的Δi（k）带入关联系数计算公式（1）中，即可得到X0与Xi各指标的相关系数（见表4）。

2.4 参试品种间灰色关联度分析

将已求得的关联系数值代入等权关联度公式（2），即得到各供试品种与参考品种的等权关联度，列于表5。

表1 参试百合品种和参考品种的主要性状平均值Table 1 Average value of main traits of the tested and contrast cultivars

表3 X0 与Xi的绝对差值Table 3 Absolute difference values of X0 -Xi

表4 各参试百合品种与参考品种的关联系数Table 4 Correlation coefficients of the tested and contrast cultivars

表5 参试百合品种关联度及排序Table 5 Relational degree and ranking of tested lily cultivars

由表5可以看出，各品种表现的优劣为布里杨松＞白天使＞特里昂菲特＞黄金城＞白天堂＞帕索里尼。按照灰色系统理论关联分析原理，关联度越大的品种与参考品种越接近。东方百合布里杨松与参考品种最为接近，参考品种是符合当前生产水平的理想品种，综合性状最优，所以布里杨松的综合性状表现优良。其次是亚洲百合白天使，最差的为LA杂交品种帕索里尼。

3 讨论与结论

本文采用灰色关联度分析法对不同百合品种的综合性状进行评价。张文利等采用评分法对10个东方系百合品种进行评价，可以粗略判断出西伯利亚在甘肃临洮表现优秀，索邦、元帅、马可波罗、提拔表现良好，辛普隆、热情、地中海、凝星表现一般，白玛丽表现较差，可见采用评分法只能对不同品种做出定性评价[13]。张克等借助SPSS统计分析软件对28个百合品种的主要性状进行相关分析和主成分分析，得出“Veranda”、“CocarD'Or”、“Poetovenere”等品质优良，可以作为很好的切花材料[1]。

在性状选择上，本研究不仅对品种的鳞茎及植株表型性状进行调查，还对与百合抗性相关的生理性状进行测定，对百合品种从外观到抗逆性进行较全面评价。在逆境条件下，植物体同时存在膜保护系统，能够清除体内多余的自由基，这一保护酶系统实际上是一个抗氧化系统，它由许多酶和还原型物质组成。其中，超氧化物歧化酶（SOD）、CAT和POD则是主要的抗氧化酶[14-15]。POD是生物体内一类重要的含血红素的活性较高的抗氧化酶，广泛存在于植物体中，能够反映植物生长发育的特性、体内代谢状况以及对外界环境的适应性。POD常利用H2O2来催化对植物自身有毒害的过氧化物（POD底物）的氧化和分解，以维持正常代谢，从而诱导POD活性的增强。本研究中，布里杨松不仅综合性状表现最好，其POD活性也最强，可见其抗逆性也相对较强。

通过分析可知，6个参试品种中，东方百合布里杨松的综合性状表现优良，其次是白天使、特里昂菲特、黄金城、白天堂，最后是帕索里尼。在百合品种推广中，布里杨松具有良好应用前景，也可考虑作为杂交育种的亲本。

[1]张克,王树栋,王文和,等.东方系百合品种主要性状的相关分析及主成分分析[J].天津农业科学,2010,16(5):28-32.

[2]Deng J L.The control problem of grey systems[J].Systems and Control Letters,1982,11(5):285-294.

[3]白伟,孙占祥,郑家明,等.基于灰色关联度分析的辽宁阜新地区玉米品种评价[J].沈阳农业大学学报,2010,41(6):649-653.

[4]胡建斌,李琼,李静.薄皮甜瓜果实相关性状的灰色关联分析[J].湖南农业科学,2010(21):119-121.

[5]刘晓燕,何红,朱秋珍,等.甘蔗引进新品种的灰色关联度分析[J].广东农业科学,2011(6):36-38.

[6]李晓峰,朱玉英,侯瑞贤,等.白菜单株产量与相关农艺性状的灰色关联度分析初探[J].江苏农业科学,2010(5):194-196.

[7]蔡长春,柴利广,秦兴成,等.湖北省考烟区试品系比较的灰色关联度分析[J].中国烟草科学,2011,32(增1):35-38.

[8]胡振帮,朱荣胜,高运来,等.黑龙江省大豆品种单株粒重与其他农艺性状的灰色关联度分析[J].东北农业大学学报,2011,42(11):57-62.

[9]宋英博,张敬涛,王囡囡,等.大豆窄行密植与垄三栽培主要性状的关联度分析[J].东北农业大学学报,2010,41(7):135-138.

[10]高晓辰.百合鳞茎发育和冷藏期间生理生化变化的研究[D].杭州:浙江大学,2002.

[11]孙晓梅,李双,罗凤霞,等.东方百合鳞茎冷藏期间含水量变化规律的研究[J].辽宁林业科技,2008(1):13-15.

[12]余叔文,汤章城.植物生理与分子生物学[M].第二版.北京:科学出版社,1998.

[13]张文利,徐琼,吴步梅.10个东方系百合品种在甘肃临洮引种观察[J].中国林业,2009(10):54.

[14]Bruce R J,West C A.Elicitation of lignin biosynthes is and isoperoxidase activity by pectic fragments in suspension cultures caster bean[J].Plant Physiol,1989,91(3):889-897.

[15]Singh T N,Aspinall D,Paleg L G.Proline accumulation and varietal adaptability to drought in barley:A potential metabolic measure of drought resistance[J].Nat New Biol,1972,236(67):188-190.