春甘藍新材料主要性狀偏相關和聚類分析

杜海平，曹孟梁，2，劉 潔

（1.山西省農業科學院農業科技信息研究所，山西太原030031；2.太原市小店區孫家寨益豐蔬菜品種示范園，山西太原030032）

春甘藍新材料主要性狀偏相關和聚類分析

杜海平1，曹孟梁1，2，劉 潔1

（1.山西省農業科學院農業科技信息研究所，山西太原030031；2.太原市小店區孫家寨益豐蔬菜品種示范園，山西太原030032）

2015年對10份春甘藍新材料主要表型性狀進行了研究。變異分析結果表明，這批新材料具有可挖掘的創新潛力。偏相關分析結果表明，單球質量與球橫徑、球高呈極顯著正相關，與外葉數和開展度呈極顯著負相關。據聚類分析把材料分為3類，通過描述性統計分析給出了每類的特點。并提出了春甘藍推廣、選育策略和栽培方向。

春甘藍；單球質量；創新潛力；偏相關分析；聚類分析

甘藍是我國主要栽培蔬菜之一[1-2]，其典型代表是結球甘藍，俗稱圓白菜、卷心菜、疙瘩白等，具有耐寒、抗病、適應性強、易貯耐運、產量高、品質好等特點[3]，因其價格低廉、營養豐富[4-5]，在世界衛生組織推薦的最佳食物中排名第3[6-7]，被稱為“菜中之王”，能治“百病”[8-9]。因此，甘藍在種質表型評價方面被投入了相當多的關注與研究。但是由于各種原因，研究結論常常不盡一致，甚至會相去甚遠。

王翠仙等[10]采用連續單株選擇加分類標記的方法，選出創新甘藍種質資源，結果認為，球高是很重要的數量遺傳性狀。張恩慧等[11]研究認為，外葉數和球橫徑是決定葉球質量的主要因素。吉立柱等[12]研究得出，提高葉球產量應考慮提高株高和葉球高，同時為兼顧球形指數又需要降低葉球高、提高球橫徑。王萬興[13]研究認為，葉球質量與中心柱長、葉球高性狀的表型呈極顯著正相關，與開展度相關性不顯著。方榮等[14]研究認為，葉球質量與開展度、外葉數、球橫徑、中心柱長、生育期呈極顯著正相關，與葉球高不相關；外葉數與開展度、球橫徑、生育期呈極顯著正相關。王超等[15]研究認為，外葉數與葉球高、球橫徑、中心柱長不相關。郭驚濤等[16]研究認為，葉球質量與開展度呈極顯著正相關、與中心柱長呈顯著正相關，與株高、外葉數、球橫徑相關性不顯著，與葉球高相關系數為0.01，幾乎不相關。

可見，由于不同系譜材料、不同試驗方法、不同地域環境、不同種植方式、不同性狀選擇、不同時間節點、不同人員操作等，都會使研究結果大不相同。

另外，對于種質資源表型性狀的研究，由于它與環境的相互影響更加直觀，因而是分子評價不可替代的，必將繼續廣泛應用于核心種質構建和資源分類[17]。同時，在育種和栽培上，尋找甘藍不同類群之間的差異，了解不同性狀之間的關系，掌握主要指標的影響因子，對于提高材料選擇效率、制定合理方案、加快科研進程具有重要的指導作用[12]。

本試驗對10份春甘藍新種質材料，應用變異分析、偏相關分析、聚類分析和描述性統計分析，研究其表型（農藝）性狀差異、創新潛力、內在系譜關系及影響葉球質量的主要構成因素，以期為北方9省區春甘藍的推廣、定向選育栽培提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試的10份春甘藍材料由中國農科院花卉蔬菜研究所提供，主要涉及北方9省區春甘藍種質新材料，編號為C1～C10號，其中，C10為對照品種。

1.2 試驗設計

試驗在太原市小店區孫家寨益豐蔬菜品種示范園按照統一方案實施，采取完全隨機設計，3次重復?？偯娣e615m2，包括保護行、水渠；行距50cm，株距30 cm，留苗密度為6.3萬株/hm2；每個小區長5.1 m、寬3 m，6行區，每行17株；每個品種3個小區，種植面積共45.9 m2；保護行種植同類型品種；田間管理高于當地普通蔬菜種植水平；育苗方式為無土穴盤點播工廠化管理，定植方式為平畦栽植。按照實施方案，只防蟲不防病，只除草不去雜。

