大蔥種質資源抽薹性綜合評價

楊國棟 李 娜 賈俊香 田 云 蔣欣陶 姜濱濱 崔連偉

（遼寧省農業科學院蔬菜研究所，遼寧沈陽 110161）

大 蔥（Allium fistulosumL.var.giganteumMakino）屬蔥科蔥屬植物，是典型的綠體春化型蔬菜作物，營養體大小適宜，滿足一定時期低溫條件（4～15 ℃）才能春化、抽薹開花（張啟沛 等，2008）。我國北方產區如品種選擇不當，苗期遭遇低溫，未熟抽薹開花，會嚴重降低大蔥品質。近年來，日本、韓國耐抽薹類型大蔥新品種被引入我國，因其具有耐抽薹、抗性強、耐倒伏等多種優勢，栽培面積呈逐年上升趨勢，但卻存在種子昂貴、種植成本高、纖維素含量高、鮮食品質較差等問題（高莉敏 等，2008），因此，開展具有我國特色的耐抽薹大蔥新品種選育是目前我國大蔥育種急需解決的關鍵問題。

目前，我國蔬菜作物抽薹性鑒定技術研究比較系統的是白菜（惠麥俠，2002；余陽俊 等，2002；劉娟 等，2019）和蘿卜（張素君 等，2014；徐文玲 等，2020）。余陽俊等（2004）根據苗期現蕾期天數、短縮莖（薹）長短及抽薹指數等方法對大白菜抽薹性進行評價篩選，確立了以抽薹指數作為形態指標、6 級抽薹調查分級標準和5 個抽薹評價等級的大白菜晚抽薹性快速評價方法。劉娟等（2019）研究表明普通白菜的抽薹期、現蕾期、開花期之間呈極顯著正相關，其中現蕾期可用于快速評價普通白菜的耐抽薹性，并采用隸屬函數法和聚類分析法對64 份普通白菜種質進行耐抽薹性鑒定。張素君等（2014）采用現蕾期、開花期評價蘿卜抽薹早晚，采用花期薹高、抽薹速度評價抽薹能力，并采用主成分分析及隸屬函數法對64 份蘿卜資源進行耐抽薹性評價。相對十字花科蔬菜作物，大蔥抽薹性鑒定方法的研究報道較少。任志偉（2010）、魏星（2014）采用初始抽薹期、抽薹率及抽薹指數對不同大蔥品種自然越冬的抽薹性進行評價，在抽薹指數調查中，依據總苞與葉鞘相對位置將抽薹分級標準分為4 級，但未建立抽薹評價等級，不能有效對不同大蔥種質的抽薹性進行鑒定評價；董殷鑫（2016）采用初始抽薹所需天數、50%抽薹所需天數及收獲期抽薹率作為大蔥抽薹性的評價指標，雖然能夠區分不同大蔥種質的抽薹性，但選用指標偏少，不能全面反映大蔥抽薹特性。本試驗以國內外不同類型大蔥種質為研究對象，采用大蔥抽薹開花期的植株主要特征性狀作為抽薹性評價指標，對評價指標數據進行統計分析，利用主成分聚類分析、平均隸屬度和抽薹指數法對大蔥抽薹性進行綜合評價，為深入開展大蔥耐抽薹性育種技術研究及新品種選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗選用大蔥種質28 份，分別來源于日本、韓國和我國大蔥主栽省份（表1），其中來自日本的6 份，韓國的1 份，來自我國山東、遼寧、河北、河南、上海、天津和內蒙古的種質共有21 份。

表1 大蔥資源名稱與來源

1.2 試驗方法

1.2.1 田間試驗 分別于2018、2019 年4 有初將供試種子播種于遼寧省農業科學院蔬菜研究所試驗基地，5 有末定植，10 有中下旬收獲，放入冷庫低溫春化處理，12 有初運至海南育種基地定植，每份材料3 次重復，每重復20 株，隨機區組排列。

1.2.2 抽薹性評價指標 在大蔥抽薹開花期，調查并記錄每份大蔥種質的露薹期、始花期、抽薹速度、薹高、薹粗、葉片數、株高、假莖粗和葉鞘間距（王海平 等，2008）。

