26份油葵品種(系)產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀分析及綜合評價

董紅業(yè), 劉勝利, 柳延濤, 呂增帥, 段 維, 王 鵬

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所, 新疆 石河子 832000;2.谷物品質(zhì)與遺傳改良兵團重點實驗室, 新疆 石河子 832000)

向日葵(HelianthusannuusL.)為菊科向日葵屬植物,是世界四大油料作物之一,也是我國重要的油料作物,種植面積僅低于大豆、油菜和花生[1]。向日葵籽仁中含有8種必需氨基酸,除賴氨酸外,其他7種必需氨基酸含量均比世界衛(wèi)生組織(WHO)與聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)公布的標(biāo)準(zhǔn)高,且其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的平衡性好,是人類蛋白質(zhì)的重要來源之一[2]。向日葵作為世界第四大油料作物[3],其籽油中不飽和脂肪酸含量豐富,尤其是亞油酸含量高達60%左右[4-5],是人體必需的不飽和脂肪酸,有益于預(yù)防心血管疾病[6];此外,向日葵籽油中α-生育酚含量較高[7-8],是一種對人體非常有益的食用植物油[9],近年來,人們對于向日葵籽油的需求量越來越大。

新疆從20世紀(jì)70年代中期開始發(fā)展油葵,油葵目前已成為新疆主要的油料作物,占油料作物播種面積的50%。國內(nèi)油葵新品種不斷增多,但品質(zhì)參差不齊,大多以國外進口品種為主,加大油葵育種工作迫在眉睫。目前,對品種的評價多以產(chǎn)量性狀為主,忽略了如花盤直徑、含油率、百粒重等主要經(jīng)濟性狀的綜合評價,不能客觀全面地評判所有參試品種,造成品種評價的片面性,導(dǎo)致一些綜合性狀優(yōu)良的品種喪失了參與推廣應(yīng)用的機會。一直以來,育種工作者對不同作物產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性進行了大量研究,如大豆[10-11]、谷子[12]、小麥[13-14]、玉米[15]、水稻[16-17]、甘蔗[18]、食用向日葵[19]等,但由于試驗材料、試驗地點、性狀變異范圍的不同,對產(chǎn)量和性狀之間的關(guān)系研究結(jié)果也不盡一致[20-28],油葵和食用葵的研究結(jié)果也存在一定分歧[29-38]。

本研究通過對新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所近年來選育的24份油葵品系和2個對照品種的產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀進行相關(guān)性分析[29-40]、灰色關(guān)聯(lián)度分析[41-46,52-53]和聚類分析,對每個參試的品系做出客觀、全面的評價,以提高試驗資料分析的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,克服親本配置的盲目性,提高育種效率,為選育適應(yīng)新疆推廣應(yīng)用的油葵新品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試油葵材料為新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所近年選育的24個品系,分別為:AR19-0208、AR19-0309、AR19-0301、AR19-1106、AR19-1104、AR19-1100、AR19-1001、AR19-1101、AR19-1004、AR19-0501、AR19-0405、AR19-0601、AR19-0500、AR19-0407、AR19-0700、AR19-0704、AR19-0701、AR19-0406、AR19-0401、AR19-0900、AR19-0801、AR19-1201、AR19-1202、AR19-0800,以及2個對照品種S606(ck1)和567D(ck2)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2020—2021年在新疆維吾爾自治區(qū)石河子市新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所試驗地進行,前茬作物為小麥。采用隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復(fù),每區(qū)行長6 m,4行區(qū),寬窄行距為0.4 m+0.7 m,平均行距0.55 m,小區(qū)面積13.2 m2,密度4 500株/667 m2。重復(fù)間設(shè)步道,四周設(shè)保護行。

1.3 性狀測定

收獲時每個小區(qū)隨機取樣10株,測定株高(X1)、莖粗(X2)、花盤直徑(X3)、單盤籽粒數(shù)(X4)、單盤總粒重(X5)、結(jié)實率(X6)、百粒重(X7)、籽仁率(X8);收獲時選取中間2行進行測產(chǎn),自然風(fēng)干后稱重,根據(jù)收獲面積折算產(chǎn)量(Y)。

1.4 分析方法

采用Excel2007軟件計算供試材料數(shù)量性狀的平均值,利用DPS軟件進行相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 26份油葵品種(系)產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

