(高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所， 山西 晉中 030600)

薏苡為禾本科薏苡屬一年生或多年生草本植物，是傳統(tǒng)的藥糧兼用的栽培經(jīng)濟(jì)作物[1-3]。薏苡的果實(shí)、根、葉均可入藥，主要藥用和食用的部位是種仁，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，是一種高蛋白質(zhì)、高氨基酸、中糖、中脂肪的綠色食品，歐洲人把薏苡稱之為生命健康之禾，日本則將薏苡歸屬于保健糧食作物[4-5]。薏苡擁有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，還被廣泛應(yīng)用于保健品、化妝品等領(lǐng)域。市場(chǎng)的需求量大，有很好的發(fā)展前景[6-8]。

目前對(duì)薏苡的研究主要在形態(tài)、栽培、營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值等方面，細(xì)胞遺傳學(xué)方面也有較深入的研究[9-13]。就我國(guó)現(xiàn)在種植的薏苡類(lèi)型來(lái)說(shuō)，大都是農(nóng)家品種，產(chǎn)量低，抗性弱，缺乏優(yōu)良的生產(chǎn)用種，制約著薏苡產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[14]。本試驗(yàn)對(duì)來(lái)自不同地區(qū)的37份薏苡種質(zhì)資源的7個(gè)主要農(nóng)藝數(shù)量性狀進(jìn)行綜合測(cè)定，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)參試品種進(jìn)行主要農(nóng)藝性狀的綜合評(píng)價(jià)，從中篩選適合山西晉中氣候特點(diǎn)綜合性狀優(yōu)良的薏苡種質(zhì)或品種，以其為山西晉中地區(qū)薏苡產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供種質(zhì)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試材料選用來(lái)自不同產(chǎn)地的37個(gè)薏苡種質(zhì)資源見(jiàn)表1。

表1 37份薏苡名稱

材料名稱 代號(hào) 材料名稱 代號(hào) 材料名稱 代號(hào) 廣西白薏苡x1 巴達(dá)栽培薏苡x14 昌平草珠子x27 富薏一號(hào)x2 太谷2-4x15 安國(guó)薏苡x28 黔薏16-2x3 川紫薏苡x16 臺(tái)安農(nóng)家種x29 通江白薏苡x4 南河村薏苡x17 橋頭六谷x30 臨沂薏苡x5 安國(guó)五谷x18 薏苡x31 貞豐五谷x6 盤(pán)縣五谷x19 義縣農(nóng)家種x32 紫云五谷x7 吉林小黑殼x20 綠花川谷-1x33 石英薏苡x8 承德薏苡x21 綠花川谷-2x34 錦屏白薏米-1x9 85-1x22 贛南薏米x35 錦屏白薏米-2x10 草選4號(hào)x23 薏14x36 昌黎黑川谷-1x11 巴達(dá)栽培薏苡x24 貴14x37 昌黎黑川谷-2x12 太谷2-14x25 昌黎黑川谷-3x13 平定五谷x26

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所修文基地進(jìn)行。種子浸泡1 d后[15]，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，3行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，行距0.6 m，株距0.1 m進(jìn)行播種?；ㄆ趪?yán)格套袋授粉，田間管理同一般生產(chǎn)田。成熟期調(diào)查株高、主莖粗、主莖節(jié)數(shù)、有效分蘗數(shù)等性狀。調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)參照《薏苡種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[16]。

表2 不同薏苡種質(zhì)農(nóng)藝性狀的方差分析

數(shù)值株高/cm主莖粗/cm主莖節(jié)數(shù)/節(jié)分枝節(jié)位/節(jié)有效分蘗數(shù)/個(gè)百粒重/g生育期/d最大值220.80 1.66 14.3 5.0 14.70 33.63140.0最小值90.400.67 5.3 1.01.006.65119.0平均值163.701.209.82.3 7.1012.10 129.9極差130.401.0510.04.013.7028.0121.0變異系數(shù)/%20.1017.4021.850.350.9038.504.7

