粳稻品種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)和聚類(lèi)分析

王曙光，楊武廣，葛 勝，李 潔，王 君，袁秋勇(.揚(yáng)州市農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 揚(yáng)州 500； .揚(yáng)州市邗江區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 揚(yáng)州 009)

粳稻品種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)和聚類(lèi)分析

王曙光1，楊武廣2，葛 勝2，李 潔2，王 君2，袁秋勇1
(1.揚(yáng)州市農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 揚(yáng)州 225001； 2.揚(yáng)州市邗江區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 揚(yáng)州 22009)

對(duì)14個(gè)粳稻品種(系)的9個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析和系統(tǒng)聚類(lèi)分析。灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)的性狀是單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、株高，在粳稻高產(chǎn)育種中，應(yīng)重點(diǎn)選擇穗粒并重、有效分蘗多，株高適宜的優(yōu)良品種(系), 而經(jīng)濟(jì)系數(shù)、單株干重、千粒重、全生育期、結(jié)實(shí)率等可作為田間選擇的參考性狀。系統(tǒng)聚類(lèi)分析將14個(gè)粳稻品種(系)劃分為3類(lèi)，第Ⅰ類(lèi)群穗大粒多、產(chǎn)量高，第Ⅱ類(lèi)群穗粒結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，產(chǎn)量潛力較大，都是值得推廣的優(yōu)良品種(系)。

粳稻； 農(nóng)藝性狀； 產(chǎn)量； 灰色關(guān)聯(lián)分析； 系統(tǒng)聚類(lèi)分析

江蘇是全國(guó)粳稻生產(chǎn)和消費(fèi)大省，粳稻年種植面積占全國(guó)的20% 左右，占全省水稻種植面積的90% 左右，是南方粳稻種植面積最大的省份[1- 2]。近年來(lái)，優(yōu)質(zhì)已超越高產(chǎn)成為江蘇省粳稻育種的首要目標(biāo)[3]，但高產(chǎn)始終是育種工作者追求的主要目標(biāo)，只有在產(chǎn)量較高的基礎(chǔ)上，優(yōu)質(zhì)、多抗等性狀才具有實(shí)際意義。水稻產(chǎn)量是眾多相關(guān)農(nóng)藝性狀的綜合表達(dá)，這些性狀無(wú)論是在栽培措施上，還是在育種目標(biāo)性狀的選擇上，都難以準(zhǔn)確把握。因此，研究不同粳稻品種間主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系對(duì)篩選高產(chǎn)新品種具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，對(duì)水稻品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系研究較多，刁立平等[4]用主成分分析方法表明，超高產(chǎn)粳稻品種必須有較高的穗重和適宜的穗數(shù)基礎(chǔ)。周越等[5]運(yùn)用相關(guān)、通徑及聚類(lèi)分析方法認(rèn)為，粳稻產(chǎn)量與灌漿期、每穗總粒、千粒重關(guān)系最為密切。趙國(guó)珍等[6]采用表型主成分及聚類(lèi)分析法認(rèn)為，云南高原常規(guī)粳稻育種應(yīng)適當(dāng)降低植株高度，提高分蘗力，增加穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。前人多采用主成分、通徑、聚類(lèi)等方法進(jìn)行分析，而灰色關(guān)聯(lián)分析和系統(tǒng)聚類(lèi)分析的研究較少。作者通過(guò)大田試驗(yàn)，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析、系統(tǒng)聚類(lèi)分析方法，對(duì)蘇中地區(qū)粳稻品種(系)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀之間的主次關(guān)系進(jìn)行了探討，旨在綜合評(píng)價(jià)這些粳稻品種(系)，為優(yōu)良品種的選育和生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2016年在江蘇省揚(yáng)州市邗江區(qū)公道鎮(zhèn)河?xùn)|村進(jìn)行，土壤類(lèi)型為腐黏土，土壤肥力中等，前茬作物為小麥。

參試的為近幾年通過(guò)江蘇省農(nóng)作物品種審定和生產(chǎn)試驗(yàn)中表現(xiàn)較好的14個(gè)粳稻品種(系)。其中遲熟中粳組品種(系)13個(gè)：寧5833、寧5840、寧3818、富硒稻1號(hào)、揚(yáng)農(nóng)稻1號(hào)、淮稻18號(hào)、南粳52、豐粳3264、南粳0212、南粳9108、寧粳7號(hào)、蘇墾118、淮稻5號(hào)；中熟中粳組品種1個(gè)：揚(yáng)育粳3號(hào)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

