33个大白菜品种表型遗传多样性评价

范伟强　尹婧　王超楠　黄志银　李梅　张红　刘晓晖　张胜雪　张斌

摘    要：對33个大白菜品种在天津地区的表型多样性分析，旨在为天津乃至京冀地区大白菜新品种推广与更新提供参考依据。采集供试材料的9个质量性状和5个数量性状数据，并通过赋值法对性状进行赋值分级，完成变异、相关性、主成分和聚类分析。变异分析结果显示，短缩茎高在各品种间存在最为广泛的变异，变异系数为33.86%，叶球横径在各品种间差异较小，变异系数仅为9.76%;相关性分析结果显示，多个性状间存在一定的相关性，其中相关性极显著的有4对，相关性显著的有10对;主成分分析结果显示，前5个主成分方差累计贡献率达到69.16%，包括叶球抱合类型和株型、颜色、质量、成熟度、抗病性等相关因子，这些因子可以反映大白菜种质的主要表型性状信息;聚类分析结果显示，在平方欧式距离系数为20处可将供试材料分为6个组群。综上，利用具代表性的表型性状数据，对大白菜品种的遗传多样性进行评价分析是科学合理的。

关键词：大白菜;农艺性状;相关性分析;主成分分析;聚类分析

中图分类号：S634.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）10-032-07

Phenotypic genetic diversity evaluation of 33 Chinese cabbage varieties

FAN Weiqiang1， YIN Jing1， WANG Chaonan2， HUANG Zhiyin1， LI Mei1， ZHANG Hong1， LIU Xiaohui2， ZHANG Shengxue1， ZHANG Bin2

（1. State Key Laboratory of Vegetable Germplasm Innovation/ Tianjin Key Laboratory of Vegetable Genetics and Breeding Enterprises/Tianjin Kerun Vegetable Research Institute， Tianjin 300381， China; 2. Vegetable Research Institute， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300381， China）

Abstract： The phenotypic diversities of 33 Chinese cabbage varieties in Tianjin were analyzed in order to provide reference for the promotion and renewal of new Chinese cabbage varieties in Tianjin and even Beijing， Hebei. The data of 9 quality characters and 5 quantitative characters of the tested materials were collected， and the characters were assigned and graded by the assignment method to complete the variation， correlation， principal component and cluster analysis. The results of variation analysis showed that there was the most extensive variation of shortened stem height among varieties， which was 33.86%. The difference of leaf bulb transverse diameter among varieties was small， and the coefficient of variation was only 9.76%. The results of correlation analysis showed that there was a certain correlation among multiple personality traits， including 4 pairs with very significant correlation and 10 pairs with significant correlation. The results of principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of variance of the first five principal components reached 69.16%， including leaf ball embracing type， plant type， color， quality， maturity， disease resistance and other related factors， which can reflect the information of main phenotypic characters of Chinese Cabbage germplasm; The results of cluster analysis showed that the tested materials could be divided into 6 groups at the square Euclidean distance coefficient of 20. In conclusion， it is scientific and reasonable to evaluate and analyze the genetic diversities of Chinese cabbage varieties by using representative phenotypic character data.

Key words： Chinese cabbage; Agronomic traits; Correlation analysis; Principal component analysis; Cluster analysis

大白菜（Brassica rapa L. ssp. pekinensis）是十字花科芸薹属二年生草本植物，栽培历史悠久，起源于我国，是我国第二大蔬菜作物，年种植面积180万hm2左右[1-2]。大白菜品质柔嫩，营养丰富，可供炒食、煮食、凉拌、做馅、加工腌制等。大白菜种类丰富，依据栽培地区、种植季节、球型大小、叶球颜色等形成多种多样的大白菜类型[3-4]，因此，大白菜的种植要根据需求选择优质适用的品种。

近年来，我国对白菜类蔬菜农艺性状的鉴定与评价研究已有不少报道，胡海娇等[5]以收集的48份不结球白菜种质资源为材料进行田间表型鉴定，分析了其遗传多样性;韩睿等[6]通过对47份大白菜种质在青海地区的适应性及多样性分析，为青海地区秋季大白菜优良品种的推广及科学种植提供了理论依据;赖佳等[7]为揭示不结球白菜单株产量与主要农艺性状间的关系，对18个不结球白菜品系的单株产量与8个主要农艺性状间的关联度进行了分析;谢鑫鑫等[8]调查了46份不结球白菜种质资源的17个农艺性状，通过差异性、相关性、主成分与系统聚类分析等方法，对其农艺性状进行了分析和综合评价。笔者在本研究中针对33个大白菜品种运用差异性、相关性、主成分与系统聚类等分析方法，对其株型、叶球抱合类型、叶球纵径、单株总质量、叶球质量、叶球颜色等14个主要农艺性状进行分析评价，科学、客观、公正地评价其部分农艺性状间的关系，以期为天津乃至京冀地区大白菜新品种的创新与推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为各科研单位提供的大白菜品种共33个（表1）。其中中国农业科学院蔬菜花卉研究所3个，北京市农林科学院蔬菜研究中心2个，天津科润蔬菜研究所4个，西北农林科技大学园艺学院3份，沈阳农业大学园艺学院5个，山东省农业科学院蔬菜研究所2个，东北农业大学园艺学院3个，青岛市农业科学研究院5个，河北省农林科学院经济作物研究所6个。

