荸荠种质资源主要农艺经济性状的评价筛选

李 峰 孙亚林 李明华 李双梅 黄新芳 彭 静 柯卫东

（武汉市农业科学技术研究院蔬菜科学研究所，湖北武汉430065）

荸荠种质资源主要农艺经济性状的评价筛选

李 峰 孙亚林 李明华 李双梅 黄新芳 彭 静 柯卫东*

（武汉市农业科学技术研究院蔬菜科学研究所，湖北武汉430065）

选择球茎高度、球茎横径、球茎脐部凹陷程度、单个球茎质量、小区产量、大果比例6个荸荠主要农艺经济性状，通过大田试验，对105份荸荠种质资源进行了观测和综合评价。变异分析表明，荸荠大果比例、球茎脐部凹陷程度、小区产量变异系数较大，达26.7%～65.4%；相关分析表明，各性状间存在一定程度的相关性；主成分分析表明，前3个主成分累积贡献率达92.996%，分别代表了球茎大小、球茎脐部特征和产量因子，并根据综合得分筛选出24份荸荠优异种质；筛选出的优异资源经聚类分析，分为综合性状优异的凹脐品种类型和平脐品种类型、某些性状存在缺陷的凹脐类型和平脐类型。

荸荠；种质资源；农艺经济性状；主成分分析

荸 荠〔Heleocharis dulcis（Burm.F.）Trin. ex Hensch.〕 为 莎 草 科（Cyperaceae） 荸 荠 属（Heleocharis）荸荠种中能形成球茎的多年生草本植物，以球茎供食用，生食、熟食皆宜，是我国传统特色水生蔬菜。荸荠在我国有着悠久的栽培历史，在湖北、湖南、安徽、江西、广西等长江流域及其以南地区广泛栽培。长期生产栽培过程中的自然选择和人工选择，使我国各地形成了丰富多样的荸荠地方品种资源，开展荸荠资源收集、鉴定和评价，是拓展栽培种遗传基础和提高育种水平的紧迫任务和重要条件（方嘉禾，2002）。武汉市蔬菜科学研究所自1990年开始荸荠资源收集工作，截至目前共收集我国逾14个省的荸荠地方品种资源106份、选育品种或品系8份，这些资源现保存于国家种质武汉水生蔬菜资源圃内。在国外，荸荠主要栽培于菲律宾等东南亚国家，欧美等国亦有少量栽培，品种收集保存工作鲜见开展，仅见美国国家植物种质系统NPGS登录荸荠种质18份，而且其中15份来源于中国和东南亚地区（李峰 等，2009）。

在生产实践中，荸荠品种多要求产量高、球茎大及球茎大果率高，这也成为当前荸荠育种目标的关键性状。但是，目前关于荸荠种质资源研究大多为遗传多样性分析（江文 等，2012，2015）、秆枯病抗性鉴定（李峰 等，2013a）和营养品质鉴定评价（江文 等，2009；李峰 等，2013b），针对荸荠种质资源主要农艺经济性状综合鉴定筛选的研究较少。为此，本试验重点选择荸荠球茎主要农艺经济性状，对保存于国家种质武汉水生蔬菜资源圃内的荸荠种质资源进行了综合评价和初步筛选，以期为荸荠新品种选育提供基础材料和理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

选择保存于国家种质武汉水生蔬菜资源圃内的荸荠地方品种和选育品种（或品系）作为试验材料，共105份（表1），其中地方品种101份，选育品种（或品系）4份。

1.2试验设计

试验在武汉市蔬菜科学研究所内进行，采用无重复连续观察2 a的方法。参试材料分别于2014年和2015年的4月下旬育苗，7月上旬拔取各材料分蘖苗定植于长2 m、宽1.5 m并具保水、保肥和隔离功能的试验池中，每池定植8株，常规田间 管理。

1.3性状评价与调查

每年12月至翌年3月分别采挖荸荠球茎，冲洗干净，随即调查荸荠球茎主要农艺经济性状。重点选择球茎高度、球茎横径、球茎脐部凹陷程度、单个球茎质量、小区产量进行调查，并结合专家访谈和种植户意见增加大果比例一项。球茎高度、球茎横径和单个球茎质量每份种质选择10个较大球茎作为观测对象，其他性状以整个小区球茎作为观测对象。性状调查方法参照荸荠新品种DUS测试指南（NY/T 2567—2014）和《荸荠种质资源描述规范和数据标准》（李峰和柯卫东，2013）中的规定进行。

