芝麻產(chǎn)量與相關(guān)農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)分析

呂 偉， 文 飛， 韓俊梅， 王若鵬， 任果香， 劉文萍

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所， 太原 030031)

芝麻(SesamumindicumL.)隸屬胡麻科(Pedaliaceaie)胡麻屬(Sesamum)，為一年生草本植物，世界上最為古老的特色油料作物之一[1]，主要分布在亞洲、非洲、中南美洲地區(qū)。芝麻具有較高的營養(yǎng)價(jià)值、保健價(jià)值，素有“油中皇后”之美譽(yù)[2-4]，廣泛應(yīng)用于食品、美容、醫(yī)藥和工業(yè)等領(lǐng)域[5]，在我國國民經(jīng)濟(jì)中的地位日益突出，同時(shí)因其耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性廣等，在我國許多省份均有種植[6]。隨著人民生活水平的不斷提高，芝麻的需求量也日益增加，每年進(jìn)口芝麻70萬～80萬t，供需矛盾日益突出。因此，研究芝麻主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量間的相互關(guān)系，選育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)芝麻新品種是當(dāng)前芝麻育種的首要目標(biāo)。

灰色關(guān)聯(lián)分析是根據(jù)各因素?cái)?shù)列的相似性來分析系統(tǒng)內(nèi)部主要因素間的關(guān)聯(lián)程度，從而確定關(guān)聯(lián)程度最大的因素[7]，現(xiàn)已在眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[8-11]，涉及玉米[12]、高粱[13]、小麥[14]、谷子[15]、水稻[16]等作物相關(guān)研究，而采用灰色關(guān)聯(lián)分析對芝麻產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的研究卻未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以36份芝麻材料作為研究對象，對其主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)分析，探明芝麻產(chǎn)量相關(guān)性狀間的相互關(guān)系，準(zhǔn)確評價(jià)影響產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀，為今后高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)芝麻新品種選育和親本材料選擇提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用來源于山西(12份)、河北(7份)、遼寧(2份)、陜西(3份)、湖北(7份)、河南(5份)共計(jì)36份芝麻種質(zhì)作為試驗(yàn)材料，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所提供，其材料名稱及來源見表1。

表1 參試材料名稱及編號

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年5—10月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)地進(jìn)行，每個(gè)材料種植6行，小區(qū)面積2.4 m×2.4 m，株行距20 cm×40 cm，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。試驗(yàn)地前茬作物為玉米，土壤肥力中等。出苗后，3～4對真葉時(shí)間苗，5～6對真葉時(shí)定苗，試驗(yàn)過程中田間管理與當(dāng)?shù)刂ヂ樯a(chǎn)管理相同。

1.3 測定指標(biāo)

在芝麻成熟期時(shí)，每份材料隨機(jī)選取10株對株高、空稍尖長、始蒴高度、果軸長、每蒴粒數(shù)、千粒重、單株蒴果數(shù)、單株產(chǎn)量8個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行記載和考種，農(nóng)藝性狀記載標(biāo)準(zhǔn)參照《芝麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[17]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；采用SPSS 24.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析；根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，將參試種質(zhì)的所有農(nóng)藝性狀視為一個(gè)灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，單株產(chǎn)量設(shè)為參考數(shù)列y，其他各性狀設(shè)為比較數(shù)列，依次為X1(株高)、X2(空稍尖長)、X3(始蒴高度)、X4(果軸長)、X5(每蒴粒數(shù))、X6(千粒重)、X7(單株蒴果數(shù))，用公式(1)、(2)計(jì)算各個(gè)農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，通過關(guān)聯(lián)度的排序位次，來確定各個(gè)農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量影響的主次關(guān)系。

(1)

式中，ζi(k)為關(guān)聯(lián)系數(shù)；ri為關(guān)聯(lián)度；ρ為分辨系數(shù)，取值區(qū)間為[0，1]，ρ值越小分辨力越大，通常取ρ=0.5，其中i=1，2，…7；k=1，2，…36。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)分析

對36份芝麻種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果(表2)表明，株高、空稍尖長、始蒴高度、果軸長、每蒴粒數(shù)、千粒重、單株蒴果數(shù)、單株產(chǎn)量8個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)表現(xiàn)為空稍尖長>始蒴高度>單株蒴果數(shù)>果軸長>單株產(chǎn)量>每蒴粒數(shù)>株高>千粒重，除千粒重外，其他性狀的變異系數(shù)均大于10%，表明參試芝麻種質(zhì)有著較大的變異范圍。

