小麥品質(zhì)性狀的主成分分析

雷加容　余　敖　任　勇　李生榮　周　強(qiáng)　陶　軍　歐俊梅　杜小英　何員江

(綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川綿陽(yáng)621023)

小麥品質(zhì)性狀的主成分分析

雷加容余敖任勇李生榮周強(qiáng)陶軍歐俊梅杜小英何員江

(綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川綿陽(yáng)621023)

我們?cè)诖筇锷a(chǎn)中抽取綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院培育的16個(gè)小麥品種樣品，進(jìn)行品質(zhì)分析，并對(duì)其中9個(gè)品種的品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析研究。結(jié)果表明，這9個(gè)品種品質(zhì)性狀在品種材料間差異顯著，變異豐富。相關(guān)分析顯示，14對(duì)品質(zhì)性狀間差異顯著或極顯著。主成分分析表明4個(gè)主成分的累計(jì)百分率達(dá)87.73%，其中蛋白質(zhì)因子的百分率最高(51.94%)，其次濕面筋的百分率為16.98%。

小麥；品質(zhì)；相關(guān)分析；主成分分析

小麥品質(zhì)是小麥育種和生產(chǎn)的重要目標(biāo)，同時(shí)也是影響小麥產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素[1]。綿陽(yáng)系列小麥品種對(duì)四川小麥、乃至對(duì)我國(guó)小麥生產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)[2]。任勇等[3]分析了'綿麥37'特異位點(diǎn)在其衍生品種中遺傳貢獻(xiàn)率；雷加容等[4]調(diào)查分析了兩系雜交小麥“綿雜麥168”的大田品質(zhì)性狀；李生榮等[5]研究了綿麥367和綿麥51的主要特征特性及高產(chǎn)栽培技術(shù)；雷加容等[6-8]調(diào)查分析了四川北部大田小麥和倉(cāng)儲(chǔ)小麥的品質(zhì)性狀。但關(guān)于綿麥系列小麥品質(zhì)性狀的主成分分析較少。我們以大田生產(chǎn)的16個(gè)綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院培育的小麥品種樣品為試驗(yàn)材料，采用主成分分析研究綿陽(yáng)系列小麥品種大田品質(zhì)性狀，以便為這些品種在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用和產(chǎn)后加工利用提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

2009、2010及2013年四川省北部地區(qū)大田生產(chǎn)中隨機(jī)抽取16個(gè)小麥品種，39份樣品，具體見(jiàn)表1。

1.2方法

籽粒蛋白質(zhì)含量參照糧食、油料檢驗(yàn)-粗蛋白質(zhì)測(cè)定法GB/T 5511—1985測(cè)定；容重按糧食、油料檢驗(yàn)-容重測(cè)定法GB/T 5498—1985測(cè)定；千粒重按糧食和油料千粒重的測(cè)定法GB 5519—1988測(cè)定；濕面筋含量及面筋指數(shù)參照GB/T 14608—1993進(jìn)行；降落數(shù)值參照谷物降落數(shù)值測(cè)定法GB/T 10361—1989進(jìn)行；粉質(zhì)參數(shù)參照GB/T 14614—2006進(jìn)行。

1.3數(shù)據(jù)處理

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，對(duì)樣本的品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行處理，用DPS(v7.05版)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析和主成分分析。

2　結(jié)果與分析

2.1品質(zhì)性狀表現(xiàn)

由表2可知，16個(gè)小麥品種品質(zhì)性狀在材料間差異較大，變異豐富。千粒重變幅為41.2～54.6g，平均為47.8g,有12個(gè)小麥品種千粒重在45g以上，綿麥43的千粒重最高(54.6g)；容重變幅為686～808g/L，平均值為753g/L,只有4個(gè)品種容重在770g/L以上；籽粒蛋白質(zhì)含量變幅為9.3%～13.9%，平均值為11.20%，只有1個(gè)品種籽粒蛋白質(zhì)含量在13%以上，其余12個(gè)品種籽粒蛋白質(zhì)含量在13%以下，達(dá)弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)[9]；降落值變幅為200.0～321.5s，平均值為258.0s，有9個(gè)品種在250s以上；濕面筋變幅為14.0%～31.1%,平均值為23.6%，只有3個(gè)品種濕面筋在28.0%以上，達(dá)中筋標(biāo)準(zhǔn)[9]，而13個(gè)品種濕面筋在28%以下，達(dá)弱筋標(biāo)準(zhǔn)[9]；吸水率變幅為50.9%～63.4%,平均值為55.8%,有8個(gè)品種小麥吸水率56.0%以上,達(dá)中筋標(biāo)準(zhǔn)[9]；形成時(shí)間變幅為0.8～6.2min，平均值為2.1min；穩(wěn)定時(shí)間變幅為1.0～6.7min，平均值為3.3min，其中有8個(gè)品種穩(wěn)定時(shí)間在3～7min，達(dá)中筋標(biāo)準(zhǔn)[9]，有8個(gè)品種穩(wěn)定時(shí)間在3.0min以下，達(dá)弱筋標(biāo)準(zhǔn)[9]；軟化度變幅為46～244 BU,平均值為127 BU。

