飼用苧麻種質資源農藝性狀相關及聚類分析

周倩文，王昕慧，劉純，全芮萍，劉皖慧，劉婕儀，趙亮，付虹雨，崔國賢，楊瑞芳

(湖南農業大學苧麻研究所，長沙 410128)

苧麻(Boehmeria niveaL.)屬蕁麻科(Urticaceae)苧麻屬(Boehmeria)，是我國傳統特色經濟作物[1]。目前我國苧麻種植面積和原料產量占全世界的90%以上，在國際市場上占主導地位[2，3]。作物種質資源品質性狀鑒定評價是作物種質資源研究的重要組成部分，也是優異資源挖掘和利用的基礎[4，5]。功能要求與利用目的不同，對苧麻種質性狀的要求也不盡相同。目前對苧麻多功能利用主要包括纖用[6]、水土保持[7]、飼用[8]等。在纖用方面，應重視抗病性、抗倒伏性、纖維產量性狀和纖維品質性狀等；在水土保持方面，應重視根系發達程度、耐瘠性和抗旱性等；在飼用方面，應重視生物產量、營養品質特性和耐刈割程度等性狀。

科研工作者們對部分苧麻種質進行了植物學特性、農藝性狀、纖維品質及抗性等方面的鑒定評價，篩選出一批高產、優質和特異的種質。許英等[9]對57 份苧麻種質資源主要農藝性狀及纖維品質進行鑒定評價，篩選出高產苧麻種質10 份，纖維品質優良的種質7 份。白玉超等[10]利用最優關聯度分析方法從94 份苧麻種質中篩選出10 份與標準品種關聯度較大的苧麻種質。李林林等[11]通過對收集的94 份苧麻材料進行主成分分析和聚類分析評價，根據其遺傳距離將其劃分3 類，為苧麻優質品種選育和多功能應用提供參考。飼用苧麻是一種優質的植物性蛋白飼料原料[12]。近年來苧麻被用作高品質的青綠飼草[13，14]，其營養價值與苜蓿相似[15]。苧麻的高生物量有利于促進飼料產業的發展，因此，高生物量是飼用苧麻育種主要的目標之一。栽培措施對苧麻生物產量的影響很大，包括施肥量[16，17]、栽培密度[18，19]等。同時，飼用苧麻生育期間的農藝性狀對生物產量也有影響[20]，主要表現在不同的種質資源其生育期內與生物產量相關的農藝性狀不同。

本研究以60 份苧麻種質資源為研究對象，對其農藝性狀進行相關分析和聚類分析，探索影響飼用苧麻生物產量的主要性狀，以期為飼用苧麻品種的利用、育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

60 份苧麻種質編號及名稱見表1。試驗中所采用的復合肥為湖南湘珠化工有限公司生產的“湘珠牌”苧麻專用肥(總養分≥45%，N ∶P2O5∶K2O ＝17 ∶6 ∶22)。

表1 供試苧麻種質資源編號及名稱Table 1 The number and name of the tested ramie germplasm resources

1.2 試驗概況

試驗地位于湖南農業大學耘園苧麻基地(113°07′E，28°11′N)。該區域屬亞熱帶季風性濕潤氣候，光熱條件良好，降水充沛，年均溫度22.40 ℃，相對濕度為77.99%。土壤肥沃，灌溉方便，土壤含有機質20.19 g/kg、全氮1.18 g/kg、堿解氮82.23 g/kg，適宜苧麻生長。

1.3 試驗設計

于2018 年1 月16 日從長沙縣江背鎮苧麻試驗基地(113°17′E、28°07′N)移栽麻蔸至湖南農業大學耘園苧麻試驗基地。試驗小區隨機排列，不設重復，共60 個小區，小區面積2 m2(2 m×1 m)，每小區移栽8 蔸，株、行距分別為0.4 m 和0.6 m，排水溝寬0.5 m。田間水、肥管理一致，各個小區穴施復合肥250.0 kg/hm2。

1.4 農藝性狀和指標測定

分別于2019 年7 月26 日、10 月30 日及2020年5 月31 日上午9:00 對株高、莖粗、分株數等農藝性狀進行調查，方法參照《苧麻種質資源描述規范和數據標準》[21]。在苧麻成熟期隨機取樣調查8 株株高、莖粗，計算平均值。

莖粗:用游標卡尺測量植株中間部位，避開葉節。

株高:用直尺測量植株基部到葉頂端的距離。

生物產量:分別于2019 年7 月29 日、11 月3 日及2020 年6 月2 日采收苧麻，測量每個小區的生物產量。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2003 進行數據處理。采用SPSS 25.0 對60 份苧麻種質資源進行相關分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 苧麻種質資源的農藝性狀變異

由表2 可知，60 份苧麻種質資源的4 個農藝性狀均有不同程度的變異，其中生物量的變異系數最大，為28.26%，變化范圍為4.67～16.75 kg；莖粗的變異系數為14.51%，變化范圍為5.96～11.51 mm；株高的變異系數為9.63%，變化范圍為152～242 cm；分株數的變異系數為20.45%，變化范圍為8～22。

表2 苧麻種質資源農藝性狀的變異情況Table 2 Variation of agronomic traits of ramie germplasm resources

