结球甘蓝单株产量与表型数量性状的灰色关联度分析

2024-02-01陈宝刚闫凤岐康少辉苏浴源申领艳栗淑芳

中国瓜菜 2024年1期

陈宝刚闫凤岐康少辉苏浴源申领艳栗淑芳

摘要：为明确结球甘蓝表型数量性状对单株产量影响的主次关系，促进高原冷凉区结球甘蓝新品种选育，运用灰色关联度分析法，对9份结球甘蓝新配组合单株产量与表型数量性状进行分析。结果表明，结球甘蓝单株产量与14个表型数量性状的关联度大小依次为：叶球横径>叶球纵径>中心柱高度>绿层数>绿层厚度>中心柱高度/叶球高>叶片长度>叶片宽度>外茎长度>外叶质量>开展度>中心柱宽度>株高>外叶数。叶球横径和叶球纵径对单株产量的影响最大，与单株产量的关联度分别为0.785 5和0.743 3。因此，在结球甘蓝杂交育种过程中，以产量为育种目标，优先考虑叶球横径和叶球纵径这2个性状，可以获得单株产量较高的结球甘蓝新品种。

关键词：结球甘蓝；单株产量；表型数量性状；灰色关联度

中图分类号：S635.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）01-039-06

Grey correlation analysis of yield per plant and phenotypic quantitative traits of cabbage

CHEN Baogang1， YAN Fengqi2， KANG Shaohui2， SU Yuyuan2， SHEN Lingyan2， LI Shufang2

（1. Zhangjiakou Rural Revitalization Promotion Center， Zhangjiakou 075000， Hebei， China; 2. Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences， Zhangjiakou 075000， Hebei， China）

Abstract： To clarify the primary and secondary relationship between phenotypic quantitative traits of cabbage and yield per plant， so as to promote the breeding of new varieties of cabbage in cold area of plateau. The results showed that the correlation between yield per plant and 14 phenotypic quantitative traits were as follows： Leaf head diameter > leaf head longitudinal diameter > stele height > green layer number > green layer thickness > stele height / leaf head height > leaf length > leaf width > outer stem length >head weight > expansion > stele width > plant height > outer leaf number. The results showed the transverse diameter and longitudinal diameter of leaf bulb had the greatest effect on yield per plant， and the correlation degree between the two traits and yield per plant was 0.785 5 and 0.743 3， respectively. Therefore， when yield was target in cabbage hybrid breeding， the two factors， leaf head transverse diameter and leaf head longitudinal diameter， should be given priority to obtain new varieties of cabbage with higher yield per plant.

Key words： Cabbage; Yield per plant; Phenotypic quantitative traits; Grey correlative

结球甘蓝（Brassica oleracea L. var. capitata L.）属于十字花科芸薹属蔬菜[1]，原产于地中海沿岸，16世纪开始传入我国并逐步得到推广[2]，现种植面积约90万hm2[3]，主要分布在我国东北、西北、华北等地区，除严寒的冬季外，春、夏、秋三季均可露地栽培；华南地区除了炎热的夏季，秋、冬、春3季都可栽培；长江流域可周年栽培。结球甘蓝植株喜冷凉、适应性广、产品耐贮运、营养物质丰富，受到种植者和消费者普遍喜爱。结球甘蓝营养丰富，所含的维生素、β-胡萝卜素、花青素、双硫氢硫基，具有抗氧化作用。据中医分析，甘蓝性平味甘，入胃、肾二经，被誉为天然“胃菜”[4]。

近年来，随着人们生活水平的不断提高、气候环境的不断变化和科学水平的不断发展，采用新技术培育出符合市场需求的高产、抗病、抗逆、优质新品种，一直是育种的主要目标。灰色系统理论和方法自20世纪80年代由邓聚龙[5]提出以来，目前已广泛应用于农作物品种产量与性状的关联分析、品种选育及综合评价等方面，并取得了显著成就。赖佳等[6]、张淑霞等[7]利用灰色关联度分析揭示农艺性状对产量影响的主次关系。秦永云等[8]对14个玉米新品种10个农艺性状与产量进行灰色关联度分析，结果表明产量与农艺性状的关联度由大到小依次为株高、穗位高、生育期、秃尖长、穗粗、出籽率、穗长、穗行数、行粒数、百粒质量。孙建等[9]、李鹏发等[10]采用灰色关联分析法对供试品种进行综合评价，筛选出了综合性状优良的品种。利用遗传力高、关联度大的其他性状进行间接选择，可获得单株产量较高的新品种，同时可大大提高甘蓝选育效率[11-13]。目前在高山高原地区这种特定的环境条件下采用灰色关联分析法进行产量与性状关联分析的研究较少。笔者采用灰色关联分析法对甘蓝单株产量和表型数量性状进行分析，以明確在高原冷凉区结球甘蓝表型数量性状对单株产量的影响，为结球甘蓝新品种培育和筛选提供科学依据，加快高产结球甘蓝新品种的选育进程。

