關(guān)中大麥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀分析

徐蘆　李維娜　孫軍倉　陳三樂　王敬昌

摘 要：為了揭示關(guān)中大麥種質(zhì)資源多樣性和提高大麥資源育種效率，利用相關(guān)分析、主成分分析對關(guān)中48份大麥資源的6個(gè)主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：關(guān)中大麥資源存在豐富的遺傳多樣性，其中穗粒數(shù)和分蘗數(shù)的遺傳變異系數(shù)分別達(dá)到38.85%和29.75%。產(chǎn)量與產(chǎn)量三要素之間相關(guān)性均不顯著。應(yīng)用主成分分析將關(guān)中大麥7個(gè)主要農(nóng)藝性狀簡化為4個(gè)主成分，其累積貢獻(xiàn)率為86.55%，以粒重因子貢獻(xiàn)率最高，為39.49%。綜合相關(guān)分析和主成分分析，大麥育種中要同時(shí)兼顧667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

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

中圖分類號 S512 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）24-50-03

大麥屬禾本科（Gramineae）大麥屬（Hordeum）谷類植物，是世界上第五大耕作谷物，是一種主要的糧食和飼料作物。世界谷類作物中，大麥的種植總面積和總產(chǎn)量僅次于小麥、水稻、玉米，而居第四位。大麥籽粒的粗蛋白和可消化纖維均高于玉米，是家畜、家禽的好飼料。全世界大麥約1/2的產(chǎn)量用作飼料，但在高寒山區(qū)和高原地區(qū)是主要的糧食作物之一，大麥還被用來制麥芽糖。大麥也是一種重要的特用植物資源，籽粒富含碳水化合物。大麥分為皮大麥和裸大麥，皮大麥?zhǔn)轻勗炱【坪痛椎闹饕希篼溈偖a(chǎn)量的10%以上用於制造啤酒；裸大麥中β-葡聚糖和可溶性纖維含量高于小麥，可做保健食品[1-3]。大麥的生產(chǎn)發(fā)展直接影響很多地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

本研究通過對關(guān)中大麥資源主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析研究，旨在揭示關(guān)中大麥資源多樣性特點(diǎn)和豐富度，通過主成分分析以提高大麥育種中對品種的選擇效率和鑒定的準(zhǔn)確性，為關(guān)中大麥資源研究和提高資源利用率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

供試48份材料于2014年10月21日種植于寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地。試驗(yàn)點(diǎn)地力中等，肥力均勻，每小區(qū)面積6.67m2（1m×6.67m），條播，行距0.25m，田間管理同國家大麥品種區(qū)試。生育期間進(jìn)行田間農(nóng)藝性狀觀察記載，調(diào)查分蘗數(shù)，收獲時(shí)調(diào)查生育期、株高、667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等主要農(nóng)藝性狀并全部收獲計(jì)產(chǎn)。數(shù)據(jù)采用Excel和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 關(guān)中大麥資源農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)分析 根據(jù)農(nóng)藝性狀調(diào)查數(shù)據(jù)對6個(gè)表型性狀及產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果列于表1。經(jīng)分析表明，參試大麥資源的6個(gè)農(nóng)藝性狀存在著豐富的遺傳變異。其中分蘗數(shù)變幅為3.3～10.4個(gè)，極差達(dá)到7.1個(gè)，變異系數(shù)達(dá)到29.75%。平均667m2穗數(shù)為56.9萬穗，變幅為33.8～96.6萬穗，極差62.8萬穗，變異系數(shù)為21.15%。平均穗粒數(shù)為33.6粒，變幅為19.2～68.8粒，極差達(dá)到49.6粒，變異系數(shù)達(dá)到38.85%，在供試材料所有的農(nóng)藝性狀中差異最大，其中，穗粒數(shù)在50粒以上的材料就有8個(gè)。小區(qū)平均產(chǎn)量4.579kg，變幅為2.553～6.194kg，變異系數(shù)18%，有5個(gè)材料折合667m2產(chǎn)量在550kg以上。

2.2 關(guān)中大麥資源農(nóng)藝性狀相關(guān)分析 相關(guān)分析及相關(guān)系數(shù)列于表2。表2結(jié)果表明，分蘗數(shù)與生育期、667m2穗數(shù)、千粒重，千粒重與667m2穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)；穗粒數(shù)與分蘗數(shù)、667m2穗數(shù)，千粒重與穗粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；千粒重與生育期，產(chǎn)量與生育期、株高呈顯著正相關(guān)。因?yàn)楫a(chǎn)量由667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重三要素共同構(gòu)成，三者皆對產(chǎn)量產(chǎn)生直接影響，所以單一的要素與產(chǎn)量的相關(guān)性并不顯著；而生育期的長短與作物物質(zhì)積累有很大關(guān)系，故于產(chǎn)量相關(guān)性顯著；株高的高低是生物學(xué)產(chǎn)量的一種體現(xiàn)，生物學(xué)產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量關(guān)系密切，故株高與產(chǎn)量相關(guān)性顯著。

