小麥產量性狀與品質性狀的對應分析及偏相關分析

陳榮江，趙 暉，朱明哲，王國亮，胡 平，陳利風

(河南科技學院，河南新鄉453003)

小麥是主要的糧食作物，隨著我國社會經濟的發展，人民生活水平的日益提高，人們對食物結構的需求開始由數量型向質量型轉化。因此，小麥育種工作者不僅要注重小麥高產，更重要的是提高小麥的品質。前人曾利用對應分析，從小麥品種、性狀間的親疏關系進行了小麥聚類研究，如薛覺民等運用對應分析對山西省小麥進行生態區劃研究［1］、肖枝洪等有對小麥品種(系)的耐濕性采用對應分析進行有效分類與綜合評價［2］。對小麥產量與品質性狀相互制約相互依存關系的研究報道也很多，如楊崇力、曹莉、曹俊梅、楊春霞等分別對小麥產量和品質性狀相互關系進行了研究［3－6］，黃承彥等對小麥品種品質狀況進行了分析［7］。然而上述研究由于試驗條件、生態環境以及研究問題的角度不同，研究結果不盡一致。對2006－2007 年連續兩年參加河南省小麥區試品種的產量、產量性狀和品質性狀進行對應分析和偏相關分析，以期為小麥品種改良目標及其性狀相關性選擇提供有益信息。

1 材料與方法

1.1 材料

分析資料來源于2006－2007 年河南省小麥區試高肥冬水組連續參試兩年的品種試驗結果。參試品種包括:泰麥2016、中作七號、321－2－3、中麥12、金豫麥2 號、平麥998、濟麥4 號、溫9912、許科99087、豫保1 號、泛麥8 號、輪選01－11、新89019、鄭農20、金豫麥6 號、鄭豫麥9987、漯9908、天豐18、03 中35，共19 個品種。分析的性狀包括:①品質性狀:密度(x1，g·L－1)、蛋白質(x2，%)、濕面筋(x3，%)、降落數值(x4，s)、吸水量(x5，mg·100 g－1)、形成時間(x6，min)、穩定時間(x7，min)和沉淀值(x8，ml);②產量性狀:公頃穗數(x9，萬)、穗粒數(x10，粒)、千粒質量(x11，g)和公頃產量(x12，kg)，共12 個性狀。

1.2 方法

1.2.1 對應分析。對應分析是將R 型和Q 型因子分析相結合的一種多元統計分析方法。它將樣品與變量結合起來分析，其結果能統一反映在一張圖上，便于對統計參數進行專業解釋。對應分析中的數據變換及分析步驟如下:

(2)因子分析。

(3)繪制對應分析圖。為了能在一張二維圖上清楚的表現各品種和指標之間的關系，這里分別提取R 型和Q 型因子分析的前兩個因子R1、R2、Q1、Q2，再將Z 陣看成原始數據陣(第i 行看成第i 個樣品，第j 列看成第j 個變量)，計算變量與樣品的主因子值，然后將變量與樣品的主因子值標在同一張圖上。這樣，根據變量與樣品在坐標系F1－F2(G1－G2)中的位置關系，可以直觀地解釋品種、性狀以及二者之間的親疏關系。

1.2.2 偏相關分析。對多變量的相關分析，需要將其它變量加以固定，排除它們對所討論的兩變量相關的影響而得出的凈相關，反映在多個變量中兩兩變量的真實相關關系。偏相關分析的步驟為:(1)記R 為因子變量x1，x2，…xp及目標變量Y 間的相關系數矩陣，先計算其逆陣:

3 結果與分析

3.1 各主要性狀的平均值和變異系數

為了解參試品種產量性狀和品質性狀的平均水平及變異幅度，對各性狀進行簡單統計分析，見表1。

表1 參試各性狀的平均值及變異系數Table 1 Averages and variation coefficients for the traits in tested varieties