每個(gè)品種(系)種植面積2 000 m2，不設(shè)重復(fù)。5月20日播種，6月14—15日栽插，秧齡25 d，移栽方式為機(jī)插秧，行株距為30.0 cm×13.0 cm。總施肥量：氮肥(純氮)280 kg·hm-2, 基蘗肥比例為6∶4，基蘗肥中基肥∶蘗肥為4∶6；磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)用量均為150 kg·hm-2，基肥與穗肥比例為7∶3。機(jī)插后10 d 追施分蘗肥，8月1日追施穗肥。

1.3 觀察記載項(xiàng)目

記載生育期，調(diào)查莖蘗動(dòng)態(tài)，每7 d調(diào)查1次。成熟期每塊田選取20穴測(cè)定株高、單株干重、單株穗重、結(jié)實(shí)率和千粒重，計(jì)算經(jīng)濟(jì)系數(shù)，經(jīng)濟(jì)系數(shù)=單株穗重/單株干重。采用5點(diǎn)法普查50穴，測(cè)定穗數(shù)，計(jì)算有效穗數(shù)，實(shí)割50穴測(cè)算實(shí)產(chǎn)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[7]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

灰色關(guān)聯(lián)分析。灰色關(guān)聯(lián)度分析(GRA)是對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)的定量描述和比較，其基本思想是根據(jù)曲線幾何形狀的相似程度來(lái)判斷關(guān)聯(lián)程度，關(guān)聯(lián)度反映密切程度大小，關(guān)聯(lián)度越大說(shuō)明因素間變化的勢(shì)態(tài)越接近，其相互關(guān)系越密切。按照鄧聚龍灰色關(guān)聯(lián)理論[8]，將供試品種(系)主要農(nóng)藝性狀視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，將產(chǎn)量性狀設(shè)定為母序列Y，株高、單株干重、單株穗重、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、全生育期等性狀設(shè)定為子序列，原始序列進(jìn)行無(wú)量綱化轉(zhuǎn)換得到標(biāo)準(zhǔn)化序列，設(shè)定分辨系數(shù)為0.5，計(jì)算產(chǎn)量及其主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度并排序。

系統(tǒng)聚類(lèi)分析。聚類(lèi)時(shí)將原始數(shù)據(jù)先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換處理，然后在歐距離水平上采用離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)，形成聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀的變異特征

變異系數(shù)作為一種綜合指標(biāo)，可較好地反映出性狀在品種間的變化程度。表1表明，主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)差異較大，范圍在1.8%～16.7%。其中每穗粒數(shù)(16.7%)、單株穗重(15.2%)、單株干重(11.2%)、經(jīng)濟(jì)系數(shù)(10.6%)、有效穗數(shù)(8.0%)、株高(7.2%)、千粒重(5.3%)的變異系數(shù)較大；而結(jié)實(shí)率(1.9%)、全生育期(1.8%)的變異系數(shù)相對(duì)較小；產(chǎn)量變異系數(shù)達(dá)13.2%，差異明顯。說(shuō)明可用品種改良和栽培措施等方法，使每穗粒數(shù)、單株穗重、單株干重、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、有效穗數(shù)、株高、千粒重等性狀得到有效提高，而要獲得理想的結(jié)實(shí)率、生育期性狀的難度較大。

表1 14個(gè)粳稻品種(系)主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的變異情況

2.2 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度

灰色關(guān)聯(lián)分析的目的是揭示因素間關(guān)系的強(qiáng)弱。關(guān)聯(lián)度大小依次為單株穗重(0.699 8)>有效穗數(shù)(0.655 7)>每穗粒數(shù)(0.648 0)>株高(0.637 1)>經(jīng)濟(jì)系數(shù)(0.633 0)>單株干重(0.632 5)>千粒重(0.620 8)>全生育期(0.620 6)>結(jié)實(shí)率(0.585 3)。其中，單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、株高等性狀與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)量作用較大；經(jīng)濟(jì)系數(shù)、單株干重、千粒重、全生育期、結(jié)實(shí)率等對(duì)產(chǎn)量也有一定影響。因此，在粳稻高產(chǎn)育種中，應(yīng)重點(diǎn)選擇穗粒并重、有效分蘗多，株高適宜的優(yōu)良品種(系), 而經(jīng)濟(jì)系數(shù)、單株干重、千粒重、全生育期、結(jié)實(shí)率等可作為田間選擇的參考性狀。