露薹期：定植至30%植株肉眼可見總苞的天數。

始花期：定植至30%植株花苞開放的天數。

抽薹速度：薹高/（始花期-露薹期）。

薹高：花苞欲開放時，花薹基部至花苞底部的長度。

薹粗：花苞欲開放時，花薹的最大直徑。

葉片數：花苞欲開放時，長度大于10 cm 的功能葉片數。

株高：花苞欲開放時，地面至植株最高處的自然高度。

假莖粗：花苞欲開放時，假莖的最大直徑。

葉鞘間距：花苞欲開放時，相鄰2 個葉鞘間的距離。

抽薹指數（BI）：在定植后第35 天，參照余陽俊等（2004）的方法（略有改動），采用6 級抽薹分級標準調查每份種質的抽薹開花情況：0 級，無花苞，無薹；1 級，見花苞，薹高≤2 cm；3 級，花苞未開，2 cm ＜薹高≤10 cm；5 級，花苞未開，薹高＞10 cm；7 級，開苞未開花，薹高＞10 cm；9 級，開花，薹高＞10 cm。然后采用下列公式計算抽薹指數（BI）。

抽薹指數（BI）=∑（各級株數×相應級數）/（調查總株數× 9）× 100

抽薹性評價等級標準：極耐抽薹（HT），BI ≤15；耐抽薹（T），15 ＜BI ≤35；中性抽薹（M），35 ＜BI ≤65；易抽薹（S），65 ＜BI ≤85；極易抽薹（HS），85 ＜BI ≤100。

1.2.3 數據統計與分析 利用EXCEL、DPS 軟件對上述9 項指標2 a 的數據進行方差分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析。依據公式（1）和（2）計算與抽薹性正相關和負相關指標的隸屬度。

式中：Uij表示i種類j指標的抽薹性隸屬函數值，Xij表示i種類j指標的測定值，Xjmin表示所有種類j指標的最小值，Xjmax表示所有種類j指標的最大值，i表示某份材料，j表示某項指標。

計算出每份種質的9 項指標隸屬度后，將這9個隸屬度值的算術平均數記為這份材料的平均隸屬度。參照張文娥等（2007）的方法按平均隸屬度（U）將大蔥抽薹性分為5 個級別：0.8 ＜U ≤1.0 為極耐抽薹（HT），0.6 ＜U ≤0.8 為耐抽薹（T），0.4 ＜U ≤0.6 為中性抽薹（M），0.2 ＜U ≤0.4 為易抽薹（S），0 ＜U ≤0.2 為極易抽薹（HS）。

2 結果與分析

2.1 大蔥抽薹開花期主要性狀指標的變異分析

在不同大蔥種質抽薹開花期，調查記錄9 個主要特征性狀指標，基本統計分析結果見表2，與抽薹開花相關的指標中露薹期的變異系數最高，為32.73%，其次是抽薹速度，為27.58%，露薹期極差值達到32.00 d，抽薹速度極差值達到3.22 cm ·d-1，其他指標變異系數在13.97%～25.35%之間，說明不同大蔥種質抽薹開花期的主要特征性狀存在較大差異，各項指標極差數據能夠具體說明這一點。差異顯著性分析顯示9 個性狀指標的品種間差異均達到極顯著水平。

表2 大蔥抽薹開花期主要性狀指標的變異分析

2.2 大蔥抽薹性狀指標的相關性分析

對28 份大蔥種質9 個性狀指標數值進行相關性分析。結果表明（表3），露薹期與始花期相關性最高，相關系數達到0.97；兩者都與葉片數呈極顯著正相關，相關系數同為0.92；同時與薹粗、假莖粗、葉鞘間距呈極顯著負相關，其中露薹期與薹粗、假莖粗、葉鞘間距的相關系數分別為-0.81、-0.72、-0.77，始花期與薹粗、假莖粗、葉鞘間距的相關系數分別為-0.79、-0.69、-0.76。抽薹速度與薹高呈顯著正相關，相關系數為0.38。薹高與葉片數呈極顯著負相關，相關系數為-0.48，與薹粗和株高呈顯著正相關，相關系數分別為0.44、0.37。葉片數與葉鞘間距和假莖粗呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.76、-0.68。假莖粗與葉鞘間距呈極顯著正相關，相關系數為0.72。

