德江红天麻主要农艺性状的数量分析

2023-12-25黄晓润刘倾城张丽娜曾宪强黄万兵杨通静朱国胜桂阳

湖北农业科学 2023年11期

黄晓润刘倾城张丽娜曾宪强黄万兵杨通静朱国胜桂阳

摘要：研究638株德江红天麻（Gastrodia elata BI. f. elata）的18个农艺性状，并进行变异系数、相关性、因子和通径分析。结果表明，德江红天麻地上部分农艺性状中，花茎粗度、花被筒长度、花被筒宽度、子房长度、果实长度和果实宽度具有较高的一致性和特异性，其因子贡献率和通径分析的正向直接作用也较大；地下部分主要农艺性状中，纵长、横长和环纹数的变异系数较小，与单个块茎鲜重有极为显著的相关性，其因子贡献率和通径分析的正向直接作用也较大。上述主要农艺性状可作为德江红天麻品质控制和品种选育的关键性状指标。

关键词：红天麻（Gastrodia elata BI. f. elata）；农艺性状；通径分析；数量分析；德江县

中图分类号：S567.23+9 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2023）11-0078-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.11.014 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Quantitative analysis of main agronomic characters about Gastrodia elata BI. f. elata

from Dejiang

HUANG Xiao-run1， LIU Qin-cheng1， ZHANG Li-na1， ZENG Xian-qiang2， HUANG Wan-bing1，

YANG Tong-jing1， ZHU Guo-sheng1， GUI Yang1

（1.Institute of Crop Germplasm Resources， Guizhou Academy of Agricultural Sciences/Guizhou Key Laboratory of Edible Fungi Breeding， Guiyang 550006， China；2.Guizhou Tiande Agricultural Products Development Co.， Ltd.， Dejiang 565200，Guizhou， China）

Abstract： The 18 agronomic traits of 638 Gastrodia elata BI. f. elata were studied， and the coefficient of variation， correlation， factor and path analysis were carried out. The results showed that among the aboveground agronomic traits of Gastrodia elata BI. f. elata， there were high consistency and specificity in stem diameter， perianth tube length， perianth tube width， ovary length， fruit length and fruit width， and the direct positive effects of factor contribution rate and path analysis were also large； among the main agronomic traits in the underground part， the variation coefficient of longitudinal length， transverse length and ring number was small， and had a significant correlation with the fresh weight of the single tuber， and the direct positive effect of factor contribution rate and path analysis was also large. The main agronomic traits mentioned above could be used as the key traits for quality control and variety breeding of Gastrodia elata BI. f. elata from Dejiang.

Key words： Gastrodia elata BI. f. elata； agronomic traits； path analysis； quantitative analysis； Dejiang county

20世纪50年代，天麻（Gastrodia elata Bl.）开始在全国各地出现人工栽培研究［1］，德江县有着悠久的天麻生产历史，早在明清时期就作为贡品，有“天麻佳品出贵州、贵州天麻看德江”之说，2007年5月，德江天麻获批为“国家地理标志保护产品”。德江县种植天麻品种主要为红天麻（Gastrodia elata BI. f. elata）、绿天麻（Gastrodia elata f. viridis Makino），其特点为个大、肥厚、色淡黄、质坚实、难折断、特异味浓，更具备天麻素含量高、重金属含量低、无农药残留量等质量特色特征［2］。據贵州省质量技术监督局抽样检测，德江天麻的天麻素含量高达0.36%～1.30%，远高于0.22%的国家标准。

云南省昭通市、贵州省大方县等主产区天麻农艺性状己有相关研究［3-7］，但鲜见德江红天麻农艺性状系统的研究报道。各农艺性状存在主次之分，且这些性状之间也存在不同程度的相关性，在实际工作中，弄清各农艺性状影响的主次关系，可以为红天麻栽培、品种选育、品质控制提供科学依据。本研究观察记录了638株德江红天麻的11个地上部分农艺性状和7个地下部分农艺性状，通过对德江红天麻地上与地下部分的农艺性状进行数量分析，包括变异系数分析、相关分析、因子分析和通径分析等方法［8-16］，探讨了德江红天麻地上部分农艺性状之间的关系、地下部分农艺性状与单个块茎鲜重之间的关系。该研究首次对德江红天麻的农艺性状进行数量分析，以期为德江红天麻的质量控制和品种选育奠定研究基础，现将研究结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

