芥菜種質資源主要農藝性狀的相關性及聚類分析

摘 要：為探索芥菜種質資源的特性及分類，對52份芥菜資源12個主要農藝性狀進行相關性和聚類分析。結果表明：瘤莖皮刺毛變異系數最大;單瘤重和葉重2個農藝性狀與其他農藝性狀相關性各異，對莖芥菜和葉芥菜育種具有一定指導意義。52份芥菜種質資源在遺傳距離為25處分為2大類，在遺傳距離為20處分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，其中Ⅰ、Ⅲ類種質資源豐富，具有較好的應用前景。

關鍵詞：芥菜;農藝性狀;相關性分析;聚類分析

中圖分類號：S637 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2019）01-0004-04

Abstract： In order to provide basis for rational utilization of excellent germplasm resources in mustard breeding， correlation and cluster analysis were carried out on 12 main agronomic characters of 52 mustard germplasm resources. The results showed that the variation coefficient of bark and bristle of tumorous stem was the largest， and the two agronomic characters， single tumour weight and leaf weight， closely related to yield of mustard， were compared with other agronomic characters. 52 mustard germplasm resources were divided into 2 groups at 25 genetic distances， and I， II， III at 20 genetic distances. Among them， I， III germplasm resources were abundant and had a good application prospect.

Key words： mustard; agronomic traits; correlation analysis; cluster analysis

芥菜是十字花科蕓苔屬，起源中心在中國，自然資源非常豐富[1]，栽培百余年;其加工品榨菜是與西德甜酸甘藍、歐洲酸黃瓜媲美的被譽為世界三大名腌菜之一。在新品種選育中，種質資源的生物多樣性是育種工作的物質基礎，改良品種的關鍵是種質資源的有效利用。研究芥菜種質資源特性及分類是合理利用芥菜資源、選配親本、目標改造材料、提高育種效率的前提條件之一。周源等[2]、陳材林等[3]、孟秋峰等[4-5]、

任錫亮等[6]、宋學林等[7]、劉義華等[8-10]、方平等[11]開展了形態標記和聚類分析;曹必好等[12]、喬愛民等[13]、

Fu等[14]、Qi等[15-16]、宋明等[17]、陳發波等[18-19]、林清等[20]利用同工酶、統計調查、遺傳育種研究、RAPD技術、ITS序列標記、AFLP標記、ISSR標記、SSR標記、SCoT標記等開展了芥菜資源和遺傳研究，結論與形態標記分類有一定差異。筆者以2002—2017年收集到的52份芥菜資源為材料，對其主要農藝性狀進行相關性和資源聚類，以期客觀評價這些資源，為芥菜種質資源的收集、保存、鑒定、創新、利用以及在育種中親本選擇和組合選配上提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

52份供試芥菜材料均為常德市農林科學研究院蔬菜科學研究所于2002—2017年從芥菜主要分布區收集而來，資源名稱及來源見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 田間種植 試驗在常德市農林科學研究院蔬菜科學研究所基地進行。參試資源于2017年9月15日苗床直播，覆蓋遮陽網降溫保濕，9月19日齊苗，再覆蓋防蟲網防止蚜蟲危害;10月10日移栽，株行距35 cm×35 cm，小區面積15 m2，栽120株，3次重復，隨機排列，田間管理一致。

1.2.2 性狀調查 參試材料農藝性狀均按國家農作物種質資源平臺、國家作物科學數據中心提供的《根用和莖用芥菜種質資源描述規范和數據標準》進行觀測和記載。其中，3個質量性狀的記標準如下：

葉面刺毛：0無（葉面無刺毛），1少（葉面有少量刺毛，分布稀疏），2中（葉面有刺毛，分布密度中等），3多（葉面刺毛密生）;瘤莖皮刺毛：0無（皮無刺毛），1少（皮有少量刺毛，分布稀疏），2中（皮有刺毛，分布密度中等），3多（皮刺毛密生）;瘤莖皮蠟粉：0無（皮無蠟粉），1少（皮有少量蠟粉，呈淺白色），2中（皮有蠟粉，白色），3多（皮有蠟粉且厚，白色）。

