早熟結球甘藍葉球農藝性狀綜合評價

劉 敏， 鄧昌蓉， 邵登魁， 常 振， 任延靖

(1.青海大學農林科學院/青海省蔬菜遺傳與生理重點實驗室，青海西寧 810016；2.青海大學/省部共建三江源生態與高原農牧業國家重點實驗室，青海西寧 810016)

結球甘藍()是十字花科蕓薹屬二年生蔬菜作物，起源于地中海沿岸。因其適應性好、抗逆性強、產量高等特性，于17世紀末傳入我國后，成為東北、西北、華北等地區春、夏、秋的主栽蔬菜之一。葉球作為結球甘藍主要的商品器官，其性狀優劣決定了市場價值，同時葉球性狀的綜合評價也是資源創制和品種選育的重要基礎工作。葉球性狀表現型是由環境和基因協同作用的結果。前人研究結球甘藍葉片性狀時通常將外葉指標與葉球指標結合分析，針對葉球性狀進行系統分析的報道較少。主成分分析、模糊隸屬函數評價法和聚類分析是種質資源評價研究中常用的方法，目前在辣椒、油菜、秋葵、苜蓿、大蒜等多種作物種質研究方面得到廣泛應用。

本研究選用14個早熟結球甘藍品種的33個葉球性狀指標作為研究對象，對各指標進行變異分析、相關性分析，進而利用主成分分析提取關鍵主成分并簡化評價指標，根據主成分綜合得分和模糊綜合評價進行品種間比較，最終篩選出適宜在青海地區種植的優質資源，以期為早熟結球甘藍資源評價和品種選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的14個材料(表1)于2021年3月28日育苗，4月21日選取大小一致的苗移栽于青海大學農林科學院園藝研究所試驗基地大田，常規田間管理。試驗采用隨機區組設計，小區面積為16.5 m(5.5 m×3.0 m)，定植76株，重復3次。根據材料熟性，于2021年7月中旬至8月上旬，分批對結球甘藍農藝性狀指標進行測定。

表1 供試早熟結球甘藍材料

1.2 性狀測定

測量結球甘藍的農藝性狀(表2)，每個品種隨機取5株。參照余琳的方法測定葉縱卷指數、葉側卷指數。

表2 農藝性狀測定指標及方法

1.3 數據統計分析

采用Excel、SPSS 26.0軟件進行遺傳變異分析、相關性分析、主成分分析、聚類分析；用Origin、Knime軟件作圖；采用隸屬函數法進行模糊綜合評價，計算每個主成分隸屬函數值()。

()=(-)/(-)；

=∑×。

式中：為綜合指標值；為綜合指標最大值；為綜合指標最小值；為綜合得分；∑為各主成分的累加隸屬函數值；為主成分權重。

2 結果與分析

2.1 甘藍主要農藝性狀變異幅度分析

對14個結球甘藍品種的33個農藝性狀進行變異分析發現(表3)，變異系數在4.68%～30.12%之間。中心柱表面積變異系數最大，為30.12%，變異幅度為33.71%～86.22%，葉形指數變異系數最小，為4.68%，變幅為0.86%～1.03%。葉面積、葉縱卷指數、中部葉間距、葉側卷指數、中肋拉力變異系數較高，均在25%以上，說明在本研究中這些農藝性狀變異豐富，在育種工作中有較好的應用價值。

表3 不同品種結球甘藍主要農藝性狀

2.2 相關性分析

由圖1可知，葉長與葉寬、葉縱卷指數、葉側卷指數呈極顯著正相關，與葉面積、下部葉間距、上部葉間距呈極顯著負相關；葉寬與葉縱卷指數、葉側卷指數呈極顯著正相關，與葉面積呈極顯著負相關；中肋長與中肋外表面積呈極顯著正相關；中肋中部寬度與葉球質量呈極顯著負相關；中肋下部厚度與中肋中部厚度呈極顯著正相關，與葉形指數、中肋長呈極顯著負相關；中肋中部厚度與中肋上部厚度呈極顯著正相關；中肋拉力與縱切指數呈極顯著負相關；中心柱高與球葉數呈極顯著正相關；中心柱下部寬度與中心柱表面積呈極顯著正相關，與球葉附著面積呈極顯著負相關；中心柱表面積與球葉附著面積呈極顯著負相關；葉皺縮度與葉球寬呈極顯著正相關；上部葉間距與下部葉間距、中部葉間距呈極顯著正相關。

