黃淮海中南片小?；ㄉ饕r藝性狀、品質性狀相關性及主成分分析

范小玉，陳雷，賀群領，李可，劉衛星，張楓葉，吳繼華

（商丘市農林科學院，河南 商丘 476000）

花生是我國重要的油料作物和經濟作物。黃淮海地區是我國花生最主要的產區，種植面積占全國47%，總產量占全國56%［1］。該區位于長城以南，淮河以北，西倚太行山，東鄰黃海及渤海，具有生態環境多樣性、空間布局廣泛性，適合不同類型的花生種植。小粒型花生是一種獨特的花生品種類型，以優質、商品性好、早熟、適應性廣為突出特點，被廣泛作為黃淮海中南片地區花生種植首選。小?；ㄉ贩N受果型及株型限制，單株生產力水平始終較低，不同生態環境條件和栽培措施也對花生產量與品質有明顯影響［2］。因此充分發揮黃淮海中南片區域空間及生態環境多樣性優勢，培育高產優質專用型小?；ㄉ贩N，已成為現今該區域育種的主要方向，而鑒定評價和利用現有種質資源是品質遺傳改良和開展品質育種的基礎性工作［3］。

李玉發等［4］通過對花生主要農藝性狀的遺傳變異、相關性和主成分分析得出，在性狀選擇上，首先對變異大的性狀進行選擇非常重要；在品種選擇上，應注意選擇產量和總分枝數、百果重、單株結果數、單株生產力均高的品種。張曉杰等［5］對576份中國花生核心種質的相關分析得出，測得相關性極顯著的一對表型性狀中的一個即可判斷另一個性狀的變異狀況，據此可減少花生種質資源鑒定的工作量。陳四龍等［6］對花生品種（系）生物學性狀進行主成分和聚類分析，客觀分析評價了不同花生品種（系）在不同生態區的適應性。殷冬梅等［7］對18個花生品系的主要農藝性狀進行主成分分析和綜合評價后得出，對花生品系的評價一定要深入分析、綜合考慮，才能最終決定對材料的取舍。近年來有關小?；ㄉa量和品質性狀相關性研究及黃淮海區域花生生產現狀研究均有報道［8-11］，但目前為止，對黃淮海中南片小?；ㄉr藝性狀及品質性狀的綜合分析研究卻鮮有報道。

本研究以參加2019年黃淮海中南片小?；ㄉ摵象w試驗的24個花生品種為材料，對其主要農藝性狀、品質性狀進行遺傳變異性分析、相關性分析和主成分分析，探討品種間的遺傳差異和內在聯系，以期發現對產量和品質影響較大的性狀及其作用關系，旨在為黃淮海中南片小?；ㄉ弋a優質育種研究與創新提高理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

參試品種共計24個（表1），參試單位14個，試驗地點分別為：河南新鄉、開封、南陽、洛陽、駐馬店、濮陽，河北藁城、保定，山東濟南、泰安、臨沂，江蘇徐州，安徽泗縣，山西汾陽。數據采自2019年黃淮海中南片小粒花生聯合體試驗總結。

表1 供試花生品種編號與名稱

1.2 試驗方法

試驗采用隨機區組排列，重復3次。小區長6.67 m，寬2 m。每小區6行，行距33.33 cm，穴距16.7 cm，666.7m2種植12 000穴，每穴2粒種子。

收獲時每小區隨機取10株進行考種，成熟期考察主莖高（X1）、側枝長（X2）、總分枝數（X3）、結果枝數（X4）、單株結果數（X5）、百果重（X6）、百仁重（X7）、飽果率（X8）、出米率（X9）、單株生產力（X10）、蛋白質含量（X11）、粗脂肪含量（X12）、油酸含量（X13）、亞油酸含量（X14）和莢果產量（X15）。

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel和SPSS軟件對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 供試花生品種主要農藝性狀、品質性狀的變異分析

由表2可知，供試材料各性狀變異系數大小依次為亞油酸含量＞油酸含量＞單株結果數＞主莖高＞側枝長＞產量＞總分枝數＞百果重＞百仁重＞結果枝數＞單株生產力＞蛋白質含量＞飽果率＞粗脂肪含量＞出米率。亞油酸含量變異系數最大，達86.7%，變異最明顯，其平均數為19.2%，其含量中等偏高（≥19.2%）的材料共11份，占供試材料的45.83%。油酸含量變異系數僅次于亞油酸，為30.5%，其含量中等偏高（≥62.1%）的材料共13份，占供試材料的54.17%，說明供試材料中油酸含量較高的品種占多數，具有較好的食用價值。較高的變異系數表明油酸、亞油酸含量具有豐富的遺傳變異基礎，為黃淮海片小粒花生品質育種提供了重要的物質基礎。

