荸薺種質資源主要農藝經濟性狀的評價篩選

李 峰 孫亞林 李明華 李雙梅 黃新芳 彭 靜 柯衛東

（武漢市農業科學技術研究院蔬菜科學研究所，湖北武漢430065）

荸薺種質資源主要農藝經濟性狀的評價篩選

李 峰 孫亞林 李明華 李雙梅 黃新芳 彭 靜 柯衛東*

（武漢市農業科學技術研究院蔬菜科學研究所，湖北武漢430065）

選擇球莖高度、球莖橫徑、球莖臍部凹陷程度、單個球莖質量、小區產量、大果比例6個荸薺主要農藝經濟性狀，通過大田試驗，對105份荸薺種質資源進行了觀測和綜合評價。變異分析表明，荸薺大果比例、球莖臍部凹陷程度、小區產量變異系數較大，達26.7%～65.4%；相關分析表明，各性狀間存在一定程度的相關性；主成分分析表明，前3個主成分累積貢獻率達92.996%，分別代表了球莖大小、球莖臍部特征和產量因子，并根據綜合得分篩選出24份荸薺優異種質；篩選出的優異資源經聚類分析，分為綜合性狀優異的凹臍品種類型和平臍品種類型、某些性狀存在缺陷的凹臍類型和平臍類型。

荸薺；種質資源；農藝經濟性狀；主成分分析

荸 薺〔Heleocharis dulcis（Burm.F.）Trin. ex Hensch.〕 為 莎 草 科（Cyperaceae） 荸 薺 屬（Heleocharis）荸薺種中能形成球莖的多年生草本植物，以球莖供食用，生食、熟食皆宜，是我國傳統特色水生蔬菜。荸薺在我國有著悠久的栽培歷史，在湖北、湖南、安徽、江西、廣西等長江流域及其以南地區廣泛栽培。長期生產栽培過程中的自然選擇和人工選擇，使我國各地形成了豐富多樣的荸薺地方品種資源，開展荸薺資源收集、鑒定和評價，是拓展栽培種遺傳基礎和提高育種水平的緊迫任務和重要條件（方嘉禾，2002）。武漢市蔬菜科學研究所自1990年開始荸薺資源收集工作，截至目前共收集我國逾14個省的荸薺地方品種資源106份、選育品種或品系8份，這些資源現保存于國家種質武漢水生蔬菜資源圃內。在國外，荸薺主要栽培于菲律賓等東南亞國家，歐美等國亦有少量栽培，品種收集保存工作鮮見開展，僅見美國國家植物種質系統NPGS登錄荸薺種質18份，而且其中15份來源于中國和東南亞地區（李峰 等，2009）。

在生產實踐中，荸薺品種多要求產量高、球莖大及球莖大果率高，這也成為當前荸薺育種目標的關鍵性狀。但是，目前關于荸薺種質資源研究大多為遺傳多樣性分析（江文 等，2012，2015）、稈枯病抗性鑒定（李峰 等，2013a）和營養品質鑒定評價（江文 等，2009；李峰 等，2013b），針對荸薺種質資源主要農藝經濟性狀綜合鑒定篩選的研究較少。為此，本試驗重點選擇荸薺球莖主要農藝經濟性狀，對保存于國家種質武漢水生蔬菜資源圃內的荸薺種質資源進行了綜合評價和初步篩選，以期為荸薺新品種選育提供基礎材料和理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料

選擇保存于國家種質武漢水生蔬菜資源圃內的荸薺地方品種和選育品種（或品系）作為試驗材料，共105份（表1），其中地方品種101份，選育品種（或品系）4份。

1.2試驗設計

試驗在武漢市蔬菜科學研究所內進行，采用無重復連續觀察2 a的方法。參試材料分別于2014年和2015年的4月下旬育苗，7月上旬拔取各材料分蘗苗定植于長2 m、寬1.5 m并具保水、保肥和隔離功能的試驗池中，每池定植8株，常規田間 管理。

1.3性狀評價與調查

每年12月至翌年3月分別采挖荸薺球莖，沖洗干凈，隨即調查荸薺球莖主要農藝經濟性狀。重點選擇球莖高度、球莖橫徑、球莖臍部凹陷程度、單個球莖質量、小區產量進行調查，并結合專家訪談和種植戶意見增加大果比例一項。球莖高度、球莖橫徑和單個球莖質量每份種質選擇10個較大球莖作為觀測對象，其他性狀以整個小區球莖作為觀測對象。性狀調查方法參照荸薺新品種DUS測試指南（NY/T 2567—2014）和《荸薺種質資源描述規范和數據標準》（李峰和柯衛東，2013）中的規定進行。

