內(nèi)蒙古自治區(qū)高粱登記品種農(nóng)藝性狀及品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

摘要： 為探究?jī)?nèi)蒙古自治區(qū)高粱品種的特點(diǎn)，客觀評(píng)價(jià)高粱品系，對(duì)內(nèi)蒙古登記的92個(gè)高粱品種的13個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行變異分析、主成分分析、隸屬函數(shù)法、聚類分析和同異分析。結(jié)果表明，92個(gè)品種的13個(gè)性狀變異系數(shù)在4.01%～56.66%之間。通過(guò)主成分分析，將92個(gè)品種的農(nóng)藝和品質(zhì)性狀綜合成為9個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)（主成分值），這9個(gè)主成分值的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)88.119%，再將各主成分得分值和貢獻(xiàn)率進(jìn)行計(jì)算，求出其綜合評(píng)價(jià)D值，基于D值采用歐氏距離及類平均法將92個(gè)品種分為四大類：第Ⅰ類具有長(zhǎng)生育期、株高較高、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量較大的特點(diǎn)；第Ⅱ類具有株高適中、支鏈淀粉含量適中、穗粒質(zhì)量較大的特點(diǎn)；第Ⅲ類具有生育期相對(duì)較長(zhǎng)、總淀粉含量相對(duì)較高、粗脂肪含量較低的特點(diǎn)；第Ⅳ類具有株高較低、生育期相對(duì)較短、穗粒質(zhì)量較小、總淀粉含量和單寧含量適中、抗病性一般的特點(diǎn)。將同異分析法求出的聯(lián)系度μ（W）與綜合評(píng)價(jià)D值相結(jié)合，從92個(gè)品種中選出7個(gè)綜合性狀優(yōu)良的品種，通過(guò)對(duì)這些品種的篩選，以期為今后內(nèi)蒙古地區(qū)高粱育種目標(biāo)的科學(xué)確立及品種推廣提供參考。

關(guān)鍵詞： 內(nèi)蒙古；高粱品種；農(nóng)藝性狀；品質(zhì)；隸屬函數(shù)法；同異分析法

中圖分類號(hào)：S514.037 "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）01-0083-10

高粱別稱蜀黎，屬禾本科C 4短日照作物，性喜溫，耐澇，具有高光效、抗逆境、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)［1］。內(nèi)蒙古自治區(qū)高粱在我國(guó)有著悠久的發(fā)展歷史，因其具有抗旱性強(qiáng)、抗病性強(qiáng)、生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，而被農(nóng)民廣泛種植。產(chǎn)量是衡量高粱品種利用價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)，高粱產(chǎn)量性狀的提高依靠各農(nóng)藝性狀和其他生物性狀的不斷改良和共同協(xié)調(diào)［2］。品質(zhì)是決定高粱品種使用價(jià)值的有效指標(biāo)，好的品質(zhì)不僅能提升高粱品種的市場(chǎng)價(jià)值，更能作為優(yōu)質(zhì)的飼料和重要的釀造、醫(yī)藥工業(yè)原料而被人們廣泛利用［3］。因此，種植和發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的高粱品種，既能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，減少環(huán)境污染，又有助于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)高粱的栽培和利用等方面做了大量的研究［4-5］，而對(duì)于農(nóng)藝性狀、品質(zhì)和抗病性等方面的研究還不夠全面。李春宏等對(duì)104份江蘇省高粱種質(zhì)資源的遺傳多樣性進(jìn)行研究，選出9份可用于生產(chǎn)與育種的優(yōu)良高粱種質(zhì)資源［6］。何振富等利用方差分析、相關(guān)性分析和聚類分析對(duì)15份甜高粱的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)草量和營(yíng)養(yǎng)成分含量展開(kāi)了研究［7］。梁萬(wàn)鵬等研究了飼用高粱的分蘗數(shù)、莖粗、株高、節(jié)數(shù)、穗寬等農(nóng)藝指標(biāo)與產(chǎn)量的相關(guān)性［8］。高旭等利用主成分分析和聚類分析將257份高粱種質(zhì)資源的15個(gè)數(shù)值型農(nóng)藝性狀簡(jiǎn)化為5個(gè)主成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)82.40%，并將其劃分為3個(gè)類群［9］。金星娜等對(duì)8個(gè)飼用甜高粱品種的7個(gè)農(nóng)藝性狀和4個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行了差異顯著性分析和多重比較，發(fā)現(xiàn)大獎(jiǎng)1180、大獎(jiǎng)1230和大卡這3個(gè)品種的草產(chǎn)量與品質(zhì)較好，適宜作為甘肅省中部地區(qū)的示范品種［10］。前人研究多基于個(gè)別分析方法對(duì)高粱農(nóng)藝性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)［11］，所以還需要結(jié)合多種分析方法對(duì)高粱品種進(jìn)行全面梳理以及系統(tǒng)的分析，進(jìn)而篩選出綜合性狀優(yōu)良的品種。本研究采用主成分分析初步研究了各性狀間的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)隸屬函數(shù)法、同異分析法和聚類分析對(duì)高粱品種材料的農(nóng)藝性狀、品質(zhì)和抗病性等方面進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，旨在探究?jī)?nèi)蒙古地區(qū)不同高粱品種的特點(diǎn)，為今后高粱育種目標(biāo)的科學(xué)確立及品種推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料來(lái)源于國(guó)家非主要農(nóng)作物品種登記公告（2018—2022年），本研究依據(jù)登記品種的主要農(nóng)藝性狀、粗脂肪含量、總淀粉含量和支鏈淀粉含量等品質(zhì)性狀，共選取92個(gè)高粱品種，各品種的登記編號(hào)、選育單位和品種來(lái)源見(jiàn)表1。

