甘蓝型油菜主要农艺性状相关性及主成分分析

2018-03-19倪正斌王陈燕孙雪辉吴昌庚孙红芹万林生严国红

江西农业学报 2018年3期

倪正斌,王陈燕,孙雪辉,吴昌庚,孙红芹,万林生,严国红*

(1.江苏沿海地区农业科学研究所,江苏盐城 224005;2.江苏省盐城市亭湖区农业委员会,江苏盐城 224005)

油菜作为我国重要的油料作物之一,是重要的食用油和饲料来源,其常年种植面积稳定在660万hm2左右,其产量占到国产食用植物油的45%左右。在油菜育种中,油菜种质主要农艺性状的考察和分析是进行育种亲本筛选和配制优良杂交组合的基础,油菜的大部分性状是由微效多基因控制的数量性状,由于基因的一因多效和连锁,这些性状间存在着错综复杂的相互关系。同时,通过对亲本主要农艺性状的遗传分析,可以较好地掌握油菜主要性状的遗传规律,为高效开展重要目标性状的改良提供科学依据。为此,针对不同甘蓝型油菜农艺性状的分析,前人已开展了较多的研究。黄华磊等[1]对2013～2014年度长江上游区17个油菜品种进行了研究,结果表明,主要农艺性状对产量形成的贡献大小顺序为每角果粒数>一次有效分枝数>全株角果数>一次有效分枝高度>株高>千粒重。张文英等[2]以10份长江流域种植的甘蓝型油菜品种为材料,分析了与油菜产量相关的农艺性状，结果显示,植株性状中变异最大的是分枝部位,变异最小的是千粒重,与单株产量显著相关的主要性状有角果数和千粒重。其他学者[3-19]围绕油菜的农艺性状也开展了较多研究。

虽然前人对甘蓝型油菜的农艺性状已做了大量的分析研究,但由于各个研究所采用的研究材料及目标性状不同,因此所得研究结果有所不同。我们选取2016～2017年度本所承担鉴定的12个油菜品种(组合),针对其11个主要农艺性状进行了较为全面的研究,以期为油菜种质的有效利用和油菜性状的综合改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

待鉴定的12个油菜品种(组合)见表1。将这些材料于2016年9月种植在本研究中心试验田。

表1 供试油菜材料名称和来源

1.2 试验设计及方法

选择有代表性的、地势平坦、排灌方便、土壤肥力中等或中等以上、地力均匀、前作为水稻的田块进行区域试验,每个油菜品种(组合)为1个处理，每个处理设置3个重复。采用完全随机区组排列,小区长方形,小区面积20 m2,试验地四周设保护行畦。种植密度为12万株/hm2,田间管理按当地大田生产水平进行,同一试点各项栽培管理措施一致,治虫不治病。在油菜成熟后收获前进行田间取样,调查各个参试油菜品种的主要农艺性状；在收获后测产。

1.3 数据分析

利用Excel 2016、SPSS 20.0和MATLAB 2014a软件对试验数据进行相关分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 甘蓝型油菜主要性状表现

从表2可以看出,甘蓝型油菜主要农艺性状的差异较大。参试材料的株高平均为158.4 cm,株高表现普遍较好,其中最大株高为176.20 cm,而最小株高为128.40 cm,株高极差达到了 47.80 cm ;参试材料的分枝点高度平均为40.93 cm,分枝点高度表现普遍较好,其中最大分枝点高度为8.00 cm,而最小分枝点高度为20.00 cm,分枝点高度极差达到了38.00 cm;一次分枝数平均个数为7.00,一次分枝数表现普遍较好,其中最多一次分枝数9.40个,最少一次分枝数5.60个,一次分枝数极差为3.80个;参试材料的二次分枝数平均个数为2.48个,二次分枝数表现较差,其中最大二次分枝数为6.40个,最小二次分枝数是0.40个,二次分枝数极差达到了6.00个;主轴长度和角果长度平均值分别为66.62、6.13 cm,其极差也分别达到了26.00、2.00 cm;参试材料主轴有效角果数、全株角果数和每角粒数的平均值分别为68.60个、303.78个和23.75粒,其极差也分别达到了23.80个、318.60个和10.00粒,全株角果数差异比较明显;参试材料的千粒重和产量表现也较好,平均值分别为3.48、3.97 g,其极差分别达到了1.93、2.32 g。变异系数可以比较准确客观地反映甘蓝型油菜品种(组合)不同农艺性状变化的大小,可以看出,11个农艺性状的变异系数的顺序为二次分枝数>全株角果数>分枝点高度>一次分枝数>千粒重>产量>主轴长度>每角粒数>主轴有效角果数>株高>角果长度。

