8個(gè)紫蘇新品系農(nóng)藝性狀相關(guān)性及主成分分析

摘要：以貴州省油料研究所和畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所培育的8個(gè)紫蘇新品系為試驗(yàn)材料，對(duì)其9個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行變異分析、相關(guān)性分析及主成分分析。結(jié)果表明，產(chǎn)量位居前3位的品系為AS-06、AS-07、AS-08；AS-06每667m2平均產(chǎn)量最高，為33.94kg；AS-07位居第2位，平均產(chǎn)量為31.70kg；AS-08位居第3位，平均產(chǎn)量為31.24kg。8個(gè)參試品系的農(nóng)藝性狀變異系數(shù)在11.72%～40.38%之間，單株籽粒重變異系數(shù)最大，主莖節(jié)數(shù)變異系數(shù)最小，可見(jiàn)8個(gè)紫蘇品系農(nóng)藝性狀遺傳多樣性十分豐富，可以通過(guò)改善栽培措施和育種技術(shù)手段進(jìn)一步優(yōu)化紫蘇經(jīng)濟(jì)性狀。產(chǎn)量與單株籽粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與株高、千粒重、主莖節(jié)數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，與莖粗、單株分枝數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此在新品種培育中應(yīng)注重以上性狀之間的協(xié)調(diào)性。由主成分分析可得，9個(gè)性狀可歸納為3個(gè)主成分（產(chǎn)量與穗型因子、株高與分枝數(shù)因子、莖粗與千粒重因子），累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)92.199%；根據(jù)各個(gè)品系的主成分得分及綜合得分，AS-06、AS-07、AS-08等3個(gè)紫蘇新品系綜合得分最高，表現(xiàn)較好，適宜在貴州安順地區(qū)種植，可進(jìn)入下一步生產(chǎn)試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：紫蘇；新品系；農(nóng)藝性狀；變異分析；相關(guān)性分析；主成分分析

Correlation and Principal Component Analysis of Agronomic

Traits in 8 New Perilla frutescens Varieties

CHEN Wei1，LU Ping1，WANG Tao1，YANG Tianying1，CHEN Congguo1，YU Wei1，XIANG Yi2

（1Anshun Academy of Agricultural Sciences，Anshun 561000，Guizhou；2Guizhou Oil Research Institute，Guiyang 550006）

紫蘇（Perilla frutescens L.Britt.）又名白蘇、紅蘇、回回蘇、野薄荷等，為唇形科紫蘇屬一年生直立草本植物，原產(chǎn)于中國(guó)，在我國(guó)已有2000多年的栽培歷史[1-2]。紫蘇全株均可藥用，具有治療感冒、發(fā)汗、散寒、健胃、涼血、利尿、抗過(guò)敏、抗氧化、抑菌、消炎等多重功效[3]。紫蘇葉食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，含有高纖維、高胡蘿卜素、高礦質(zhì)元素、維生素B1

等[4]，紫蘇籽約含有18種氨基酸，總氨基酸含量可達(dá)18.67%，必需氨基酸的含量占8.04%[5]，紫蘇嫩枝、嫩葉可鮮食，還可炒食或腌制咸菜。隨著紫蘇深加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，紫蘇原料被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)療用品等領(lǐng)域[6]。貴州地區(qū)有種植紫蘇的習(xí)慣，紫蘇常作為“引子餡”呈現(xiàn)在餐桌上、美食中，深受消費(fèi)者的青睞。除此之外，紫蘇還是貴州省一種傳統(tǒng)的香料作物，發(fā)展這一特色香料作物，對(duì)發(fā)展地方特色經(jīng)濟(jì)具有重要意義。但是，紫蘇在貴州省的育種及栽培技術(shù)研究起步相對(duì)較晚，紫蘇育種中選擇的性狀多為數(shù)量性狀，易受環(huán)境影響，而遺傳和環(huán)境因子的共同作用則增加了育種的難度。

