東方系百合品種主要性狀的相關分析及主成分分析

摘要:以東方系(Orientalhybrids)的28個引種百合品種為試驗材料，觀測構成百合品質的18個主要數量性狀，并借助SPSS統計分析軟件進行了相關分析和主成分分析，研究了各性狀間的相互關系，探討了它們之間的量化關系，并對各品種進行評價。研究結果表明:各相關性狀之間存在著錯綜復雜的相關關系，百合引種栽培生產育種中應注意株高、地徑、花蕾數等的選擇。主成分分析將原l8個性狀所有信息歸納為4個主成分，前4個成分的累計方差的貢獻率為74.155%。兩種分析共同揭示了百合各因子的性狀組成，為篩選和培育適合本地區的優良品種提供理論依據。

關鍵詞:百合;引種試驗;數量性狀;相關分析;主成分分析

中圖分類號:S682.2文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.05.009

Correlation Analysis and Principal Component Analysis on the Traits of Lily Varieties

ZHANG Ke， WANG Shu-dong， WANG Wen-he， YANG Kai， ZHAO Xiang-yun， WEI Yi

(Department of Landscape Design and Forestry，Beijing University of Agriculture，Beijing 102206，China)

Abstract:In this research， eighteen major quantitative traits constitute a lily-quality from 28 lily cultivars of Oriental sections were observed， and the methods of correlation and the principal component analysis were applied by the statistic software SPSS. The interaction and the quantitative relationship between traits were explored， and the comprehensive evaluation of all varieties was showed. The results indicated that there was a complex relationship between the relevant traits， the choice of the plant height， diameter， and number of flower bud should be particularly considered in the lily cultivation of production and breeding. Four principal component factors affecting lily quality were selected， the percent of cumulative variance of four principal components came up to 74.155%. Two kinds of analysis revealed the trait composition of each factor， and offered the theoretical foundation for the lily breeding and fine varieties choosing.

Key words: lily;introduction experiment;quantitative traits;correlation analysis;principal component analysis

百合(Lilium spp)是多年生鱗莖植物，廣義上指百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)所有種類的總稱，狹義上指百合屬內的各個種，是世界著名的球根類花卉。百合市場需求量很大，其鮮切花的生產與消費直追世界四大切花品種成為世界第五大切花品種。

在花卉市場競爭日益激烈的情況下，培育出觀賞效果好且適應性強的百合品種成為目前百合鮮切花領域的重要問題。為了減少百合切花生產中的盲目性，降低進口種球造成的經濟損失，進行適應性栽培研究，了解百合生物學特性，進行雜交培育新品種，對本地區引進適應生長且有較高觀賞價值的百合品種有著重要的意義。很早就有一些科研單位開展過百合種質資源及引種馴化等方面的研究，但百合切花生產還是近些年才開始發展的，目前對于百合品種生物學特性和遺傳特性的研究探討較少。

在育種實踐中，相關性作為間接選擇的理論依據，在很多作物中已有應用[1-5]。但對百合的相關研究還不是很多，僅見于新鐵炮百合品種[6]。本試驗通過對北京農學院東大地引種的東方系和麝香系百合品種的18個主要數量性狀進行相關分析及主成分分析，試圖找出性狀間的量化關系以及具有較大影響力的因子成分，尋求適應北京立地條件且具有較高經濟效益、生態效益和觀賞價值的栽培品種，積累百合育種的基礎資料，以便更好的應用于百合品種的育種栽培，為選育和推廣優質百合新品種提供科學的理論參考依據。

1材料和方法

1.1試驗材料

供試百合是從荷蘭引種的東方系品種。分別是Alessie(阿萊西)、AnaisAnais(黃絲帶) 、Ariosto(阿里奧斯托)、Ascari(阿斯卡瑞)、Barletta(巴列塔)、Caldeira(卡德拉)、Carmina(卡蜜娜)、 CocarD'Or(古柯)、Crystal Blanca(水晶布蘭卡)、Freetown(弗里敦)、Giacometti(賈科梅蒂)、Giacondo(吉爾肯多)、Gisborn(基斯波恩)、Lake Winnipeg(溫尼泊湖)、Lido(麗都百合)、1 Limpopo(林波波)、Modriaan(夢德麗安)、Pink Expression(粉紅印象)、Pomorol(柏美洛)、Poetovenere(波特溫妮)、Rain Dance(雨中漫步)、Ribera(里伯拉)、Rimini(瑞米尼)、Santander(桑坦德)、Topstar(福星高照)、Tropical(熱情)、Valparaiso(瓦爾帕萊索)、Veranda(走廊)。