表3 大蔥抽薹性狀指標的相關性分析結果

2.3 大蔥抽薹性狀指標的主成分分析

對28 份大蔥種質的9 個性狀指標調查結果進行主成分分析，設定主因子數M=4、特征值積累比例臨界值0.9 條件下，獲得因子載荷矩陣（表4），這4 個主因子包含信息量占總體信息量的91.89%。第1 主因子主要由露薹期、始花期和葉片數決定，體現抽薹開花早晚，貢獻率43.63%；第2主因子主要由抽薹速度決定，體現抽薹快慢，累計貢獻率58.93%；這些指標可作為抽薹性評價的主要因子。第3、4 主因子分別由株高和假莖粗決定，可作為輔助評價分析。

2.4 大蔥抽薹性狀指標的主成分聚類分析

選用4 個主要因子對調查數據進行聚類分析，數據規格化轉化后，采用卡方聚類距離、離差平方和方法聚類，聚類結果見圖1。在距離系數0.7 處，大蔥種質被分為5 個類群，聚類到同一類群內的大蔥種質各項性狀指標平均值見表5。第Ⅰ類群種質編號有1、6、9 和21，特點為抽薹、開花都很晚，抽薹速度快，葉片數多；第Ⅱ類群種質編號有2、3、4、5、7、8、13 和23，特點為抽薹、開花晚，抽薹速度慢，葉片數較多；第Ⅲ類群種質編號有10、14、15、16、22 和25，特點為抽薹早、開花稍晚，抽薹速度慢，葉片數居中，植株高，假莖粗壯；第Ⅳ類群種質編號有11 和24，特點為抽薹稍晚，但開花早，抽薹速度快，葉片數較少；第Ⅴ類群種質編號有12、17、18、19、20、26、27 和28，特點為抽薹、開花都很早，抽薹速度稍慢，葉片數少，植株矮，假莖粗壯。

表4 大蔥抽薹性狀指標的主成分分析結果

表5 大蔥抽薹性狀指標的主成分聚類分析結果

2.5 大蔥抽薹性狀指標的隸屬度與抽薹指數評價

采用9 個性狀指標的平均隸屬度及抽薹指數對28 份大蔥種質進行抽薹性綜合評價（表6）。根據平均隸屬度可分為5 個級別，極耐抽薹（HT）的種質共3 份，種質編號1、2 和8；耐抽薹（T）的種質共8 份，種質編號3、4、5、6、7、9、21和23；中性抽薹（M）的種質共4 份，種質編號10、11、13 和24；易抽薹（S）的種質共10 份，種 質 編 號12、14、15、16、17、18、19、22、25和26；極易抽薹（HS）的種質共3 份，種質編號20、27 和28。根據抽薹指數同樣也可將大蔥的抽薹性分為5 個級別，極耐抽薹（HT）的種質共5 份，種質編號1、2、7、8 和9；耐抽薹（T）的種質共5 份，種質編號3、4、5、21 和23；中性抽薹（M）的種質共4 份，種質編號6、13、14 和15；易抽薹（S）的種質共4 份，種質編號10、16、22 和24；極易抽薹（HS）的種質共10 份，種質編號11、12、17、18、19、20、25、26、27 和28。

2 種方法抽薹性結果略有差異，同為極耐抽薹（HT）的種質有3 份，種質編號1、2 和8；同為耐抽薹（T）的種質有5 份，種質編號3、4、5、21、23；同為中性抽薹（M）的種質有1 份，種質編號13；同為易抽薹（S）的種質共2 份，種質編號16 和22；同為極易抽薹（HS）的種質有3 份，種質編號20、27 和28。將2 種方法與主要性狀指標的數值結果進行相關性分析，結果顯示，平均隸屬度與抽薹指數呈極顯著負相關，相關系數-0.99，兩者均與露薹期、始花期、葉片數、假莖粗、葉鞘間距呈極顯著相關。