2015年1月28日溫室育苗，3月28日每小區東西6行帶坨定植于大田，井水灌溉。5月25日至6月5日先后進入成熟期，6月3日開始陸續進行抗逆性調查、考種等，記載項目均按照規定標準進行。成熟期每個小區隨機選取5株，每株測量外葉數、開展度橫徑和縱徑、球高、球橫徑、中心柱長和柱粗、單球質量，每個品種按15株計算平均值（每個品種生育期只統計1個值）。由于本次試驗抗逆性等表現差異不突出，不計入本次分析。

1.3 數據統計

數據整理分析用SPSS軟件進行。偏相關分析使用150株樣本數據（每品種15株）；聚類分析使用系統法，類間距離采用Ward法，樣品間距離采用Block法，數據變換采用“range from0 to1”方法[18]。

2 結果與分析

2.1 參試材料主要農藝性狀表現和概要分析

由表1可知，從平均表現來看，材料C7與C8單球質量最小，為1.09 kg，C2單球質量最大，為1.55 kg，變異系數12.2%，栽培潛力尚可；材料C4生育期最短，為57 d，C7生育期最長，為68 d，二者相差11 d，變異系數只有4.7%，可能是由于沒有統計所選植株的個體成熟期，只是統計了每份材料總體70%成熟時的日期為其成熟期。

表1 參試材料主要農藝性狀平均表現及概要情況

從150株個體表現來看（除生育期外），其標準差和變異系數都比按每份材料均值所統計的標準差和變異系數大許多，表明個體間差異明顯大于均值間差異。整齊度最差的數量性狀是中心柱長，變異系數為22.6%，在3.1～10.4 cm，平均值（6.6± 1.5）cm；其次是外葉數和單球質量，變異系數分別為17.0%和18.7%。球高是變化幅度最小的數量性狀，其變異系數也有8.2%，在12.0～17.7 cm。可見，群體內的材料很豐富，可供創新的種質資源潛力不可低估。比如單球質量為0.62～1.76 kg，其栽培潛力就很大。

2.2 農藝性狀間的相關分析與偏相關分析

表2右上部分數值是農藝性狀間的相關系數，與單球質量呈極顯著相關的性狀有4個，其絕對值大小排序為：球橫徑＞球高＞中心柱長＞外葉數，其中，外葉數與單球質量呈極顯著負相關。表2左下部分數值是農藝性狀間的偏相關系數，與單球質量呈極顯著偏相關的性狀也有4個，其絕對值大小排序為：球橫徑＞球高＞外葉數＞開展度橫徑，其中，外葉數、開展度橫徑與單球質量呈極顯著負相關。

這2種結果有一定的出入，相關分析中與單球質量極顯著相關的中心柱長在偏相關分析時變得幾乎不相關了，而開展度橫徑則由原來幾乎不相關（相關系數＝0.022）變成現在偏相關分析下的極顯著負相關。可見，相關系數不是非?？煽?，農藝性狀間往往信息冗余、重疊、相互影響、彼此制約，從而會掩蓋真實性，而偏相關系數則可以正確評估變量間的相關程度。

表2 春甘藍農藝性狀之間的相關系數和偏相關系數

2.3 10份材料的聚類分析和描述性統計分析

聚類分析結果表明，10份春甘藍材料可以分為3類，其中，C9，C10，C8，C3，C1為第1類，C2，C4為第2類，C5，C6，C7為第3類（圖1）。方差分析結果顯示，3類之間總體上差異顯著，有6個性狀也差異顯著（圖2），根據顯著性大小排序依次是開展度橫徑＞開展度縱徑＞球高＞單球質量＞外葉數＞生育期（在0.05水平下）。以中心柱粗最難區分這3類，其次是中心柱長、球橫徑。下面具體分析每類的特點。

從表3可以看出，第1類主要特征是“球高、單球質量”2個值最小，外葉數最多；在不考慮顯著差異時，球橫徑、中心柱長最小。第2類主要特征是“單球質量、球高”2個數最大，生育期最短，為58.5 d；外葉數、開展度橫徑、縱徑最小；在不考慮顯著差異時，中心柱最細，球橫徑最大。第3類主要特征是開展度橫徑、縱徑最長，生育期最長（平均為64 d）；在不考慮顯著差異時，中心柱在3個類中最長最粗。