1.2試驗設計

試驗在北京農學院東大地溫室進行。各品種采取隨機區組設計，株行距均為10 cm×15 cm，每品種栽植4行，每行栽5個種球，每小區20個種球，重復5次。種植時選擇保存完好、大小中等的百合種球，分別栽于大棚，栽后澆透水。栽植前施入100 g/m2復合肥作基肥。生長期內，進行松土除草等日常管理。

1.3觀察記錄

每星期測量1次，各小區于產品器官成熟時，以品種為單位，每個品種隨機抽取5株，調查并記錄觀察的18個主要性狀有:株高(X1)/(cm)、地徑(X2)/(cm)、花蕾(X3)/(個)、葉長(X4)/(cm)、葉寬(X5)/(cm)、花冠直徑(X6)/(cm)、花藥長(X7)/(cm)、花藥直徑(X8)/(cm)、花絲長(X9)/(cm)、花絲直徑(X10)/(cm)、花柱長(X11)/(cm)、花柱直徑(X12)/(cm)、子房長(X13)/(cm)、子房直徑(X14)/(cm)、外輪花被片長(X15)/(cm)、外輪花被片寬(X16)/(cm)、內輪花被片長(X17)/(cm)、內輪花被片寬(X18)/(cm)。利用相關分析、主成分分析及聚類分析方法進行統計分析，數據處理用SPSS軟件完成[7]。

2結果與分析

2.1百合品種各性狀的相關分析

表l給出了觀測變量之間的相關系數矩陣，在雙側檢驗下，相關系數矩陣(Correlation)絕對值越大，相關性越高。從表1中相關矩陣可以看出，所測百合28個品種的18個表型性狀中，主要考察生殖性狀之間、營養性狀之間、生殖性狀和營養性狀之間的相關性。

株高、地徑、葉長等是百合營養性狀的重要指標。從表1可以看出，株高與地徑、葉長分別呈顯著、極顯著正相關，其相關系數分別為0.393、0.719;與花蕾數相關系數為0.332，與花直徑、花藥長、花藥直徑、子房直徑、內外輪花被片長、內外輪花被片寬等大部分生殖性狀呈顯著或極顯著正相關。由此說明，作為百合切花品質的一個評價標準[8]，通過改進植株管理措施，追加一定的肥料和生長素，適當增加株高，對提高百合花質量是有利的。試驗也證明，通過施加一定比例的NAA、保利農等生長素，可以有效促進百合根系的生長和植株的健壯，有效提高了百合花的質量。地徑跟花蕾數、葉長相關系數分別為0.324、0.353，有一定的相關性;與葉寬、花絲長、花柱長呈負相關，說明地徑與這些器官相關程度不大。由此可以知道，要培育花頭數多的品系，地徑可以作為間接選擇指標之一，有一定效果。但是，莖太粗不利于切花運輸，會影響到切花質量和運輸成本，因此，在花蕾數與地徑之間應該找到一個平衡點。葉長與花藥長、花藥直徑、子房長、子房直徑、內外輪花被片寬、內外輪花被片長呈顯著正相關。因此，要選育花大的切花品系，可通過葉長進行間接選擇。

花冠直徑和花蕾數是反映百合優良鮮切花的重要指標性狀，是影響觀賞性和經濟性的重要指標，是品種選育的重要目標。從表1中可以看出，花蕾數與葉寬以及花冠直徑、花藥長、花絲長、花絲直徑、花柱長、花柱直徑、子房長、子房直徑、內外輪花被片長、內外輪花被片寬等大部分生殖器官性狀呈負相關，說明花頭數的增加對其它生殖性狀的影響比較小，這進一步說明了，花多則花小的傳統觀念不是完全正確的，但是呈負相關，也說明傳統觀念有一定的道理。花冠直徑與株高、葉長、花柱長、花藥長、花絲長、花絲直徑、花柱長、花柱直徑、子房長、子房直徑，內外輪花被片長、內外輪花被片寬等絕大多數生殖器官性狀呈極顯著或顯著正相關，說明要培育大花品系，需要對株高、葉長與花器官性狀加以選擇。