26份油葵品種(系)產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)見表1。ck1平均產(chǎn)量為332.76 kg/667 m2,ck2平均產(chǎn)量為301.28 kg/667 m2,AR19-0501平均產(chǎn)量為349.93 kg/667 m2,比ck1產(chǎn)量高5.16%,比ck2產(chǎn)量高16.15%,排在第1位;AR19-0500、AR19-0309、AR19-0301和AR19-0900平均產(chǎn)量比ck1低,但比ck2高,分別為322.26 kg/667 m2、315.86 kg/667 m2、306.10 kg/667 m2、303.57 kg/667 m2,其余17個品系平均產(chǎn)量都比對照低,其中AR19-0704平均產(chǎn)量最低,只有220.07 kg/667 m2。

表1 26份油葵品種(系)產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

2.2 26份油葵品種(系)主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

9個性狀間的相關(guān)系數(shù)(表2)顯示,油葵的株高、花盤直徑、單盤總粒重和結(jié)實率都與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。油葵花盤直徑與株高、單盤籽粒數(shù)、單盤總粒重的相關(guān)系數(shù)呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.49,0.75和0.91。說明花盤直徑越大單盤籽粒數(shù)就越多,單盤總粒重越重,其產(chǎn)量也就越高。另外,單盤總粒重與株高、花盤直徑、單盤籽粒數(shù)和百粒重呈極顯著正相關(guān)。因此,生產(chǎn)上可以根據(jù)油葵品種特性適當(dāng)改變栽培管理措施增加單盤總粒重,以增加產(chǎn)量。油葵結(jié)實率與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),說明結(jié)實率越高,產(chǎn)量越高。油葵的單盤籽粒數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)達0.44,呈顯著正相關(guān);莖粗和籽仁率與產(chǎn)量呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.06和-0.40。產(chǎn)量與其他幾個農(nóng)藝性狀的相關(guān)性依次為結(jié)實率>株高>單盤總粒重>花盤直徑>單盤籽粒數(shù)>百粒重>莖粗>籽仁率,表明結(jié)實率、株高、單盤總粒重和花盤直徑對產(chǎn)量的影響最大。所以,選育高產(chǎn)品種,應(yīng)以結(jié)實率、株高、單盤總粒重和花盤直徑為首選目標(biāo)性狀,同時選擇結(jié)實率較高、株高合適、單盤總粒重高、花盤直徑大的品種。

表2 26份油葵品種(系)相關(guān)性分析

2.3 26份油葵品種(系)產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

由表1可知,將26份油葵品種(系)以及8個主要農(nóng)藝性狀視為一個整體,即灰色系統(tǒng),各個農(nóng)藝性狀為系統(tǒng)中的一個因素。設(shè)油葵產(chǎn)量為參考數(shù)列Y,株高、莖粗、葵盤直徑、單盤籽粒數(shù)、單盤總粒重、結(jié)實率、百粒重、籽仁率分別為比較數(shù)列X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8。為了便于分析,需要對原始數(shù)據(jù)消除單位,轉(zhuǎn)化為可進行比較的數(shù)列,以便于求出各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的相關(guān)性。

利用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)求參考性狀Y與比較性狀Xi間的絕對差值,計算結(jié)果見表3。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析的方法,利用下列公式和表3中的數(shù)據(jù)求關(guān)聯(lián)系數(shù)ζi=(△min+ρ△max=)△Xi+ρ△max,公式中:△min和△max分別表示所有比較序列絕對差值中的最小值和最大值,ρ表示分辨系數(shù),取值為0.5。將表3中相應(yīng)的數(shù)據(jù)代入公式,即可得到產(chǎn)量與各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù),再通過關(guān)聯(lián)系數(shù)求出油葵產(chǎn)量和各性狀之間的關(guān)聯(lián)度,并按照關(guān)聯(lián)度的大小排序,結(jié)果見表4。

表3 產(chǎn)量與其他因子性狀的絕對差值

表4 26份油葵品種(系)產(chǎn)量與各性狀之間的關(guān)聯(lián)度及排序

由表4可知,油葵產(chǎn)量與各性狀之間的關(guān)聯(lián)度按從大到小的順序排列,依次為單盤總粒重、花盤直徑、株高、結(jié)實率、單盤籽粒數(shù)、百粒重、莖粗、籽仁率。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原則,關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系密切,關(guān)聯(lián)度小的數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)系疏遠。從表4關(guān)聯(lián)度排序可以看出,單盤總粒重、花盤直徑、株高、結(jié)實率和單盤籽粒數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度高,說明這幾個性狀與產(chǎn)量關(guān)系密切,對產(chǎn)量影響較大。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果可知,對于新疆地區(qū)需要注重單盤總粒重、花盤直徑、株高、結(jié)實率和單盤籽粒數(shù)等指標(biāo)的選取,從而有效提高油葵產(chǎn)量。