結果表明，公頃產量平均為7 649.8 kg，變異系數為4.56%，參試品種在產量上的差異很小;公頃穗數、穗粒數及千粒質量3 個產量因素性狀的變異系數均處于10%左右，差異不大。品質性狀的變異系數在8%以下的依次為濕面筋(7.85%) ＞蛋白質(5.89%) ＞吸水量(5.3%) ＞密度(2.02%)，可知各品種的這些品質比較穩定;變異系數在10%～20%的品質性狀依次為沉淀值(18.56%) ＞降落數值(12.71%)，為中等穩定性狀;變異系數最高的性狀為穩定時間(74.59%)和形成時間(39.94%)，這兩個性狀很不穩定，具有明顯的改良空間。

3.2 參試品種的對應分析

為了解各參試品種的性狀特征，首先對各品種及所考察的性狀進行R 型因子分析。按累積方差貢獻率選取兩個主因子(其累積方差貢獻率達77.78%，接近80%)，可基本反映參試品種的絕大部分信息，其因子載荷陣見表2。從表2 可見，第一主因子載荷中以穩定時間(x7)、沉淀值(x8)的載荷值較大，主要反映參試品種的品質信息，故稱為品質因子。第一主因子值越大，表明其綜合品質愈優;第二主因子降落數值(x4)的載荷最大，稱為降落數值因子。然后，根據R 型因子分析結果進行Q 型因子分析，結果見表3。根據對應分析的原理，將各參試品種與諸性狀的得分值分別標注在以公因子F1和F2所確定的坐標系上，圖1，就可分辨品種與不同性狀的親疏關系。

表2 R 型分析的主因子載荷陣Table 2 Principal factors pattern of R

圖1 19 個參試品種12 個性狀的對應分析結果Fig.1 The corresponding analysis results of 12 traits of 19 varieties

表3 Q 型分析的主因子載荷陣Table 3 Principal factors pattern of Q

從圖1 可以看出，按照品種與性狀的距離大致可以分為三大類。第一類包括鄭豫麥9987 (p)、金豫麥2 號(e)、天豐18 (r)、新89019 (m)、泛麥8 號(k)、03 中35 (s)、許科99087 (i)、豫保1 號(j)、漯9908 (q)，共9 個品種，這類品種表現為產量高，但綜合品質欠佳，為高產中質類品種。第二類含平麥998 (f)、濟麥4 號(g)二品種，屬中產中質類品種。第三類包括泰麥2016 (a)、中作七號(b)、321－2－3 (c)、中麥12 (d)、溫9912 (h)、輪選01－11 (l)、鄭農20 (n)、金豫麥6 號(o)，共8 個品種，它們離高產性狀指標距離較遠，但與優質指標的密度(x1，g·L－1)、蛋白質(x2，%)、濕面筋(x3，%)、形成時間(x6，min)、降落數值(x4，s)很貼近，為中低產、中上質品種。品種各性狀的平均值及標準差表明，第三類8 個品種的品質指標中密度、蛋白質、濕面筋、降落數值、穩定時間及沉淀值最高，第一類這些品質指標的對應值偏低，見表4。平均公頃產量依次為第一類＞第二類＞第三類。

表4 各類品種各性狀的平均值及標準差Table 4 Averages and standard deviation of each trait in varieties from each category

3.3 偏相關分析

3.3.1 產量性狀間的偏相關分析。產量因素性狀與產量的偏相關分析結果顯示，公頃穗數與穗粒數、千粒質量均極顯著負相關，與公頃產量呈正相關(達0.1 水平顯著)，見表5;穗粒數與千粒質量呈極顯著負相關，與產量顯著正相關。

表5 產量性狀間的偏相關系數Table 5 Partial correlated coefficients among yield traits

千粒質量與產量顯著正相關。3 個產量因素對產量的相關程度依次為穗粒數＞千粒質量＞公頃穗數。根據試驗結果，可以看出，在保持公頃穗數600 萬·hm－2的前提下，增加穗粒數、千粒質量，可以提高小麥產量。