2.2 苧麻種質資源農藝性狀間的相關性分析

由表3 可見，各農藝性狀間均存在一定的相關性。生物量與株高、莖粗呈極顯著正相關(P<0.01)，相關系數分別為0.569、0.452；株高與莖粗呈極顯著正相關(P<0.01)，相關系數為0.793；分株數與生物量呈顯著正相關(P<0.05)，相關系數為0.306。

表3 苧麻種質資源農藝性狀的相關性Table 3 Correlation of agronomic traits of ramie germplasm resources

2.3 苧麻種質資源農藝性狀的聚類分析

將60 份苧麻種質資源的農藝性狀進行聚類分析，在歐式遺傳距離為17 時，可將苧麻種質分為4類，各類群苧麻種質資源農藝性狀見表4。

表4 各類群苧麻種質資源農藝性狀特征Table 4 Agronomic characteristics of various groups of ramie germplasm resources

第Ⅰ類群包括3 份苧麻種質，分別為3、14、55。該類群苧麻株高、莖粗、生物量的均值分別為1.67 m、8.78 mm、7.41 kg，在4 個類群中排名第4，變異系數分別為5.19%、11.57%、1.56%。綜合分析，該類群材料株型細矮、生物量低。

第Ⅱ類群包括10 份苧麻種質，分別為2、7、11、12、13、21、22、27、33、34。此類群苧麻總株數均值為118，在4 個類群中排名第1，變異系數為10.43%；生物量均值為12.37 kg，在4 個類群中排名第2，變異系數為22.75%；株高、莖粗的均值分別為2.07 m、9.58 mm，在4 個類群中排名第3，變異系數分別為5.83%，10.62%。綜合分析，該類群材料生物量較高。

第Ⅲ類群包括38 份苧麻種質，分別為1、4、5、6、8、9、10、15、17、19、23、24、25、26、28、30、32、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、51、52、53、54、56、59、59。此類群苧麻生物量均值為13.01 kg，在4 個類群中排名第1，變異系數為29.89%；株高、莖粗和總株數的均值分別為2.2 m、10.59 mm、80.45，在4 個類群中排名第2，變異系數分別為10.01%、14.70%、13.84%。綜合分析，該類群材料綜合性狀優異，生物量高。

第Ⅳ類群包括9 份苧麻種質，分別為16、18、20、29、31、49、50、57、60。該類群苧麻株高、莖粗均值分別為2.25 m、11.32 mm，在4 個類群中排名第1，變異系數分別為13.97%、15.06%；總分株數的均值為58.33，在4 個類群中排名第4；生物量的均值為11.18 kg，在4 個類群中排名第3，變異系數為31.74%。綜合來看，該類材料株高、莖粗較大，生物量較低。

3 討論

本試驗對3 個農藝性狀與生物產量的相關分析表明，株高、莖粗與苧麻生物產量呈極顯著正相關(P<0.01)，相關系數分別為0.569、0.452；分株數與生物產量呈正相關，相關系數為0.306。此結果與白玉超等[10]研究結果基本一致。但陳坤梅等[22]對50 份苧麻核心種質資源生物量及其產量構成因子(分株數、株高、葉片數)進行的相關性分析表明，分株數是影響苧麻生物產量的主要因子。以上兩種不同的結論可能是由于選擇的試驗材料、調查的農藝性狀和苧麻生長季節的差異等引起。苧麻是多年生作物，其生物產量構成因子復雜，除株高、莖粗外，還有葉片數、莖葉比、生長速率等因子。在今后的研究中，可將所有的產量構成因子與生物產量進行相關性分析，綜合考慮各個農藝性狀與生物產量之間的關系。

聚類分析表明，在歐式遺傳距離為17 時，可將60 份苧麻種質分為4 類，第Ⅰ類有3 份種質，綜合性狀差，株型細矮，生物產量低；第Ⅱ類有10 份種質，綜合性狀較優異，生物量較高；第Ⅲ類有38 份種質，綜合性狀優異，生物量高；第Ⅳ類有9 份種質，株高、莖粗性狀優異，其他性狀較差。聚類分析可以看出類群間的相互關系，又可以了解類群內各品系的親緣關系[23]。以數量性狀為育種目標時，這種聚類分析方法對苧麻新品種的選育有極大的推動作用，為苧麻品種改良的親本選擇提供依據，可根據不同育種目標選擇不同類型的材料為親本選配組合，發揮農藝性狀對苧麻產量的最大作用。

4 結論

本研究對60 份苧麻種質進行農藝性狀與生物產量的統計分析發現，60 份苧麻種質農藝性狀間存在差異，4 個農藝性狀變異系數從大到小依次為生物量、分株數、莖粗、株高。相關分析表明，生物量與株高、莖粗呈極顯著正相關，株高與莖粗呈極顯著正相關，分株數與生物量呈顯著正相關。聚類分析將60 份苧麻種質資源分為4 類，第Ⅰ類綜合性狀差，株型細矮，生物產量低；第Ⅱ類綜合性狀較優異，生物量較高；第Ⅲ類綜合性狀優異，生物量高；第Ⅳ類株高、莖粗性狀優異，其他性狀較差；各類群間性狀既存在著差異又有一定相似性。