1.2 性狀指標(biāo)的選取

根據(jù)品種登記信息，綜合選取13個(gè)主要農(nóng)藝和品質(zhì)性狀，分別為株高（X 1）、生育期（X 2）、穗粒質(zhì)量（X 3）、千粒質(zhì)量（X 4）、穗長(zhǎng)（X 5）、穗型（X 6）、穗形（X 7）、粒色（X 8）、粗脂肪含量（X 9）、總淀粉含量（X 10）、支鏈淀粉含量（X 11）、單寧含量（X 12）、絲黑穗病（X 13）。

1.3 隸屬函數(shù)法的試驗(yàn)分析

用公式（1）求得每個(gè)基因型各綜合性狀的隸屬函數(shù)值：

u（X j）=（X j-X min）/（X max-X min），j=1，2，…，n； "（1）

式中：X j表示第j個(gè)綜合性狀的值；X min表示第j個(gè)綜合性狀的最小值；X max表示第j個(gè)綜合性狀的最大值。

用公式（2）可求得各綜合性狀的權(quán)重：

w j=p j/∑ n j=1 p j，j=1，2，…，n。 "（2）

式中：w j表示第j個(gè)綜合性狀在所有綜合性狀中的重要程度，即權(quán)重；p j為各基因型第j個(gè)綜合性狀的貢獻(xiàn)率。

用公式（3）計(jì)算各基因型綜合評(píng)價(jià)D值：

D=∑ n j=1 ［u（X j）×w j］，j=1，2，…，n。 "（3）

1.4 同異分析法的試驗(yàn)分析

1.4.1 高粱品種各性狀理想值的構(gòu)建及權(quán)重的確定

根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)高粱生產(chǎn)特點(diǎn)與育種目標(biāo)來(lái)確定高粱品種各性狀的理想值。株高、生育期、穗長(zhǎng)、穗型、穗形、粒色和單寧含量等性狀取適中值為理想值，穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、粗脂肪含量、總淀粉含量和支鏈淀粉含量取最大值為理想值，絲黑穗病取最優(yōu)抗性為理想值。本研究采用郭瑞林等介紹的信息熵綜合評(píng)價(jià)法［12］確定各性狀的權(quán)重（w j）。

1.4.2 計(jì)算各性狀觀察值與理想值的同一度和綜合同一度 同一度計(jì)算公式如下：

A gi=X oj/X gj（用于理想值越小越好的性狀）； （4）

A gj=X oj/（X oj+｜X oj-X gj|）（用于理想值適中的性狀）； （5）

A gj=X gj/X oj（用于理想值越大越好的性狀）。 （6）

式中：A gj代表第g個(gè)高粱品種第j個(gè)性狀的同一度；X gj代表第g個(gè)高粱品種第j個(gè)性狀的觀察值；X oj代表第j個(gè)性狀的理想值。

綜合同一度計(jì)算公式如下：

A g=∑A gjw j。 "（7）

式中：A g代表高粱品種的綜合同一度；w j代表第j個(gè)性狀的權(quán)重。

1.4.3 計(jì)算各品種差異度和聯(lián)系度

差異度（b g）計(jì)算公式：

b g=1-A g。 "（8）

聯(lián)系度［μ（W）］計(jì)算公式：

μ（W）=A g+b gi。 "（9）

同一度與差異度是相對(duì)的，i的取值范圍為［-1， 1］，對(duì)于品種區(qū)域試驗(yàn)分析來(lái)說(shuō)，i為-1［13］。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2019軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)處理、隸屬函數(shù)和同異分析，采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行主成分分析，采用Origin 2021軟件進(jìn)行聚類分析，并對(duì)4個(gè)質(zhì)量性狀分別進(jìn)行賦值，便于統(tǒng)計(jì)分析，賦值標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 各品種間主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀的變異分析

