王玲燕 劉賀娟 任福森 唐振海 董彥琪 劉震宇

摘? ? 要：為建立大蔥資源綜合評(píng)價(jià)體系，以98份大蔥種質(zhì)資源為材料，對(duì)9個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，多樣性指數(shù)最高的性狀為株高，變異系數(shù)最大的為單株質(zhì)量。單株質(zhì)量與株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、株幅、假莖底徑、假莖中徑、單株葉數(shù)均呈極顯著正相關(guān)。通徑分析和回歸分析結(jié)果表明，假莖中徑、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、假莖底徑、單株葉數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，最佳多元回歸方程：Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8。主成分分析將大蔥的主要性狀縮減為2個(gè)主成分，即產(chǎn)量性狀、株型性狀，其貢獻(xiàn)率分別為51.82%、23.43%，2個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為75.26%，可綜合反映9個(gè)農(nóng)藝性狀指標(biāo)的信息。

關(guān)鍵詞：大蔥;農(nóng)藝性狀;相關(guān)分析;主成分分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S633.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2021）08-038-06

Correlation and principal component analysis of agronomic characters of 98 Chinese onion germplasm resources

WANG Lingyan， LIU Hejuan， REN Fusen， TANG Zhenhai， DONG Yanqi， LIU Zhenyu

（Xinxiang Academy of Agricultural Sciences， Xinxiang 453000， Henan， China）

Abstract： In this paper， to establish a comprehensive evaluation system on germplasm resources of Chinese onion， 9 main agronomic characters of 98 resources were used to study by multivariate statistical analysis. The results show that the highest diversity index and coefficient of variation were plant height and plant weight， respectively. According to correlation analysis， the single plant was significantly and positively correlated with plant height， leaf length， leaf transverse diameter， pseudostem length， plant width， pseudostem bottom diameter， pseudostem medium diameter and leaf number per plant. The main factors affecting the quality of single plant， by path analysis and regression analysis， were pseudostem medium diameter， leaf transverse diameter， pseudostem length， pseudostem bottom diameter and the leaf number per plant. Optimal multiple regression equation is Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8. The main agronomic characters of Chinese onion could be shorten to two principal components by principal component analysis and factor analysis， that is yield characters and plant-type traits with their contribution rates 51.82% and 23.43%， respectively. The cumulative contribution rate of the two principal components was 75.26%. The above results can comprehensively reflect the landscape of 9 agronomic character traits.

Key words： Green Chinese onion; Agronomic traits; Correlation analysis; Principal component analysis

大蔥（Allium fistulosum L.var. giganteam Makino）屬百合科（Liliaceae）蔥屬（Allium），原產(chǎn)亞洲西部高寒地區(qū)，由野生蔥（A. chrysanthum Regel）經(jīng)過(guò)不斷的自然選擇和人工馴化而來(lái)[1]。經(jīng)過(guò)多年研究，中國(guó)具有豐富的大蔥種質(zhì)資源。根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)作物品種的要求[2]，作物育種對(duì)有關(guān)性狀的綜合考慮已成為不可忽視的原則，深入研究不同大蔥種質(zhì)資源植物學(xué)性狀及性狀間相互作用關(guān)系，有利于充分利用大蔥種質(zhì)資源和發(fā)掘、創(chuàng)制出性狀優(yōu)良的大蔥品種，對(duì)大蔥育種研究和創(chuàng)新具有十分重要的意義。