1 材料与方法

1.1 材料

参试材料为张家口市农业科学院蔬菜研究所培育并提供的9份甘蓝新配组合。针对高原冷凉区人们消费习惯和市场需求，从106个初选组合中筛选出来的圆球形结球甘蓝，编号为20G1～20G9（表1）。

1.2 试验设计

试验于2021年4—7月在张家口市农业科学院喜顺沟基地进行。采取随机区组排列，3次重复，株行距为25 cm×50 cm，每小区面积11 m2，试验地周围设保护行。

1.3 农艺性状调查

每个小区随机选取8株结球甘蓝，按照《结球甘蓝种质资源描述规范和数据标准》[14]的方法，测定单株产量、株高、开展度、外叶质量、外叶数、叶片长度、叶片宽度、叶球纵径、叶球横径、中心柱高度、中心柱宽度等农艺性状。

1.4 数据分析

根据灰色系统理论[5]，将9份结球甘蓝新配组合单株产量及14个表型数量性状构建为一个灰色系统，新配组合测定的性状均作为该系统中的一个因素，其中单株产量（kg）作为参考序列，记为X0；14个主要农艺性状作为比较序列，株高（X1）/cm、开展度（X2）/cm、外叶质量（X3）/kg、外叶数（X4）/片、叶片长度（X5）/cm、叶片宽度（X6）/cm、叶球纵径（X7）/cm、叶球横径（X8）/cm、中心柱高度（X9）/cm、中心柱宽度（X10）/cm、中心柱高度/叶球高（X11）、绿层数（X12）、绿层厚度（X13）/cm、外茎长度（X14）/cm。

采用Microsoft Excel 2010计算各数量性状平均值，采用DPS7.05软件进行灰色关联度分析。

2 结果与分析

2.1 数据无量纲标准化处理

对9份结球甘蓝新配组合的单株产量和主要农艺性状的调查结果求平均值（表1）。由于原始数据中各性状量纲不同，须进行无量纲标准化处理，见式（1）。先分别求出各个序列的平均值和标准差，然后将各个原始数据[x'i（K）]减去平均值[xi]后再除以标准差[Si]，这样得到的新数据序列即为标准化序列[Xi（K）]。数据无量纲标准化处理结果见表2。

2.2 参考序列与比较序列间的绝对差值序列

求绝对差值序列见式（2）。

式中，ΔXi（K）为绝对差值序列；X0（K）为参考序列；Xi（K）为比较序列；其中[K∈1、2、3、……9（i=1、2、3、4、5、6、……14）;K为品系;i为表型数量性状。]

参考序列与各比较序列的绝对差值序列计算结果见表3。

2.3 单株产量性状与表型数量性状间的关联系数

最小绝对值差：Δmin=min（i）min（K）｜X0（K）-Xi（K）｜，为X0数列与Xi在K点的第二层次最小差数绝对值；最大绝对值差：Δmax=max（i）max（K）｜X0（K）-Xi（K）｜，为X0数列与Xi在k点的第二层次最大差数绝对值。

由表3可得第一层次差为：

min{ΔXi（K）}={0.161 8、0.295 4、0.258 5、0.150 7、0.050 5、0.091 6、0.076 8、0.188 6、0.131 5、0.323 4、0.308 7、0.123 3、0.081 3、0.299 0}；max{ΔXi（K）}={3.145 2、2.024 3、2.321 6、2.847 9、1.575 2、2.067 6、1.385 5、1.134 1、1.433 1、2.767 7、1.902 8、2.014 0、1.898 4、2.497 9}。

由此可得第二层次差为：

Δmin=min（i）min（K）｜X0（K）-Xi（K）｜=0.050 5；Δmax=max（i）max（K）｜X0（K）-Xi（K）｜=3.145 2；

關联系数计算如式（3）。

将表3式中差值序列ΔXi（K）值，代入公式（3），求出各参试结球甘蓝单株产量与表型数量性状的关联系数[ξi（K）]的值，计算结果见表4。参试结球甘蓝单株产量与不同性状的关联系数不同，不同品种单株产量与同一性状关联系数也存在差异。如参试结球甘蓝新配组合20G9的株高与单株产量关联系数最大为0.935 8，表明该组合对株高性状进行选择就易获得高产的结球甘蓝；20G1的株高与单株产量关联系数最小为0.344 0，表明该组合对株高进行选择就远离目标性状（单株产量）。关联系数越大，说明该性状越接近目标性状（单株产量）；关联系数越小，说明该性状对目标性状表现就越差。

2.4 单株产量与表型数量性状的关联度分析

表型数量性状与单株产量性状间的关联度为该性状所有品系关联系数的算术平均值，计算见公式（4）。

式中，[ri]为各农艺性状与单株产量性状间的关联度，[ξi（K）]为各品系其他农艺性状与单株产量性状间的关联系数。计算出单株产量与表型数量性状的关联度及关联度排序。