對(duì)92個(gè)高粱品種的13個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行遺傳變異分析，結(jié)果見(jiàn)表3。13個(gè)主要性狀的變異系數(shù)在4.01%～56.66%之間（粗脂肪含量除外），說(shuō)明各品種性狀間存在較大差異。其中，變異系數(shù)最大的為穗形（56.66%），說(shuō)明該性狀表型變異最豐富；變異系數(shù)最小的為總淀粉含量（4.01%），變異幅度在65.35%～84.10%之間，說(shuō)明該性狀穩(wěn)定性最好。一般情況下，變異系數(shù)gt;10%表示樣本間差異較大［14］，本試驗(yàn)中除生育期（6.72%）、千粒質(zhì)量（8.36%） 和總淀粉含量（4.01%）外，其余性狀變異系數(shù)均gt;10%，說(shuō)明這92個(gè)高粱品種在綜合性狀方面遺傳變異比較豐富，有利于各高粱品種間的比較和篩選。

2.2 主成分分析及適用性檢驗(yàn)

2.2.1 因子分析適用性檢驗(yàn)

本研究采用SPSS Statistics 26軟件進(jìn)行主成分分析，然后通過(guò)KMO檢驗(yàn)法和巴特利特球形度檢驗(yàn)法進(jìn)行因子分析的適用性檢驗(yàn)。KMO值為0.641gt;0.6，巴特利特球形度檢驗(yàn)結(jié)果為265.577，Sig值為0.000lt;0.05，說(shuō)明各指標(biāo)間存在一定的相關(guān)性。2項(xiàng)結(jié)果檢驗(yàn)都表明了該數(shù)據(jù)適用因子分析法。

2.2.2 主成分分析

主成分分析方法能將繁多復(fù)雜的多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)潔的少個(gè)綜合性指標(biāo)，所得的綜合性指標(biāo)既保持了原有信息的特點(diǎn)，又彼此獨(dú)立［2，15］。通過(guò)對(duì)高粱品種13個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析，根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率gt;85%的原則，選取9個(gè)主成分，其主成分特征值分別為3.157、1.593、1.538、1.325、0.962、0.917、0.746、0.662、0.556；主成分貢獻(xiàn)率分別為24.285%、12.253%、11.829%、10.194%、7.398%、7.050%、5.739%、5.091%、4.280%。前9個(gè)主成分在13個(gè)性狀中累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)88.119%（表4），說(shuō)明這9個(gè)主成分的綜合信息量已能夠代表原13個(gè)參試性狀的大部分遺傳信息。

主成分載荷矩陣能反映各主成分與各變量指標(biāo)間的關(guān)系，絕對(duì)值越大的數(shù)值，表明該變量與某個(gè)主成分聯(lián)系越密切，反映該變量在某個(gè)主成分上的載荷程度。由表4可知，第1主成分特征值為3.157，貢獻(xiàn)率為24.285%，在方差占比中最大，說(shuō)明它綜合原有變量的能力最強(qiáng)，其中，生育期對(duì)第1主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為0.834，其次是株高，載荷值為0.705，說(shuō)明第1主成分主要代表了生育期和株高的相關(guān)信息，其特征向量間的關(guān)系表明，株型高度越高、生育期表現(xiàn)越長(zhǎng)，故第1主成分可以作為生育期因子和株高因子。穗長(zhǎng)的絕對(duì)值對(duì)第2主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為-0.658，其次是粗脂肪含量和絲黑穗病的絕對(duì)值，載荷值分別為0.541和 -0.510，說(shuō)明第2主成分主要代表了穗長(zhǎng)、粗脂肪含量和絲黑穗病相關(guān)信息，可以作為穗長(zhǎng)因子、粗脂肪含量因子和絲黑穗病因子。穗型對(duì)第3主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為0.729，其次是總淀粉含量的絕對(duì)值，載荷值為-0.522，說(shuō)明第3主成分主要代表了穗型和總淀粉含量的相關(guān)信息，可以作為穗型因子和總淀粉含量因子。總淀粉含量的絕對(duì)值對(duì)第4主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為-0.565，其次是單寧含量、粒色和穗粒質(zhì)量，載荷值分別為0.477、0.428、0.408，說(shuō)明第4主成分主要代表了總淀粉含量、穗粒質(zhì)量、粒色和單寧含量的相關(guān)信息，可以作為總淀粉含量因子、穗粒質(zhì)量因子、粒色因子和單寧含量因子。支鏈淀粉含量對(duì)第5主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為0.606，其次是絲黑穗病和粒色，載荷值分別為0.493、0.432，說(shuō)明第5主成分主要代表了支鏈淀粉含量、絲黑穗病和粒色相關(guān)信息，可以作為支鏈淀粉含量因子、粒色因子和絲黑穗病抗性因子。粒色對(duì)第6主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為0.486，其次是穗型的絕對(duì)值，載荷值為-0.454，說(shuō)明第6主成分主要代表了粒色和穗型的相關(guān)信息，可以作為粒色因子和穗型因子。單寧含量對(duì)第7主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為0.442，說(shuō)明第7主成分主要代表了單寧含量的相關(guān)信息，可以作為單寧含量因子。穗形的絕對(duì)值對(duì)第8主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為-0.507，說(shuō)明第8主成分代表了穗形相關(guān)信息，可以作為穗形因子。千粒質(zhì)量對(duì)第9主成分貢獻(xiàn)最大，載荷值為0.422，其次是株高的絕對(duì)值，載荷值為-0.401，說(shuō)明第9主成分主要代表了千粒質(zhì)量和株高的相關(guān)信息，其特征向量間的關(guān)系表明，隨著株高的增長(zhǎng)，越不利于粒質(zhì)量的增加，可能是由于株高的生長(zhǎng)消耗了大量的有機(jī)物質(zhì)，影響了粒質(zhì)量的積累，故第9主成分可以作為千粒質(zhì)量因子和株高因子。

