谷子主要農藝性狀的相關和主成分分析

方路斌　羅河月　陳潔　李平

摘 要：對15個谷子品種的11個主要農藝性狀進行了變異系數(shù)、相關性和主成分分析。結果表明，不同性狀間變異系數(shù)的變幅為1.52%～44.25%；產量與穗粒質量呈顯著正相關；前4個主成分對變異的累積貢獻率達到85.69%。在高產谷子品種選育中，首先要注重對穗粒質量的選育，然后再綜合考慮其他性狀。

關鍵詞：谷子；農藝性狀；變異系數(shù)；相關分析；主成分分析

中圖分類號：S515 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.11.017

Correlation Analysis and Principal Component Analysis on Major Agronomic Characters of Millet

FANG Lubin， LUO Heyue， CHEN Jie， LI Ping

（Handan Academy of Agricultural Science， Handan， Hebei 056001， China）

Abstract： The variation coefficient analysis， correlation analysis and principal component analysis of 11 major agronomic characters of 15 millet varieties were analyzed. The results showed that： the range ability of variation coefficient among different characters was between 1.52% and 44.25%； there was a significant positive correlation between yield and single ear weight； the cumulative contribution rate of four principal components to variance was 85.688%.When high yield variety of millet was selected， the character of grain weight per ear should be taken in to consideration first， then to comprehensively consider the rest of characters.

Key words： millet； agronomic characters； variation coefficient； correlation analysis； principal component analysis

谷子，學名粟（Setaria italica），栽培歷史悠久，具有耐旱、耐瘠薄、抗逆性強，適應性廣等特點，在我國廣泛分布，其主產區(qū)集中于我國東北、華北和西北地區(qū)[1-2]。谷子在不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境下栽培，形成了不同的形態(tài)學特征和農藝性狀，谷子的產量為數(shù)量性狀，受遺傳和環(huán)境的控制，不同生態(tài)類型谷子的農藝性狀有不同的遺傳表現(xiàn)[3-4]。因此， 研究和探討谷子農藝性狀的遺傳表現(xiàn)聯(lián)系，了解其主要性狀對產量形成的相對重要性，對加速谷子育種進程具有重要意義。近年來，多元統(tǒng)計分析方法被廣泛用于小麥、玉米、花生、大豆等作物的遺傳分析研究上[5-10]，已取得了較好的實踐效果。

本研究利用相關分析和主成分分析等方法[11-19]，對華北夏谷區(qū)不同谷子品種的農藝性狀和產量性狀進行分析，旨在為谷子遺傳改良和育種提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材 料

參試谷子品種為豫谷31、冀谷41、滄谷9號、濟谷20、濟谷21、衡谷16號、衡谷17號、保谷23、泰谷003、14H481、豫谷32、冀谷42、 C17、中谷7、豫谷18（CK），共計15個。

1.2 方 法

以2017年全國谷子品種區(qū)域適應性聯(lián)合鑒定試驗——華北夏谷區(qū)谷子品種試驗數(shù)據（表1）為基礎展開分析工作。聯(lián)合鑒定試驗按照統(tǒng)一方案進行，采用隨機區(qū)組排列，3次重復，小區(qū)收獲面積4.17 m×3.2 m，種植方式及耕作管理按本地習慣進行。田間調查和室內考種等，均按國家谷子品種區(qū)域試驗統(tǒng)一標準進行。生育期內，調查植株生長發(fā)育情況及主要農藝性狀，成熟時每小區(qū)選取10株進行室內考種。選取苗期-抽穗、抽穗-成熟、生育期、株高、穗長、單穗質量、穗粒質量、千粒質量、出谷率、病株率、產量等11個性狀進行分析。

1.3 數(shù)據分析

試驗采用變異系數(shù)分析、相關分析和主成分分析等研究方法，數(shù)據利用Microsoft Excel 2007和SPSS17.0軟件完成處理。

2 結果與分析

2.1 主要性狀變異系數(shù)分析

由表1可知，15個參試谷子品種的11個性狀變異系數(shù)變幅為1.52%～44.25%，變異系數(shù)從大到小依次為：病株率>穗粒質量>出谷率>單穗質量>產量>穗長>株高>千粒質量>出苗期-抽穗期天數(shù)>抽穗期-成熟期天數(shù)>生育期。由此可以看出，抗病性變異系數(shù)最大，表明供試材料在此性狀上的變異十分豐富，性狀選擇潛力較大；抽穗期—成熟期天數(shù)和生育期變異系數(shù)很小，表明這些性狀選擇的潛力有限，通過育種手段改進的難度較大；而其他性狀的表現(xiàn)則介于這兩類之間，說明可以通過良種選配和改善栽培措施等方法，使這些性狀獲得一定程度的改善和提高。