3.3.2 品質性狀間的偏相關分析。8 個品質性狀的偏相關分析(表略)表明，密度與蛋白質、濕面筋均達顯著正相關(相關系數分別為0.615 3*，0.653 8*)，形成時間與穩定時間呈極顯著正相關(r =0.728 8＊＊)，吸水量與沉淀值顯著負相關(r =－0.562 0*)，其它品質性狀間的偏相關均未達顯著水平。據此可知，選擇密度高的品種，對提高小麥蛋白質與濕面筋含量有明顯的效果。

3.3.3 產量性狀與品質性狀間的偏相關。小麥產量性狀與品質性狀間的偏相關分析結果(表略)，除產量與密度的正相關系數(0.372 0)較大外，其它性狀間的相關性較低。說明產量性狀與品質性狀相互影響很小，因此，從產量性狀與品質性狀的相關性進行選擇，對提高小麥品質很難湊效。在小麥育種過程中，除追求高產選育目標外，必須注重早代對品質性狀的擇優選取。

4 討論

(1)根據河南小麥區試品種的表現，從產量上看，各參試品種均明顯增產，若再適度提高穗粒數和千粒質量，將會使小麥產量更上一個臺階。從品質上看，大部分參試品種屬中等品質。這可能與河南小麥育種目標逐漸由追求高產轉向高產優質有關。一些育種單位，在采用生物技術保證高產的同時，從早代就對品質性狀進行檢測和選擇，一些品質性狀指標，如蛋白質、濕面筋等雖然得到相應的改善，但要將多種優良品質基因聚合到同一品種內，還需要進一步的努力。

(2)根據對應分析將19 個供試品種劃分為三大類，并計算各類品種產量性狀及品質性狀的平均值和標準差，從而明確了各類品種的改良目標，對第一類高產中質類品種，除保持產量穩中有升外，應注重各項品質性狀的全面改良與提高;對第二類中產中質類品種，除注意增加穗粒數和千粒質量提高產量外，還應注意改良其降落數值、穩定時間和沉淀值等品質性狀;對第三類中低產中上質類品種，除保持各品質性狀指標穩中有升外，應著重提高穗粒數和千粒質量，方可實現高產優質的預期目標。

(3)產量、產量性狀與品質性狀間的偏相關分析表明，各性狀間的相關系數均未達顯著水平。說明產量、產量性狀與各項品質性狀相互影響是可以克服的，可以同時達到高產優質的目標。密度不僅與產量正相關程度較強，并且同蛋白質、濕面筋呈顯著的正相關，因此在注重提高穗粒數和千粒質量的同時，加強對容重的選擇，可能是實現小麥高產優質的有效途徑。

［1］薛覺民，韓春璉，曹家林. 山西省小麥生態區劃［J］. 生物數學學報，1997，12 (5):569－574.

［2］肖枝洪，黃 征. 小麥品種(系)耐濕性的對應分析［J］. 統計與決策，2008 (19):98－100.

［3］楊崇力，羅樹中. 小麥產量和品質若干性狀的相關性［J］. 浙江農業大學學報，1990 (03):20－24.

［4］曹 莉，王 輝，李學軍，等. 黃淮冬麥區小麥品質性狀與產量性狀的關系研究［J］. 干旱地區農業研究，2003，21 (2):117－121，141.

［5］曹俊梅. 新疆近年中晚熟冬小麥新品系產量和品質性狀分析. 新疆農業科學，2010，47 (4):659－663.

［6］楊春霞. 小麥產量與若干品質性狀的相關研究［J］. 耕作與栽培，2001 (3):11－12.

［7］黃承彥，遲 斌，曲輝英，等. 山東省小麥品種品質狀況分析［J］. 山東農業科學，2004 (2):12－15.

［8］杜 強，賈麗艷. SAS 統計分析標準教程［M］. 北京，人民郵電出版社，2010.