红天麻箭麻来源于德江县天德农产品开发有限责任公司历时10年留种纯化的本地红天麻，后经贵州省农作物品种资源研究所朱国胜研究员鉴定为兰科天麻属植物红天麻的地下块茎。

1.2 方法

1.2.1 德江红天麻的抽薹、开花留种选择900个德江红天麻箭麻用于抽薹开花留种，具体方法参考中华人民共和国农业行业标准《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南天麻（NY/T 2593—2014）》，每株红天麻一一对应进行标号，命名编号为1至900，对应记录每株红天麻的地上部分农艺性状和地下部分农艺性状。

1.2.2 农艺性状调查与统计

1）地上部分农艺性状调查。参考NY/T 2593—2014的标准，选取11个农艺性状作为对德江红天麻箭麻的地上部分农艺性状进行调查与统计的指标，指标包括花茎高度（D1）、花茎粗度（D2）、花被筒长度（D3）、花被筒宽度（D4）、子房长度（D5）、花序轴长（D6）、果实长度（D7）、果实宽度（D8）、果实长宽比（D9）、果实鲜重（D10）、果实数量（D11）。

2）地下部分农艺性状调查。参阅文献［16］并结合实际生产，选取6个农艺性状作为对德江红天麻地下部分主要农艺性状进行调查与统计的指标，并明确相应的调查方法，指标包括单个块茎鲜重（C1）、纵长（C2）、横长（C3）、纵横比（C4）、环纹数（C5）、鹦哥嘴直径（C6）、鹦哥嘴长度（C7）。

1.3 数据分析

采用SPSS 22. 0软件分别对德江红天麻的地上部分、地下部分主要农艺性状的变异系数、相关性、因子和通径进行分析。

2 结果与分析

试验共种植德江红天麻箭麻900个，从箭麻萌动、抽薹、开花到果实成熟完整的有638株（图1），因此完整记录了638株德江红天麻生长过程中的各项性状指标，并对其数据进行整理。

2.1 德江红天麻主要农艺性状的变异系数

德江红天麻地上部分的花茎粗度、花被筒长度、花被筒宽度、子房长度、果实长度、果实宽度、果实长宽比的变异系数较小，分别为9.73%、6.05%、6.58%、9.95%、10.96%、11.61%、7.84%，表明同一种质之间上述7个性状较为稳定，具有较高的一致性。花茎高度、花序轴长、果实鲜重、果实数量变异系数分别为25.17%、27.92%、43.75%、21.95%，变异系数较大，一致性较低（表1）。

德江红天麻地下部分主要农艺性状如表2所示，其中，鹦哥嘴直径长度变异较大，变异系数为15.38%，单个块茎鲜重、纵长、横长、纵横比、环纹数和鹦哥嘴长度变异较小，变异系数分别为13.00%、8.49%、9.49%、13.30%、10.36%和13.30%，属于较稳定的性状，则可作为其品质控制的性状指标。

2.2 德江红天麻主要农艺性状的特异性

对比德江红天麻地上部分的农艺性状与天麻标准（NY/T 2593—2014）的區别，结果（表3）表明，花茎粗度、花被筒长度、花被筒宽度、子房长度、花序轴长、果实长度和果实宽度具有较高的特异性，花茎高度、果实鲜重和果实数量不具有特异性。

2.3 德江红天麻主要农艺性状间的相关性

由表4可知，德江红天麻各性状间存在一定的相关性，单个块茎鲜重与地下部分农艺性状纵长、横长、环纹数、鹦哥嘴直径具有极显著的正相关性，相关系数分别为0.422、0.338、0.294和0.166，与地上部分农艺性状花茎粗度、花被筒宽度和果实数量具有极显著的正相关性，相关系数分别为0.382、0.122和0.206，果实长度与果实宽度的相关系数最高，为0.782。

