小麥高代新品系農藝性狀相關性及聚類分析

摘要：小麥高代品系的農藝性狀分析有利于育種材料的綜合評價。為明確試驗材料遺傳差異和特點，輔助小麥品種的選育和改良，以自育的20個小麥高代新品系為研究對象，在大田條件下測定各品系的返青期分蘗數(shù)、抽穗期、成穗數(shù)等10個主要農藝性狀，分析了各農藝性狀的變異程度、相關性，并進行聚類分析。結果表明，成穗數(shù)（CV為15.3%）、不孕小穗數(shù)（CV為13.0%）變異范圍較大，具有較大的改良潛力。同時可看出，各農藝性狀相關性的較為復雜，越冬期分蘗數(shù)與返青期分蘗數(shù)、株高、成穗數(shù)呈極顯著正相關。返青期分蘗數(shù)與成穗數(shù)呈極顯著正相關。將20份參試材料采用離差平方和法在歐式距離水平上聚類劃分為四大類，其中第Ⅲ類材料株高較高，綜合性狀好，產(chǎn)量三要素協(xié)調，分別為BH171870-2-1、B151124-1-2、秦農168（CK）、B110719-1-1-2、B150317-2-1、B150336-1-2，其中以B110719-1-1-2與對照材料秦農168最為接近，綜合表現(xiàn)較優(yōu)，可作為下年陜西省冬小麥區(qū)域試驗或國家冬小麥區(qū)域試驗參試材料。

關鍵詞：小麥；高代品系；農藝性狀；相關性；聚類分析

中圖分類號：S512.1" " " " " " 文獻標志碼：A" " " " " " 文章編號：2097-2172（2022）01-0040-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.01.008

Correlation and Cluster Analysis of Agronomic Traits

of 20 Advanced New Wheat Lines

YANG Peng， CHEN Sanle， SUN Juncang， WANG Jingchang

（Baoji Academy of Agricultural Sciences， Baoji， 721000， China）

Abstract： The analysis of agronomic characters of advanced wheat lines is beneficial to the comprehensive evaluation of breeding materials， the identification of genetic differences and characteristics of experimental materials， and the auxiliary breeding and improvement of wheat varieties. Ten main agronomic characters， such as spring stem， heading date and ear number per mu， were tested in field with 20 advanced wheat lines selected by our research group in recent years， the variation degree and correlation of agronomic traits were analyzed and cluster analysis was carried out. The results showed that the variation range of panicle number per mu（coefficient of variation 15.3%） and sterile spikelets per mu（13.0%） was large， and the correlation of each character was complex， and the correlation between spring stem and panicle number per mu was significantly positive. The 20 materials were divided into four groups by cluster analysis. The third material， with high plant height， good comprehensive characters and coordinated yield， was the most close to the control， and strain 13 could be used as the test material for the next year. Increasing grain number per ear and reducing plant height are effective ways to increase yield in wheat breeding.

Key words： Wheat；Advanced lines; Agronomic traits; Cluster analysis

新品系的鑒定和篩選是小麥育種環(huán)節(jié)中一個重要部分。然而，長期以來對新品系的鑒定和篩選大多集中在產(chǎn)量三要素、抗病性、抗倒性等單一性狀對其進行評判，育種者再結合自己的田間調查結果來判定材料的好壞，這樣往往主觀意識過強，對育種者的經(jīng)驗性要求很高［1 ］。在缺乏定量、綜合分析的前提下，經(jīng)驗不足的育種者往往很容易判斷失誤，使一些綜合性狀好的品系被淘汰。聚類分析在多種作物種質資源分類方面的應用廣泛，在科學評價種質資源方面具有較好的效果［2 - 5 ］。我們運用聚類分析方法，對近年育成的小麥高代品系進行了農藝性狀分析，以期為新品系的選擇和育種目標的調整提供參考。