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用DPS[17]軟件和Excel軟件進(jìn)行方差分析，綜合評(píng)定運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同薏苡種質(zhì)農(nóng)藝性狀的方差分析

37份薏苡種質(zhì)各性狀的最大值、最小值、平均值、極差、變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

由表2可以看出，參試材料株高范圍在90.4～220.8 cm，平均為163.7 cm。大部分參試材料株高位于130～196 cm之間。主莖粗范圍在0.67～1.66 cm，平均為1.2 cm，大部分參試材料主莖粗值位于1.1～1.5 cm之間。主莖節(jié)數(shù)范圍在5.3～14.3節(jié)之間，平均為9.8節(jié)，大部分參試材料主莖節(jié)數(shù)處在9～12節(jié)之間。分枝節(jié)位范圍在1～5節(jié)之間，平均為2.3節(jié)，大部分參試材料分枝節(jié)位處在1～3節(jié)之間。有效分蘗數(shù)范圍在每株1～14.7個(gè)之間，平均值為每株7.1個(gè)。大部分參試材料有效分蘗數(shù)處在每株4～10個(gè)之間。百粒重范圍在6.65～33.63 g之間，平均值為12.1 g。參試材料百粒重大部分處在9～12 g之間。薏苡生育期范圍在119～140 d，平均為129.9 d。從變異系數(shù)來(lái)看，所參試的材料不同性狀不同材料間變異系數(shù)存在較大差異，變異系數(shù)在4.7%～50.9%之間，主莖節(jié)位、有效分蘗數(shù)的變異程度較大，變異系數(shù)分別為50.3%、50.9%，說(shuō)明在參試材料中的遺傳變異比較豐富。生育期的變異程度最低，變異系數(shù)為4.7%。株高、主莖粗、主莖節(jié)數(shù)、百粒重的變異程度較為明顯，變異系數(shù)分別為20.1%、17.4%、21.8%、38.5%。由此可見(jiàn)，本次參試材料存在較大遺傳變異，為薏苡品種選育提供了豐富的遺傳基礎(chǔ)。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論[18]，將所有參試的薏苡種質(zhì)視為同一灰色系統(tǒng)，每個(gè)薏苡品種是該系統(tǒng)中的一個(gè)因素。把各薏苡種質(zhì)的主要農(nóng)藝性狀的最佳數(shù)值結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)“理想品種”，以“理想品種”的株高、主莖粗、主莖節(jié)數(shù)、有效分蘗數(shù)、百粒重、生育期等性狀指標(biāo)所構(gòu)成的數(shù)列為參考數(shù)列X0(k)，參試材料各個(gè)性狀指標(biāo)構(gòu)建的數(shù)列為比較數(shù)列Xi(k)(i=1，2，3，…m；k=1，2，3，…n)，m為參試品種數(shù)，n為評(píng)估性狀數(shù)。利用公式進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算，從而確定參種質(zhì)優(yōu)劣順序。

本研究根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將參試材料最佳的農(nóng)藝性狀值作為理想值X0(k)，將株高170.0 cm ，主莖粗1.66 cm，主莖節(jié)數(shù)9.0節(jié)，分枝節(jié)位2節(jié)，有效分蘗數(shù)10.0個(gè)，百粒重15.26 g，生育期125 d作為最佳指標(biāo)，構(gòu)成最優(yōu)指標(biāo)集{X0(k)}=(170.0、1.66、9.0、2、10.0、15.26、125)。