2.3 主成分分析

為了保證結果的可靠性，將33個農藝性狀指標數據采用最小-最大值法(min-max)標準化后進行主成分分析，得到主成分特征值及方差貢獻率見表4，因子載荷矩陣見表5。基于特征值大于1的原則，提取到6個主成分，累計貢獻率達到81.701%，可包含原始數據大部分信息。

由表4、表5可知，第1主成分貢獻率為30.061%，其大小主要受中肋下部寬度、中肋拉力、中部葉間距、中肋下部厚度、上部葉間距的影響，反映了結球甘藍的葉片著生情況，定義為葉片著生因子。第2主成分貢獻率為14.248%，其大小主要受中心柱表面積、中心柱下部寬度、中心柱高的影響，可定義為中心柱因子。第3主成分貢獻率為11.493%，其大小主要由葉球寬和葉球高決定，可定義為葉球因子。第4主成分貢獻率為9.957%，其大小主要受葉尖厚度的影響，可定義為葉片厚度因子。第5主成分貢獻率為9.541%，其大小主要由單球質量決定，可定義為單球質量因子。第6主成分貢獻率為6.400%。

表4 主成分特征值及方差貢獻率

表5 因子載荷矩陣

結合相關性分析與主成分分析的結果，在葉片著生因子中，中肋下部寬度與上部葉間距呈顯著性正相關，與中部葉間距呈極顯著正相關。在中心柱因子中，中心柱表面積與中心柱高呈顯著性正相關，與中心柱下部寬度呈極顯著正相關。因此可將不同品種結球甘藍葉球綜合評價因子簡化為中肋拉力、中部葉間距、中肋下部厚度、中心柱下部寬度、葉球寬、葉球高、單球質量、中心柱上部寬度。

2.4 綜合評價比較

利用各主成分得分，以及各主成分的貢獻率占累計貢獻率的比例作為權重，得到主成分綜合得分表達式，即=0306 1+0142 5+0114 9+0995 7+0954 1+0640 0。計算得到不同品種結球甘藍的綜合得分和排名(表6)。葉球商品性綜合排名在前7的結球甘藍品種分別是20-H16、日本綠玉、20-H22、20-H18、XC60-3、20-H21、中華寶玉。

表6 不同結球甘藍品種因子綜合得分及排名

分別以第2主因子(中心柱因子)、第3主因子(葉球因子)、第4主因子(葉片厚度因子)、第5主因子(單球質量因子)、第6主因子為縱坐標，以第1主因子(葉片著生因子)為橫坐標繪制散點圖，能夠直觀地表達各結球甘藍品種在6個因子中的分布(圖2)。主因子值越高其商品性越好。提取第1主因子與第2主因子、第3主因子、第4主因子、第5主因子、第6主因子綜合性狀表現最好的結球甘藍品種為20-H16。

2.5 模糊綜合評價

分別對結球甘藍的33個指標進行模糊綜合評價，根據綜合隸屬函數得分進行排序。由圖3可知，綜合排名前5的品種分別為20-H16(0.67)、日本綠玉(0.65)、20-H22(0.62)、20-H18(0.61)、XC60-3(0.58)。其中20-H16中肋性狀好，屬于耐運輸的優良品種；日本綠玉單球質量、緊實度較大，商品性較好；20-H22葉面積大、中肋厚度較小，食用口感較好；20-H18葉皺縮度高、緊實度較大，中心柱小；XC60-3葉片性狀較好。而托福、精選8398、20-H3等3個甘藍品種綜合性狀表現較差，不建議作為優選品種。