2.3 基于主成分分析的隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)

2.3.1 隸屬函數(shù)值與權(quán)重的確定

根據(jù)SPSS 26.0所得的各主成分得分以及公式（1）求出各品種材料所有綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值μ（X）。根據(jù)各綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率大小以及公式（2）求出其權(quán)重，通過(guò)計(jì)算，前9個(gè)獨(dú)立的綜合指標(biāo)的權(quán)重分別為0.276、0.139、0.134、0.116、0.084、0.080、0.065、0.058和0.049。

2.3.2 綜合評(píng)價(jià)

將各隸屬函數(shù)值和權(quán)重分別代入公式（3）得出綜合評(píng)價(jià)D值，D值反映了不同高粱品種綜合性狀的優(yōu)劣，D值越大，表明其綜合性狀越好。根據(jù)D值大小可以對(duì)92個(gè)高粱品種進(jìn)行排序，結(jié)果見(jiàn)表5。其中，九粱12的綜合評(píng)價(jià)D值最大（0.713），說(shuō)明其綜合性狀表現(xiàn)最好。

2.4 同異分析法對(duì)高粱品種的綜合評(píng)價(jià)

2.4.1 確定理想值與權(quán)重系數(shù)

根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)高粱品種的育種目標(biāo)和育種實(shí)踐，確定各性狀的理想值X oj，由于高粱植株過(guò)高易造成倒伏且不適宜機(jī)械化作業(yè)，植株過(guò)低不利于干物質(zhì)的積累，影響產(chǎn)量，故理想株高確定為150.00 cm。生育期太長(zhǎng)會(huì)影響最佳收獲時(shí)間，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)冷害、凍害等現(xiàn)象，生育期太短則會(huì)造成籽粒品質(zhì)降低，故理想生育期確定為117 d。根據(jù)內(nèi)蒙古高粱植株的形態(tài)特征，理想穗長(zhǎng)、穗型、穗形和粒色分別確定為28.00 cm、2、1、6。根據(jù)釀酒工藝對(duì)高粱籽粒的要求，理想單寧含量確定為1.30%。參試的高粱品種均來(lái)自內(nèi)蒙古高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高粱的主產(chǎn)區(qū)，故理想穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、粗脂肪含量、總淀粉含量和支鏈淀粉含量均取最大值，分別為108.00 g/穗、31.30 g、79.34%、84.10%和96.70%。良好的抗逆性是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育必須具備的能力，因此，理想絲黑穗病取最優(yōu)抗性，為1（表6）。

對(duì)于同異分析法來(lái)說(shuō)，權(quán)重系數(shù)的確定至關(guān)重要。確定權(quán)重系數(shù)的基本原則是：重要的性狀權(quán)重值應(yīng)適當(dāng)大，次要的性狀應(yīng)適當(dāng)小［16］。權(quán)重系數(shù)的確定方法也有很多，過(guò)去采用專家經(jīng)驗(yàn)確定法（德?tīng)柗品ǎ⑴袛嗑仃嚪ā哟畏治龇ǎˋHP）［17］、最大離差化法［18］、信息熵法［12］和灰色關(guān)聯(lián)度法［19］來(lái)確定權(quán)重系數(shù)。本研究為避免人為確定權(quán)重系數(shù)的主觀性，采用更為客觀的信息熵法確定權(quán)重，其中，株高、生育期、穗長(zhǎng)、穗型、穗形、粒色和單寧含量為適中性狀，故選用理想值計(jì)算權(quán)重較為適宜，結(jié)果見(jiàn)表6。