1" "材料與方法

1.1" "供試材料

供試小麥材料為寶雞市農業(yè)科學研究院近年來新選育的20個小麥高代新品系，分別為B151112- 1-3-1、B151721-3-7、BH171870-2-1、B150933- 1-4、B150323-1-3、B150236-1-2、秦農29-5、B160768-1-2、B150317-2-1、B161068-1-2、秦農168、B160882-1-1、B110719-1-1-2、B150322- 1-1、B150335-1-1、B160891-1-2、B150336-1-2、秦農32-2、B151124-1-2、秦農36，以秦農168為統(tǒng)一對照（CK）。

1.2" "試驗地基本概況

試驗于2020年在寶雞市農業(yè)科學研究院2號試驗基地（34.7° N、107.33° E）進行。試驗地地勢平坦，地力均勻，土壤類型為棕壤土。試驗地前茬休閑，土壤為壤土，0～20 cm土層含有機質18.8 g/kg、速效氮34.25 mg/kg、速效磷13.77 mg/kg、速效鉀145.00 mg/kg，pH 8.0。試區(qū)小麥生長季降水量為372.1 mm，年平均氣溫9.8 ℃。

1.3" "試驗設計

試驗采取隨機區(qū)組排列，3次重復，小區(qū)面積16.675 m2，行長6.67 m，行距0.25 m，每小區(qū)播種10行，播種量240萬粒/hm2，重復間走道寬0.8 m。試驗期間田間不進行防病，其他管理同大田。

1.4" "觀測指標

田間記載調查各品系的基本苗、抽穗期、成穗數(shù)。于小麥越冬期、返青期選取1 m行長勢均勻的樣段，調查群體總莖分蘗數(shù)。收獲前每小區(qū)田間隨機取樣30株進行室內考種，調查各品系的株高、穗長、穗粒數(shù)和千粒重、不孕小穗數(shù)，取其平均值。成熟時分小區(qū)收獲，按小區(qū)計產(chǎn)面積13.34 m2測定實際產(chǎn)量，計算折合產(chǎn)量并進行分析。

1.5" "統(tǒng)計分析

采用Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)處理分析，用SPSS 22.0進行變異性分析和相關性分析。將原始數(shù)據(jù)進行標準正態(tài)轉換，在歐式距離水平上用離差平方和法進行系統(tǒng)聚類［6 - 8 ］。

2" "結果與分析

2.1" "不同小麥高代品系主要農藝性狀表現(xiàn)

由表1可以看出，供試各小麥高代品系基本苗、抽穗期、株高、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量的變化范圍均較小。其中基本苗以B150323-1-3最多，為285.0萬株/hm2，較對照增加52.5萬株/hm2；秦農36最少，為214.5萬株/hm2，較對照減少18.0萬株/hm2。抽穗期以B160882-1-1、B160891- 1-2最早，抽穗時間均為4月17日，均較對照提前4 d；B150335-1-1最晚，抽穗時間為4月24日，較對照推遲3 d。株高以BH171870-2-1最高，達90.7 cm，較對照高17.0 cm；秦農36最矮，為72.0 cm，較對照矮1.7 cm。穗粒數(shù)以B150236-1-2最多，為45.4粒，較對照增加4.8粒；B150323- 1-3最少，為33.6粒，較對照減少7.0粒。千粒重以B106768-1-2最高，為56.3 g，較對照增加4.7 g；B150933-1-4最低，為45.9 g，較對照降低2.3 g。折合產(chǎn)量以秦農168（CK）最高，為10 364.9 kg/hm2；其余參試品系均較對照減產(chǎn)，減幅為1.06%～22.01%。越冬期分蘗數(shù)、返青期分蘗數(shù)、成穗數(shù)、不孕小穗的變化范圍均較大。越冬期分蘗數(shù)以B151124-1-2最多，達631.5萬莖/hm2，較對照增加156.0萬莖/hm2；B161068-1-2最少，為427.5萬莖/hm2，較對照減少48.0萬莖/hm2。返青期分蘗數(shù)以B150323-1-3最高，達1 744.5萬莖/hm2，較對照增加345.0萬莖/hm2；B150933- 1-4最少，為979.5萬莖/hm2，較對照減少420.0萬莖/hm2。成穗數(shù)以B150336-1-2最多，為730.5萬穗/hm2，較對照增加132.0萬穗/hm2；秦農36最少，為420.0萬穗/hm2，較對照減少178.5萬穗/ hm2。不孕小穗數(shù)以B110719-1-1-2最多，達4.2個/穗，較對照增加0.2個/穗；B150236-1-2最少，為2.7個/穗，較對照減少1.3個/穗。