2.3 主要農(nóng)藝性狀的聚類(lèi)分析

如圖1所示，根據(jù)同一類(lèi)群內(nèi)粳稻品種(系)類(lèi)間距離接近且綜合性狀值差異較小的原則，可以將供試的14個(gè)品種(系)劃分為3大類(lèi)群(表2)。

圖1 14個(gè)粳稻品種(系)的聚類(lèi)分析結(jié)果

表2 14個(gè)粳稻品種(系)各類(lèi)群的主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量情況

第Ⅰ類(lèi)有寧3818、揚(yáng)農(nóng)稻1號(hào)、寧粳7號(hào)、豐粳3264等4個(gè)品種(系)，表現(xiàn)為植株高，單株穗重、單株干重大，經(jīng)濟(jì)系數(shù)高，每穗粒數(shù)多，全生育期長(zhǎng)，產(chǎn)量高。

第Ⅱ類(lèi)有淮稻18號(hào)、南粳9108、南粳0212、淮稻5號(hào)等4個(gè)品種(系)，表現(xiàn)為有效穗數(shù)多，結(jié)實(shí)率高，單株穗重、每穗粒數(shù)偏低，其他綜合性狀表現(xiàn)良好，產(chǎn)量較高，產(chǎn)量潛力較大，應(yīng)通過(guò)品種改良和栽培措施提高單株穗重、每穗粒數(shù)后在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

第Ⅲ類(lèi)有寧5833、寧5840、南粳52、富硒稻1號(hào)、蘇墾118、揚(yáng)育粳3號(hào)等6個(gè)品種(系)，表現(xiàn)為有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率低， 其他性狀一般，產(chǎn)量相對(duì)偏低。

3 小結(jié)與討論

不少研究人員采用主成分、通徑等分析方法對(duì)粳稻產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析[4- 6]，但是這些分析方法要求樣本容量較大，應(yīng)用起來(lái)較為困難，并且研究結(jié)果也不盡一致。而灰色關(guān)聯(lián)分析具有樣本數(shù)量少、分析方法簡(jiǎn)單及結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)[7]，近年來(lái)該方法已在農(nóng)作物的遺傳育種中被廣泛應(yīng)用[9- 10]。14個(gè)粳稻品種(系)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析表明，單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、株高是制約粳稻產(chǎn)量的主導(dǎo)因素，這與變異系數(shù)位列前5的性狀有3個(gè)是吻合的，分別為單株穗重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)，說(shuō)明上述性狀有相當(dāng)大的利用優(yōu)勢(shì)，有待進(jìn)一步挖掘。這與刁立平等[4]的研究結(jié)果較為一致。

聚類(lèi)分析的依據(jù)是遺傳距離，遺傳距離的計(jì)算依賴于各性狀的表現(xiàn)型，受基因型和環(huán)境共同影響，只有嚴(yán)格控制環(huán)境的一致性，才能得到更準(zhǔn)確的聚類(lèi)分析結(jié)果[11]。14個(gè)粳稻品種(系)系統(tǒng)聚類(lèi)分析結(jié)果表明，第Ⅰ類(lèi)群穗大粒多、產(chǎn)量高，第Ⅱ類(lèi)穗粒結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，產(chǎn)量潛力較大，都是值得推廣的優(yōu)良品種(系)。雖然2016年試驗(yàn)水稻生長(zhǎng)前期和后期遭遇了連續(xù)陰雨的災(zāi)害性天氣，嚴(yán)重影響后期灌漿，有的品種的產(chǎn)量潛力沒(méi)有得到充分發(fā)揮，但供試材料是在同一氣候條件下進(jìn)行的，從聚類(lèi)分析結(jié)果和田間實(shí)際長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相看，分析結(jié)果基本能反映品種(系)的特性。

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(責(zé)任編輯：張才德)

S511

：A

：0528- 9017(2017)09- 1507- 03

2017- 06- 10

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS- 01- 45)；江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目[SXGC(2015)217]

王曙光(1977—)，男，江蘇沭陽(yáng)人，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)作物栽培技術(shù)研究與推廣工作，E- mail：nonglj@163.com。

文獻(xiàn)著錄格式：王曙光，楊武廣，葛勝，等. 粳稻品種主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)和聚類(lèi)分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(9)：1507- 1509.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170902