基于主成分分析法的玉米品種的抗病性評價

郗小倩，李 洪，王瑞軍，張旭麗

（山西農業大學高寒區作物研究所，山西 大同 037000）

玉米（Zea maysL.）是全世界種植最廣泛的谷物作物之一，總產量位居三大谷物（水稻、小麥、玉米）之首。在食品、醫藥和工業等方面應用廣泛［1］。由于中國地域距離和海拔跨度大，氣候條件復雜，各種病蟲草害均有發生［2］。病害是影響品種鮮穗產量的重要因素，相關分析表明病害是限制玉米產量的關鍵因子［3］。

對玉米主要病害進行抗病性鑒定不僅可以為玉米育種提供理論依據［4］，還是玉米新品種跨區域引種和推廣的一個重要環節，是確保新品種生產安全性的基礎［5，6］。

主成分分析是利用多個農藝性狀降維后得到前幾個主成分，分析其特征表現。通過多變量的主成分分析，能夠顯示各因素在性狀多樣性構成中的重要性［7］。李洪等［8］認為在表型性狀對產量貢獻的分析中，主成分分析法是最行之有效的方法。目前，主要的研究是利用主成分分析玉米農藝性狀與產量［9］和營養品質［10］的關系，而對玉米的抗病性進行主成分分析還較少。

因此，本研究對2020 年晉玉科企聯合體的10 份區試玉米品種進行絲黑穗病、莖基腐病、穗腐病、大斑病、矮花葉病的抗性評價；利用主成分分析方法對玉米的主要農藝性狀和抗病性進行分析，以期為玉米優良品種的選育和育種效率提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的10 個玉米品種為玉農215、RF1810、太育184、中博314、龍田809、RF1804、RF1915、太玉189、龍田811、太玉919，均由晉玉科企聯合體提供。

1.2 試驗設計及方法

1.2.1 抗病性鑒定 抗病性鑒定試驗報告由山西農業大學植物保護學院提供。

1.2.2 農藝性狀測定 試驗于2020 年在山西農業大學高寒區作物研究所試驗田內進行，采用隨機區組設計，3 次重復，小區面積20 m2（5 m×4 m）。生育期內調查株高、穗位，收獲后進行考種，確定穗粗、穗長、禿尖長、穗行數、行粒數、百粒重、出子率等。

1.3 數據處理

數據采用Excel 2017 和SPSS 17.0 軟件進行數據整理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同玉米品種的抗病性評價

由表1 可知，絲黑穗病只有1 個中抗品種（玉農215），其余均為易感品種；莖基腐病有4 個高抗品種（玉農215、太育184、中博314、RF1804），2 個抗性品種（龍田809、太玉189），4 個中抗品種（RF1810、RF1915、龍田811、太玉919）；穗腐病有6 個抗性品種（玉農215、太育184、龍田809、RF1804、RF1915、太玉919），4 個中抗品種（RF1810、中博314、太玉189、龍田811）；大斑病有1 個高抗品種（RF1810），3個抗性品種（龍田809、RF1915、龍田811），4 個中抗品種（玉農215、太育184、中博314、太玉189），2 個易感品種（RF1804、太玉919）；矮花葉病有2 個中抗品種（中博314、RF1915），其余均為易感品種。

表1 參試品種抗病鑒定結果

2.2 不同玉米品種的農藝性狀

由表2 可知，玉米折合單產排名表現為RF1915＞中博314＞太玉919＞RF1810＞龍田811＞RF1804＞玉農215＞太育184＞龍田809＞太玉189。

表2 參試品種農藝性狀

2.3 不同玉米品種的主成分分析

對參試10 個玉米品種的11 個農藝性狀和5 個抗病性評價數據標準化后進行主成分分析，結果如表3 所示。以特征值大于1.0 為標準提取主成分，提取前5 個主成分進行綜合分析，結果累計貢獻率達86.574%。其中，第一主成分特征值為5.052，方差貢獻率為31.578%，賦有較高載荷的特征向量是穗柄長度（0.871）、矮花葉病（-0.845）、穗位（0.814）、株高（0.782）；第二主成分特征值為3.816，方差貢獻率為23.852%，賦有較高載荷的特征向量是行粒數（0.957）和穗行數（-0.815）；第三主成分特征值為2.216，方差貢獻率為13.851%，較高載荷特征向量值的性狀是穗腐病（0.683）、絲黑穗病（-0.670）和大斑病（-0.499）；第四主成分特征值為1.622，方差貢獻率為10.139%，賦有較高載荷特征向量值的是大斑病（0.606）、禿尖長（-0.599）、莖基腐病（-0.480）；第五主成分特征值為1.145，方差貢獻率為7.154%，賦有較高載荷特征向量值的是穗粗（0.561）、禿尖長（0.499）。第一主成分為植株性狀因子，第二和第五主成分是穗部性狀因子，第三和第四主成分是抗病性因子。

表3 主成分載荷矩陣和得分系數矩陣

基于主成分分析模型的構建［11］，計算出F1、F2、F3、F4、F5 綜合得分，具體見表4。品種綜合排名表現為太育184＞RF1915＞RF1810＞RF1804＞中博314＞玉農215＞太玉919 ＞龍田811＞龍田809＞太玉189。

表4 各主成分得分及綜合排名

3 小結與討論

抗病性鑒定表明10 個玉米品種對莖基腐病和穗腐病的抗性總體都強，對絲黑穗病和矮花葉病的抗性總體都弱；主成分綜合排名第一的太育184 對莖基腐病為高抗，對穗腐病為抗性，對大斑病為中抗，因此其綜合抗病性好；綜合排名第二的RF1915的玉米折合單產最高；綜合排名最后的太玉189 的玉米折合單產最低。因此，利用主成分分析法進行綜合排名有所側重，也間接說明產量高的未必抗病性好，抗病性好的未必產量高，在玉米選育時要結合各種條件綜合考量，選育出適合地域種植的最佳玉米品種。