表2 供試花生品種主要農藝性狀、品質性狀變異情況

單株結果數變異系數為27.8%，變異幅度為13.9～44.3個，變異較明顯，豫花174號最多，豫花173號最少。

主莖高和側枝長變異系數分別為19.6%、18.2%，變幅分別為27.7～62.1 cm、32.6～69.4 cm，植株中等偏低（＜41.2 cm）的材料有17份，側枝中等較短（＜46.2 cm）的材料有15份，分別占供試材料的70.83%、62.50%，可見供試材料株型總體偏矮、較緊湊。

莢果產量變異系數為16.9%，666.7m2變幅為212.31～369.54 kg，平均數為291.3 kg，中高產（≥291.3 kg）材料有16份，占供試材料的66.67%，中低產（＜291.3 kg）材料占33.33%。可見供試材料產量中等偏高，增產潛力較大。

總分枝數、結果枝數、百果重、百仁重變異系數在12.4% ～13.1%之間；出米率變異系數最小，為3.4%，變異不明顯；飽果率、單株生產力、蛋白質含量、粗脂肪含量變異系數在3.8%～9.7%之間。

2.2 供試花生品種主要農藝性狀、品質性狀間的相關性

由表3可以看出，莢果產量與蛋白質含量、總分枝數與結果枝數、總分枝數與單株結果數、結果枝數與單株結果數、單株結果數與飽果率、亞油酸含量與油酸含量相關均達到極顯著水平。莢果產量與脂肪含量、單株結果數與單株生產力、單株結果數與百仁重、出米率與單株生產力相關均達到顯著水平。主莖高與側枝長呈極顯著正相關，二者均與飽果率呈顯著負相關，與出米率、單株生產力呈極顯著負相關，說明在實際生產中，一定要控制好株高與株型，方能獲取高產。百果重與百仁重呈極顯著正相關，二者均與飽果率呈極顯著負相關，其中百果重、百仁重與油酸含量呈顯著負相關，百仁重與亞油酸含量呈顯著正相關，說明莢果和籽仁的大小對花生的飽滿程度和油酸含量起決定作用。由此可見，供試材料主要農藝性狀和品質性狀間相互影響、相互促進，在實際生產中一定要綜合考慮各性狀的相互關聯，才能到達高產優質的育種目的。

2.3 供試花生品種主要農藝性狀、品質性狀的主成分分析

目前在研究作物親本各數量性狀之間的關系及對品種進行綜合評價時則越來越多地運用主成分分析法［12-15］。主成分分析是把原來多個變量劃分為少數幾個綜合指標的一種統計分析方法［16］。Iezzoni等［17］研究認為，如果用主成分分析法提取出的特征值的貢獻率累計達到80%以上，這幾個主成分就可以對這個事物的性質進行概括性的描述，也可以得到影響這個事物性質的主要因素。為了更好地反映出供試花生品種中起主導作用的綜合指標，對花生15個農藝性狀進行主成分分析。

表3 供試花生品種主要農藝性狀、品質性狀間的相關系數

由表4可以看出，第一主成分特征值為3.779，貢獻率為25.196%，對應的特征向量以百仁重、飽果率、百果重、單株結果數四個性狀分量的影響較大，這些性狀均與產量有關，因此第一主成分可稱為產量構成因子。單株結果數、飽果率與百果重、百仁重呈負向相關，說明生產中追求果形較大、籽仁較大的花生品種會造成單株結果數減少、飽果率降低，不利于達到高產，因此應選擇第一主成分值適中為好。

第二主成分特征值為3.455，貢獻率為23.034%，對應的特征向量中主莖高、側枝長有較高載荷，且它們與花生株型有關，可稱為生長勢因子。主莖高、側枝長在第二主成分中有較高負向載荷，出米率和單株生產力有較高的正載荷。說明生產中，如果選擇植株較高、側枝較長的品種，則會導致出米率和單株生產力降低，進而降低產量，因此應選擇第二主成分分值偏低為好。

第三主成分特征值為2.101，貢獻率為14.008%，對應的特征向量中以產量絕對值最大，故把第三主成分稱為產量因子。粗脂肪含量在第三主成分中也有較高的負向載荷，對應的親本應為總分枝結果枝數較多、蛋白質含量較高的材料。因此在選擇高產、粗脂肪含量高的親本時，第三主成分值偏低較好。

第四主成分特征值為1.779，貢獻率為11.861%，對應的特征向量中蛋白質含量有較高載荷，所以第四主成分稱為蛋白質因子。蛋白質含量和油酸含量在第四主成分中具有較高負向載荷，總分枝數、亞油酸含量具有較高正向載荷，所以對于提高蛋白質、油酸含量而言，第四主成分值偏低為好。

表4 入選的5個主成分及特征向量

第五主成分特征值為1.172，貢獻率為7.816%，對應的特征向量中百仁重、百果重、油酸和亞油酸含量均具有較高載荷，所以第五主成分可稱為果形和品質聯合因子。百仁重、百果重、油酸含量均為正值，亞油酸含量為負值，所以對于提高果形大小、油酸含量而言，第五主成分值中等偏上為好。