2.4.2 高粱品種各性狀的綜合同一度、差異度和聯(lián)系度

利用公式（4）、（5）、（6）進(jìn)行計(jì)算，可得不同高粱品種各性狀觀察值與理想值的同一度，再將所得的各同一度和各性狀的權(quán)重系數(shù)分別代入公式（7）進(jìn)行計(jì)算，得出不同高粱品種的綜合同一度。將各綜合同一度代入公式（8），可求得不同高粱品種的差異度。將各綜合同一度和各差異度分別代入公式（9），即可得出不同高粱品種的聯(lián)系度 μ（W）。綜合同一度可反映綜合性狀與理想性狀之間的吻合程度。綜合差異度可表示綜合性狀與理想性狀之間的相異程度。聯(lián)系度既可代表品種的豐產(chǎn)性，也可代表其穩(wěn)產(chǎn)性。根據(jù)同異分析原則，可以用聯(lián)系度的大小來(lái)反映品種的優(yōu)劣，聯(lián)系度越大，品種越優(yōu)良。因此，利用聯(lián)系度大小對(duì)92個(gè)高粱品種進(jìn)行排序，結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知，92個(gè)高粱品種的綜合同一度變化幅 度為 0.205～0.943，差異度變化幅度為 0.057～" 0.795，聯(lián)系度變化幅度為-0.590～0.887，其中，赤雜114的聯(lián)系度最大（0.887），表明該品種綜合性狀表現(xiàn)最好，其突出的特點(diǎn)是穗粒質(zhì)量較大（83.2 g/穗）、抗絲黑穗病較強(qiáng)，為高抗。赤雜113、內(nèi)雜129、金雜6號(hào)、赤雜16號(hào)、金雜59號(hào)、禾粱5號(hào)次之，赤雜113、內(nèi)雜129、金雜6號(hào)和金雜59號(hào)的粗脂肪含量、總淀粉含量和抗病性表現(xiàn)都較好；禾粱5號(hào)的生育期較長(zhǎng)（122.5 d）、穗粒質(zhì)量（95.6 g/穗）和千粒質(zhì)量（29.8 g）較大；赤雜16號(hào)的抗絲黑穗病也為高抗，說(shuō)明這些品種在品質(zhì)和抗病性方面都表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)。

2.5 高粱品種的聚類分析

為了更加明確不同品種間的共性，采用歐氏距離及類平均法對(duì)綜合評(píng)價(jià)D值進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。當(dāng)歐氏距離為0.08時(shí)，可將92個(gè)高粱品種分為四大類，第Ⅰ類包含1個(gè)高粱品種，為九粱12，這一類群占品種材料的1.1%，該類群的特點(diǎn)是長(zhǎng)生育期、株高較高、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量較大。第Ⅱ類包含42個(gè)高粱品種，從新雜2號(hào)到金雜6號(hào)，這一類群占品種材料的45.7%，該類群的特點(diǎn)是株高適中、支鏈淀粉含量適中、穗粒質(zhì)量較大。第Ⅲ類包含39個(gè)高粱品種，從敖雜319到蒙雜501，這一類群占品種材料的42.4%， 該類群的特點(diǎn)是生育期相對(duì)較長(zhǎng)、總淀粉含量相對(duì)較高、粗脂肪含量較低。第Ⅳ類包含10個(gè)高粱品種，從新雜3391到億雜908，這一類群占品種材料的10.9%，該類群的特點(diǎn)是株高較低、生育期相對(duì)較短、穗粒質(zhì)量較小、總淀粉含量和單寧含量適中、抗病性一般。

2.6 隸屬函數(shù)法與同異分析法的結(jié)果比較

結(jié)合2種分析方法的原理，D值或聯(lián)系度越大，排序就越靠前，說(shuō)明品種的綜合性狀越好。如表8所示，隸屬函數(shù)法排序在前20位的高粱品種分別為九粱12、新雜2號(hào)、峰雜2、敖粱10、禾粱8號(hào)、禾粱5號(hào)、禾粱3號(hào)、赤雜28、赤雜24、九粱11、新雜1號(hào)、赤雜851、富雜12、赤雜110、峰雜6、祥雜567、富雜216、富雜339、祥雜123和金雜118；同異分析法排序在前20位的高粱品種分別為赤雜114、赤雜113、內(nèi)雜129、金雜6號(hào)、赤雜16號(hào)、金雜59號(hào)、禾粱5號(hào)、敖雜308、赤雜851、峰雜6、赤雜110、禾粱3號(hào)、峰紅糧99、赤雜29、敖漢紅黏粱、九粱16、赤雜115、禾粱8號(hào)、赤雜24和敖雜307。2種排序中，禾粱8號(hào)、禾粱5號(hào)、禾粱3號(hào)、赤雜24、赤雜851、赤雜110、峰雜6均排在前面，這些品種的株高相對(duì)較高，穗粒質(zhì)量較大，粗脂肪含量、總淀粉含量和支鏈淀粉含量也都較高。

