結球甘藍單株產量與表型數量性狀的灰色關聯度分析

陳寶剛 閆鳳岐 康少輝 蘇浴源 申領艷 栗淑芳

摘? ? 要：為明確結球甘藍表型數量性狀對單株產量影響的主次關系，促進高原冷涼區結球甘藍新品種選育，運用灰色關聯度分析法，對9份結球甘藍新配組合單株產量與表型數量性狀進行分析。結果表明，結球甘藍單株產量與14個表型數量性狀的關聯度大小依次為：葉球橫徑>葉球縱徑>中心柱高度>綠層數>綠層厚度>中心柱高度/葉球高>葉片長度>葉片寬度>外莖長度>外葉質量>開展度>中心柱寬度>株高>外葉數。葉球橫徑和葉球縱徑對單株產量的影響最大，與單株產量的關聯度分別為0.785 5和0.743 3。因此，在結球甘藍雜交育種過程中，以產量為育種目標，優先考慮葉球橫徑和葉球縱徑這2個性狀，可以獲得單株產量較高的結球甘藍新品種。

關鍵詞：結球甘藍；單株產量；表型數量性狀；灰色關聯度

中圖分類號：S635.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）01-039-06

Grey correlation analysis of yield per plant and phenotypic quantitative traits of cabbage

CHEN Baogang1， YAN Fengqi2， KANG Shaohui2， SU Yuyuan2， SHEN Lingyan2， LI Shufang2

（1. Zhangjiakou Rural Revitalization Promotion Center， Zhangjiakou 075000， Hebei， China; 2. Zhangjiakou Academy of Agricultural Sciences， Zhangjiakou 075000， Hebei， China）

Abstract： To clarify the primary and secondary relationship between phenotypic quantitative traits of cabbage and yield per plant， so as to promote the breeding of new varieties of cabbage in cold area of plateau. The results showed that the correlation between yield per plant and 14 phenotypic quantitative traits were as follows： Leaf head diameter > leaf head longitudinal diameter > stele height > green layer number > green layer thickness > stele height / leaf head height > leaf length > leaf width > outer stem length >head weight > expansion > stele width > plant height > outer leaf number. The results showed the transverse diameter and longitudinal diameter of leaf bulb had the greatest effect on yield per plant， and the correlation degree between the two traits and yield per plant was 0.785 5 and 0.743 3， respectively. Therefore， when yield was target in cabbage hybrid breeding， the two factors， leaf head transverse diameter and leaf head longitudinal diameter， should be given priority to obtain new varieties of cabbage with higher yield per plant.

Key words： Cabbage; Yield per plant; Phenotypic quantitative traits; Grey correlative

結球甘藍（Brassica oleracea L. var. capitata L.）屬于十字花科蕓薹屬蔬菜[1]，原產于地中海沿岸，16世紀開始傳入我國并逐步得到推廣[2]，現種植面積約90萬hm2[3]，主要分布在我國東北、西北、華北等地區，除嚴寒的冬季外，春、夏、秋三季均可露地栽培；華南地區除了炎熱的夏季，秋、冬、春3季都可栽培；長江流域可周年栽培。結球甘藍植株喜冷涼、適應性廣、產品耐貯運、營養物質豐富，受到種植者和消費者普遍喜愛。結球甘藍營養豐富，所含的維生素、β-胡蘿卜素、花青素、雙硫氫硫基，具有抗氧化作用。據中醫分析，甘藍性平味甘，入胃、腎二經，被譽為天然“胃菜”[4]。