2.2" "農藝性狀的變異性分析

對各供試小麥高代品系主要農藝性狀遺傳多樣性的分析發(fā)現(xiàn)，各性狀的平均值、標準差、變異系數(shù)均有較大差異（表2）。由表2可以看出，變異系數(shù)以返青期分蘗數(shù)最大，為16.0%；成穗數(shù)次之，為15.3%；不孕小穗數(shù)居第3位，為13.0%。株高、千粒重變異范圍較小，變異系數(shù)分別為5.4%、5.5%。

2.3" "農藝性狀的相關性分析

由表3可知，參試各小麥高代品系的各農藝性狀相關性較為復雜。越冬期分蘗數(shù)與返青期分蘗數(shù)、株高、成穗數(shù)呈極顯著正相關，與不孕小穗數(shù)呈顯著正相關；返青期分蘗數(shù)與成穗數(shù)呈極顯著正相關，與不孕小穗數(shù)呈顯著正相關。折合產(chǎn)量與不孕小穗數(shù)呈顯著正相關。

2.4" "農藝性狀的聚類分析

由圖1可以看出，20份小麥高代品系在遺傳距離為20的水平上可以分為四大類：第I類有12個品系，分別為B150322-1-1、B150335-1-1、B160891-1-2、B151112-1-3-1、B151721-3-7、秦農29-5、B161068-1-2、B160882-1-1、B150933- 1-4、B150236-1-2、B160768-1-2、秦農32-2。這類材料基本苗較多，為244.5萬株/hm2；越冬期、返青期分蘗數(shù)較低，分別為474.0萬、1 219.5萬莖/hm2；成穗數(shù)少，為538.5萬穗/hm2；株高中等，為75.1 cm；穗粒數(shù)多，為41.5粒；千粒重較高，為49.6 g；不孕小穗數(shù)少，為3.1個/穗；折合產(chǎn)量較低，為8 909.5 kg/hm2。第II類僅有1個品系，為秦農36。該材料基本苗少，為214.5萬株/hm2；越冬期、返青期分蘗數(shù)最低，分別為435.0萬、1153.5萬莖/hm2；成穗數(shù)最少，為420.0萬穗/hm2；株高較矮，為72.0 cm；穗粒數(shù)中等，為40.2粒；千粒重高，為52.3 g；不孕小穗數(shù)多，為3.9個/穗；折合產(chǎn)量反而較高，為9 905.1 kg/hm2。 第III類有6個品系，分別為BH171870- 2-1、B151124-1-2、秦農168（CK）、B110719-1- 1-2、B150317-2-1、B150336-1-2，該類材料基本苗較少，為235.5萬株/hm2；越冬期、返青期分蘗數(shù)中等，分別為573.0萬、1 468.5萬莖/hm2；成穗數(shù)較多，為652.5萬穗/hm2；穗粒數(shù)中等，為40.5粒；株高較高，為79.1 cm；千粒重較高，為48.9 g；不孕小穗數(shù)較多，為3.8個/穗；折合產(chǎn)量較高，為9 885.5 kg/hm2。第IV類有1個品系，為B150323-1-3。該材料基本苗多，為285.0萬株/ hm2；越冬期、返青期分蘗數(shù)多，分別為594.0萬、1 744.5萬莖/hm2；成穗數(shù)多，為666.0萬穗/hm2；株高較高，為79.7 cm；穗粒數(shù)較少，為33.6粒；千粒重較高，為47.9 g；不孕小穗數(shù)較多，為3.7個/穗；折合產(chǎn)量較低，為9 053.0 kg/hm2（表4）。