3 討論與結論

3.1 變異分析結果表明，黃淮海中南片小?；ㄉ饕r藝性狀、品質性狀存在豐富的遺傳變異，各性狀的變異存在不同程度的差異。供試材料亞油酸含量、油酸含量、單株結果數變異系數較大，分別為86.7%、30.5%、27.8%，變異明顯，這些性狀具有豐富的遺傳變異多樣性，可為黃淮海片區小?；ㄉN提供重要的資源基礎。飽果率、粗脂肪含量和出米率變異系數分別為6.1%、3.8%、3.4%，變異較低，其中出米率變異系數最小。這與孫東雷［18］、范小玉［19］等的研究結果一致，說明供試材料在這些性狀上具有遺傳穩定性，要通過育種手段改變目標性狀的難度較大。由這15個農藝、品質性狀變異系數可以看出，受不同氣候差異、人為選擇、自然隔離等因素的影響，供試品種之間既有一定的遺傳相似性又存在一定的遺傳差異性，從而為育種者提供了足夠的親本選擇范圍［20］。

3.2 花生產量性狀是一個復雜的數量性狀，在篩選高產品種時，應該多方面考慮各農藝性狀的相互影響，不能單純地考慮某一因素對產量的作用［21］。相關分析結果表明，莢果產量與百仁重、出米率、單株生產力呈正相關。這與張忠信等［22］的研究結果一致，說明對黃淮海小?；ㄉ鷣碚f，花生籽仁的大小、單株產量，與花生莢果產量密切相關，在考慮這兩個因素的的同時也應綜合考慮株高、株型、結果枝數、單株結果數和百果重對產量提高的不利作用。莢果產量與油酸含量呈正相關，與粗脂肪含量呈顯著正相關，說明對于黃淮海中南片小粒花生來說，提高莢果產量是實現高油酸和高油的物質基礎，但現有育成品種中能夠同時具備高產優質的花生品種少之又少；同時也說明油酸和粗脂肪含量具有很大的提升空間，育種過程中一定要綜合考慮與產量、品質相關的農藝性狀，通過一定的綜合栽培措施來達到高產優質的栽培目的。

3.3 主成分分析結果表明，供試品種的主要農藝性狀和產量性狀可歸納為5個主成分，分別為產量構成因子、生長勢因子、產量因子、蛋白質因子、果形和品質聯合因子。這5個主成分累計貢獻率達到81.915%，每個主成分都比較客觀地反映了所控制的各性狀之間的相互關系，這些因子在方差貢獻上均具有活躍作用，在花生種質資源鑒定中具有重要地位。其中百果重、百仁重在第一主成分和第五主成分中的特征值均較高，說明這兩個性狀在花生主要農藝性狀和品質性狀中占有很重要地位，在高產優質育種中應著重考慮二者對產量和品質的影響作用。從產量性狀和品質性狀綜合考慮，育種中應選擇第一主成分值適中、第二主成分偏低、第三主成分偏低、第四主成分偏低、第五主成分中等偏高為好的材料，即選擇單株結果數多、飽果率高、出米率和單株生產力高、產量和粗脂肪含量高、蛋白質和油酸含量高、果形和株高適中的材料。以此為標準從供試材料中篩選出5個花生品種，分別是徐花24、豫花124號、濟花8號、豫花172號和豫花173號。主成分分析法也有其局限性，對于評選綜合性狀優良的種質是可行的，但對于評選指定的單一或少量性狀則不太適用［22］。因此，在實際育種過程中，應根據不同育種目標要求來考慮主成分因子的選擇。若要選擇高產、粗脂肪含量高的品種，應考慮第三主成分要低；若要選擇加工花生口感偏脆、油酸含量高的品種，應考慮第四主成分偏低。

綜上所述，小粒花生在黃淮海中南片區域種植環境下，供試材料的主要農藝性狀和品質性狀具有豐富的遺傳基礎和變異多樣性，各個性狀間存在緊密內在關聯，且每個性狀對產量和品質的影響各不相同。本研究主要是針對黃淮海中南片區域內不同省份品種試驗進行的，我國地域廣闊，北方、長江流域、南方三大生態區的花生改良品種分屬不同的類群，遺傳背景復雜，品種多樣，大多數花生品種具有不同的生態適應性［23］。因此，在黃淮海中南片小?；ㄉ鷮嶋H育種過程中，一定要根據育種目標，綜合考慮影響產量和品質的主要農藝性狀、主成分因子以及所處的生態環境、栽培措施等因素的影響，以此篩選和引入各地方優質品種資源，拓寬花生育種材料的遺傳基礎，盡快選育出適合黃淮海中南片區域種植的高產、優質、專用型小粒型花生品種。