1.3 數據分析

采用SPSS 19.0和Excel軟件進行相關性、主成分分析和聚類分析等數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 52份芥菜種質資源主要農藝性狀的相關性分析

2.1.1 主要農藝性狀表現差異和變異系數分析 主要農藝性狀表現出的差異是決定變異系數大小的基礎，而變異系數越大，其遺傳變異選擇機會增多的可能性就越大。52份芥菜種質資源的主要農藝性狀表現差異和變異系數分別列于表2、表3。由表2、表3可見，葉面刺毛、瘤莖皮刺毛、瘤莖皮蠟粉3個質量性狀的極差與其最大值相等，分別為3、1、3，最小值均為0，因為其極差與其最大值相等，整個數值又接近于0，所以其變異系數反而巨大，分別為166.7%、400.0%、204.0%;株高的極差為42.8 cm，最大值為104.4 cm，變異系數為13.7%，說明資源間株高存在一定差異;開展度的極差為21.0 cm，極大值為44.0 cm，變異系數為14.7%，說明資源間開展度的差異大于株高;葉長和葉寬相對來說差異較小，變異系數分別為12.1%和11.7%;葉柄寬的差異較株高、開展度、葉長和葉寬略大，其變異系數為20.0%;瘤莖縱徑、瘤莖橫徑、單瘤重和葉重這4個數量性狀因其極小值為0和接近于0，極差又較大，因而其變異系數也較大，分別為75.6%、45.4%、71.4%和62.5%。由此可見，葉面刺毛、瘤莖皮刺毛、瘤莖皮蠟粉3個質量性狀在雜交后代中遺傳變異選擇的機會相對較多，瘤莖縱徑、瘤莖橫徑、單瘤重、葉重4個數量性狀在雜交后代中遺傳變異選擇的機會相對較少，而株高、開展度、葉長、葉寬和葉柄寬這5個數量性狀的遺傳較穩定，基本沒有變異選擇的機會。

2.1.2 主要農藝性狀進行的相關性分析 對52份芥菜種質資源主要農藝性狀進行相關性分析（表4）可知，葉面刺毛與葉重呈顯著正相關，與瘤莖橫徑呈顯著負相關;瘤莖皮刺毛與瘤莖皮蠟粉呈極顯著正相關;株高與葉長呈極顯著正相關，與開展度呈顯著正相關，與瘤莖縱徑呈顯著負相關;開展度與葉寬呈極顯著正相關，與葉柄寬呈顯著正相關;葉長與葉寬呈顯著正相關;葉寬與葉柄寬、葉重呈極顯著正相關;葉柄寬與

葉重呈極顯著正相關;瘤莖縱徑與瘤莖橫徑、單瘤重呈極顯著正相關;瘤莖橫徑與單瘤重呈極顯著正相關。

2.2 52份芥菜種質資源主要農藝性狀聚類分析

采用SPSS分析中的系統聚類分析，平方Euclidean（歐式）距離，組間聯接方法進行。由圖1的層次聚類樹形圖可知，在遺傳距離為25處，52份芥菜種質資源分成2類，即芥菜16、17、15、18、11、13、19、9、25、12、24、5、8、10、26、14、2、36、48、33、30、47、38、46、37、44、45、35、39、40、28、34、43、41、29、42、21、22、4、1、3、23、7、20、6、27、31、32共48個資源聚為一類，該類群主要是莖瘤芥、筍子芥兩種類型，均以莖為食用器官;49、50、51、52共4個資源聚為一類，該類群主要是葉芥菜類型，均以葉為食用器官。

在遺傳距離為20處，52份芥菜種質資源分成3類，即芥菜16、17、15、18、11、13、19、9、25、12、24、5、8、10、26、14、2、36、48、33、30、47、38、46、37、44、45、35、39、40、28、34、43、41、29、42、21、22、4、1、3、23、7、20、6、27共46個資源聚為Ⅰ類;31、32共2個資源聚為Ⅱ類;49、50、51、52共4個資源聚為Ⅲ類。