1.2 试验地概况

供试材料种植于天津市宝坻区天津科润蔬菜研究所试验田，属暖温带半湿润大陆性季风气候，一年之中四季分明，春秋短，冬夏长，年平均气温11.6 ℃，年降水量612.5 mm，历年无霜期平均在184 d。土壤质地为壤质，肥力较高。

试验采取随机区组设计，2017年7月30日育苗，8月25日定植，每份材料种植100株，株行距30～40 cm，设保护行，常规田间管理，按照《大白菜种质资源描述规范》的要求进行性状调查，统计的主要农艺性状有14个，包括商品熟性、叶球紧实度、单株总质量、叶球质量、叶球纵径、叶球横径、短缩茎高、株型、叶球抱合类型、叶球颜色、中肋色、叶球内叶颜色、霜霉病抗性、软腐病抗性。

1.3 数据处理

表型数据采用Excel 2021进行统计整理。统计后对9个质量性状（商品熟性、叶球紧实度、株型、叶球抱合类型、叶球颜色、中肋色、叶球内叶颜色、霜霉病抗性、软腐病抗性）按照《大白菜种质资源描述规范和数据标准》进行数量化处理（表2）[9]，把5个数量性状（单株总质量、叶球质量、叶球纵径、叶球横径、短缩茎高）分成6级并赋值（表3），赋值计算公式：1级定义为a≤X-2δ，6级定义为a≥X+2δ，每级间差1δ（a為具体数值，X为平均值，δ为标准差）。使用SPSS 24.0软件进行相关性、主成分和系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 数量性状的差异分析

33个大白菜品种的5个数量性状均存在一定的差异（表4），变异系数区间为9.76%～33.86%，其大小顺序为短缩茎高（33.86%）>叶球纵径（26.92%）>叶球质量（14.17%）>单株总质量（12.99%）>叶球横径（9.76%）。其中短缩茎高变异系数最大，为33.86%，变异幅度为1.50～7.30 cm，说明短缩茎高在各品种间存在最为广泛的变异，可选择潜力最大。叶球横径变异系数最小，仅为9.76%，是各种质间较稳定的性状，在品种创新与筛选上影响较小。

2.2 主要农艺性状的相关性分析

14个主要农艺性状相关性分析结果见表5。从表5可以看出，除霜霉病抗性和软腐病抗性与其他性状相关性较低外，其他性状间均存在显著或极显著的相关性。其中商品熟性与叶球抱合类型（0.451**）呈极显著正相关;叶球紧实度与叶球内叶颜色（0.347*）呈显著正相关;单株总质量与叶球内颜色（-0.429*）呈显著负相关;叶球质量与叶球纵径（0.431*）、株型（0.346*）、软腐病抗性（0.354*）呈显著正相关;叶球横径与叶球抱和类型（0.375*）呈显著正相关，与短缩茎高（-0.402*）呈显著负相关;短缩茎高与株型（0.354*）呈显著正相关;株型与叶球颜色（-0.383*）呈显著负相关，与叶球抱合类型（-0.797**）、中肋色（-0.534**）呈极显著负相关;叶球抱合类型与叶球颜色（0.407*）显著正相关，与中肋色（0.465**）呈极显著正相关。

2.3 主要农艺性状的主成分分析

对33个大白菜品种的14个主要农艺性状进行主成分分析，提取特征值大于1的主成分，共有5个，其特征值主成分累计贡献率达到69.16%（表6），基本上涵盖了14个农艺性状的主要信息，其包含因子可以作为大白菜品种表型筛选与创新的主要指标。提取这5个因子的主成分特征向量（表7）。由表6、表7可知，第1个主成分特征值为3.32，贡献率为23.716%，起主要作用的指标有叶球抱合类型（-0.857）、株型（0.834）、叶球颜色（-0.518）、叶球质量（0.517）、中肋色（-0.660），主要反映大白菜的叶球形状与颜色信息。第2个主成分特征值为2.137，贡献率为15.267%，起主要作用的指标有叶球紧实度（0.594）、单株总质量（-0.697）、叶球内叶颜色（0.748），主要反映大白菜的质量和叶球内叶颜色信息。第3个主成分特征值为1.585，贡献率为11.321%，起主要作用的指标有叶球质量（0.525）、叶球纵径（0.851），主要反映大白菜的叶球质量与大小信息。第4个主成分特征值为1.494，贡献率为10.671%，起主要作用的指标有短缩茎高（-0.521）、叶球横径（0.55）、软腐病抗性（0.706），主要反映大白菜的大小和抗病性的信息。第5个主成分特征值为1.146，贡献率为8.185%，起主要作用的指标有商品熟性（0.565）、叶球颜色（-0.623）、霜霉病抗性（0.425），主要反映大白菜的成熟性与叶球颜色的信息。