表1参试荸荠种质资源名称

大果比例=单个球茎质量≥30 g的球茎个数/总球茎个数×100%

1.4数据处理

采用Microsoft Excel 2013软件进行数据整理，数量性状分别对2 a调查数据进行t检验后计算平均值，质量性状（球茎脐部凹陷程度）的观测代码“平”、“凹”、“深凹”分别赋值1、3、5。采用IBM SPSS Statistics 22.0软件进行评价性状的描述性统计分析、主成分分析和聚类分析。在进行主成分分析时，以相应因子得分乘以相应特征根的算术平方根计算出因子得分，再以各主成分的方差贡献率为权数计算综合得分。选择综合得分大于1的优异资源，以各主成分因子得分为参数，采用类平均法进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1主要农艺经济性状变异情况分析

对105份荸荠种质资源6个主要农艺经济性状的变异情况进行分析（表2）。其中质量性状球茎脐部凹陷程度变异较大；数量性状（经t检验年度间无显著差异）中大果比例、小区产量变异较大，变异系数分别为65.4%和26.7%，球茎高度和球茎横径变异较小，变异系数分别为6.0% 和8.1%。

表2荸荠主要农艺经济性状调查结果

2.2主要农艺经济性状间的相关分析

荸荠主要农艺经济性状相关分析表明，各性状间存在不同程度的相关性（表3）。球茎高度与球茎横径、单个球茎质量和大果比例呈极显著正相关；球茎横径与单个球茎质量和大果比例呈极显著正相关，与球茎脐部凹陷程度呈极显著负相关；球茎脐部凹陷程度与单个球茎质量和大果比例呈极显著负相关；单个球茎质量与大果比例呈极显著正相关。

表3荸荠主要农艺经济性状相关分析

2.3主要农艺经济性状的主成分分析

对105份荸荠种质资源的6个主要农艺经济性状进行主成分分析，前3个主成分累积贡献率达92.996%，基本可以代表6个性状的绝大多数信息（表4）。第1主成分特征值为3.453，贡献率57.557%，主要代表球茎横径、单个球茎质量和大果比例，可认为是球茎大小因子；第2主成分特征值为1.155，贡献率19.243%，主要代表球茎高度和球茎脐部凹陷程度，可认为是球茎脐部特征因子；第3主成分特征值为0.972，贡献率16.196%，主要代表小区产量，可认为是产量因子。

2.4主成分因子得分与优异种质评价筛选

荸荠种质资源主成分因子得分情况见表5。第1主成分因子得分越大，表明球茎越大，即球茎横径、单个球茎质量和大果比例越大；第2主成分因子得分正值越大，表明球茎脐部越平、厚度越厚，反之则相反；第3主成分因子得分正值越大，表明产量越高，反之则相反。但是，每份种质资源各主成分因子得分高低各异，故以各主成分因子的贡献率为权数计算综合得分来评价种质资源优劣，综合得分越高则表明该种质各性状综合表现越优异。以综合得分大于1为筛选标准，从中筛选出荸荠优异种质24份。

表4荸荠主要农艺性状的主成分分析及特征值

表5荸荠种质资源主成分因子得分

在筛选出的24份优异种质资源中，以各主成分因子得分为参数，采用类平均法进行聚类分析（图1），在平方欧氏距离8.0处可进一步将24份优异种质资源分为4类。第1类为综合性状优良的平脐类型，包括：桂蹄2号、资阳荠、安顺荠、公安荠-1、余干荠、六合荠、覃塘荠；第2类为综合性状优良的凹脐类型，包括：襄安镇荠、汉川荠11、孝选；第3类为某一主成分因子存在缺陷的平脐类型，包括：鄂荸荠2号、广西荠、江西九江荠、余干红荠、蕲州荠、义序荠；第4类为某一主成分因子存在缺陷的凹脐类型，包括：沙洋荠99、无为荠、沙洋孝感荠、青阳荠、湘潭荠、杨柳荠、平湖荠、宣 城荠。

图1 24份优异荸荠种质资源主成分因子得分聚类结果

3 结论与讨论

本试验对105份荸荠种质资源的6个主要农艺经济性状变异情况进行分析，结果表明，小区产量、大果比例、球茎脐部凹陷程度变异系数达26.7%～65.4%，说明参试荸荠种质资源性状间差异明显，变异幅度大，优异种质可筛选的范围较宽。