灰色权重系数（[Wi]），计算见公式（5）。

由表5可知，结球甘蓝单株产量与表型数量性状的关联度依次为叶球横径>叶球纵径>中心柱高度>绿层数>绿层厚度>中心柱高度/叶球高>叶片长度>叶片宽度>外茎长度>外叶质量>开展度>中心柱宽度>株高>外叶数。因此参试结球甘蓝品种表型数量性状对单株产量的影响以叶球横径和叶球纵径的关联度较大，分别为0.785 5和0.743 3，客观赋予的权重系数大，分别为0.081 8和0.077 4，说明叶球横径和纵径是单株产量形成的重要因素。其次为中心柱高度、绿层数、绿层厚度、中心柱高度/叶球高、叶片长度、叶片宽度、外茎长度、外叶质量、开展度、中心柱宽度、株高对单株产量形成有一定的影响；外叶数对单株产量的关联度最小，为0.598 1，客观赋予的权重系数最小，为0.062 3，对单株产量形成的贡献最小（表6）。

3 讨论与结论

灰色关联度分析法已广泛应用在新品种选育实践中，尤其在小麦[15]、玉米[16]、花生[17-18]、大豆[19-20]、油菜[21]、娃娃菜[22]和白菜[23]等农作物农艺性状的研究方面。可针对某个特定性状与其他多个相关性状进行关联分析，找出特定性状与相关性状间关系的强弱、大小和次序，若两性状变化的态势（方向、大小和速度等）基本一致，则他们之间的关联度较大，反之，关联度较小，这样可以有效地判断出相关性状对特定性状影响的主次关系。利用关联度求灰色权重系数，使权重系数从主观赋值变为客观求值，体现了各表型性状与单株产量的内在联系，可大大提高选育的准确性和效率。根据权重数据可构造结球甘蓝的综合评价模型：Ｈ＝0.064 3 X1＋0.066 8 X2＋0.067 5 X3＋0.062 3 X4＋0.073 7 X5＋0.069 7 X6＋0.077 4 X7＋0.081 8 X8＋0.076 9 X9＋0.064 5 X10＋0.074 7 X11＋0.076 1 X12＋0.075 2 X13＋0.069 4 X14，可进一步对各评价对象进行排序或分类研究。

笔者对结球甘蓝14个表型数量性状与单株产量性状的关联度分析表明，单株产量与表型数量性状的关联度大小依次为：叶球横径>叶球纵径>中心柱高度>绿层数>绿层厚度>中心柱高度/叶球高>叶片长度>叶片宽度>外茎长度>外叶质量>开展度>中心柱宽度>株高>外叶数。依据灰色关联度分析的原则，关联度数值越大，说明该性状对单株产量形成的影响越大；关联度数值越小，说明该性状对单株产量形成的影响越小。结果表明，结球甘蓝叶球横径和纵径对单株产量形成的贡献最大，与张秀荣等[24]、曹力强等[25]、方荣等[26]和李成琼等[27]的研究结果一致。外叶数对单株产量形成的贡献最小，也与张秀荣等[24]、李成琼等[27]的研究结果一致，而与方荣等[26]的研究结果不同，这可能与参试材料以及试验区生态环境不同有关。虽然结球甘蓝单株产量随叶球横径和纵径的增大而提高，但当增大到某一程度时，反而直接影响其商品性，因此，还要考虑品种的用途，根据市场需求，选择叶球横径和纵径适宜的品种。在结球甘蓝杂交育种过程中，可以把叶球横径和纵径作为选育高产丰产优质组合的重点标识性状，同时综合考虑各性状间的相互影响，选育出适合市场需要的综合性状表现良好的优异品种。

运用灰色关联度分析表型数量性状对单株产量的影响时，某一表型性状对单株产量影响的主导地位不是固定不变的，它受不同生态区域、不同时期或不同品种等因素的影响，从而导致影响产量的主导因子不同。屈洋等[28]、郭鹏燕等[29]、郑小国等[30]认为在植物的生长发育过程中，因不同试验区生态环境因子的变化可以直接影响植物叶片的组织结构、植株的生长速率等，从而影响产量。因此，在对得到的育种材料进行综合分析时，既要考虑优良基因型和各种外界因子，还要考虑各性状间的相互作用，找出对单株产量有影响的关键因素，并制定合理的综合评价方法，以便采取相应的措施，提高育种后代的选择效率。此外，笔者仅就结球甘蓝表型数量性状对单株产量的影响进行了统计分析，未考虑诸如抗逆性、抗病性、抗虫性等关键因素对单株产量的影响，该方面还有待进一步研究。

综上所述，笔者利用灰色关联度分析9个结球甘蓝新配组合的14个表型数量性状对单株产量形成的影响程度。结果表明，单株产量与表型数量性状的关联度大小依次为：叶球横径>叶球纵径>中心柱高度>绿层数>绿层厚度>中心柱高度/叶球高>叶片长度>叶片宽度>外茎长度>外叶质量>开展度>中心柱宽度>株高>外叶数。对单株产量的影响以叶球横径和叶球纵径最大，外叶数对单株产量影响最小。在结球甘蓝杂交育种过程中，注重叶球横径和纵径2个性状的选择，同时综合兼顾其他性状选择，有利于获得单株产量较高的结球甘蓝新品种。

参考文献

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