相關(guān)性及主成分分析方法廣泛應(yīng)用于水稻、花生、玉米、大豆、油菜、小麥等農(nóng)作物種質(zhì)資源遺傳多樣性的分析及新品種農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)等關(guān)聯(lián)性分析。通過(guò)相關(guān)性及主成分分析，可以明確作物育種目標(biāo)與其他農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)性以及影響育種目標(biāo)的主要因素，在作物新品種選育及種質(zhì)資源創(chuàng)新利用中，可充分利用性狀之間的相關(guān)性，通過(guò)間接選擇對(duì)難以選擇的性狀進(jìn)行選擇[7-8]，因此該方法對(duì)作物優(yōu)異種質(zhì)資源篩選及新品系綜合評(píng)價(jià)具有重要的指導(dǎo)意義。魏忠芬等[9]對(duì)53份貴州紫蘇資源表型遺傳多樣性進(jìn)行相關(guān)性及主成分分析，得出除紫蘇花色及蒴口絨毛與其他性狀無(wú)顯著相關(guān)外，其余性狀之間存在顯著相關(guān)。陳東杰等[10]研究了15份紫蘇材料產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)株高、有效分枝數(shù)、單株穗數(shù)對(duì)紫蘇產(chǎn)量影響最為明顯，因此在進(jìn)行紫蘇品種選育時(shí)應(yīng)偏向于選擇株型高大、多分枝、多穗的植株，而分枝角度、首次分枝高度、分枝夾角、主穗長(zhǎng)度對(duì)產(chǎn)量影響均不大。趙龍

等[11]應(yīng)用相關(guān)性及主成分分析對(duì)8個(gè)油用紫蘇品種（系）適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明株高與全生育期、單株分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)；將紫蘇的9個(gè)農(nóng)藝性狀降維為3個(gè)主成分后，篩選出了綜合性狀良好的新品系3個(gè)。前人對(duì)紫蘇品種的相關(guān)性及主成分分析因栽培措施、氣候條件、分析方法的不同，結(jié)果略有差異，但都為優(yōu)良新品種培育及優(yōu)異種質(zhì)篩選提供了可靠的參考依據(jù)。

目前，盡管研究人員對(duì)貴州地區(qū)紫蘇的種質(zhì)資源遺傳變異、品質(zhì)成分、適應(yīng)性等進(jìn)行了研究分析，篩選出一批優(yōu)異的種質(zhì)資源，并選育出如貴蘇1號(hào)、貴蘇2號(hào)、奇蘇1號(hào)、奇蘇2號(hào)等一系列紫蘇新品種，但對(duì)紫蘇新品系農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量相關(guān)性、主成分分析方面的研究報(bào)道相對(duì)較少。本試驗(yàn)以8個(gè)紫蘇新品系為試驗(yàn)材料，探究其主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量之間的相關(guān)性，分析數(shù)量性狀的變異，并采用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)紫蘇新品系，篩選適應(yīng)貴州安順地區(qū)種植的新品系，為紫蘇新品種的認(rèn)定、種植、推廣及進(jìn)一步利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料為8份紫蘇新品系，分別為AS-01、AS-02、AS-03、AS-04、AS-05、AS-06、AS-07、AS-08，由貴州省油料研究所提供，選育單位為貴州省油料研究所和畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。

1.2 試驗(yàn)概況 試驗(yàn)設(shè)在貴州省安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院八畝大田試驗(yàn)地，安順市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作為國(guó)家、省農(nóng)作物區(qū)域試驗(yàn)試點(diǎn)，具有安順地區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候和地力水平的代表性。試驗(yàn)地土壤為黏土，旱地；肥力均勻一致，中上等水平；排灌方便；前茬為油菜。試驗(yàn)于2022年4-10月實(shí)施完成，采用育苗移栽的方式，4月12日大棚基質(zhì)育苗，5月26日移栽，移栽前拖拉機(jī)旋耕1次，人工精細(xì)整地，移栽時(shí)每667m2施腐熟有機(jī)肥500kg，6月26日施尿素6kg，6月27日、7月18日進(jìn)行2次人工中耕除草，保證試驗(yàn)田干凈無(wú)雜草。于9月29日、10月1日、10月7日分3次收獲完成。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)5.72m，寬3.50m，小區(qū)面積約為20m2。重復(fù)間走道寬60cm，小區(qū)間走道寬50cm，行距50cm，窩距35cm，每窩移栽2株，移栽密度約為7600株/667m2，試驗(yàn)地四周設(shè)置1.5m保護(hù)行。成熟后取代表性植株10株進(jìn)行室內(nèi)考種，其余全部收獲計(jì)產(chǎn)，并折合成每667m2的產(chǎn)量。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定 項(xiàng)目測(cè)定嚴(yán)格按照《蘇子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[12]和《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 紫蘇》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，取樣進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定株高、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、單株分枝數(shù)、單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度、單株籽粒重、千粒重、產(chǎn)量9個(gè)主要性狀。