表3 數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理的序列值

數(shù)列k1k2k3k4k5K6K7X01.00001.00001.00001.00001.00001.00001.0000x10.78350.96990.81110.50000.63000.72210.9920x21.20650.64460.66671.00000.37000.49871.0960x30.99120.71691.14441.00000.90000.70711.0560x41.07180.69281.11111.00000.43000.55831.0720x50.73880.87350.77780.50000.50000.64810.9760x60.94350.75901.07781.50001.13000.98231.0320x71.09000.64461.11111.50001.47000.72411.0800x81.12120.93980.77780.50000.33000.63041.0880x90.79410.48800.66670.50000.30000.43580.9920x100.97060.73490.92220.50000.53000.59571.0480x110.73710.57830.58890.50000.63001.15860.9760x121.09351.00000.85560.50000.60001.00001.0800x131.29880.87351.52221.50000.80002.20381.1200x140.53180.69880.88891.50000.40000.71170.9520x150.94180.61451.14440.50000.43000.90371.0400x160.94410.72291.18890.50000.63000.65201.0400x170.56350.65660.96671.00000.57000.75820.9600x180.70820.68071.18891.50000.70000.75030.9680x191.01530.91571.22221.50001.47000.51381.0560x200.76590.74101.07781.50000.93000.68480.9840x210.85120.77111.03331.00000.40000.65861.0160x220.88530.63251.03331.00000.30000.86041.0160x230.97530.66271.30001.50000.53001.29231.0480x240.94120.77711.25562.50001.27000.54781.0320x250.91590.81331.07781.00000.73000.97251.0080x260.93180.68071.03331.00000.60000.72021.0240x271.29530.67471.41112.50001.07000.73981.1120x281.03290.56631.00002.00001.10000.59761.0000x290.97120.72891.11110.50000.70000.67691.0480x301.23710.76511.41112.00001.37001.06031.1040x311.23530.40361.33331.00001.47000.65141.1040x320.79940.71691.07781.00000.43000.60161.0080x330.70820.59041.14442.00000.73001.14940.9680x341.17760.74701.58892.00000.47000.88931.0960x351.15650.68071.41111.50000.53000.70051.0880x361.13710.65061.22220.50000.10000.77721.0960x371.06290.74701.30001.00000.70000.68021.0720

2.2.1無(wú)量綱化處理，并求絕對(duì)差值

由于各性能指標(biāo)量綱不同，需要將所有相應(yīng)的Xi(k)數(shù)據(jù)除以X0(k)各點(diǎn)的數(shù)值，使原始數(shù)據(jù)無(wú)量綱化見(jiàn)表3。根據(jù)無(wú)量綱化處理所得到的數(shù)據(jù)依Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|求得絕對(duì)差值數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 參種材料與參考品種的絕對(duì)差值

數(shù)列k1k2k3k4k5K6K7X00.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000x10.21650.03010.18890.50000.37000.27790.0080x20.20650.35540.33330.00000.63000.50130.0960x30.00880.28310.14440.00000.10000.29290.0560x40.07180.30720.11110.00000.57000.44170.0720x50.26120.12650.22220.50000.50000.35190.0240x60.05650.24100.07780.50000.13000.01770.0320x70.09000.35540.11110.50000.47000.27590.0800x80.12120.06020.22220.50000.67000.36960.0880x90.20590.51200.33330.50000.70000.56420.0080x100.02940.26510.07780.50000.47000.40430.0480x110.26290.42170.41110.50000.37000.15860.0240x120.09350.00000.14440.50000.40000.00000.0800x130.29880.12650.52220.50000.20001.20380.1200x140.46820.30120.11110.50000.60000.28830.0480x150.05820.38550.14440.50000.57000.09630.0400x160.05590.27710.18890.50000.37000.34800.0400x170.43650.34340.03330.00000.43000.24180.0400x180.29180.31930.18890.50000.30000.24970.0320x190.01530.08430.22220.50000.47000.48620.0560x200.23410.25900.07780.50000.07000.31520.0160x210.14880.22890.03330.00000.60000.34140.0160x220.11470.36750.03330.00000.70000.13960.0160x230.02470.33730.30000.50000.47000.29230.0480x240.05880.22290.25561.50000.27000.45220.0320x250.08410.18670.07780.00000.27000.02750.0080x260.06820.31930.03330.00000.40000.27980.0240x270.29530.32530.41111.50000.07000.26020.1120x280.03290.43370.00001.00000.10000.40240.0000x290.02880.27110.11110.50000.30000.32310.0480x300.23710.23490.41111.00000.37000.06030.1040x310.23530.59640.33330.00000.47000.34860.1040x320.20060.28310.07780.00000.57000.39840.0080x330.29180.40960.14441.00000.27000.14940.0320x340.17760.25300.58891.00000.53000.11070.0960x350.15650.31930.41110.50000.47000.29950.0880x360.13710.34940.22220.50000.90000.22280.0960x370.06290.25300.30000.00000.30000.31980.0720