各品質(zhì)性狀變異系數(shù)依次為：形成時(shí)間>穩(wěn)定時(shí)間>軟化度>濕面筋>降落值>籽粒蛋白質(zhì)>千粒重>吸水率>容重(表2)?？梢钥闯?，各品種的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、軟化度和濕面筋等4個(gè)品質(zhì)性狀變異系數(shù)高(>20%)，表明品種材料間差異大，可選擇范圍較寬，這些品質(zhì)性狀存在豐富的變異類型。而其余品質(zhì)性狀表現(xiàn)適中。

表1　分析材料名稱及基本情況

表2　小麥品質(zhì)性狀表現(xiàn)

2.2品質(zhì)性狀的相關(guān)分析

在品質(zhì)性狀相關(guān)分析結(jié)果(表3)中，有14對(duì)品質(zhì)性狀間相關(guān)差異顯著或極顯著，有11對(duì)品質(zhì)性狀間偏相關(guān)差異顯著或極顯著。在相關(guān)分析中，千粒重與容重、籽粒蛋白質(zhì)和濕面筋，容重與籽粒蛋白質(zhì)、濕面筋和形成時(shí)間，形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，濕面筋與吸水率，吸水率與軟化度等14對(duì)品質(zhì)性狀呈顯著或極顯著正相關(guān)。在偏相關(guān)分析中，濕面筋與千粒重和容重，形成時(shí)間與容重和吸水率，穩(wěn)定時(shí)間與形成時(shí)間，軟化度與吸水率和穩(wěn)定時(shí)間等7對(duì)品質(zhì)性狀是顯著或極顯著正偏相關(guān)；吸水率與容重，穩(wěn)定時(shí)間與容重和吸水率，軟化度與形成時(shí)間等4對(duì)品質(zhì)性狀是顯著或極顯著負(fù)偏相關(guān)。從而看出，供試小麥品質(zhì)性狀間有著復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系。

表3　小麥品質(zhì)性狀的相關(guān)分析

注：*表示0.05顯著水平，**表示0.01顯著水平。左下角為相關(guān),右上角為偏相關(guān)。相關(guān)系數(shù)臨界值,a=0.05時(shí),r=0.4973;a=0.01時(shí),r=0.6226。

2.3品質(zhì)性狀主成分分析

為了能更充分反映各因素中起主導(dǎo)作用的綜合指標(biāo)，對(duì)供試小麥中的9個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析，并計(jì)算出相關(guān)矩陣的特征根和相應(yīng)的特征向量及特征根的累計(jì)百分率(表4)。根據(jù)累計(jì)百分率≥85%的標(biāo)準(zhǔn)，前4個(gè)主成分的累計(jì)百分率為87.73%，這4個(gè)主成分包含絕大部分相關(guān)信息。

第一主成分特征值為4.67，百分率為51.94%，主要反映蛋白質(zhì)的影響，其次是穩(wěn)定時(shí)間與千粒重等，可稱為蛋白質(zhì)因子；若提高蛋白質(zhì)含量，千粒重和濕面筋都會(huì)減少，穩(wěn)定時(shí)間和形成時(shí)間會(huì)縮短，而吸水率會(huì)增加。

第二主成分特征值為1.53，百分率為16.98%，主要反映濕面筋和吸水率的影響，其次是千粒重、形成時(shí)間和軟化度，可稱為濕面筋因子；伴隨著濕面筋的增加，形成時(shí)間會(huì)縮短，吸水率、千粒重和軟化度會(huì)減少。

第三主成分特征值為1.02，百分率為11.39%，其中降落值的作用最大，其次是容重和穩(wěn)定時(shí)間，可稱為降落值因子；伴隨降落值的增加，容重會(huì)增加，穩(wěn)定時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。

第四主成分特征值為0.67，百分率為7.42%，其中形成時(shí)間的作用最大，可稱為形成時(shí)間因子；若延長(zhǎng)形成時(shí)間，濕面筋和軟化度會(huì)增加，而千粒重減少，穩(wěn)定時(shí)間會(huì)縮短。