3 討論與結(jié)論

遺傳多樣性是生態(tài)多樣性和物種多樣性的基礎(chǔ)，通過(guò)遺傳多樣性研究可掌握高粱種質(zhì)資源特性，為高粱品種改良和選育提供重要的理論支撐［20-22］。羅巍等對(duì)24份甜高粱的9個(gè)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)主穗長(zhǎng)度、穗粒數(shù)、生物產(chǎn)量的變異系數(shù)較大，而莖稈長(zhǎng)度、榨汁率、株高、千粒質(zhì)量、莖粗、糖錘度的變異系數(shù)較小［23］。本研究對(duì)92個(gè)高粱品種的13個(gè)性狀進(jìn)行變異分析發(fā)現(xiàn)，變異系數(shù)在4.01%～56.66%之間， 說(shuō)明各品種性狀間存在較大差異，參數(shù)材料的遺傳變異比較豐富。其中，穗形的變異系數(shù)最大，可優(yōu)先通過(guò)育種方法進(jìn)行選擇，較容易獲得優(yōu)良品種。總淀粉含量的變異系數(shù)最小，說(shuō)明在品種性狀選擇中的相應(yīng)潛力較小。

主成分分析是數(shù)據(jù)降維的一種方法，既減少了變量的個(gè)數(shù)，又能體現(xiàn)變量間的內(nèi)在聯(lián)系［24］。本研究主成分分析表明，高粱全生育期各性狀的綜合表現(xiàn)可綜合為9個(gè)主成分，第1主成分綜合了生育期和株高因子；第2主成分綜合了穗長(zhǎng)、粗脂肪含量和絲黑穗病抗性因子；第3主成分綜合了穗型和總淀粉含量因子；第4主成分綜合了總淀粉含量、穗粒質(zhì)量、粒色和單寧含量因子；第5主成分綜合了支鏈淀粉含量、粒色和絲黑穗病抗性因子；第6主成分綜合了粒色和穗型因子；第7主成分綜合了單寧含量因子；第8主成分綜合了穗形因子；第9主成分綜合了千粒質(zhì)量和株高因子，這與韓永亮等提取高粱籽粒產(chǎn)量、株型、長(zhǎng)勢(shì)、品質(zhì)、穗形5個(gè)主成分［25］，喬婧等提取高粱株型、籽粒產(chǎn)量和穗形３個(gè)主成分的研究結(jié)果［26］部分一致。由于這9個(gè)主成分反映了原13個(gè)性狀指標(biāo)88.119%的信息，因此，這些因子均可作為高粱優(yōu)良品種篩選與評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

隸屬函數(shù)法是一種在多指標(biāo)測(cè)定基礎(chǔ)上對(duì)材料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法［27-28］，在不同作物多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)上均已有廣泛應(yīng)用。韓艷紅等通過(guò)隸屬函數(shù)法對(duì)13個(gè)花生品種品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出4個(gè)綜合品質(zhì)較優(yōu)，適宜在北方地區(qū)種植推廣的品種［29］。鄒成林等通過(guò)隸屬函數(shù)法對(duì)12個(gè)玉米品種萌發(fā)期抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出4個(gè)強(qiáng)抗旱品種、3個(gè)抗旱性中等品種和5個(gè)抗旱性弱的品種［30］。本研究根據(jù)9個(gè)主成分的得分值求出其相應(yīng)的隸屬函數(shù)值，并依據(jù)各主成分的相對(duì)重要性（權(quán)重）進(jìn)行加權(quán)，得到不同品種的綜合評(píng)價(jià)D值。由于D值是一個(gè)無(wú)量綱的純數(shù)，從而使各品種之間綜合性狀的差異具有可比性。根據(jù)D值大小對(duì)92個(gè)高粱品種進(jìn)行排序，其中，九粱12的綜合評(píng)價(jià)D值（0.713）最大，說(shuō)明其綜合性狀表現(xiàn)最好。在隸屬函數(shù)分析基礎(chǔ)上，采用歐氏距離及類平均法對(duì)綜合評(píng)價(jià)值D進(jìn)行聚類分析，當(dāng)歐氏距離為0.08時(shí)，可將92個(gè)高粱品種分為四大類，其中第Ⅰ類包含1個(gè)高粱品種，具有長(zhǎng)生育期、株高較高、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量較大的特點(diǎn)；第Ⅱ類包含42個(gè)高粱品種，具有株高適中、支鏈淀粉含量適中、穗粒質(zhì)量較大的特點(diǎn)；第Ⅲ類包含39個(gè)高粱品種，具有生育期相對(duì)較長(zhǎng)、總淀粉含量相對(duì)較高、粗脂肪含量較低的特點(diǎn)；第Ⅳ類包含10個(gè)高粱品種，具有株高較低、生育期相對(duì)較短、穗粒質(zhì)量較小、總淀粉含量和單寧含量適中、抗病性一般的特點(diǎn)。因此，在親本選配和性狀選擇工作中，可以針對(duì)各類群特點(diǎn)，選育出較好的雜交組配組合，提高育種效率，減少盲配性。