2.2.2各參試材料與參考品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)

表5 參試品種與參考品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)

數(shù)列k1k2k3k4k5K6K7x10.60630.91710.63830.40000.47390.54540.9766x20.61750.48390.50001.00000.34600.39930.7764x30.97420.54070.69771.00000.76920.53220.8562x40.82280.52040.75001.00000.36900.43010.8224x50.56070.72490.60000.40000.40000.48640.9328x60.85510.58040.81080.40000.71940.94960.9124x70.78740.48390.75000.40000.41490.54710.8064x80.73340.84690.60000.40000.33220.47420.7911x90.61820.39430.50000.40000.32260.37140.9766x100.91890.55700.81080.40000.41490.45190.8741x110.55900.44150.44770.40000.47390.67760.9328x120.78091.00000.69770.40000.45451.00000.8064x130.52730.72490.38960.40000.62500.21680.7353x140.41580.52530.75000.40000.35710.53620.8741x150.85130.46370.69770.40000.36900.77580.8928x160.85640.54600.63830.40000.47390.48920.8928x170.43300.49260.90911.00000.43670.57950.8928x180.53320.51070.63830.40000.52630.57170.9124x190.95610.79810.60000.40000.41490.40670.8562x200.58740.56270.81080.40000.82640.51400.9542x210.69130.59280.90911.00000.35710.49400.9542x220.74400.47560.90911.00000.32260.70480.9542x230.93100.49700.52630.40000.41490.53280.8741x240.85000.59930.56600.18180.55250.42430.9124x250.79850.64090.81081.00000.55250.92370.9766x260.83010.51070.90911.00000.45450.54360.9328x270.53020.50610.44770.18180.82640.56160.7485x280.91010.43451.00000.25000.76920.45311.0000x290.92040.55150.75000.40000.52630.50780.8741x300.58440.58650.44770.25000.47390.84680.7622x310.58620.35850.50001.00000.41490.48880.7622x320.62430.54070.81081.00000.36900.45550.9766x330.53320.44860.69770.25000.55250.69050.9124x340.65230.56850.36140.25000.38610.75060.7764x350.68050.51070.44770.40000.41490.52670.7911x360.70860.48820.60000.40000.27030.59930.7764x370.84120.56850.52631.00000.52630.51030.8224Wj0.69070.59790.74911.72851.74911.32300.1615

2.2.3參試材料與參考品種的灰色關(guān)聯(lián)度及關(guān)聯(lián)序位

關(guān)聯(lián)系數(shù)只反映2個(gè)比較序列在某一時(shí)刻的緊密程度，而關(guān)聯(lián)度可以確定比較數(shù)列與參考數(shù)列的相似程度，關(guān)聯(lián)度的大小可以直接判斷比較數(shù)列的優(yōu)劣。本文按照等權(quán)關(guān)聯(lián)系數(shù)和加權(quán)關(guān)聯(lián)系數(shù)的大小確定參試種質(zhì)的優(yōu)劣次序見(jiàn)表6。