相關(guān)性分析是將2個(gè)或多個(gè)具備相關(guān)性的變量元素進(jìn)行分析，從而衡量2個(gè)變量因素的相關(guān)密切程度。農(nóng)作物產(chǎn)量等重要農(nóng)藝性狀則由多基因控制，且基因之間相互關(guān)聯(lián)，適合進(jìn)行相關(guān)性分析。主成分分析方法能夠?qū)⒍鄠€(gè)相互關(guān)聯(lián)的數(shù)量性狀通過(guò)線性變換選出較少個(gè)數(shù)的相互獨(dú)立的主成分，已在大豆、玉米、瓜類(lèi)等多種農(nóng)作物[3-13]上廣泛應(yīng)用。苗錦山等[14-15]以國(guó)內(nèi)外116份蔥資源為試驗(yàn)材料進(jìn)行了數(shù)量性狀間的關(guān)聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)單株質(zhì)量與假莖質(zhì)量、葉長(zhǎng)、株高、出葉孔間距、葉扁寬和假莖長(zhǎng)相關(guān)性均達(dá)極顯著或顯著水平，并將大蔥的12個(gè)性狀歸為單株質(zhì)量、株高、假莖質(zhì)量3個(gè)主成分，從形態(tài)學(xué)角度初步明確了組內(nèi)群體間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。高莉敏[2]以21個(gè)大蔥品種為材料，對(duì)大蔥的10個(gè)主要數(shù)量性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)株高、蔥白長(zhǎng)、蔥白直徑、葉長(zhǎng)、葉扁寬、光合葉片數(shù)、葉鎖口間距等性狀均與單株質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，通徑分析和回歸分析結(jié)果表明，蔥白長(zhǎng)、蔥白直徑、葉扁寬、光合葉片數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，并將10個(gè)性狀縮減為蔥高、蔥粗、蔥光合3個(gè)主成分。陳運(yùn)起等[16]將23份棒狀大蔥材料進(jìn)行聚類(lèi)分析和判別分析，將大蔥品種類(lèi)型劃分為高粗、矮粗、高細(xì)和矮細(xì)4個(gè)類(lèi)型。這些數(shù)量性狀遺傳特性的研究，推動(dòng)了大蔥的育種進(jìn)程[17-20]。

目前，我國(guó)大蔥生產(chǎn)中多以傳統(tǒng)的地方品種為主，品種比較單一，加之地方品種種性混雜、退化，導(dǎo)致抵御環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的能力降低。且大蔥的育種技術(shù)也落后于發(fā)達(dá)國(guó)家和其他大宗蔬菜作物。人們對(duì)優(yōu)異新品種和一代雜種的需求非常迫切，因此，豐富大蔥種質(zhì)資源，開(kāi)展大蔥新品種選育已勢(shì)在必行。筆者以新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院搜集的98份不同類(lèi)型大蔥種質(zhì)資源為材料，對(duì)與產(chǎn)量相關(guān)的9個(gè)主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)進(jìn)行多樣性分析、相關(guān)分析、回歸分析、通徑分析和主成分分析，旨在揭示大蔥各農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性，為大蔥品種選擇和豐產(chǎn)性品種選育奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

以新鄉(xiāng)市農(nóng)科院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究所近年來(lái)收集的98份典型大蔥材料為試驗(yàn)材料，各材料的基本信息見(jiàn)表 1。

1.2 方法

試驗(yàn)于2018—2019年在新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院研發(fā)中心基地進(jìn)行。分別于2018年3月15日和2019年3月16日播種育苗，6月下旬露地種植，11月下旬收獲。定植株距為8 cm，行距為70 cm，小區(qū)面積8.96 m2（3.2 m×2.8 m），每份材料3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)160株，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。田間土質(zhì)為肥力均勻的砂質(zhì)壤土，田間生產(chǎn)管理一致。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定及方法

收獲時(shí)，按照《農(nóng)作物種質(zhì)資源標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范》（http：//www.cgrchina.cn/wp-content/uploads/2016/05/4-24-3.pdf），每個(gè)材料選取具有材料典型特征的10株代表性植株調(diào)查9個(gè)農(nóng)藝性狀，以每個(gè)性狀20次考種數(shù)據(jù)的平均值作為該性狀數(shù)值，對(duì)9個(gè)主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)進(jìn)行分析。采用0.01電子天平測(cè)定單株質(zhì)量，采用直尺測(cè)定株高、假莖長(zhǎng)、葉片長(zhǎng)度、株幅，采用游標(biāo)卡尺測(cè)定葉橫徑、假莖底徑、假莖中徑。性狀代號(hào)及名稱(chēng)見(jiàn)表2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019軟件進(jìn)行各主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)基本處理，使用DPS 9.50數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[21]。

按照胡建斌等[22]的方法將數(shù)量性狀分為10個(gè)等級(jí)，計(jì)算各性狀的平均值（X）和標(biāo)準(zhǔn)差（SD），第i性狀的第1級(jí)Xi<（X-2SD），第10級(jí)Xi>（X+2SD），每一級(jí)相差0.5SD。遺傳多樣性指數(shù)I（Shannon - wiener index）計(jì)算公式：I=-∑Pj×ln Pj，式中Pj為第j等級(jí)中種質(zhì)數(shù)占總種質(zhì)數(shù)的比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的變異分析