2.6 聚類分析

基于主成分分析得到的6個主成分進行系統聚類分析(圖4)。在遺傳距離為10時，14個品種可分為3類：Ⅰ類聚集了中華寶玉、中甘21、北甘秀月、20-H3、托福、爽月、中甘十一、日本綠玉、精選8398 9個綜合排名靠后的甘藍品種；Ⅱ類聚集了 20-H21、20-H22 2個中心柱表面積、中心柱下部寬度較大的甘藍品種；Ⅲ類聚集了20-H16、XC60-3、20-H18 3個葉球高、葉球寬較大的甘藍品種。

3 討論與結論

不同結球甘藍品種各農藝性狀之間存在顯著差異。張秀榮等以9個越冬甘藍品種進行變異系數分析表明，各品種的性狀指標存在差異。申領艷等以35個結球甘藍為材料，進行因子分析、綜合評價，篩選出15個綜合品質較好的品種。上述研究包含葉球與外葉性狀，研究指標較寬泛，不夠聚焦，本研究選取14種結球甘藍材料，針對葉球性狀，運用主成分分析、因子綜合評價和模糊隸屬函數綜合評價法進行分析，研究范圍、思路與方法比較精準。

在本研究中結球甘藍的33個農藝性狀之間均存在變異，其中中心柱表面積的變異系數最大，中心柱表面積與中肋下部寬度、中心柱高呈顯著正相關，與中心柱下部寬度呈極顯著正相關，與球葉附著面積呈極顯著負相關。中肋下部寬度、中心柱高變異系數分別為8.44%、18.81%，中心柱下部寬度變異系數為10.52%，球葉附著面積變異系數為24.76%。可選擇球葉附著面積大、中心柱小的品種進行育種。

本研究中相關性分析結果表明，中肋中部寬度與單球質量呈極顯著負相關，原因可能是當中肋中部寬度增加時葉片占位面積增加，葉片著生數量減少，導致單球質量降低；另一個原因可能是中肋中部寬度與葉基部厚度呈顯著負相關，即當中肋中部越寬時葉基部厚度越薄，也可導致單球質量降低。中肋拉力與縱切指數呈極顯著負相關，縱切指數為縱切層數與中心柱高之比，縱切指數越小其中心柱越高，球葉數隨中心柱增高而增加，球葉數又與中肋拉力呈負相關，故中肋拉力隨縱切指數的增加而減小。葉皺縮度與葉球寬呈極顯著正相關，葉皺縮度為葉面積與展葉面積之比，葉皺縮度越大其葉面積越大，葉面積與葉球高呈正相關，葉球高隨葉球寬增加而增加，所以葉皺縮度隨葉球寬的增加而增加。本研究與前人研究結果不一致，原因可能是前人對葉球性狀進行系統分析較少。

王英成等通過主成分分析，提取了6個主成分，主成分貢獻率依次降低，表明對性狀綜合表現的影響依次降低。因此，在實際生產中可選擇貢獻率較大的因子進行優先改良。影響甘藍的商品性因子首先是葉片著生因子，其次分別為中心柱因子、葉球因子、葉片厚度因子等。結合相關性分析發現，葉片著生量越大，密度越大以及中肋越寬、越厚表明葉球越緊實；中心柱越寬、中心柱表面積越大，葉片著生數越大，葉球越緊實；葉片越厚，單球質量越大，葉球越緊實。但對結球甘藍緊實度與各指標之間的關系還有待于進行深入研究。本研究通過繪制前6個主因子的二維PC圖，將不同品種按主因子結果進行排列，可有針對地進行品種選擇。趙樂杰等分別對11份秋甘藍品種進行主成分分析及綜合評價，篩選出5份綜合得分較高的品種。 姜凱旋等對10份春甘藍材料進行主成分分析和聚類分析，基于此篩選出優良親本。

本研究基于主成分綜合評價及綜合隸屬函數得分對結球甘藍品種進行排名，結果20-H16、日本綠玉、20-H22、20-H18、XC60-3 5個品種綜合性狀表現突出。其綜合商品性狀優良，口感較好，具有較高的食用價值和市場價值，可作為良種繁育的潛在材料。根據聚類分析發現在遺傳距離為10時，可將14個品種分為3類，可根據不同育種需求進行選種。