17个油葵产量及主要农艺性状的分析

2022-10-29段学艳杨海峰

安徽农业科学 2022年19期

温琳，段学艳，杨海峰

(山西农业大学小麦研究所，山西临汾 041000)

向日葵属菊科向日葵属，一年生草本植物，起源于北美西南部，具有较高的营养价值和经济价值。向日葵作为我国四大油料作物之一，主要种植在我国的西北、华北、东北和内蒙古地区，具有抗旱、抗盐碱、耐瘠薄、耐高低温等特点，是干旱与半干旱地区重要的油料作物和节水作物。油葵在山西省各个地区均可种植，是山西省重要的油料作物。

向日葵产量是数量性状，受到许多微效基因控制，同时易受气候、栽培条件影响。因此，了解不同材料间农艺性状的变异，分析主要农艺性状间的关系以及主要农艺性状对产量的影响可为选育高产、优质油葵新品种奠定基础。苏飞燕等对142份油葵品种进行了遗传多样性分析，结果表明产量与实粒重、实粒数、百粒重、盘径、株高呈极显著正相关。贾晓军研究结果表明，向日葵产量与结实率呈极显著正相关，影响产量的关键农艺性状以结实率、出仁率为主。梁春波研究结果表明，油葵单株产量与结实率呈极显著正相关，与百粒重、单株粒数、生育日数、籽仁率呈显著正相关。贾秀苹等研究发现，百粒重与产量呈极显著正相关，其次为单盘粒数，与其产量呈显著正相关。在此基础上，笔者采用变异分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析对17个油葵品种进行表型性状遗传多样性综合评价，以明确油葵的表型多样性及其综合表型性状评价指标，为提高油葵育种效率、拓宽油葵遗传基础、创制油葵新种质提供参考和依据。

1 材料与方法

供试材料为近年各育种单位登记的17个油葵杂交种(表1)。

试验于2021年在山西农业大学小麦研究所进行，灌溉条件良好，肥力适中。前茬作物为小麦，6月8日小麦收获后机械灭茬，机械开沟施底肥，施用N、P、K含量分别为15%、15%、15%的复合肥600 kg/hm，播前浇水，向日葵种植材料于6月15日人工播种，试验区出苗较全、长势正常，生育期间试验地进行常规田间管理，于2021年9月25日收获。

田间试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积为60 m(20 m×3 m)，行株距0.6 m，播种深度一般维持在3～4 cm为宜。每穴的播种量为1～2籽，将种子和土壤紧密压实。四周种4行保护行。

开花期田间调查叶片数，成熟期在中间行，顺序取10株测量株高、茎粗、花盘直径；小区全区收获、单晾计产。室内考察百粒重、粒长、粒宽、单株粒数、结实率、小区产量等。

采用Excel软件、SPSS 19.0统计软件对试验数据处理并进行分析。

2 结果与分析

对17个油葵品种的8个农艺性状进行检验。结果表明，不同品种间的株高(=888.4)、茎粗(=3.42)、盘径(=22.83)、百粒重(=14.59)、粒宽(=30.3)、单盘粒数(=3 891.6)、结实率(=177.45)和小区产量(=33.15)的差异极显著，不同品种的粒长(=0.34)差异不显著，因此对不同品种间的株高、茎粗、盘径、百粒重、粒宽、单盘粒数、结实率和小区产量进行多重比较。

由表1可知，凯福瑞LD67小区产量居首位，显著高于其他品种，其百粒重、茎粗也最高；SH606、鉴12、DR667、鉴9、鉴24、先正达606、油真多共7个品种小区产量分别居2～8位，其产量显著高于剩余品种，这7个品种间无显著差异；凯福瑞S606排在第9位，其小区产量与排名第10位的HF606差异不显著，但显著高于剩余品种；排名第10～13位的HF606、DW667、XC567、NW567间小区产量差异不显著，但显著高于排在第14～17位的NWS303、NWS12244、NWS567和嘉葵9033，而后4个品种之间无显著差异。

表1 不同油葵品种小区产量及农艺性状的多重比较

对17个油葵品种的农艺性状进行统计分析，结果见表2。由表2可知，11个性状中单株粒数的标准差最大，为268.35粒，说明这17个品种在单株粒数上有非常大的变异，株高的标准差次之，为40.39 cm，其他依次为生育期、盘径、小区产量、叶片数量、百粒重、茎粗、结实率、粒宽、粒长。粒长的标准差最小，为0.02 cm，说明17个品种粒长差异不大。从表2可以还看出，油葵各品种之间的变异很丰富，变异系数在1.85%～26.39%，其中株高的变异系数最大，为26.39%，其他依次为单株粒数、小区产量、盘径、结实率、百粒重、叶片数、粒宽、生育期、茎粗、粒长；粒长的变异系数最小，为1.85%。综上所述，供试油葵不同品种间性状变异较大，其丰富的变异为筛选优异种质品种奠定了基础。

对17个油葵品种的10个农艺性状和小区产量进行简单的相关性分析(表3)，相关分析结果表明，10个农艺性状与小区产量的相关性由大到小分别为结实率、百粒重、盘径、单株粒数、茎粗、生育期、粒长、粒宽、株高、叶片数量，相关系数分别为0.916、0.772、0.714、0.683、0.579、0.475、0.442、0.358、0.237、0.043。其中，5个性状呈显著或极显著相关，其余5个性状呈不显著相关。具体来看，结实率、百粒重、盘径、单株粒数与小区产量呈极显著正相关，表明结实率越高，小区产量越高；百粒重越高，小区产量越高，盘径越大，小区产量越高；单株粒数越大，小区产量越高。茎粗与小区产量呈显著相关，表明茎秆越粗，小区产量越高；生育期、粒长、粒宽、株高、叶片数量与小区产量呈不显著正相关，表明这些性状对小区产量直接影响不大。