表1參試荸薺種質資源名稱

大果比例=單個球莖質量≥30 g的球莖個數/總球莖個數×100%

1.4數據處理

采用Microsoft Excel 2013軟件進行數據整理，數量性狀分別對2 a調查數據進行t檢驗后計算平均值，質量性狀（球莖臍部凹陷程度）的觀測代碼“平”、“凹”、“深凹”分別賦值1、3、5。采用IBM SPSS Statistics 22.0軟件進行評價性狀的描述性統計分析、主成分分析和聚類分析。在進行主成分分析時，以相應因子得分乘以相應特征根的算術平方根計算出因子得分，再以各主成分的方差貢獻率為權數計算綜合得分。選擇綜合得分大于1的優異資源，以各主成分因子得分為參數，采用類平均法進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1主要農藝經濟性狀變異情況分析

對105份荸薺種質資源6個主要農藝經濟性狀的變異情況進行分析（表2）。其中質量性狀球莖臍部凹陷程度變異較大；數量性狀（經t檢驗年度間無顯著差異）中大果比例、小區產量變異較大，變異系數分別為65.4%和26.7%，球莖高度和球莖橫徑變異較小，變異系數分別為6.0% 和8.1%。

表2荸薺主要農藝經濟性狀調查結果

2.2主要農藝經濟性狀間的相關分析

荸薺主要農藝經濟性狀相關分析表明，各性狀間存在不同程度的相關性（表3）。球莖高度與球莖橫徑、單個球莖質量和大果比例呈極顯著正相關；球莖橫徑與單個球莖質量和大果比例呈極顯著正相關，與球莖臍部凹陷程度呈極顯著負相關；球莖臍部凹陷程度與單個球莖質量和大果比例呈極顯著負相關；單個球莖質量與大果比例呈極顯著正相關。

表3荸薺主要農藝經濟性狀相關分析

2.3主要農藝經濟性狀的主成分分析

對105份荸薺種質資源的6個主要農藝經濟性狀進行主成分分析，前3個主成分累積貢獻率達92.996%，基本可以代表6個性狀的絕大多數信息（表4）。第1主成分特征值為3.453，貢獻率57.557%，主要代表球莖橫徑、單個球莖質量和大果比例，可認為是球莖大小因子；第2主成分特征值為1.155，貢獻率19.243%，主要代表球莖高度和球莖臍部凹陷程度，可認為是球莖臍部特征因子；第3主成分特征值為0.972，貢獻率16.196%，主要代表小區產量，可認為是產量因子。

2.4主成分因子得分與優異種質評價篩選

荸薺種質資源主成分因子得分情況見表5。第1主成分因子得分越大，表明球莖越大，即球莖橫徑、單個球莖質量和大果比例越大；第2主成分因子得分正值越大，表明球莖臍部越平、厚度越厚，反之則相反；第3主成分因子得分正值越大，表明產量越高，反之則相反。但是，每份種質資源各主成分因子得分高低各異，故以各主成分因子的貢獻率為權數計算綜合得分來評價種質資源優劣，綜合得分越高則表明該種質各性狀綜合表現越優異。以綜合得分大于1為篩選標準，從中篩選出荸薺優異種質24份。

表4荸薺主要農藝性狀的主成分分析及特征值

表5荸薺種質資源主成分因子得分

在篩選出的24份優異種質資源中，以各主成分因子得分為參數，采用類平均法進行聚類分析（圖1），在平方歐氏距離8.0處可進一步將24份優異種質資源分為4類。第1類為綜合性狀優良的平臍類型，包括：桂蹄2號、資陽薺、安順薺、公安薺-1、余干薺、六合薺、覃塘薺；第2類為綜合性狀優良的凹臍類型，包括：襄安鎮薺、漢川薺11、孝選；第3類為某一主成分因子存在缺陷的平臍類型，包括：鄂荸薺2號、廣西薺、江西九江薺、余干紅薺、蘄州薺、義序薺；第4類為某一主成分因子存在缺陷的凹臍類型，包括：沙洋薺99、無為薺、沙洋孝感薺、青陽薺、湘潭薺、楊柳薺、平湖薺、宣 城薺。