表6 大蔥種質抽薹性綜合評價結果

3 討論與結論

3.1 大蔥抽薹性狀指標的相關性

本試驗在大蔥抽薹開花期對28 份種質的9 個性狀指標進行基本統計及相關性分析，結果表明，露薹期的變異系數最高，為32.73%，其次是抽薹速度，為27.58%，能夠充分反映不同大蔥種質的抽薹性差異。露薹期與始花期呈極顯著正相關，其中露薹期與其他性狀指標的相關性更高，可作為抽薹性的主要直觀評價指標，與在蘿卜（張素君 等，2014）、普通白菜（劉娟 等，2019）上的報道一致。此外，露薹期和始花期都與葉片數呈極顯著正相關，同時與薹粗、假莖粗、葉鞘間距呈極顯著負相關，說明抽薹開花早的大蔥種質通常花薹會比較粗壯，且假莖粗、葉鞘間距長，葉片數少。這些指標可用于大蔥田間抽薹性選擇和鑒定的輔助評價。

3.2 大蔥抽薹性狀指標的主成分分析

有研究表明，菜薹抽薹性的主成分貢獻值主要來自薹高、莖粗、初花期（李光光 等，2015）；蘿卜抽薹性的第1 主成分是薹高、薹高差和抽薹速度，第2 主成分是現蕾期和開花期（姚南，2019）。本試驗研究結果略有不同，大蔥抽薹性第1 主成分是露薹期、始花期和葉片數，第2 主成分是抽薹速度，這些主因子在抽薹開花早晚、抽薹快慢和植株形態等幾個方面綜合反映大蔥抽薹特性，可作為大蔥抽薹性評價的主要指標。與其他作物主成分因子不同的原因可能是由于選用性狀指標不同或科屬間植物學性狀差異較大造成的。

3.3 大蔥抽薹性綜合評價

本試驗采用主成分聚類分析、平均隸屬度和抽薹指數3 種方法對大蔥種質進行抽薹性綜合評價，比較而言，聚類分析法根據主成分性狀距離系數進行歸類，試驗中28 份大蔥種質分為5 個類群，每個類群的主成分性狀特征鮮明，可用于不同資源材料抽薹性狀的定性分類，在雜交組配時應選擇距離系數較遠的親本材料。

平均隸屬度法與抽薹指數法評價結果均與其他關鍵性狀指標極顯著相關，說明兩者都能準確評價不同大蔥種質抽薹性。不同之處是，平均隸屬度法需對每份種質材料的所有性狀進行調查記錄，根據隸屬度函數平均權重分配，按賦值范圍進行抽薹性評價分級，優點是能夠全面反映不同資源材料的綜合差異，缺點也比較明顯，工作量大，費時費力；抽薹指數法在大白菜3 級抽薹調查分級標準（余陽俊 等，2004）基礎上進行了升級和優化，在大蔥抽薹開花特定時期一次性調查所有種質的花苞狀態和薹高，然后采用6 級抽薹分級標準和公式計算抽薹指數，并按抽薹指數范圍劃分為5 個評價等級，抽薹性評價分級結果更為準確可靠，其優點是一次性調查就可以得到結果，缺點是大蔥抽薹開花早晚受環境影響差異較大，需人為控制調查時間，一般為定植前35～40 d，也可選用一種易抽薹型大蔥品種全部開苞的日期作為抽薹調查的標志日期。在育種工作中，如不需要考慮其他性狀，推薦采用抽薹指數法進行大蔥抽薹性評價。

當然，根據外觀形態性狀等常規指標對抽薹數量性狀進行鑒定評價受時間、環境等因素影響較大，不僅誤差較大而且費時費力。開展大蔥抽薹性狀QTL 定位、抽薹性鑒定的分子標記輔助育種技術研究才是提高大蔥耐抽薹育種效率的有效途徑。