表2 不同甘蓝型油菜品种(组合)主要性状的表现

2.2 甘蓝型油菜主要农艺性状的相关性分析

从表3可以看出：甘蓝型油菜品种(组合)的株高与一次分枝数、二次分枝数和主轴长度均呈显著正相关;分枝点高度与角果长度、千粒重均呈显著正相关,与全株角果数呈显著负相关;一次分枝数与株高、二次分枝数、主轴有效角果数、产量均呈显著正相关，与全株角果数呈极显著正相关;二次分枝数与一次分枝数、株高、产量均呈显著正相关，与全株角果数呈极显著正相关；主轴有效角果数与一次分枝数、全株角果数均呈显著正相关，与千粒重呈显著负相关；产量与一次分枝数、二次分枝数、全株角果数均呈显著正相关；千粒重分别与分枝点高度、角果长度呈显著、极显著正相关，与主轴有效角果数、全株角果数均呈显著负相关；角果长度与每角粒数呈显著正相关。

表3 甘蓝型油菜主要农艺性状间的相关系数

注：“*”表示在0.05水平上相关显著；“**”表示在0.01水平上相关极显著。

2.3 甘蓝型油菜主要性状的主成分分析和综合评价

甘蓝型油菜复杂多样的农艺性状在一定程度上增加了育种者筛选有效性状的难度,而主成分分析可以对农艺性状进行降维,通过线性组合,提炼出较少的彼此独立的主成分,为育种者选择目标性状提供必要的信息。故本研究对甘蓝型油菜品种(组合)的主要性状进行了主成分分析,具体结果见表4。由表4可知,在分析的11个因子中,前4个因子的累积贡献率达到了85.69%,故前4个因子可作为本研究的主成分因子。各个主成分有所不同,第1主成分主要由一次分枝数、二次分枝数、全株角果数、主轴有效角果数构成，这些性状都与角果数有关,所以第1主成分亦可称为角果数主成分;第2主成分主要由分枝点高度、角果长度、每角粒数和千粒重构成,这些性状与角果性状关系较大,所以第2主成分亦可称为角果主成分;第3主成分主要由每角粒数构成；第4主成分主要由产量构成。在4个主成分中，有3个主成分与一次分枝数、产量有关,因此，一次分枝数、产量对油菜的综合表现影响较大,这2个性状可以作为候选的主要目标性状。

表4 甘蓝型油菜主要性状主成分的特征向量、特征值和累积贡献率

从表5可以看出,不同甘蓝型油菜品种(组合)在各个主成分方面的表现差异也较大,在第1主成分中，SL3和SL12的得分居前2位,表现较好；而SL10和SL11的得分居后2位，表现较差。在第2主成分中，SL10的得分最高,SL9的得分最低。在第3主成分中，SL1表现最好,SL6表现最差。在第4主成分中，SL32表现最好,SL4表现最差。

3 小结与讨论

对2016～2017年12个参试甘蓝型油菜品种(组合)的11个农艺性状的分析结果表明,参试材料在主要农艺性状方面存在较为丰富的变异,单个性状的变异系数为0.09～0.72,其中二次分枝数的变异最大,而角果长度的变异最小。甘蓝型油菜主要农艺性状间的相关性差异较大,产量与一次分枝数(相关系数为0.53*)、二次分枝数(相关系数为0.52*)、全株角果数(相关系数为0.53*)的相关性均达到了显著正相关水平。主成分分析共获得了4个主成分,其累积贡献率达到了85.69%；其中第1主成分主要与角果数相关，第2主成分与角果性状关系较大,第3主成分主要由每角粒数构成，第4主成分主要由产量构成;不同甘蓝型油菜品种(组合)在4个主成分上差异明显,这将为未来甘蓝型油菜育种实践提供科学依据。

表5 不同甘蓝型油菜品种(组合)的主成分得分

对甘蓝型油菜材料主要农艺性状的调查、分析和评价是油菜育种的前提和基础,也是提高育种效率的关键。在育种实践中,由于不同育种者关注的目标性状不同,因此,其围绕甘蓝型育种材料开展的研究侧重点也各有不同。本研究发现，12个参试材料在11个主要农艺性状上存在较大差异,这将为油菜育种提供有利条件。本研究相关性分析结果表明,全株角果数、一次分枝数、二次分枝数与甘蓝型油菜产量的相关性较高,可见提高有效角果数可作为改善油菜产量的主要突破口之一。这与王健胜等[20]的研究结果基本一致。在同样种植密度条件下,一次分枝数、二次分枝数越多,产量越高,该结果与育种实践基本一致,因此,在甘蓝型油菜育种过程中有效处理好一次分枝数、二次分枝数的关系对甘蓝型油菜性状的综合改良比较重要。在主成分分析获得的4个主成分中，第1主成分主要与角果数有关，第2、3主成分与角果性状相关性比较高，第4主成分主要与产量有关,可见,在未来甘蓝型油菜育种中,应该加强对角果数和角果性状的选择和改良。

甘蓝型油菜农艺性状的表现由于受到环境因子的影响较大,同一材料在不同的环境下其农艺性状的表现也存在较大的差异,而且本研究选择的材料数量有限,因此,本研究结果只能指导本地区或者类似生态环境下甘蓝型油菜性状的选择和改良。另外,本研究所获得的部分研究结论还需在未来利用更丰富的甘蓝型油菜材料作进一步的验证和完善。

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