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高、氣候環境的不斷變化和科學水平的不斷發展，采用新技術培育出符合市場需求的高產、抗病、抗逆、優質新品種，一直是育種的主要目標。灰色系統理論和方法自20世紀80年代由鄧聚龍[5]提出以來，目前已廣泛應用于農作物品種產量與性狀的關聯分析、品種選育及綜合評價等方面，并取得了顯著成就。賴佳等[6]、張淑霞等[7]利用灰色關聯度分析揭示農藝性狀對產量影響的主次關系。秦永云等[8]對14個玉米新品種10個農藝性狀與產量進行灰色關聯度分析，結果表明產量與農藝性狀的關聯度由大到小依次為株高、穗位高、生育期、禿尖長、穗粗、出籽率、穗長、穗行數、行粒數、百粒質量。孫建等[9]、李鵬發等[10]采用灰色關聯分析法對供試品種進行綜合評價，篩選出了綜合性狀優良的品種。利用遺傳力高、關聯度大的其他性狀進行間接選擇，可獲得單株產量較高的新品種，同時可大大提高甘藍選育效率[11-13]。目前在高山高原地區這種特定的環境條件下采用灰色關聯分析法進行產量與性狀關聯分析的研究較少。筆者采用灰色關聯分析法對甘藍單株產量和表型數量性狀進行分析，以明確在高原冷涼區結球甘藍表型數量性狀對單株產量的影響，為結球甘藍新品種培育和篩選提供科學依據，加快高產結球甘藍新品種的選育進程。

1 材料與方法

1.1 材料

參試材料為張家口市農業科學院蔬菜研究所培育并提供的9份甘藍新配組合。針對高原冷涼區人們消費習慣和市場需求，從106個初選組合中篩選出來的圓球形結球甘藍，編號為20G1～20G9（表1）。

1.2 試驗設計

試驗于2021年4—7月在張家口市農業科學院喜順溝基地進行。采取隨機區組排列，3次重復，株行距為25 cm×50 cm，每小區面積11 m2，試驗地周圍設保護行。

1.3 農藝性狀調查

每個小區隨機選取8株結球甘藍，按照《結球甘藍種質資源描述規范和數據標準》[14]的方法，測定單株產量、株高、開展度、外葉質量、外葉數、葉片長度、葉片寬度、葉球縱徑、葉球橫徑、中心柱高度、中心柱寬度等農藝性狀。

1.4 數據分析

根據灰色系統理論[5]，將9份結球甘藍新配組合單株產量及14個表型數量性狀構建為一個灰色系統，新配組合測定的性狀均作為該系統中的一個因素，其中單株產量（kg）作為參考序列，記為X0；14個主要農藝性狀作為比較序列，株高（X1）/cm、開展度（X2）/cm、外葉質量（X3）/kg、外葉數（X4）/片、葉片長度（X5）/cm、葉片寬度（X6）/cm、葉球縱徑（X7）/cm、葉球橫徑（X8）/cm、中心柱高度（X9）/cm、中心柱寬度（X10）/cm、中心柱高度/葉球高（X11）、綠層數（X12）、綠層厚度（X13）/cm、外莖長度（X14）/cm。

采用Microsoft Excel 2010計算各數量性狀平均值，采用DPS7.05軟件進行灰色關聯度分析。

2 結果與分析

2.1 數據無量綱標準化處理

對9份結球甘藍新配組合的單株產量和主要農藝性狀的調查結果求平均值（表1）。由于原始數據中各性狀量綱不同，須進行無量綱標準化處理，見式（1）。先分別求出各個序列的平均值和標準差，然后將各個原始數據[x'i（K）]減去平均值[xi]后再除以標準差[Si]，這樣得到的新數據序列即為標準化序列[Xi（K）]。數據無量綱標準化處理結果見表2。

2.2 參考序列與比較序列間的絕對差值序列

求絕對差值序列見式（2）。

式中，ΔXi（K）為絕對差值序列；X0（K）為參考序列；Xi（K）為比較序列；其中[K∈1、2、3、……9（i=1、2、3、4、5、6、……14）;K為品系;i為表型數量性狀。]