2.2 主要性狀相關性分析

由表2可知，穗粒質量、單穗質量、穗長、出谷率、抽穗期期—成熟期天數(shù)、株高、生育期和出苗期—抽穗期天數(shù)等8個性狀指標與產量正相關，其中穗粒質量與產量呈顯著正相關（P<0.05），穗粒質量與單穗質量呈極顯著正相關（P<0.01），與株高呈顯著正相關（P<0.05），單穗質量與株高和穗長呈顯著正相關（P<0.05），株高和穗長呈顯著正相關（P<0.05），這些表明株高越高，穗長越長，單穗質量越大，穗粒質量也越大，谷子產量就越大。

產量與千粒質量呈負相關，與病株率呈顯著負相關（P<0.05），表明適當降低千粒質量，增強品種抗病性，可不同程度提高谷子產量。另外，出苗期—抽穗期天數(shù)與生育期呈極顯著正相關（P<0.01），與出谷率呈顯著負相關（P<0.05），表明出苗期—抽穗期天數(shù)越長，生育期越長，出谷率會降低。 2.3 主要性狀主成分分析

由表3可知，在所有的主成分構成中，信息主要集中在前4個主成分，其貢獻率依次為32.56%，25.83%，16.91%和10.39%，累積貢獻率達到85.69%。

由表4可知，在第1主成分中，載荷較高且為正值的性狀是單穗質量、穗粒質量和株高，特征向量值為分別為0.435，0.432和0.426，載荷較高且為負值的性狀是病株率，特征向量值為-0.333，這些性狀主要與產量有關，可以稱此因子為產量因子，可以作為谷子綜合評價的重要指標。結合表2相關分析，穗粒質量與產量呈顯著正相關，因此就提高谷子產量看，第1主成分值偏高為好。

在第2主成分中，載荷較高且為正值的性狀是出谷率，特征向量值為0.438，載荷較高且為負值的性狀是出苗期—抽穗期天數(shù)和生育期，與產量呈負相關，特征向量值分別為-0.515和-0.438，結合相關分析，出苗期—抽穗期天數(shù)與出谷率呈顯著負相關，因此，第2主成分值適中偏低為好。

在第3主成分中，載荷較高且為正值的性狀是千粒質量和穗長，特征向量值分別為0.540和0.455，產量的特征向量值為負的最大值-0.491，結合相關分析，千粒質量與穗長、單穗質量和穗粒質量均呈正相關，但與產量呈負相關，因此，第3主成分值應適中為好。

在第4主成分中，載荷較高且為正值的性狀是抽穗期—成熟期天數(shù)，特征向量值為0.741，與產量呈正相關，但同時與病株率也呈正相關，因此，第4主成分值應適中為好。

3 結論與討論

通過多元統(tǒng)計分析方法對不同谷子品種的主要農藝性狀參數(shù)進行分析，可以探討和總結谷子產量與主要相關性狀的遺傳表現(xiàn)聯(lián)系，并為新品種改良和選育提供指導作用。

本試驗結果表明，15個參試谷子品種中的11個農藝性狀中抗病性、穗粒質量、出谷率、單穗質量、產量、穗長、株高、千粒質量和出苗期—抽穗期天數(shù)的變異程度較高，說明這些性狀的選擇潛力較大，能夠通過良種選配和改善栽培措施等方法，使這些性狀得到一定程度的改善。相關分析顯示，產量與單穗質量、穗粒質量、株高和穗長關系最為密切，可作為選育高產品種的重點標識性狀，同時應綜合考慮生育期、出谷率、千粒質量等其他性狀的制約依從關系。主成分分析顯示，在所有的主成分構成中，信息主要集中在前4個主成分，其累積貢獻率達到85.69%。在對高產品種綜合性狀評價和選育過程中，穗粒質量是提高產量的關鍵，但同時應注重對其他性狀的綜合考慮，注重選擇單穗質量大、出谷率高、抗病性強、株高偏高、生育期和千粒質量適中的材料。

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