2.4 主要农艺性状的聚类分析

对33个大白菜品种的14个主要农艺性状的数据进行统一转换，运用SPSS24.0统计软件，采用组间连接系统聚类方法进行系统聚类分析，在平方欧式距离系数为20处可将33个大白菜品种分为6个组群（图1）。第Ⅰ组群包括11个大白菜品种，代表品种为耐抽薹春绿1号、秋绿75、秋绿60等，该类群主要表现为株型直立，叶球抱合类型为翻心，外叶色为绿色和浅绿色两种，内叶色为黄色和浅黄色两种，霜霉病抗性为高抗;第Ⅱ组群仅有1个大白菜品种杂2，该种质的产量最高，毛菜重与净菜重均为试材中最大，叶柄色与心叶色均为白色，生育期最长，是试材中最晚熟品种;第Ⅲ组群包括2个大白菜品种，为桔红2号、17-M4，该类群主要表现为球型叠抱，外叶色为黄绿色，区别于其他组群，叶柄色为绿白;第Ⅳ组群包括2个大白菜品种，为ZHSH108、青研CH-1，该类群主要表现为叶球纵径较大，叶球横径较小，叶球颜色和中肋色分别为浅绿色和绿白色两种，霜霉病抗性为高抗，软腐病抗性都为抗病;第Ⅴ组群包括16个大白菜品种，代表品种为京秋5号、京秋3号、凯丰一号、青研系列，该类群主要表现为株型半直立与开展，球型为叠抱和合抱，叶球颜色为浅绿色，中肋色为绿白色和浅绿色两种，商品熟性平均水平相对较早。第Ⅵ组群包括1个大白菜品种，为2016-3，该类群主要表现为叶球质量较高，叶球横径较大，是试材中叶球横径最大的品种（图2）。

3 讨论与结论

大白菜品种丰富多样，品种更新受地区、消费习惯等因素影响，直观、快速、简便易行地鉴定农艺性状是研究种质资源最基本的方法和途径之一[10-11]，其中产量、品质、抗病性是备受关注的性状，利用主成分分析、相关性分析和聚类分析等方法基于表型或基因型数据对作物品种的多样性进行评价已成为较普遍的做法，并广泛应用在多种作物的遗传多样性研究、分类和品种选育中[12]。笔者在本研究中选取了14个重要的农艺性状对供试品种进行系统评价分析，为天津乃至京冀地区大白菜新品种推广与更新提供参考依据。

笔者对33个大白菜品种的14个农艺性状进行了调查分析，研究结果表明供试材料具有丰富的遗传多样性。相关性分析表明：各性状间存在着不同程度的关联度，改变其中一个性状的特性可能引起其他几个性状的相应变化[13]。本试验结果发现，单株总质量与叶球纵径呈显著正相关，这与马英夏等[14]单株总质量与叶球纵径显著正相关的结论一致。主成分分析表明：前5个因子所含信息量占总体信息的69.16%，基本上可以反映大白菜农艺性状的总体信息。因此，在新品种的选择中，可根据目标调整各主成分的大小，选择适宜品种。

供试33个大白菜品种在平方欧式距离系数为20处分为6个组群，第Ⅰ类有11个品种，该类群主要为青麻叶类型品种，主要表现为株型直立，叶球抱合类型为翻心。第Ⅱ类有1个品种，第Ⅲ类有2个品种，第Ⅳ类有2个品种，第Ⅵ类有1个品种，这4类大白菜品种区别于其他组群的大白菜品种分别表现在单株总质量、叶球颜色、叶球质量与叶球横径性状上，这4类所占比重小，可能是供试品种资源不够广泛、个别性状差异大导致的。同时，表型性状受环境和栽培因素影响较大，而且表型性状的调查也存在一定的误差[15]。第Ⅴ类有16个品种，这类品种较多，其株型与叶球颜色基本一致，只是叶球的紧实度与叶球质量存在一定的差异。聚类分析较准确地将供试品种系统归类，可为品种的分类比较、择优选取提供科学参考。

笔者对大白菜种质资源基于部分表型数据进行鉴定分析，基本实现了对供试材料的初步评价。近几年，分子生物学发展迅速，种质间的遗传差异可以通过分子标记技术进行分析鉴定[16]，在后续工作中，可以将分子生物学技术与表型评价相结合，以便全面系统地分析种质的特征特性与遗传特点。

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