表4　小麥主要品質(zhì)性狀的主成分分析

3　小結(jié)與討論

3.1結(jié)論

本研究表明，供試小麥的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、軟化度和濕面筋的變異系數(shù)高(≥20%)，而容重、吸水率和千粒重的變異系數(shù)低(<8%)；供試小麥品質(zhì)性狀間有著復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系，其品質(zhì)性狀的4個(gè)主成分的累計(jì)百分率為87.73%。

3.2討論

研究表明，綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院培育的小麥品種的籽粒蛋白質(zhì)與濕面筋呈極顯著正相關(guān)，這與我們以前[4]研究?jī)上惦s交小麥'綿雜麥168'大田品質(zhì)性狀較一致。我們研究的小麥樣品取自于大田生產(chǎn)，因此小麥品質(zhì)性狀相關(guān)分析及主成分分析結(jié)果對(duì)大田生產(chǎn)及其后加工有指導(dǎo)意義。

本研究表明，綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院培育的小麥品種的蛋白質(zhì)、濕面筋、降落值和形成時(shí)間等4個(gè)主成分的累計(jì)百分率達(dá)85%以上，其中蛋白質(zhì)因子的百分率最高(51.94%)。這與薛香等[10]研究較相似，其對(duì)13個(gè)品質(zhì)性狀指標(biāo)按主成分分析可簡(jiǎn)化為5個(gè)主成分因子,累積貢獻(xiàn)率達(dá)85.52%。

[1]何中虎,宴月明,莊巧生,等.中國(guó)小麥品種品質(zhì)評(píng)價(jià)體系建立與分子改良技術(shù)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,39(6):1091-1101.

[2]李生榮.20世紀(jì)綿陽(yáng)號(hào)小麥品種選育及應(yīng)用[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào),2003,18(4):79-83

[3]任勇,李生榮,羅建明,等.綿麥37特異位點(diǎn)在其衍生品種中的遺傳貢獻(xiàn)率分析[J].遺傳,2014,36(2):145-151

[4]雷加容,余敖,李生榮,等.兩系雜交小麥綿雜麥168品質(zhì)性狀分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2014,20(15):35-37,77

[5]李生榮,杜小英,任勇,等.國(guó)審小麥新品種綿麥367和綿麥51及高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2014(6):206-208.

[6]雷加容,余敖,李生榮,等.四川北部小麥品種的品質(zhì)性狀及其區(qū)域差異性調(diào)查研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,26(Suppl.):29-32

[7]雷加容,余敖,任勇,等.四川北部大田小麥品質(zhì)性狀分析[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2014(8):88-91

[8]雷加容,余敖,李生榮,等.四川北部倉(cāng)儲(chǔ)小麥的質(zhì)量調(diào)查[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2014(7):94-96

[9]中華人民共和國(guó).GB/T 17320—1998#專用小麥品種品質(zhì)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998

[10]薛香,郜慶爐,楊忠強(qiáng).小麥品質(zhì)性狀的主成分分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011,27(7):38-41

Principal Components Analysis of Qualitative Traits in Wheat

LEI Jia-rong, YU Ao , REN Yong, LI Sheng-rong, ZHOU Qiang,TAO Jun, OU Jun-mei, DU Xiao-ying,HE Yuan-jiang

(Mianyang Academy of Agricultural Sciences,Mianyang, 621023,China)

In this research, the samples of 16 wheat varieties bred by Mianyang Academy of Agricultural Sciences were collected from wheat production fields of performing quality analysis, of which nine were subjected to the principal components analysis of their qualitative traits. As the result, the nine varieties had significant differences in qualitative traits, revealing substantial variations. The correlation analysis showed that 14 pairs of qualitative traits had significant or very significant levels of correlation. The principle components analysis demonstrated that four principal components accounted for the accumulative percentage of 87.30% of these traits, with protein having the highest percentage of 51.49%, followed by wet gluten (16.98%).

Wheat; Qualitative Traits; Correlation Analysis; Principal Components Analysis

2015-02-05

國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系綿陽(yáng)綜合試驗(yàn)站(CARS-3-2-40)；優(yōu)質(zhì)弱筋小麥新品種綿麥51的高產(chǎn)栽培與產(chǎn)業(yè)化示范(2013GB2F000408)；強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交種綿雜麥168示范推廣與產(chǎn)業(yè)化(12CGZHZX0753)。

雷加容(1969-)，女，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，主要從事小麥品質(zhì)分析和栽培研究工作。