花絲長、子房長、花柱長與花的大部分生殖器官呈極顯著或顯著正相關。花絲直徑與各器官相關性不大。花藥直徑與株高、葉長、子房長、子房直徑、內外輪花被片寬呈顯著或極顯著正相關，與花柱直徑、花絲直徑呈負相關。子房直徑與株高、葉長、花冠直徑等呈顯著或極顯著正相關。由此說明百合花器官中的各個性狀的長度及寬度之間存在著相互促進的關系。在選育百合優良花品種時，可以通過相互比較，對其中之一性狀加以選擇。

2.2百合品種各性狀的主成分分析

從所選性狀的相關系數矩陣出發進行主成分分析，Bartlett球度檢驗給出的相伴概率為0.000，小于顯著性水平0.05，因此認為不適合Bartlett球度檢驗的零假度，適合于因子分析。

表2是對考察的18個觀測性狀進行的主成分分析。因子變量的方差貢獻(特征值)，是衡量因子重要程度的指標。由統計分析得出18個特征值和特征向量。從表2看出，第一主成分的特征值很高，能解釋原有變量總方差18的8.192，第一個主成分描述的方差占原有變量總方差的比例是45.513%。根據主成分個數提取的一般原則(所提取的主成分的累積方差貢獻率要大于等于85%)，前4個主成分可解釋原有變量總方差的74.155%的信息，雖未達到85%的臨界值，但從第5個主成分到第18個主成分的特征值低于1，其所含信息比較凌亂，可以忽略不計。因此，提取前4個主成分從總體上看，原有變量的信息丟失較少，比較理想。

表2是按照設定的最大方差法對初始因子載荷矩陣旋轉后的結果。未經過旋轉的載荷矩陣中，成分變量在許多變量上都有較高的載荷。經過旋轉后，可以看出第1個主成分得分高的變量，花絲長所占權重最大，其次是花柱長、子房長、外輪花被長、子房直徑、內輪花被長、花冠直徑。第2個主成分變量中葉長和株高得分最高，其次就是內外輪花被片長寬。第3個主成分得分高的變量，葉寬最大，其次是內輪花被寬，花冠直徑。第4個主成分得分較高的變量為花絲長，其次是內輪花被片長片寬。

通過表2的觀察分析可以看出，因子1中占權重比較大的幾個成分，載荷值相差不大，因此說明花器官這幾個性狀之間存在相互促進關系。另外可以看出，花柱、子房的比例系數比較大，在百合雜交試驗研究中，子房橫切片可以培養帶有胎座的胚珠培養獲得雜種植株。所以因子1值的大小也可作為百合雜交栽培中一個重要指標。株高位于因子2中， 和葉長的載荷值最大，因此因子2值的大小可以作為百合切花品質的一個評價標準，但植株不能過高，否則易倒伏。比較各因子的載荷值，對性狀花蕾數，在因子1、3、4中都呈負值，而且在各因子中所占的權重都很小，說明花蕾數在4個因子中影響不大。花冠直徑在因子3中載荷值為0.171，相對較大，可以推斷因子3得分較高的品種可能是大花品系。

2.3對各品種的評價

構造函數:Fac1=0.597X1+0.216X2-0.244X3+0.583X4+0.215X5+0.828X6+0.763X7+0.533X8+0.671X9+0.350X10+0.696X11+0.498X12+0.763 X13+0.806X14+0.929 X15+0.864 X16+0.921X17+0.891X18

Fac2=0.552X1+0.520X2+0.721X3+0.589X4-

0.180X5-0.149X6+0.290X7+0.549X8-0.449X9-

0.305X10-0.406X11-0.466X12+0.033 X13+0.010X14-

0.110X15+0.198 X16-0.080 X17-0.074 X18

Fac3=0.197X1+0.527X2+0.298X3-0.024X4-0.615X5+0.013X6-0.255X7-0.362X8+0.165X9+0.435X10-0.022X11+0.424 X12-0.046X13-0.062 X14+0.051X15-0.076 X16+