农艺性状间的相关性其本质是基因间的连锁或互作（尚建利 等，2012）。通过变异分析，发现荸荠球茎脐部凹陷程度与球茎横径、大果比例和单个球茎质量呈极显著负相关，也就是荸荠脐部凹陷程度与球茎大小、大果比例存在一定互作或连锁关系，球茎脐部平的资源往往球茎小，大果比例不高，这也给平脐类型荸荠新品种选育带来困难。

采用主成分分析的方法消除由于性状间的相关性而带来的相关信息重叠，简化评价指标，并根据各项指标的相关关系和变异程度确定主成分权重，计算综合评分，在优异种质筛选中已得到了广泛的应用（郑曦 等，2013）。本试验选择与荸荠产量高、球茎个体大且大果比例高等育种目标紧密联系的6个性状，对105份荸荠种质资源进行了主成分分析和综合评价，得到累积贡献率达92.996%的前3个主成分因子，分别代表了球茎大小、球茎脐部特征和产量，并依据综合得分筛选出了24份优异种质，为今后荸荠的混合选种和杂交育种奠定了 基础。

荸荠球茎多做水果鲜食或加工制罐，为便于去皮，球茎脐部凹陷程度小成为当前育种目标之一，但在生产实践中，凹脐类型荸荠品种因球茎个体较大、大果比例较高在我国一些荸荠产区种植也很广泛。本试验筛选出的荸荠优异资源，不但包括了平脐类型，而且也包括凹脐类型，通过聚类分析，筛选出综合性状优异的凹脐品种类型和平脐品种类型2类，这2类荸荠品种资源可通过混合选种直接选育新品种，还筛选出了2类某些性状存在缺陷的凹脐类型和平脐类型的优异资源，这些资源往往在某个或某些性状表现优异，可作为杂交育种的亲本材料。综合评价结果与生产实际调查结果比较 吻合。

目前，根据荸荠生产现状和存在的问题，荸荠育种不但要考虑主要农艺经济指标，而且还应注重荸荠口感品质和营养品质、秆枯病抗性等方面，本试验仅基于荸荠主要农艺性状指标开展，品质和抗性等方面的性状尚未涉及。今后，应同时选择主要农艺经济性状、品质和抗性等方面的性状作为荸荠优异种质资源筛选的评价指标。

方嘉禾．2002．“九五”期间中国作物种质资源研究取得重大进 展．植物遗传资源科学，3（3）：37-40．

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Screening of Evaluation on Main Agronomic and Economic Characters in Chinese Water Chestnut Germplasm Resources

LI Feng，SUN Ya-lin，LI Ming-hua，LI Shuang-mei，HUANG Xin-fang，PENG Jing，KE Wei-dong*

（VegetableResearchInstitute，WuhanCityAcademyofAgriculturalScienceandTechnology，Wuhan430065，Hubei，China）

Six main agronomic and economic characters including corm height，corm diameter，hilum sinking degree，single corm weight，plot yield，large fruit ratio of 105 Chinese water chestnut germplasm resources were measured and evaluated comprehensively by field experiment. The results of variation analysis showed that the variable coefficient of larger corm ratio，corm hilum sinking degree，plot yield was larger，reaching 26.7%-65.4%. The correlation analysis indicated that there was correlation of certain degree between each character. Principal component analysis showed that accumulative contribution rate of the first 3 principal components amounted to 92.996%，representing corm size，corm hilum characteristics and yield factor，respectively. And 24 elite resources were screened according to the synthesis scores. These 24 elite resources were divided into 4 groups by cluster analysis. They were concave hilum group and flat hilum group with elite comprehensive characters，concave hilum group and flat hilum group with existing flaw in certain characters.

Chinese water chestnut；Germplasm resources；Agronomic and economic character；Principal component analysis

李峰，硕士，高级农艺师，主要从事水生蔬菜资源鉴定评价与新品种选育工作，E-mail：fun-lee@163.com

*通讯作者（Corresponding author）：柯卫东，推广研究员，主要从事水生蔬菜资源研究与育种工作，E-mail：wdke63@163.com

2016-12-19；接受日期：2017-03-06

国家科技支撑计划项目（2012BAD27B01）