绿豆主要农艺性状的相关与主成分分析

方路斌，罗河月，陈 洁，李 平

（邯郸市农业科学院，河北 邯郸 056001）

绿豆原产于中国，是一种广泛种植的杂粮作物，栽培历史已超过2 000 a[1]。绿豆具有生态适应性强、播种适应期较长、生育期短、抗逆性强等特点，是填补农田空闲时期重要的茬口作物[2]。随着农业种植结构调整和人们生活水平的不断提高，绿豆的经济价值和营养价值越来越被人们所认可，但是，目前生产上绿豆优良品种少、产量低仍是制约绿豆产业发展的突出问题[3～5]。绿豆农艺性状的研究是种质资源合理利用和优良新品种选育的关键。近年来，多元遗传分析方法已在小麦、玉米、大豆、小豆等作物的种质资源遗传分析研究上得到了广泛应用[6～10]，在绿豆育种实践中也多有报道[1～5]，但是，由于各试验所处的生态环境不同，因此所得结论也有差别。为了明确绿豆各农艺性状对产量贡献的主次关系，提高绿豆育种效率，我们利用变异系数、相关性和主成分分析等方法[11～16]，对冀南地区种植的绿豆品种进行农艺性状表现与单株产量的分析，旨为合理利用优异基因资源选育高产绿豆品种提供参考。

1 材料与方法

本研究分析的绿豆主要性状有生育期、株高、主茎分枝数、主茎节数、单株荚数、荚长、单荚粒数、百粒重和单株产量，指标数据素材均来源于2015～2016年河北省绿豆品种区域试验结果（表1）。

参试绿豆品种（系） 共7个，分别为冀绿HNZ0810-3、冀绿02003-7-6、冀绿HN0809-1、保绿200621-18、保绿200611-6、保绿200713-10和保942（CK）。采用随机区组试验设计，小区面积10 m2（行长5.0m，行距0.5cm，4行/区），3次重复。绿豆株距16.7 cm，留苗密度12万株/hm2。田间管理和指标调查均按照河北省绿豆品种区域试验统一标准进行。成熟期，每小区均选取有代表性的植株10株进行室内考种。

采用变异系数分析、相关分析和主成分分析3种方法，对7个绿豆品种的9个主要性状进行分析。利用Excel和SPSS软件完成数据处理。

2 结果与分析

2.1 绿豆主要性状的变异系数分析

变异系数是品种性状遗传动态的基本表现，能够反映某一性状在一定生态环境下的差异程度。参试绿豆不同性状的变异系数顺序为单株荚数＞主茎分枝数＞百粒重＞主茎节数＞单株产量＞单荚粒数＞株高＞荚长＞生育期，指标值范围1.56%～13.60%，差异较大（表1）。其中，单株荚数的变异系数最大，变幅为18.5～27.0个，平均23.24个；生育期的变异系数最小，变幅为59～62 d，平均60.71d。单株荚数、主茎分枝数、百粒重、主茎节数和单株产量的变异系数（6.52%～13.60%）较大，说明这些性状选择的潜力大，具有较大的改进余地，作为育种目标选择效果明显。单荚粒数、株高和荚长的变异系数（4.27%～4.71%）次之，说明这些性状选择的几率有限，在育种过程中需扩大选择群体来提高选择效果。生育期的变异系数最小，说明期望通过育种手段获得理想目标性状的难度较大。

表1 不同绿豆品种主要性状的变异系数Table 1 Variation coefficients of main characters of different mung bean varieties

2.2 绿豆主要性状的相关分析

相关分析能够反映出作物不同数量性状之间的相关性。参试绿豆各性状之间的相关程度和相关方向不尽一致（表2）。其中，单株产量与单株荚数呈显著正相关（相关系数0.814），单株荚数与株高和主茎分枝数呈显著正相关（相关系数分别为0.759和0.785），主茎分枝数与株高呈显著正相关（相关系数0.775），荚长与主茎节数呈极显著负相关（相关系数-0.906）；而其他性状之间的相关性均不显著。单株产量与单株荚数呈显著正相关，与株高、主茎分枝数、单荚粒数和荚长呈不显著的正相关，与生育期、百粒重和主茎节数呈不显著的负相关。因此，在选择高产绿豆品种时，应以单株荚数作为首要目标性状进行选择，还要兼顾选择株高偏高，分枝数较多，生育期和百粒重适中的材料。

2.3 绿豆主要性状的主成分分析

主成分分析能够更充分地反映出作物各性状间起主导作用的综合指标。前3个主成分的累计贡献率达86.86%（表3），能够概括9个性状绝大部分的信息量。其中，主成分1的贡献率最大，达到了51.29%；其次是主成分2和主成分3，贡献率分别为21.83%和13.74%。

第1主成分的特征向量中，载荷较高且为正值的性状是主茎分枝数、单株荚数、株高和主茎节数，特征向量值为0.326～0.411（表4），这些性状主要反映了植株的生长因子。但荚长、百粒重和生育期的向量值为负值。因此，追求过高的生长势会导致主茎节数增加、荚长变短。结合相关性分析结果，认为在选育高产品系时第1主成分值适中偏高为好。

第2主成分的特征向量中，载荷较高且为正值的性状是单株产量、单株荚数和荚长，特征向量值分别为0.517 2、0.415 9和0.313 2，这些性状主要反映了植株的产量因子。结合相关性分析结果“单株产量与单株荚数呈显著正相关”，因此认为，在选育高产品系时第2主成分值偏高为好。

表2 不同绿豆品种主要性状的相关系数Table 2 Correlation coefficients of main characters of different mung bean varieties

表3 主成分的特征值及累积贡献率Table 3 Eigenvalue and accumulative contribution rate of principal components

第3主成分的特征向量中，载荷较高且为正值的性状是生育期和单荚粒数，特征向量值分别为0.566 3和0.408 6，对应的是百粒重、主茎分枝数、主茎节数和单株荚数减少。结合相关性分析结果，认为在选育高产品系时第3主成分值适中偏低为好。

表4 主要性状的主成分矩阵Table 4 Principal components matrix of main characters

综合来看，第2主成分主要反映了植株的产量因子，对应的特征向量中以单株产量和单株荚数载荷较大，且单株荚数与产量呈显著正相关；同时，第1主成分上特征向量值最大的主茎分枝数与单株荚数亦呈显著正相关，第3主成分上特征向量值最大的生育期与单株产量呈负相关。结合其他性状因子共同分析，认为在选择高产绿豆品种时，应选取第2主成分值偏高、第1主成分值适中偏高、第3主成分值偏低的材料。

3 结论与讨论

绿豆产量与主要农艺性状的关联分析，对于绿豆新品种选育中性状的选择以及绿豆种质资源的利用和栽培管理等具有重要意义[13]。变异系数分析结果表明，单株荚数、主茎分枝数、百粒重、主茎节数和单株产量等变异系数较大，对这些性状优先进行选择较易获得理想的目标性状。相关分析结果表明，绿豆单株产量与单株荚数相关性最为密切，因此，在绿豆高产育种实践中，首先应把单株荚数作为选育的重点标识性状，同时综合考量各性状的制约依从关系。主成分分析结果表明，在所有的主成分构成中，信息主要集中在前3个主成分，其累积贡献率达到86.86%，在对高产绿豆综合性状评价和选育过程中，单株荚数是提高单株产量的关键，但同时应注重对其他性状综合考虑，注重选择单株荚数和分枝数较多、株高较高、生育期较短、籽粒大小适中的材料，才有可能选出符合育种目标的高产绿豆品种。