2.3 關(guān)中大麥資源各性狀的主成分分析 通過對關(guān)中大麥資源6個(gè)主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量進(jìn)行主成分分析，并計(jì)算出相關(guān)矩陣的特征值和相應(yīng)地特征向量及特征根地累計(jì)貢獻(xiàn)率（表3），充分地反映出各因素中起主導(dǎo)作用地綜合指標(biāo)。根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率>85%的標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)中有4個(gè)主成分入選，其累積貢獻(xiàn)率為86.55%。

第一主成分特征值為2.76，貢獻(xiàn)率為39.49%，主要反映千粒重的影響，其次反映分蘗數(shù)和667m2穗數(shù)的影響，因此把第一主成分稱為粒重因子。由表3可以看出，選育六棱大麥，因其穗粒數(shù)較多，籽粒大小受限，千粒重提高困難，故此因子應(yīng)該較小；選育二棱大麥，因其穗粒數(shù)有限，此因子較大為好。

第二主成分特征值為1.55，貢獻(xiàn)率為22.16%，主要反映產(chǎn)量、生育期和株高的影響，其次是分蘗數(shù)和穗粒數(shù)的影響，因此把第二主成分稱為生育因子。由表3可以看出，若過多追求生育期和株高，雖然有利于產(chǎn)量的提高，但株高過高會(huì)造成大麥抗倒伏能力降低，增加收獲難度，而且影響后茬作物的種植，因此第二主成分值適中為好。

第三主成分特征值為0.97，貢獻(xiàn)率為13.83%，主要反映株高的影響，其次是穗數(shù)的影響，因此把第三主成分稱為株高因子。第三主成分因子應(yīng)該較小，因?yàn)橹旮哌^高并且667m2穗數(shù)過多會(huì)大大降低大麥抗倒伏能力，增加收獲難度。

第四主成分特征值為0.78，貢獻(xiàn)率為11.08%，主要反映產(chǎn)量的影響，其次反應(yīng)穗粒數(shù)、千粒重的影響，因此稱為產(chǎn)量因子。第四主成分反映產(chǎn)量的影響，應(yīng)該667m2穗數(shù)較多、穗粒數(shù)較多、千粒重較大、生育期適中、株高較低、分蘗較少。

綜上所述，參試材料中符合主成分要求的二棱大麥應(yīng)該是粒重因子、產(chǎn)量因子偏高，生育因子適中；六棱大麥應(yīng)該是產(chǎn)量因子偏高，生育因子適中。

3 結(jié)論與討論

（1）本研究結(jié)果表明，供試關(guān)中大麥資源分蘗數(shù)、667m2穗數(shù)和穗粒數(shù)變異系數(shù)較大，遺傳多樣性豐富，資源可選擇范圍大。相關(guān)分析顯示，有7對性狀達(dá)到極顯著相關(guān)，3對性狀達(dá)到顯著相關(guān)。其中產(chǎn)量和667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均未達(dá)到顯著相關(guān)說明產(chǎn)量雖由667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重三要素共同構(gòu)成，三者皆對產(chǎn)量產(chǎn)生直接影響，但產(chǎn)量的高低并不取決于某個(gè)單一的要素，所以在大麥育種中要同時(shí)兼顧667m2穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

（2）多因素分析是一種將多變量樣本的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化的有效方法，通過這種簡化結(jié)構(gòu)的處理對研究多因素之間的規(guī)律和構(gòu)造模型有重要作用。主成分分析就是多因素分析的一種重要分析方法。主成分分析法已在小麥[4]、水稻[5]、大豆[6]等多種作物上的進(jìn)行應(yīng)用，主成分分析將作物的多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為較少的幾個(gè)綜合指標(biāo)，即主成分，由于這幾個(gè)主成分提供了所研究指標(biāo)85%以上的信息，且是相對獨(dú)立的指標(biāo)體系，數(shù)值直觀，容易分析，簡化選擇程序，且更具有科學(xué)性[7]。本研究表明，主成分分析方法可用于大麥資源農(nóng)藝性狀分析，將7個(gè)性狀指標(biāo)化為4個(gè)綜合指標(biāo)，為大麥親本選配提供了有利的科學(xué)依據(jù)[8-9]。此外，還應(yīng)利用分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行深入研究，以揭示其遺傳差異，更好地為我國大麥育種提供理論指導(dǎo)。

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