2.4 不同油葵品種(系)農(nóng)藝性狀聚類分析

通過對26份油葵品種(系)株高、莖粗、葵盤直徑、單盤籽粒數(shù)、單盤總粒重、結(jié)實率、百粒重和籽仁率等8個指標(biāo)進行聚類分析,按照相關(guān)性較高的單盤總粒重、花盤直徑相似、相近的聚類到一起,利用歐式距離來表示聚類距離,聚類方法采用最短距離法。因此,將26份參試材料在歐氏距離5.66處可分為四大類,建立聚類樹狀圖(如圖1)。第Ⅰ類包括AR19-0208、AR19-0800、S606、AR19-0309、AR19-0500、AR19-0501共計6份材料,這類材料株高較高,花盤直徑大;單盤總粒重大,結(jié)實率高,百粒重高,與ck1同屬一類,產(chǎn)量較高,綜合性狀好;第Ⅱ類包括AR19-0301、AR19-0900、AR19-0801、567D、AR19-0405、AR19-0700、AR19-0401、AR19-1106、AR19-1201和AR19-0406 共計10份材料,這類材料株高、花盤直徑、單盤總粒重、結(jié)實率、百粒重僅次于第Ⅰ類,與ck2同屬一類;第Ⅲ類包括AR19-0407、AR19-0601、AR19-1202,AR19-1104、AR19-0701、AR19-1001、AR19-1100和AR19-1101共計8份材料,這類材料株高較低,花盤直徑小,單盤籽粒數(shù)少,單盤總粒重低,產(chǎn)量較低;第Ⅳ類材料只有AR19-0704和AR19-1004兩份材料,該類群株高較矮,結(jié)實率低,產(chǎn)量低。

圖1 26份油葵品種(系)聚類分析

3 結(jié)論與討論

本研究通過對26份油葵主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析,對各農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的相對重要性進行客觀評價。相關(guān)性分析結(jié)果表明,結(jié)實率、株高、單盤總粒重和花盤直徑與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),單盤籽粒數(shù)與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),百粒重與產(chǎn)量呈不顯著正相關(guān),莖粗與產(chǎn)量呈不顯著負相關(guān),籽仁率與產(chǎn)量呈顯著負相關(guān)。這與其他學(xué)者[29-34,36,38,47-49,52,53]的研究結(jié)果基本一致,與李素萍等[37]、王興珍等[51]的研究結(jié)果不一致,可能是品種選擇及試驗點等因素造成的。本研究認為,通過栽培方法改善作物結(jié)實率的同時,選擇自身結(jié)實率高的雜交組合對于選育高產(chǎn)油葵新品種至關(guān)重要,這樣既可以減少人工成本,也可避免人工或蟲媒授粉中導(dǎo)致混雜問題。

本研究灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明,主要性狀對產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)順序依次為:單盤總粒重>花盤直徑>株高>結(jié)實率>單盤籽粒數(shù)>百粒重>莖粗>籽仁率。這與相關(guān)性分析結(jié)果基本一致。相關(guān)性分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明,性狀間的相互作用是復(fù)雜的,既相輔相成,又相互制約。某一性狀的加強,常常伴隨著一些性狀作用的加強和另一些性狀作用的削弱。本研究表明,為提高向日葵產(chǎn)量,應(yīng)該注重單盤總粒重、花盤直徑、株高、結(jié)實率等主要性狀的選擇和調(diào)控,同時兼顧單盤籽粒數(shù)、百粒重、莖粗、籽仁率等其他性狀。協(xié)調(diào)好各個農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系,從而發(fā)揮每個農(nóng)藝性狀對向日葵產(chǎn)量的最大作用。

聚類分析結(jié)果表明,第Ⅰ類和第Ⅱ類材料綜合性狀表現(xiàn)較好,有很大的研究價值和推廣前景,而第Ⅲ類和第Ⅳ類材料綜合性狀差,可根據(jù)實際育種目標(biāo)合理選擇。