由表3可以看出，9個(gè)農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)變幅為1.37～2.04，其中株高多樣性指數(shù)最高，為2.04;其次是葉片長(zhǎng)和株幅，多樣性指數(shù)分別為2.03、2.00;單株葉數(shù)多樣性指數(shù)最低，為1.37。變異系數(shù)最大性狀是單株質(zhì)量，為36.63%，其次是株幅和假莖底徑，變異系數(shù)分別為24.02%、20.24%，其他性狀變異系數(shù)為14.68%～19.21%。

2.2 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀間相關(guān)性分析

由表4可以看出，大蔥主要農(nóng)藝性狀間均存在一定的相關(guān)性，且任何一個(gè)性狀都受多個(gè)性狀變化的影響。單株質(zhì)量與株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、株幅、假莖底徑、假莖中徑、單株葉數(shù)均呈極顯著正相關(guān)。其中，假莖中徑和葉橫徑對(duì)單株質(zhì)量的影響最大，相關(guān)系數(shù)分別為0.922 4和0.726 3，株高、假莖底徑、葉片長(zhǎng)、假莖長(zhǎng)、單株葉數(shù)、株幅與單株質(zhì)量相關(guān)系數(shù)分別為：0.633 4、0.607 5、0.567 9、0.555 5、0.487 3、0.465 9。

2.3 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀對(duì)單株質(zhì)量的多元回歸分析

以X1～X8為自變量，單株質(zhì)量（Y）為因變量，進(jìn)行多元逐步回歸分析，剔除所有回歸系數(shù)不顯著的變量，所得最佳回歸方程：Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8（p<0.05顯著性水平，r2=0.9623，F(xiàn)=230.46）。該回歸方程表明，當(dāng)本試驗(yàn)中的其他因素維持在平均水平時(shí)，葉橫徑、假莖長(zhǎng)、假莖底徑、假莖中徑、單株葉片數(shù)每增加一個(gè)單位（分別為1 cm、1 cm、1 cm、1 cm、1片），大蔥單株質(zhì)量可分別提高44.77、3.86、11.67、126.71、8.80 g。在上述篩選出的5個(gè)因素中，假莖中徑對(duì)大蔥單株質(zhì)量貢獻(xiàn)最大，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到了 0.922 4，其次是葉橫徑、假莖底徑、單株葉數(shù)、假莖長(zhǎng)。

2.4 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀對(duì)單株質(zhì)量的通徑分析

為進(jìn)一步了解大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀對(duì)單株質(zhì)量形成的重要性，在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，將單株質(zhì)量作為因變量（Y），將各農(nóng)藝性狀作為自變量（X），進(jìn)行通徑分析。由表5可知，98個(gè)大蔥種質(zhì)資源的8個(gè)農(nóng)藝性狀對(duì)單株質(zhì)量直接作用依次為：假莖中徑（0.576 5）、假莖長(zhǎng)（0.215 9）、葉橫徑（0.191 3）、單株葉數(shù)（0.088）、假莖底徑（0.073 9）、株高（0.059 3）、葉片長(zhǎng)（0.016 9）、株幅（0.004 3）。相關(guān)分析、回歸分析、通徑分析均表明，假莖中徑、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、假莖底徑、單株葉數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，假莖中徑對(duì)單株質(zhì)量影響最大，所以在育種性狀選擇時(shí)，假莖中徑應(yīng)作為首要考慮要素。

從間接通徑系數(shù)分析看，株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖中徑均通過(guò)其他性狀對(duì)單株質(zhì)量的間接作用為正效應(yīng);假莖長(zhǎng)通過(guò)株幅和假莖底徑對(duì)單株質(zhì)量的間接作用為負(fù)效應(yīng)，通過(guò)其他性狀為正效應(yīng);株幅、假莖底徑均通過(guò)假莖長(zhǎng)對(duì)單株質(zhì)量的間接作用為負(fù)效應(yīng)，通過(guò)其他性狀對(duì)單株質(zhì)量的間接作用均為正效應(yīng)。

2.5 大蔥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

由表6可知，在研究單株質(zhì)量構(gòu)成的主分量性狀中，按照主成分特征值大于1的原則，信息主要集中在前2個(gè)主成分，第1個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為51.82%，第2個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為23.43%，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為75.26%，可以綜合反映原9個(gè)農(nóng)藝性狀的信息。表明用前2個(gè)主成分作為育種選擇手段進(jìn)行綜合性狀選擇即可。