為避免使用單一評(píng)價(jià)方法的片面性，同時(shí)也為得到的結(jié)果更具可靠性，本研究采用同異分析法對(duì)92個(gè)高粱品種進(jìn)一步分析，結(jié)果表明，92個(gè)高粱品種的穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、穗型、穗形、粒色、粗脂肪含量、支鏈淀粉含量、單寧含量和抗病性的同一度差異很大，株高、生育期、穗長(zhǎng)和總淀粉含量的同一度差異相對(duì)較小，這與曲祥春等對(duì)粒用高粱雜交種進(jìn)行同異分析的研究結(jié)果［13］基本一致。差異度結(jié)果表明，赤雜114、赤雜113、內(nèi)雜129等這些品種都表現(xiàn)出了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病性良好的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這些品種的篩選，以期促進(jìn)內(nèi)蒙古地區(qū)高粱優(yōu)良品種的發(fā)展。

基于主成分分析、同異分析、隸屬函數(shù)法及聚類分析，研究了內(nèi)蒙古地區(qū)通過(guò)品種登記的92個(gè)高粱品種的綜合性狀表現(xiàn)，結(jié)果表明禾粱8號(hào)、禾粱5號(hào)、禾粱3號(hào)、赤雜24、赤雜851、赤雜110和峰雜6這7個(gè)品種在株高、穗粒質(zhì)量、粗脂肪含量、總淀粉含量和支鏈淀粉含量等方面有一定優(yōu)勢(shì)，再將這些優(yōu)勢(shì)歸納為農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀表現(xiàn)較好，說(shuō)明其綜合性狀相較其他品種更為優(yōu)良，更適宜作為今后內(nèi)蒙古地區(qū)良種選育的材料。但有些品種的綜合性狀表現(xiàn)不太理想，這可能是由各地方的地力、氣候差異導(dǎo)致的，仍需進(jìn)一步進(jìn)行更為深入的研究分析。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 王 瑞，王金勝，張福耀，等. 1970s—2000s中國(guó)高粱雜交種親本遺傳距離演變的SSR分析［J］. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（3）：415-425.

［2］李資文，李志剛，周 偉，等. 高粱品系的主要農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)與綜合分析［J］. 分子植物育種，2021，19（19）：6503-6511.

［3］盧慶善，鄒劍秋，朱 凱，等. 試論我國(guó)高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展——一論全國(guó)高粱生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)區(qū)［J］. 雜糧作物，2009，29（2）：78-80.

［4］梁丹妮，靳巧紅，李明雨，等. 10個(gè)高粱屬品種在寧夏引黃灌區(qū)的適應(yīng)性［J］. 草業(yè)科學(xué)，2019，36（2）：490-501.

［5］李珊珊，李 飛，白彥福，等. 甜高粱的利用技術(shù)［J］. 草業(yè)科學(xué)，2017，34（4）：831-845.

［6］李春宏，狄佳春，顏 偉，等. 江蘇省高粱種質(zhì)資源的收集及多樣性分析［J］. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2020，21（5）：1175-1185.

［7］何振富，賀春貴，陳 平，等. 不同甜高粱品種（系）農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性研究［J］. 中國(guó)飼料，2021（13）：84-91.

［8］梁萬(wàn)鵬，崔興莉，高 鈺，等. 飼用高粱新品種主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量灰色關(guān)聯(lián)度分析［J］. 畜牧獸醫(yī)雜志，2017，36（5）：39-42.

［9］高 旭，馮 周，丁延慶，等. 257份高粱種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性［J］. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，36（1）：1-10.

［10］ 金星娜，王 旭，田新會(huì)，等. 8個(gè)飼用甜高粱品種的農(nóng)藝性能及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［J］. 草業(yè)科學(xué)，2021，38（7）：1362-1372.

［11］呂 鑫，平俊愛(ài)，李慧明，等. 不同類型飼草高粱產(chǎn)量、農(nóng)藝和品質(zhì)性狀間的相關(guān)性及聚類分析［J］. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（11）：1724-1729.