3" "討論與結論

小麥高代品系數(shù)量多且類型復雜，目標性狀較多，如果育種過程中缺乏綜合、定量的統(tǒng)計分析，育種者往往基于自己的田間調查結果進行決選，難免因主觀性過強造成決選失誤，從而導致一些目標性狀優(yōu)良和綜合性狀好的品系被淘汰［9 ］。目前，聚類分析在評價小麥種質資源優(yōu)劣的真實性方面受到了眾多學者的認可［10 - 14 ］。

本研究對20份參試小麥高代材料進行聚類分析，結果表明，20份供試小麥高代品系的越冬期分蘗數(shù)、返青期分蘗數(shù)、成穗數(shù)、不孕小穗數(shù)的變異范圍較大，株高、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量的變異范圍較小，說明這些小麥高代品系的株高、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量相對穩(wěn)定，目前的育種手段使這些目標性狀趨于穩(wěn)定，今后的育種工作中應加強在成穗數(shù)、不孕小穗數(shù)方面的突破。聚類分析將20份小麥高代材料分為四大類，第Ⅰ類材料株高中等、穗粒數(shù)多、千粒重較大，但成穗數(shù)少，限制了產(chǎn)量的提高。第Ⅱ類材料成穗數(shù)少、不孕小穗數(shù)多，但產(chǎn)量較高，可能是千粒重較高或收獲人為誤差導致。第Ⅲ類材料株高較高，農藝性狀好，產(chǎn)量三要素協(xié)調，該類品系均可推薦進入陜西省冬小麥區(qū)域試驗或國家冬小麥區(qū)域試驗。其中品系B110719-1-1-2與對照材料秦農168農藝性狀及折合產(chǎn)量最為接近，其僅較對照材料秦農168減產(chǎn)1.06%，可作為下年陜西省冬小麥區(qū)域試驗或國家冬小麥區(qū)域試驗參試材料。第Ⅳ類材料成穗數(shù)表現(xiàn)突出，但穗粒數(shù)少、不孕小穗數(shù)較多，應繼續(xù)進行試驗觀察，根據(jù)自身性狀特點加以改造。

研究結果表明，不孕小穗數(shù)與產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關，越冬期分蘗數(shù)、返青期分蘗數(shù)與成穗數(shù)呈現(xiàn)極顯著正相關。不孕小穗數(shù)影響品種的結實率，受多因素影響，除了自身遺傳因素還受氣候因素影響較大［15 - 16 ］。本試驗中，不孕小穗數(shù)與其他性狀的相關性是品種本身遺傳影響還是氣候因素影響有待進一步探討。小麥越冬期、返青期分蘗數(shù)研究大多與冬春性鑒定有關［17 - 19 ］，在育種中可以選擇越冬期分蘗數(shù)低、返青期分蘗數(shù)高的品系，這樣的小麥材料有利于減輕凍害，而群體形成又快。由此可見，適當提高穗粒數(shù)和降低株高，是今后小麥育種中進一步提高產(chǎn)量的有效途徑。至于聚類分析時性狀選擇是否越多越好抑或是如何選擇最佳性狀進行分析還有待進一步研究。

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收稿日期：2022 - 09 - 19

基金項目：陜西省重點研發(fā)計劃（2017ZDXM-N-21-1）。

作者簡介：燕" "鵬（1990 — ），男，甘肅金昌人，農藝師，碩士，主要從事小麥種質資源研究工作。Email： 1248517282@qq.com。