2.4 德江红天麻主要农艺性状的因子分析

对11个德江红天麻地上部分农艺性状分别进行KMO和Bartlett球形度检验，其KMO检验值为0.631，Bartlett球形度检验给出的相伴概率为0，表明变量间具有极显著相关性。对11个变量指标进行因子分析，得到其因子特征值及贡献率如表5所示。由于前4个因子特征值的累计贡献率达76.255%，表明前4个因子对总信息量的解释度达76.255%，故取前4个因子建立因子载荷值矩阵，并用最大方差法进行旋转，得到旋转后的因子载荷矩阵（表6）。由表6可知，依据因子载荷值大于0.5的原则，得出因子1包括花茎高度、花被筒宽度、花序轴长、果实长度、果实宽度、果实数量；因子2包括花被筒长度、子房长度；因子3包括花茎粗度、果实鲜重；因子4包括果实长宽比。

同时对6个德江红天麻地下部分性状分别进行KMO和Bartlett球形度检验，其KMO检验值为0.557，Bartlett球形度检验给出的相伴概率为0，表明变量间具有极显著相关性。对6个变量指标进行因子分析，得到其因子特征值及贡献率如表7所示。由于前3个因子特征值的累计贡献率达75.187%，表明前3个因子对总信息量的解释度达75.187%，故取前3个因子建立因子载荷值矩阵，并用最大方差法进行旋转，得到旋转后的因子载荷矩阵（表8）。由表8可知，依据因子载荷值大于0.5的原则，得出因子1包括单个块茎鲜重、纵长、纵横比、环纹数；因子2包括横长；因子3包括鹦哥嘴直径、鹦哥嘴长度。因子1的贡献率为34.870%，因子2的贡献率为25.537%，前2个因子的贡献率均大于25%，表明纵长、纵横比、环纹数、单个块茎鲜重和横长对天麻种质的生长具有重要意义。

2.5 德江红天麻主要农艺性状的通径分析

根据德江红天麻生长发育规律，以果实数量为因变量（Y），其余农艺性状为自变量进行通径分析。

分析各直接通径系数（表9）发现，地上部分各性状对果实数量正向直接作用大小表现为花序轴长（X6）＞花茎高度（X1）＞花茎粗度（X2）＞花被筒长度（X3）＞果实长度（X7）＞果实长宽比（X9）＞果实宽度（X8）＞子房长度（X5）＞花被筒宽度（X4）＞果实鲜重（X10）。各间接通径系数中，花茎高度通过花序轴长对果实数量的间接作用最大，其间接通径系数为0.239。

花茎高度的直接通径系数为0.222，但间接效应总和为0.176，表明花茎高度与果实数量最终呈正相关；花茎粗度的直接通径系数为0.218，但间接效应总和为0.295，表明花茎粗度与果实数量最终呈正相关；花被筒长度的直接通径系数为0.103，但间接效应总和为0.191，表明花被筒长度与果实数量最终呈正相关；花被筒宽度的直接通径系数为-0.115，但间接效应总和为0.265，表明花被筒宽度与果实数量最终呈正相关；子房长度的直接通径系数为-0.100，但间接效应总和为0.191，表明子房长度与果实数量最终呈正相关；花序轴长的直接通径系数为0.313，但间接效应总和为0.123，表明花序轴长与果实数量最终呈正相关；果实长度的直接通径系数为0.101，但间接效应总和为0.007，表明果实长度与果实数量最终呈正相关；果实宽度的直接通径系数为-0.084，但间接效应总和为0.289，表明果实宽度与果实数量最终呈正相关；果实长宽比的直接通径系数为-0.043，但间接效应总和为0.026，表明果实长宽比与果实数量最终呈负相关；果实鲜重的直接通径系数为 -0.147，但间接效应总和为0.222，表明果实鲜重与果实数量最终呈正相关。