圖1 24份優異荸薺種質資源主成分因子得分聚類結果

3 結論與討論

本試驗對105份荸薺種質資源的6個主要農藝經濟性狀變異情況進行分析，結果表明，小區產量、大果比例、球莖臍部凹陷程度變異系數達26.7%～65.4%，說明參試荸薺種質資源性狀間差異明顯，變異幅度大，優異種質可篩選的范圍較寬。

農藝性狀間的相關性其本質是基因間的連鎖或互作（尚建利 等，2012）。通過變異分析，發現荸薺球莖臍部凹陷程度與球莖橫徑、大果比例和單個球莖質量呈極顯著負相關，也就是荸薺臍部凹陷程度與球莖大小、大果比例存在一定互作或連鎖關系，球莖臍部平的資源往往球莖小，大果比例不高，這也給平臍類型荸薺新品種選育帶來困難。

采用主成分分析的方法消除由于性狀間的相關性而帶來的相關信息重疊，簡化評價指標，并根據各項指標的相關關系和變異程度確定主成分權重，計算綜合評分，在優異種質篩選中已得到了廣泛的應用（鄭曦 等，2013）。本試驗選擇與荸薺產量高、球莖個體大且大果比例高等育種目標緊密聯系的6個性狀，對105份荸薺種質資源進行了主成分分析和綜合評價，得到累積貢獻率達92.996%的前3個主成分因子，分別代表了球莖大小、球莖臍部特征和產量，并依據綜合得分篩選出了24份優異種質，為今后荸薺的混合選種和雜交育種奠定了 基礎。

荸薺球莖多做水果鮮食或加工制罐，為便于去皮，球莖臍部凹陷程度小成為當前育種目標之一，但在生產實踐中，凹臍類型荸薺品種因球莖個體較大、大果比例較高在我國一些荸薺產區種植也很廣泛。本試驗篩選出的荸薺優異資源，不但包括了平臍類型，而且也包括凹臍類型，通過聚類分析，篩選出綜合性狀優異的凹臍品種類型和平臍品種類型2類，這2類荸薺品種資源可通過混合選種直接選育新品種，還篩選出了2類某些性狀存在缺陷的凹臍類型和平臍類型的優異資源，這些資源往往在某個或某些性狀表現優異，可作為雜交育種的親本材料。綜合評價結果與生產實際調查結果比較 吻合。

目前，根據荸薺生產現狀和存在的問題，荸薺育種不但要考慮主要農藝經濟指標，而且還應注重荸薺口感品質和營養品質、稈枯病抗性等方面，本試驗僅基于荸薺主要農藝性狀指標開展，品質和抗性等方面的性狀尚未涉及。今后，應同時選擇主要農藝經濟性狀、品質和抗性等方面的性狀作為荸薺優異種質資源篩選的評價指標。

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Screening of Evaluation on Main Agronomic and Economic Characters in Chinese Water Chestnut Germplasm Resources

LI Feng，SUN Ya-lin，LI Ming-hua，LI Shuang-mei，HUANG Xin-fang，PENG Jing，KE Wei-dong*

（VegetableResearchInstitute，WuhanCityAcademyofAgriculturalScienceandTechnology，Wuhan430065，Hubei，China）

Six main agronomic and economic characters including corm height，corm diameter，hilum sinking degree，single corm weight，plot yield，large fruit ratio of 105 Chinese water chestnut germplasm resources were measured and evaluated comprehensively by field experiment. The results of variation analysis showed that the variable coefficient of larger corm ratio，corm hilum sinking degree，plot yield was larger，reaching 26.7%-65.4%. The correlation analysis indicated that there was correlation of certain degree between each character. Principal component analysis showed that accumulative contribution rate of the first 3 principal components amounted to 92.996%，representing corm size，corm hilum characteristics and yield factor，respectively. And 24 elite resources were screened according to the synthesis scores. These 24 elite resources were divided into 4 groups by cluster analysis. They were concave hilum group and flat hilum group with elite comprehensive characters，concave hilum group and flat hilum group with existing flaw in certain characters.

Chinese water chestnut；Germplasm resources；Agronomic and economic character；Principal component analysis

李峰，碩士，高級農藝師，主要從事水生蔬菜資源鑒定評價與新品種選育工作，E-mail：fun-lee@163.com

*通訊作者（Corresponding author）：柯衛東，推廣研究員，主要從事水生蔬菜資源研究與育種工作，E-mail：wdke63@163.com

2016-12-19；接受日期：2017-03-06

國家科技支撐計劃項目（2012BAD27B01）