表6 參試材料與參考品種的的關(guān)聯(lián)度及位次

品種等全關(guān)聯(lián)度位序加全關(guān)聯(lián)度位序x10.6511140.549318x20.5890230.582615x30.767220.77652x40.6735120.645310x50.5864250.493630x60.746830.69984x70.5985200.523823x80.5968210.498629x90.5118370.420337x100.6325180.533019x110.5618300.507628x120.734250.65719x130.5170360.468536x140.5512310.475733x150.6357160.556517x160.6138190.529720x170.6777110.66837x180.5847260.523922x190.6331170.525821x200.6651 130.617212x210.714170.66778x220.730060.69415x230.5966220.514026x240.5838270.479831x250.814710.80241x260.740140.70763x270.5432330.518324x280.688180.596614x290.6471150.564616x300.5645290.513527x310.5872240.602513x320.6824100.642311x330.5835280.516925x340.5350350.469635x350.5388340.478932x360.5490320.473334x370.685090.68186

根據(jù)品種灰色關(guān)聯(lián)度多維綜合評(píng)價(jià)的原理，關(guān)聯(lián)度越大，品種越優(yōu)良，37個(gè)種質(zhì)資源按等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序均在前6位的參試材料共5份，分別是太谷2-14、黔薏16-2、貞豐五谷、平定五谷、承德薏苡。其中太谷2-14的等權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.814 7)同加權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.802 4)均排在第一位，說(shuō)明其綜合性狀在這37個(gè)薏苡種質(zhì)中表現(xiàn)最佳；排名第二的是黔薏16-2，其等權(quán)關(guān)聯(lián)(r=0.767 2)同加權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.776 5)均排在第二位，貞豐五谷以等權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.746 8)同加權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.699 8)排第三。

3 討論與結(jié)論

37個(gè)薏苡種質(zhì)資源中，株高在90.4～220.8 cm，主莖粗0.67～1.66 cm，主莖節(jié)數(shù)5.3～14.3節(jié)，分枝節(jié)位1～5節(jié)，每株有效分蘗數(shù)1～14.7個(gè)，百粒重6.65～33.63 g，生育期119～140 d之間變化。從變異系數(shù)來(lái)看，所參試的不同材料和不同性狀間變異系數(shù)均存在較大差異，變異系數(shù)在4.7%～50.9%之間，其中分枝節(jié)位、有效分蘗數(shù)的變異程度較大，分別達(dá)到50.3%和50.9%，百粒重的遺傳變異達(dá)到38.5，株高、主莖粗、主莖節(jié)數(shù)的變異程度較為明顯，這與李翔棟[19]的研究結(jié)果相一致。說(shuō)明各種質(zhì)間遺傳變異豐富，為薏苡品種選育提供了豐富的遺傳基礎(chǔ)。

在薏苡品種選育過(guò)程中，農(nóng)藝性狀的選擇很關(guān)鍵，灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)理論自創(chuàng)立以來(lái)，已在玉米、水稻等作物品種的綜合性狀評(píng)價(jià)方面得到充分肯定[20-23]。而用灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)薏苡品種尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，本文通過(guò)灰色系統(tǒng)理論對(duì)37個(gè)薏苡種質(zhì)的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，太谷2-14、黔薏16-2、貞豐五谷、3個(gè)種質(zhì)資源綜合性狀優(yōu)于其他材料，其中太谷2-14的等權(quán)關(guān)聯(lián)(r=0.814 7)同加權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.802 4)均排名第一，黔薏16-2以等權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.767 2)同加權(quán)關(guān)聯(lián)度(r=0.776 5)排名第二，其特點(diǎn)都是株高適中、主莖節(jié)數(shù)多、主莖節(jié)位低、有效分蘗力強(qiáng)、百粒重重、生育期相對(duì)短?？梢?jiàn)利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法可以更加全面客觀的評(píng)價(jià)薏苡種質(zhì)資源的綜合表現(xiàn)，對(duì)山西晉中地區(qū)薏苡種質(zhì)資源進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義。