表3 每類材料的平均值

3 結論與討論

本研究變異分析結果表明，10份甘藍種質材料能夠繼續創新的潛力仍然比較大。比如變異系數最小的球高只要平均增加1 cm，每公頃產量就會增加幾噸。而其他性狀變異系數更大，可供選擇范圍就更廣了。雖然從遺傳理論上看，如果某性狀變異程度大，則其遺傳力會小，對該性狀的選擇效果就差。但是從栽培實踐上講，如果某性狀變異程度大，則其易受環境影響，那么通過栽培條件和措施的變化就容易改變該性狀的表現，即它的栽培潛力也大。本次春試甘藍，各性狀變異系數為8.2%～22.6%，栽培潛力很大，可以綜合從中選擇一些外葉數較少、開展度較小而球高球徑比較大的品種，比如第2類的C2和C4，繼續進行定向培育。外葉數少了，開展度小了，種植密度可以隨之增加。

聚類分析結果表明，10份材料可以分為3類，這3類總體上差異顯著，在開展度橫徑縱徑、球高、單球質量、外葉數、生育期這6個性狀上差異顯著或極顯著，可為材料篩選、定向選育及組合后的預估綜合性狀表現提供良好的親本。第1類品種球矮小而質輕，外葉數多，中心柱短，是追求緊密型甘藍、滿足家庭喜好小球型這2種要求的上佳選擇，尤其是C8，不僅單球質量小，而且大小一致，建議推廣至以家庭消費為主的山西等北方類似地區。第2類品種單球質量最大，球較高而闊，早熟，生育期平均58.5 d；外葉少，開展度小，中心柱細，是追求單球大而重、適合集體購買的理想品種，同時也是尋求外葉數少、開展度小的后備選育材料（其中C4與山西2013年審定品種“惠豐8號”[19]表現幾乎一樣），建議推廣至京津地區（午飯主要在外消費）。第3類品種開展度大，生育期長（平均為64 d），中心柱長而粗，從數量性狀上考慮在10份材料中優勢相對不強。根據以上3種分類情況也可初步得出，外葉數較多、開展度較大是制約單球質量的部分因素。但是建議大力發展小球型甘藍，提高種植密度。

偏相關分析結果表明，決定單球質量的性狀有4個：球橫徑和球高是正向因子，外葉數和開展度在一定范圍內是反向因子。這與王萬興等[13-14，16，20]結論有的一致、有的不一致。之所以會發生這種情況，是因為大家所測的性狀項目不完全一樣，多一個或少一個性狀項目所進行分析的結果常常不一樣，甚至大相徑庭。建議相關協會或組織出臺一個比較全面的“凡做研究試驗必須測量的性狀及要求”標準，這樣大家的研究才有可比性，才能互相借鑒。

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Partial Correlation and Cluster Analysis of Main Characters of New Materials in Spring Cabbage

DUHaiping1，CAOMengliang1，2，LIUJie1
（1.Institute ofAgricultural Information，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Sunjiazhai YifengVegetable Varieties Demonstration Gardenin ofXiaodian District ofTaiyuan，Taiyuan 030032，China）

The main phenotypic characters of 10 newmaterials of spring cabbage in 2015 were analyzed.Variation analysis results showed that the newmaterials had innovation potential to be excavated.Partial correlation analysis results showed that head quality had extremely significant positive correlation with head diameter and vertical diameter of head,and had extremely significant negative correlation with number of outer leave and plant breadth.The materials ware divided into 3 categories according to cluster analysis,and the characteristics of each category were given through descriptive statistical analysis.Based on the above,promotional and breeding strategies,and cultivation directions ofspringcabbage were put forward.

springcabbage;head quality;innovation potential;partial correlation analysis;clusteringanalysis

S635.1

：A

：1002-2481（2017）01-0006-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.02

2016-08-15

2015年國家春甘藍品種區域試驗項目（農技種函[2015]133號）；山西省農業科學院科技攻關項目（2012ygg30）

：杜海平（1962-），男，山西太原人，助理研究員，主要從事試驗統計分析和大數據應用研究工作。