表2 參試芝麻種質(zhì)8個(gè)農(nóng)藝性狀的變異分析

2.2 農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性分析

對36份芝麻種質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析，由表3可以看出，單株產(chǎn)量與單株蒴果數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與果軸長和千粒重呈顯著正相關(guān)，說明芝麻果軸長、單株蒴果數(shù)、千粒重這3個(gè)性狀是芝麻獲得高產(chǎn)的重要因素；株高與單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，但沒有達(dá)到顯著水平，因此，可通過各種育種手段適當(dāng)改良這4個(gè)性狀，可在一定程度上提高芝麻產(chǎn)量。芝麻產(chǎn)量三要素中，每蒴粒數(shù)與千粒重、單株蒴果數(shù)之間呈負(fù)相關(guān)，千粒重與單株蒴果數(shù)呈正相關(guān)，但均沒有達(dá)顯著水平，因此，在芝麻育種中要充分考慮產(chǎn)量三要素之間的相互影響、相互制約，才能提高芝麻產(chǎn)量。果軸長與株高、千粒重、單株產(chǎn)量呈極顯著或顯著正相關(guān)，與單株蒴果數(shù)呈正相關(guān)，而與每蒴粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)，說明在保證每蒴粒數(shù)的前提下，提高果軸長，進(jìn)而提高千粒重和單株蒴果數(shù)，才是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。

表3芝麻農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析

2.3 農(nóng)藝性狀之間的關(guān)聯(lián)性分析

由于各個(gè)性狀原始數(shù)據(jù)的物理意義、計(jì)量單位不同，導(dǎo)致各性狀不具有等效性和同序性，需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。根據(jù)1.4中的關(guān)聯(lián)系數(shù)公式，計(jì)算出芝麻各性狀與單株產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表4和表5。可以看出，單株蒴果數(shù)與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大，為0.743 1，其次為果軸長(0.740 0)、株高(0.720 6)、千粒重(0.704 4)；空稍尖長與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最小，為0.574 2。芝麻各個(gè)性狀與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)順序?yàn)閱沃贻艄麛?shù)>果軸長>株高>千粒重>始蒴高度>每蒴粒數(shù)>空稍尖長。

表5 芝麻種質(zhì)各農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度

3 結(jié)論與討論

研究表明，研究群體性狀的變異系數(shù)大于10%，表示樣本間差異較大[18-22]。本試驗(yàn)對36份芝麻種質(zhì)的8個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，各性狀變異系數(shù)范圍為6.13%～75.19%，變異系數(shù)表現(xiàn)為空稍尖長>始蒴高度>單株蒴果數(shù)>果軸長>單株產(chǎn)量>每蒴粒數(shù)>株高>千粒重，除千粒重外，其他性狀的變異系數(shù)均大于10%，表明參試芝麻種質(zhì)有著較大的變異范圍，資源類型較豐富。

相關(guān)分析是衡量兩個(gè)性狀間的密切程度。而灰色關(guān)聯(lián)度分析是對一個(gè)變化系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)量化比較的一種分析方法，是根據(jù)各因素?cái)?shù)列的相似性來分析系統(tǒng)內(nèi)部主要因素間的關(guān)聯(lián)程度，從而確定其中的主要因素，具有較強(qiáng)的可靠性[23]。本研究通過對芝麻主要農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)性分析可看出，單株蒴果數(shù)、果軸長、千粒重、株高與單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，說明通過育種等手段提高這4個(gè)性狀，對增加芝麻產(chǎn)量具有重大意義；單株蒴果數(shù)、果軸長、千粒重與單株產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)，按相關(guān)系數(shù)大小排序?yàn)閱沃贻艄麛?shù)>千粒重>果軸長，這與朱松艷等[24]的研究結(jié)果一致，而與唐雪輝等[25]的研究結(jié)果不一致，可能是由于試驗(yàn)環(huán)境及試驗(yàn)群體不同所導(dǎo)致；本研究結(jié)果表明，與單株產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較高(>0.7)的性狀有株高(0.720 6)、果軸長(0.740 0)、千粒重(0.704 4)、單株蒴果數(shù)(0.743 1)，其排序?yàn)閱沃贻艄麛?shù)>果軸長>株高>千粒重。雖然兩種分析方法得到的排序結(jié)果略有不同，但分析出的與產(chǎn)量關(guān)系較為密切的性狀基本一致，這為今后高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)芝麻新品種的選育指明了研究方向。