參考序列與各比較序列的絕對差值序列計算結果見表3。

2.3 單株產量性狀與表型數量性狀間的關聯系數

最小絕對值差：Δmin=min（i）min（K）｜X0（K）-Xi（K）｜，為X0數列與Xi在K點的第二層次最小差數絕對值；最大絕對值差：Δmax=max（i）max（K）｜X0（K）-Xi（K）｜，為X0數列與Xi在k點的第二層次最大差數絕對值。

由表3可得第一層次差為：

min{ΔXi（K）}={0.161 8、0.295 4、0.258 5、0.150 7、0.050 5、0.091 6、0.076 8、0.188 6、0.131 5、0.323 4、0.308 7、0.123 3、0.081 3、0.299 0}；max{ΔXi（K）}={3.145 2、2.024 3、2.321 6、2.847 9、1.575 2、2.067 6、1.385 5、1.134 1、1.433 1、2.767 7、1.902 8、2.014 0、1.898 4、2.497 9}。

由此可得第二層次差為：

Δmin=min（i）min（K）｜X0（K）-Xi（K）｜=0.050 5；Δmax=max（i）max（K）｜X0（K）-Xi（K）｜=3.145 2；

關聯系數計算如式（3）。

將表3式中差值序列ΔXi（K）值，代入公式（3），求出各參試結球甘藍單株產量與表型數量性狀的關聯系數[ξi（K）]的值，計算結果見表4。參試結球甘藍單株產量與不同性狀的關聯系數不同，不同品種單株產量與同一性狀關聯系數也存在差異。如參試結球甘藍新配組合20G9的株高與單株產量關聯系數最大為0.935 8，表明該組合對株高性狀進行選擇就易獲得高產的結球甘藍；20G1的株高與單株產量關聯系數最小為0.344 0，表明該組合對株高進行選擇就遠離目標性狀（單株產量）。關聯系數越大，說明該性狀越接近目標性狀（單株產量）；關聯系數越小，說明該性狀對目標性狀表現就越差。

2.4 單株產量與表型數量性狀的關聯度分析

表型數量性狀與單株產量性狀間的關聯度為該性狀所有品系關聯系數的算術平均值，計算見公式（4）。

式中，[ri]為各農藝性狀與單株產量性狀間的關聯度，[ξi（K）]為各品系其他農藝性狀與單株產量性狀間的關聯系數。計算出單株產量與表型數量性狀的關聯度及關聯度排序。

灰色權重系數（[Wi]），計算見公式（5）。

由表5可知，結球甘藍單株產量與表型數量性狀的關聯度依次為葉球橫徑>葉球縱徑>中心柱高度>綠層數>綠層厚度>中心柱高度/葉球高>葉片長度>葉片寬度>外莖長度>外葉質量>開展度>中心柱寬度>株高>外葉數。因此參試結球甘藍品種表型數量性狀對單株產量的影響以葉球橫徑和葉球縱徑的關聯度較大，分別為0.785 5和0.743 3，客觀賦予的權重系數大，分別為0.081 8和0.077 4，說明葉球橫徑和縱徑是單株產量形成的重要因素。其次為中心柱高度、綠層數、綠層厚度、中心柱高度/葉球高、葉片長度、葉片寬度、外莖長度、外葉質量、開展度、中心柱寬度、株高對單株產量形成有一定的影響；外葉數對單株產量的關聯度最小，為0.598 1，客觀賦予的權重系數最小，為0.062 3，對單株產量形成的貢獻最小（表6）。