0.069 X17-0.061 X18

Fac4=0.257X1+0.014X2-0.216X3+0.223X4+0.393X5+0.047X6-0.183X7-0.229X8-0.375X9+0.467X10-0.176X11-

0.095X12-0.409X13-0.231X14+0.072X1+0.204 X16+0.137 X17+0.209X18

利用各品種主要產量性狀及品質性狀標準化值，代入上述4個主成分中，求得每個品種相應于4個主成分的得分(表3) [9]。

由表3可以看出，因子1中得分高的品種分別是'Crystal Blanca'、'Poetovenere'、'CocarD'Or'、'Giacometti'、'Giacondo'、'Alessie'、'Caldeira'、'Veranda'，得分很低的品種有'Ribera'、'Lake Winnipeg'、'Pink Expression'、'AnaisAnais'、'Rimini '。因子2中得分高的品種有'Veranda '、'Lido'、'Caldeira '、'Barletta '、'Giacondo'，得分很低的品種有'Crystal Blanca'、'Carmina'、'Limpopo'、'Gisborn'、'Valparaiso'。因子3中得分相對較高的品種有'Poetovenere '、'CocarD'Or '、'Rimini '、'Veranda'，得分較低的品種是'Caldeira'。因子4中得分相對較高的品種有'Ascari '、'Ariosto'、'Veranda'、'Alessie'，得分較低的品種是'Poetovenere'、'CocarD'Or'。

由此可以分析出，'Veranda' 品種在因子1、因子2、因子3、因子4中得分都比較高，是所有引種東方百合的一個優良品種。'Crystal Blanca'、'Poetovenere'等品種在花絲長、花柱長、子房長、子房直徑上表現為較好的性狀，可以作為雜交材料的選擇。'Veranda'、'Lido'、'Caldeira'、'Barletta'、'Giacondo'等品種的切花品質相對較好，株高比較高。可見因子1的值較大為好，但是由前面的性狀相關性可知，也不能過大，否則會影響其它性狀的選擇。'Poetovenere'、'CocarD'Or'、'Rimini'、'Veranda'品種在因子3中得分比較高，說明這些品種花冠可能比較大。'Crystal Blanca'品種在因子1中得分很高，但在因子2中得分很低，在因子1中得分很低的'Rimini'品種在因子3中得分卻很高，對這些品種可以根據不同的性狀表現據不同的作用來加以選擇。

3小結與討論

由相關性分析可以看出，株高作為與百合絕大部分生殖性狀呈顯著或極顯著相關的營養性狀，幾乎對所有生殖性狀都有影響，可以在選擇和培育切花百合品種時，考慮增加植株高度。作為百合切花品質的一個評價標準，選育過程中可以淘汰掉株高太矮的品種，選擇株高適中、株型好的品種，但植株不能過高，否則易倒伏。

花蕾數與花器官的多數性狀呈負相關，在培育多花百合品種時，就需要對生殖器官的有關性狀給與適當的控制。不同部位的器官影響也會不一樣，要考慮到性狀之間的促進或制約關系，弄清花蕾數、地徑與各性狀之間的相關性，在地徑與花蕾數等相關花器官性狀間找到一個平衡點，可以有效的實現切花的觀賞性和經濟性。因為生殖性狀內部或營養性狀內部的相關性遠大于營養性狀與生殖性狀間的相關性，因此，株高、地徑、葉長作為較好的間接選擇生殖性狀的指標會對百合育種十分有利，有一定的效果，而不能作為直接的選擇指標。

百合主成分分析，能把許多性狀簡化為少數幾個公因子，使分析變得簡單明了，而且公因子能有效保持絕大部分性狀的相關信息貢獻量。主成分分析指出，本試驗前4個主成分方差累積貢獻率達74.155%，因此，百合主成分分析能很好地反映百合主要性狀間的相互關系。內輪花被片長、片寬和外輪花被片長\\片寬分別位于第二因子和第四因子中，在品種選育時就要考慮跟花被大小顯著相關的有關性狀的選擇，否則會影響到有關切花品質。根據主成分分析可以看出，'Veranda'、'CocarD'Or'、'Poetovenere'等品質優良，可以作為很好的切花材料。

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