21个粟米品种经济性状的相关性及聚类分析

石丽敏， 吕学高， 朱正梅， 宋费玲， 许巧贤， 陈一波， 卢华兵

(浙江省农业科学院玉米与特色旱粮研究所，浙江 东阳 322100)

粟米 (Setariaitalica)，北方俗称谷子，原产于我国，是最古老的谷类作物之一，去壳后就是小米，是广大人民群众喜爱的杂粮。近些年，随着人们物质生活水平的不断提高，小米以其独特的风味和丰富的营养价值受到越来越多的消费者喜爱。因此，近年来对谷子的研究报道较多[1-4]，但是研究主体基本上都是北方谷子主产地区的谷子品种，对于南方品种研究报道的不多[5]。浙江省虽不是我国粟米主要种植区，但也素有种植粟米的传统，且因地形地貌多变、气候资源多样，有许多丰富的地方种质资源。本研究选取了21个粟米品种，包含了18个北方品种和3个集中种植在浙江同一区域的品种，利用SPSS软件对其进行了经济性状相关性分析和聚类分析，以期能为粟米资源的进一步利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

参试粟米品种共计21个，品种信息见表1。

表1 供试的21个粟米品种信息

1.2 处理设计

21份粟米材料于2020年种植于浙江省玉米与特色旱粮研究所李宅试验基地，前茬为鲜食玉米，土壤肥力中等。试验采用随机区组设计，重复2次，每个小区长13.5 m，宽5.2 m，开沟起4垄，每垄种植2行，行距65 cm,株距7 cm。7月24日播种，撒播，8月10日人工间苗定苗。施肥、治虫等田间管理基本一致，后期根据各个品种成熟度，分批收获。

1.3 调查项目及方法

调查生育期和有关经济性状。成熟期从每个小区中随机选取10株进行性状调查和数据采集。

生育期：从出苗的当日算起，到成熟期之日止的天数。

株高：地上部分到穗顶部的高度，取平均值。

穗长：从穗基部最后穗码到顶端(包括无效码)的长度，取平均值。

穗粗：穗中部的周长，取平均值。

单穗重：单个谷穗晾干后称重，取平均值。

穗粒重：将以上所收谷穗分别脱粒并称重，取平均值。

千粒重：从以上所收谷粒中随机挑选3组1 000粒并称重，取平均值。

1.4 数据分析

利用SPSS(19.0)软件对以上21个谷子品种的经济性状进行相关性分析和聚类分析，主要运用了SPSS软件中的系统聚类模块进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 经济性状变异系数分析

参试各品种均无分蘖。对21个粟米品种的各性状测量值(表2)进行描述统计(表3)。由表3可以看出，各性状的变异系数均较大，尤其是单株穗重和单穗粒重，变异系数分别高达39.54%和42.27%，生育期和千粒重的变异系数相对较小，但是也分别为10.32%和10.58%。

表2 21个粟米品种经济性状表现

表3 21个粟米品种经济性状的统计量

2.2 经济性状的相关性分析

由表4可知，千粒重与生育期、穗粗呈不显著正相关，与其余性状呈不显著负相关。单穗粒重、单株穗重都与除千粒重外的其他5个性状均呈极显著正相关，其中单穗粒重与生育期和单株穗重的相关系数分别高达0.834和0.983，单株穗重与生育期的相关系数为0.829。株高与穗粗呈不显著正相关，与除千粒重外的其他4个性状均呈极显著正相关，其中与穗长的相关系数最高，为0.791。穗粗与其他各性状均呈正相关，其中与生育期、单株穗重、单穗粒重呈显著正相关，与生育期相关系数最高，为0.591。

表4 21个粟米品种经济性状相关系数

2.3 聚类分析

根据经济性状数据，对21个粟米品种进行聚类分析。图1是采用平均连接法绘制的聚类图，可以看出，在遗传距离25附近，将21个粟米品种分成两大类，第一大类包括18个品种，这些品种全部是北方类型的品种，在浙江地区种植多数表现为生育期较短、植株较矮、穗长较短，单株穗重和单穗粒重均较轻。第一大类在遗传距离5附近又分了2个亚类，第一个亚类包括16个品种，第二个亚类只有2个品种，第二亚类的株高明显高于第一亚类。第二大类包括3个品种，全部为浙江地区品种，表现为生育期较长、植株较高、穗长较长，单株穗重和单穗粒重均较重。

图1 21个粟米品种基于中心连接法的聚类结果

3 小结与讨论

21个粟米品种的经济性状变异系数均较高，说明各品种间差异较大，品种类型比较丰富。因栽培中影响产量的因素比较复杂，为了客观地反映各品种的特性，本研究仅对记载的各性状与单株产量即穗粒重进行了相关性分析，结果显示，除千粒重外，生育期、株高、穗长、穗粗、单株穗重均与单穗粒重呈极显著正相关，单株穗重与之相关系数最高，与任月梅等[6-7]研究结果一致。

同一粟米品种在不同的生态区域种植，受环境的影响，其生育特性、产量特性、品质特性及抗逆性等方面都会有很大的改变[8],本研究中各粟米品种的性状仅代表该品种在浙江地区种植的表现。根据聚类结果,21个粟米品种共分成了两大类，一类全部为北方品种，另一类则为浙江省品种，且遗传距离较远，聚类结果和品种的生态类型具有较高的一致性，也说明浙江省地方粟米品种与北方粟米主产区的粟米品种在经济性状上确实存在较大的遗传差异。粟米属于光温敏感型作物，大多数品种适应性窄、地域性强，浙江省虽不是我国粟米初生起源中心, 但因其地形地貌多变、气候资源多样, 在长期的自然条件和人为选择下, 逐渐形成了特异的粟米地理生态类型[5]。聚类分析的结果，可以为粟米种质资源的区域融合、基因聚合以及育种提供详细的参考。