由表10可知，各性状对单个块茎鲜重正向直接作用大小表现为纵长（X1）＞横长（X2）＞环纹数（X4）＞鹦哥嘴直径（X5）＞鹦哥嘴长度（X6）＞纵横比（X3）。

各个间接通径系数中，纵横比通过纵长对单个块茎鲜重的间接作用最大，其间接通径系数为0.420；纵长通过横长、纵横比、鹦哥嘴长度对单个块茎鲜重产生间接负效应，亦通过环纹数、鹦哥嘴直径产生正向间接效应，且间接效应总和为-0.159，但纵长自身的正向作用仍较大，最终其与单个块茎鲜重呈正相关；横长的直接通径系数为0.229，同时产生正向间接效应，最终与单个块茎鲜重呈正相关；纵横比的直接通径系数为-0.258，但间接效应总和为0.286，与单个块茎鲜重呈显著正相关但作用系数很小，表明对单个块茎鲜重影响较小；环纹数的直接通径系数为0.132，通过横长、纵横比和鹦哥嘴长度对单个块茎鲜重产生负向间接作用，但其通过纵长和鹦哥嘴直径对单个块茎鲜重产生较大的正向间接效应，最终综合体现为正向间接作用，与单个块茎鲜重呈正相关；鹦哥嘴直径的直接通径系数为0.041，系数较小，受其正向间接作用影响，间接效应总和为正，且与单个块茎鲜重呈正相关；鹦哥嘴长度的直接通径系数为-0.038，影响为负，但受其正向间接作用影响，间接效应总和为正，与单个块茎鲜重呈显著正相关，但作用系数较小，因此对单个块茎鲜重影响较小。

3 小结与讨论

本研究对德江红天麻各部分农艺性状数据进行分析，结果表明，地上部分农艺性状的变异系数中，花茎粗度、花被筒长度、花被筒宽度、子房长度、果实长度、果实宽度和果实长宽比变异系数较小，且具有高度的一致性。在与天麻行业标准的对比中发现，花茎粗度、花被筒长度、花被筒寬度、子房长度、花序轴长、果实长度和果实宽度具有高度的特异性。相关分析中，单个块茎鲜重与地上部分农艺性状花茎粗度、花被筒宽度和果实数量具有极显著的正相关性，有研究发现乌天麻单株花数是影响乌天麻箭麻单株蒴果数的最主要因子［17］，本研究也证实德江红天麻箭麻单株蒴果数可能会对单个块茎鲜重有较大的影响。同时在因子分析中发现，花茎高度、花被筒宽度、花序轴长、果实长度、果实宽度、果实数量、花被筒长度、子房长度和花茎粗度的因子贡献率较大。在通径分析中，地上部分各性状中花茎粗度、花序轴长、花茎高度、花被筒长度、果实宽度、花被筒宽度、果实长度、子房长度和果实鲜重对果实数量具有较大的正向直接作用。结合以上讨论分析可知，花茎粗度、花被筒长度、花被筒宽度、子房长度、果实长度和果实宽度这6个农艺性状具有较高的一致性且具有特异性，其因子贡献率和通径分析中的直接作用也较大，因此可将其作为德江红天麻申请新品种保护时的DUS测试指标。

地下部分主要农艺性状分析显示，纵长、横长和环纹数变异较小，属于较稳定的性状。相关分析表明，德江红天麻纵长、横长、环纹数和鹦哥嘴直径对单个块茎鲜重有极为显著的影响，此结果与王丽等［18］研究结论中影响单个块茎鲜重的某些农艺性状指标一致。在因子分析中单个块茎鲜重、纵长、纵横比、环纹数、横长、鹦哥嘴直径和鹦哥嘴长度的因子贡献率较大。结合通径分析，地下部分各性状中，纵长、横长、环纹数和鹦哥嘴直径对单个块茎鲜重产生了正向的作用，结合以上分析可将纵长、横长和环纹数作为德江红天麻品质控制和品种选育的关键性状指标。在相关性分析中，鹦哥嘴直径对单个块茎鲜重有显著影响，但因子分析表明，鹦哥嘴直径对单个块茎鲜重直接作用较小，这可能是因为德江红天麻各农艺性状间的相关性分析只是简单的两两比较，没有考虑各性状间的相互作用，各农艺性状与单个块茎鲜重之间的关系复杂，但相关性、因子和通径分析结果均表明，纵长、横长和环纹数是德江红天麻单个块茎鲜重高产的最佳指标。单个块茎鲜重可能不仅受地下部分农艺性状的影响，还可能与生长环境、栽培方式等有关系，因此，在开展德江红天麻质量控制和品种选育工作时，可将农艺性状与生长环境等各项因素相结合进行深入研究，从而系统评价各农艺性状对德江红天麻质量的影响因子，以期科学指导天麻育种与栽培生产。

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