3 討論與結論

灰色關聯度分析法已廣泛應用在新品種選育實踐中，尤其在小麥[15]、玉米[16]、花生[17-18]、大豆[19-20]、油菜[21]、娃娃菜[22]和白菜[23]等農作物農藝性狀的研究方面。可針對某個特定性狀與其他多個相關性狀進行關聯分析，找出特定性狀與相關性狀間關系的強弱、大小和次序，若兩性狀變化的態勢（方向、大小和速度等）基本一致，則他們之間的關聯度較大，反之，關聯度較小，這樣可以有效地判斷出相關性狀對特定性狀影響的主次關系。利用關聯度求灰色權重系數，使權重系數從主觀賦值變為客觀求值，體現了各表型性狀與單株產量的內在聯系，可大大提高選育的準確性和效率。根據權重數據可構造結球甘藍的綜合評價模型：Ｈ＝0.064 3 X1＋0.066 8 X2＋0.067 5 X3＋0.062 3 X4＋0.073 7 X5＋0.069 7 X6＋0.077 4 X7＋0.081 8 X8＋0.076 9 X9＋0.064 5 X10＋0.074 7 X11＋0.076 1 X12＋0.075 2 X13＋0.069 4 X14，可進一步對各評價對象進行排序或分類研究。

筆者對結球甘藍14個表型數量性狀與單株產量性狀的關聯度分析表明，單株產量與表型數量性狀的關聯度大小依次為：葉球橫徑>葉球縱徑>中心柱高度>綠層數>綠層厚度>中心柱高度/葉球高>葉片長度>葉片寬度>外莖長度>外葉質量>開展度>中心柱寬度>株高>外葉數。依據灰色關聯度分析的原則，關聯度數值越大，說明該性狀對單株產量形成的影響越大；關聯度數值越小，說明該性狀對單株產量形成的影響越小。結果表明，結球甘藍葉球橫徑和縱徑對單株產量形成的貢獻最大，與張秀榮等[24]、曹力強等[25]、方榮等[26]和李成瓊等[27]的研究結果一致。外葉數對單株產量形成的貢獻最小，也與張秀榮等[24]、李成瓊等[27]的研究結果一致，而與方榮等[26]的研究結果不同，這可能與參試材料以及試驗區生態環境不同有關。雖然結球甘藍單株產量隨葉球橫徑和縱徑的增大而提高，但當增大到某一程度時，反而直接影響其商品性，因此，還要考慮品種的用途，根據市場需求，選擇葉球橫徑和縱徑適宜的品種。在結球甘藍雜交育種過程中，可以把葉球橫徑和縱徑作為選育高產豐產優質組合的重點標識性狀，同時綜合考慮各性狀間的相互影響，選育出適合市場需要的綜合性狀表現良好的優異品種。

運用灰色關聯度分析表型數量性狀對單株產量的影響時，某一表型性狀對單株產量影響的主導地位不是固定不變的，它受不同生態區域、不同時期或不同品種等因素的影響，從而導致影響產量的主導因子不同。屈洋等[28]、郭鵬燕等[29]、鄭小國等[30]認為在植物的生長發育過程中，因不同試驗區生態環境因子的變化可以直接影響植物葉片的組織結構、植株的生長速率等，從而影響產量。因此，在對得到的育種材料進行綜合分析時，既要考慮優良基因型和各種外界因子，還要考慮各性狀間的相互作用，找出對單株產量有影響的關鍵因素，并制定合理的綜合評價方法，以便采取相應的措施，提高育種后代的選擇效率。此外，筆者僅就結球甘藍表型數量性狀對單株產量的影響進行了統計分析，未考慮諸如抗逆性、抗病性、抗蟲性等關鍵因素對單株產量的影響，該方面還有待進一步研究。

綜上所述，筆者利用灰色關聯度分析9個結球甘藍新配組合的14個表型數量性狀對單株產量形成的影響程度。結果表明，單株產量與表型數量性狀的關聯度大小依次為：葉球橫徑>葉球縱徑>中心柱高度>綠層數>綠層厚度>中心柱高度/葉球高>葉片長度>葉片寬度>外莖長度>外葉質量>開展度>中心柱寬度>株高>外葉數。對單株產量的影響以葉球橫徑和葉球縱徑最大，外葉數對單株產量影響最小。在結球甘藍雜交育種過程中，注重葉球橫徑和縱徑2個性狀的選擇，同時綜合兼顧其他性狀選擇，有利于獲得單株產量較高的結球甘藍新品種。

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