3 結 論

（1）參試芥菜種質資源農藝性狀變異系數普遍較高，各性狀間相關性存在顯著差異性。其中：與單瘤重呈極顯著正相關是瘤莖縱徑gt;瘤莖橫徑，與葉重呈顯著正相關是葉柄寬gt;葉寬gt;葉面刺毛。變異系數和相關性分析結果對芥菜資源遺傳改良具有指導性意義，為育種環節在性狀篩選時指明了方向。

（2）52份芥菜資源依據系統聚類在遺傳距離25處分為2類，在遺傳距離20處分為3類，其中第Ⅰ類可作為榨菜、筍子芥核心種質資源利用，第II類可作為筍子芥種質資源利用，第III類可作為葉芥菜種質資源利用。聚類分析為芥菜主要性狀的改良及不同類型的親本選配提供了理論依據。

4 討 論

4.1 52份芥菜種質資源性狀遺傳分析與育種目標選擇

根據12個農藝性狀的變異系數結果顯示，芥菜主要農藝性狀的變異系數介于11.7%～400.0%，說明各性狀在種質個體間差距大。該研究表明，株高、開展度、葉長、葉寬、葉柄寬的變異系數≤20.0%，表型比較穩定，進行遺傳改良的可能性不大;其他性狀的變異系數均>20.0%，其中瘤莖皮刺毛、瘤莖皮蠟粉、葉面刺毛的變異系數>100.0%，遺傳變異基礎豐富，選擇潛力較大;綜合各性狀的平均值、最大值、最小值和變異系數分析，52份芥菜種質資源各具特點，差距顯著，類型廣泛，在芥菜資源鑒定和育種配組上有一定利用價值。

通過農藝性狀的相關性分析，在以產量為主要育種目標選擇和配組時，莖瘤芥著重考慮與單瘤重呈極顯著正相關的瘤莖縱徑、瘤莖橫徑等性狀，這與劉義華等[8-9]各性狀對單株產量作用大小順序是瘤莖橫徑>單株質量>葉長>葉寬>單根質量>瘤莖縱徑的結論基本一致。葉芥菜著重考慮與葉重呈顯著正相關的葉柄寬、葉寬、葉面刺毛等性狀，這與張加強等[21]、王煒勇等[22]結論不完全一致，這可能是此次參試葉芥菜資源少，群體不足所致。

4.2 芥菜性狀與資源聚類結果

52份芥菜種質資源主要農藝性狀差異明顯，表明資源來源廣泛，很難定量地進行描述，故按照數量分類法進行聚類分析。根據聚類分析的原理，數據特征越接近者則越先被合并，數據特征相差越大者則越靠后被合并。根據52份芥菜種質資源的層次聚類樹形圖分析，在遺傳距離為25處分為2大類，從形態特征上可以看出是根據莖用和葉用2種分類的;在遺傳距離為20處分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，Ⅰ類中有莖瘤芥和筍子芥、Ⅱ類為筍子芥、Ⅲ類均為葉芥菜，說明該研

究中Ⅰ類種質資源豐富，Ⅱ、Ⅲ類群內資源基本穩定，3類群間的資源差異較大，這與陳發波等[18-19]、林清等[20]、李寧等[23]研究結果基本一致，與喬愛民等[13]A組筍子芥、B組葉芥、C組莖瘤芥結論不一致，同樣也說明芥菜種質資源非常豐富，由于可異花授粉，資源間串粉機率高，變異大。以數量性狀作為育種目標時，這種聚類分析分類法對芥菜新品種選育有極大推動作用。在雜交選配親本時，應根據遺傳距離大小，盡量不選用同一類的親本雜交，利用主要農藝性狀的優勢互補性，進行材料間配組，以提高新品種選育的成功率。

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（責任編輯：張煥裕）