從構(gòu)成各主成分性狀因子特征向量值來(lái)看，第1主成分的特征向量值中，單株質(zhì)量最大，其次是假莖中徑、株高、葉橫徑、葉片長(zhǎng)，因此，可以把主成分1看作是大蔥產(chǎn)量性狀因子，且第1主成分與這4個(gè)性狀均呈正相關(guān)。第2主成分的特征向量值中，假莖長(zhǎng)、株高、株幅、假莖底徑影響較大，這4個(gè)性狀均體現(xiàn)大蔥的高度，因此，可以把主成分2看成是大蔥株型性狀因子，且第2主成分與假莖長(zhǎng)、株高均呈正相關(guān)，與株幅、假莖底徑均呈負(fù)相關(guān)。大蔥的這2個(gè)主成分因子已經(jīng)能代表所考察的9個(gè)性狀的信息，因此，可利用這2個(gè)主成分因子進(jìn)行分析，選育出理想的高產(chǎn)大蔥材料。

3 討論與結(jié)論

中國(guó)是大蔥起源中心，優(yōu)良基因非常多，但在大蔥的種質(zhì)資源研究方面還比較薄弱，遠(yuǎn)不及其他大宗蔬菜作物。筆者通過(guò)本研究變異分析發(fā)現(xiàn)，大蔥農(nóng)藝性狀中多樣性指數(shù)最高的3個(gè)性狀是株高、葉片長(zhǎng)和株幅，變異系數(shù)最大的是單株質(zhì)量、株幅和假莖底徑。這表明我國(guó)大蔥種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀變異豐富，這與劉賀娟等[18]研究結(jié)果較為一致，可為今后高產(chǎn)品種的創(chuàng)新及特征鑒定提供參考依據(jù)，同時(shí)為探明大蔥高產(chǎn)因子提供了豐富的材料保障。

農(nóng)藝性狀是鑒定評(píng)價(jià)大蔥種質(zhì)資源不可缺少的指標(biāo)，也是種內(nèi)劃分的重要參考依據(jù)，可為育種家根據(jù)目標(biāo)性狀判定親本的利用價(jià)值提供科學(xué)的理論依據(jù)。相關(guān)分析顯示，單株質(zhì)量與株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、株幅、假莖底徑、假莖中徑、單株葉數(shù)密切相關(guān)。通徑分析表明，對(duì)單株質(zhì)量直接作用最大的為假莖中徑、假莖長(zhǎng)、葉橫徑。通過(guò)逐步回歸，得到影響大蔥產(chǎn)量最主要因子是假莖中徑、葉橫徑、假莖底徑和單株葉數(shù)。這與梁艷榮等[1]、高莉敏[2]、苗錦山等[15]、陳運(yùn)起等[16]、賈俊香等[17]研究的結(jié)果較為一致;但與田潔等[23]研究結(jié)果存在一定差異，他們認(rèn)為大蔥產(chǎn)量與單株葉數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，這可能與所研究大蔥資源生態(tài)條件有差異所致。

研究大蔥農(nóng)藝性狀的主成分有利于選育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新種質(zhì)材料，促進(jìn)大蔥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)型的品種選育以及優(yōu)良基因的挖掘與利用。主成分分析結(jié)果表明，利用主成分分析將大蔥的主要性狀縮減為產(chǎn)量性狀、株型性狀2個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為75.26%。所以在高產(chǎn)品種選育過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同育種目標(biāo)選擇相關(guān)性狀。除了注意對(duì)假莖中徑、單株質(zhì)量的選擇外，還要選取假莖較長(zhǎng)和葉橫徑較粗的材料。株幅和葉片數(shù)是大蔥光合作用的基礎(chǔ)，有目的的選擇可以保證植株有充足的光合產(chǎn)物，是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的前提條件。一般認(rèn)為，大蔥主要食用其假莖，且對(duì)大蔥的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響很大，本試驗(yàn)結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)論。

綜上所述，筆者利用相關(guān)分析、通徑分析和回歸分析等方法對(duì)9個(gè)農(nóng)藝性狀初步研究，表明假莖中徑、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、假莖底徑、單株葉數(shù)是影響單株質(zhì)量的主要因素，并建立最佳多元回歸方程：Y=-421.05+44.77X3+3.86X4+11.67X6+126.71X7+8.80X8。利用主成分分析將大蔥的主要性狀縮減為產(chǎn)量性狀和株型性狀2個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為75.26%。在今后的研究工作中，可結(jié)合分子生物學(xué)手段深入研究大蔥種質(zhì)資源特性，進(jìn)一步探索其之間的基因型差異，為品種選育提供參考。

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