［12］郭瑞林，趙 虹，王西成，等. 信息熵綜合評(píng)價(jià)方法在小麥品種區(qū)域試驗(yàn)中的應(yīng)用［J］. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，41（6）：614-618.

［13］曲祥春，王 鼐，石貴山，等. 同異分析法在粒用高粱雜交種評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］. 作物雜志，2021（3）：46-50.

［14］鄧艷鳳，肖水平，劉新穩(wěn)，等. 主成分分析和隸屬函數(shù)法對(duì)早熟棉F 1代材料的綜合評(píng)價(jià)［J］. 亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2022，18（1）：1-6.

［15］劉翔宇，劉祖昕，加帕爾，等. 基于主成分與灰色關(guān)聯(lián)分析的甜高粱品種綜合評(píng)價(jià)［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，53（1）：99-107.

［16］馬建琴，崔弼峰，劉 蕾，等. 基于改進(jìn)層次分析的模糊綜合評(píng)價(jià)在灌水方案優(yōu)選中的應(yīng)用［J］. 節(jié)水灌溉，2017（8）：34-37，43.

［17］ Saaty T L. The analytic hierarchy process［M］. New York：McGraw- Hill Companies，1980：59-67.

［18］Guo R L，Diao S S，Wang J S，et al. The method of grey comprehensive evaluation and its application based on the principle of maximum deviation［C］//2007 IEEE International Conference on Grey Systems and Intelligent Services. Nanjing.IEEE，2008：257-261.

［19］郭瑞林. 作物灰色育種學(xué)［M］. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1995：166-169.

［20］盧慶善，鄒劍秋，朱 凱，等. 高粱種質(zhì)資源的多樣性和利用［J］. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2010，11（6）：798-801.

［21］盧慶善. 高粱種質(zhì)資源的多樣性和評(píng)價(jià)［J］. 園藝與種苗，2011，31（4）：1-5.

［22］鄭殿升，楊慶文，劉 旭. 中國(guó)作物種質(zhì)資源多樣性［J］. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2011，12（4）：497-500，506.

［23］羅 巍，周 偉，王振國(guó)，等. 24份甜高粱主要農(nóng)藝性狀與生物產(chǎn)量綜合分析［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2022，38（30）：21-28.

［24］王洪博，付媛媛，楊鴻基，等. 基于隸屬函數(shù)法對(duì)不同基因型棉種萌發(fā)期抗氧化能力的綜合評(píng)價(jià)［J］. 棉花學(xué)報(bào)，2021，33（5）：393-403.

［25］韓永亮，張清華，羅河月，等. 基于主成分和系統(tǒng)聚類分析法對(duì)高粱雜交組合的綜合評(píng)價(jià)［J］. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（11）：13-19.

［26］喬 婧，高海燕，李文清，等. 粒用高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性及主成分分析［J］. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（11）：1903-1906，1917.

［27］ 田藝心，曹鵬鵬，高鳳菊. "基于主成分、隸屬函數(shù)和聚類分析的大豆耐鹽性綜合評(píng)價(jià)［J］. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，52（4）：16-22.

［28］田雪珂，鐘啟文，孫雪梅，等. 葉用萵苣種質(zhì)資源表型性狀及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2022，38（5）：1330-1339.

［29］韓艷紅，于 沐，石彥召，等. 基于隸屬函數(shù)法對(duì)13個(gè)花生品種品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)［J］. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2022，38（2）：7-11.

［30］鄒成林，黃開(kāi)健，翟瑞寧，等. 基于隸屬函數(shù)法和主成分分析評(píng)價(jià)玉米萌發(fā)期抗旱性［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（13）：7-13.

收 稿日期：2023-03-28

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校青年科技英才項(xiàng)目（編號(hào)：NJYT22052）；內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計(jì)劃（編號(hào)：2020GG0102）；國(guó)家民委高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號(hào)：21087）；內(nèi)蒙古自治區(qū)教育科學(xué)規(guī)劃課題（編號(hào)：NGJGH2021123）；內(nèi)蒙古民族大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金（編號(hào)：BS621）；內(nèi)蒙古自治區(qū)飼用作物工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目（編號(hào)：MDK2016023）；2022年度內(nèi)蒙古自治區(qū)直屬高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目；科爾沁沙地生態(tài)農(nóng)業(yè)國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（編號(hào)：MDK2022023、MDK2022027、MDK2022028）。

作者簡(jiǎn)介：吳國(guó)江（1997—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，碩士研究生，研究方向?yàn)樽魑镞z傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新。E-mail：2592406718@qq.com。

通信作者：周亞星，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樽魑镞z傳育種。E-mail：zhouyaxing3@163.com。