对各农艺性状之间的相关性分析表明(表3)，株高与百粒重、单株粒数、茎粗、结实率、叶片数量、粒长、粒宽呈不显著正相关。株高与盘径、生育期呈不显著负相关；茎粗与结实率呈极显著正相关(0.767)，与生育期、单株粒数、百粒重、盘径、叶片数量、粒长、粒宽呈不显著正相关。盘径与单株粒数、结实率、粒宽呈极显著正相关，与粒长、生育期、百粒重呈不显著正相关，与叶片数量呈微弱的负相关。叶片数量与生育期、结实率呈不显著正相关，与百粒重、粒长、粒宽、单株粒数呈负相关。百粒重与粒长、结实率呈极显著正相关，与单株粒数、生育期、粒宽呈不显著正相关。生育期与单株粒数呈显著正相关，与结实率、粒长、粒宽呈不显著正相关。粒长与粒宽呈极显著正相关，与单株粒数呈显著正相关，与结实率呈不显著正相关。粒宽与单株粒数呈极显著正相关(0.729)，与结实率呈不显著正相关。单株粒数与结实率呈极显著正相关。许多农艺性状对小区产量虽然没有直接显著相关，但通过其他性状存在间接相关，如粒宽与小区产量呈不显著正相关，但与单株粒数呈极显著正相关，单株粒数又与小区产量呈极显著正相关。因此，在油葵新品种选育时，不能只考虑单一的或少数几个与小区产量直接相关的农艺性状，还要考虑间接相关性状影响。相互影响的性状间达到一定平衡，油葵产量也达到最大。

表2 油葵主要农艺性状统计分析

表3 参试油葵产量与农艺性状的相关系数

为充分反映各因素中起主导作用的综合指标，计算出11个性状的特征根、相应的特征值和特征根的累计贡献率，根据特征值大于1的标准，选取前3个主成分，其累计贡献率为77.89%(表4)，因此可概括17个油葵品种11个性状的绝大部分信息。

主成分分析结果显示，主成分1的特征值是5.19，贡献率为47.20%。主成分特征向量中，小区产量的贡献率最大，可称为产量因子，其特征向量中结实率、单株粒数、盘径的贡献率也较大。主成分2的特征值为1.94，贡献率为17.64%，此主成分的特征向量中，叶片数量贡献率最大，可称为叶片数量因子。主成分3的特征值为1.43，贡献率为13.05%。株高的贡献率最大，可称为株高因子，

特征值与成分数相互关系的碎石图(图1)显示，特征值及其拐点曲线，前3个成分数的曲线明显高于后面成分数的斜率，进一步表明前3个主成分基本代表了11个性状指标的绝大部分信息。

运用SPSS 19.0系统聚类中Eucldean距离聚类和平均联接(组间)构建谱系图(图2)，基于11个性状数据的聚类分析结果显示，在遗传距离为7处，将17个油葵品种分为3类、第Ⅰ类群包括12份材料，这类群体茎杆偏细、花盘偏小、生育期较短、籽粒偏小(粒长、粒宽都小)、单株粒数偏少，结实率偏低、小区产量偏低。第Ⅱ大类群包括4份材料，这类群体株高较高、百粒重较高、籽粒较长、结实率较高、小区产量较高。第Ⅲ大类群包括1种，该类群的特点是单株粒数较多、茎秆粗壮、花盘较大、叶片较多、籽粒较宽、结实率较高、生育期较长。

表4 油葵11个性状的主成分入选特征值与特征向量

图1 油葵11个性状特征值与成分数相互关系碎石图Fig.1 Lithotripsy diagram of the relationship between characteristic values of 11 traits and component numbers of oil sunflower

由图2和表5可知，17个品种农艺性状变异丰富，具有丰富的遗传多样性，也反映出供试材料遗传背景的复杂性。

3 结论与讨论

在向日葵育种中，向日葵的产量受到多个农艺性状的影响，而这些性状大多是数量性状，且受多基因的控制。该研究对17个油葵品种进行了变异分析、相关分析、主成分分析和聚类分析。结果表明，17个品种主要农艺性状存在着较大的变异，且某些农艺性状数据离散程度较高，变异系数较大，其中株高、单株粒数、盘径、结实率、百粒重这5个性状的变异幅度较大，离散程度较高，表明这5个性状变异丰富，有较大可能通过选择利用；相关分析可知，结实率、百粒重、盘径与小区产量呈显著正相关，表明结实率越高、盘径越大，百粒重越高，小区产量就越高，这与前人研究结果大体一致；另外，叶片数与小区产量呈正相关，表明叶片数越多，小区产量越高，粒长与小区产量呈正相关，表明粒长越长，小区产量越高，但粒长与叶片数又呈负相关，反映出影响产量的性状之间既相互联系又相互制约。对11个性状进行主成分分析，将油葵的主要农艺性状指标转化成3个主成分，且这3个主成分的累计贡献率达77.89%，分别为产量因子、叶片数量因子和株高因子，其所表达的综合信息可以反映全部性状的绝大部分遗传信息，为油葵品种选择提供了依据。综合来看，在油葵新品种选育时，应选择单盘粒数多、结实率高、百粒重高、株高较高、盘径大的性状，同时还需把叶片数、粒宽、生育期、茎粗、粒长等其他性状作为综合考虑的因素。