1.5 數(shù)據(jù)處理 采用WPS進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)，用SPSS 26.0進(jìn)行產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀相關(guān)性及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品系農(nóng)藝性狀分析 8個(gè)紫蘇品系的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)見(jiàn)表1，株高平均為121.11cm，變幅為98.60～151.80cm，AS-04最矮，AS-08最高；莖粗均值為8.51mm，變幅為4.70～10.56mm，AS-07最細(xì)，AS-02最粗；主莖節(jié)數(shù)均值為14.1節(jié)，變幅

為12.0～16.4節(jié)，AS-04、AS-05最少，AS-06最多；單株分枝數(shù)均值12.3個(gè)，變幅為8.3～17.4個(gè)，AS-01最多，AS-04最少；單株總穗數(shù)均值為16.7穗，變幅為11.5～27.0穗，AS-03最少，AS-06最多；主穗長(zhǎng)度平均9.23cm，變幅為6.42～16.73cm，AS-02最短，AS-06最長(zhǎng)；千粒重平均1.38g，變幅為0.83～1.95g，AS-02最小，AS-06最大；單株籽粒重均值為4.11g，變幅為2.54～6.24g，AS-03最輕，AS-06最重；產(chǎn)量均值為24.99kg/667m2，AS-03最低（15.61kg/667m2），AS-06最高（33.94kg/667m2）。

8個(gè)紫蘇品系農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量變異十分豐富，9個(gè)性狀變異系數(shù)在11.72%～40.38%之間；主莖節(jié)數(shù)變異系數(shù)最小，為11.72%，單株籽粒重變異系數(shù)最大，為40.38%；株高和主莖節(jié)數(shù)的變異系數(shù)在15%以下，性狀差異不大，莖粗、單株分枝數(shù)、單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度、千粒重、單株籽粒重、產(chǎn)量的變異系數(shù)在15%以上，性狀變異豐富。因此針對(duì)這8個(gè)品系，在后續(xù)育種和栽培中可以不用過(guò)多考慮主莖節(jié)數(shù)這一性狀，通過(guò)栽培措施或提高單株籽粒重的方式來(lái)提升紫蘇產(chǎn)量。

2.2 參試品系農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析 利用雙變量相關(guān)性分析[13]對(duì)8個(gè)紫蘇品系的9個(gè)性狀之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2。株高與主莖節(jié)數(shù)極顯著正相關(guān)，與單株分枝數(shù)、單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度、千粒重、單株籽粒重、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與莖粗呈負(fù)相關(guān)。莖粗與單株分枝數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，與主莖節(jié)數(shù)、單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度、千粒重、單株籽粒重、產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。主莖節(jié)數(shù)與單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與單株分枝數(shù)、千粒重、單株籽粒重、產(chǎn)量正相關(guān)。單株分枝數(shù)與單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度、千粒重、單株籽粒重、產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，單株總穗數(shù)與主穗長(zhǎng)度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與單株籽粒重、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與千粒重呈正相關(guān)關(guān)系。主穗長(zhǎng)度與千粒重、單株籽粒重、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。千粒重與單株籽粒重、產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，單株籽粒重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。綜上所述，單株籽粒重、主穗長(zhǎng)度、單株總穗數(shù)是影響產(chǎn)量的重要指標(biāo)，對(duì)產(chǎn)量影響最大，因此，在高產(chǎn)紫蘇新品種選育及優(yōu)異材料的創(chuàng)制中，應(yīng)注重單株籽粒重、主穗長(zhǎng)度及單株總穗數(shù)性狀的選擇及各性狀整體的協(xié)調(diào)性。

2.3 參試品系主成分分析 為更好地評(píng)價(jià)參試品系，利用SPSS 26.0進(jìn)行主成分分析，按照主成分個(gè)數(shù)提取原則，特征值大于1作為提取標(biāo)準(zhǔn)，主成分分析累計(jì)貢獻(xiàn)率≥85%的原則，提取了3個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)92.199%。從表3可知，主莖節(jié)數(shù)（特征向量值0.810）、單株總穗數(shù)（特征向量值0.959）、主穗長(zhǎng)度（特征向量值0.925）、單株籽粒重（特征向量值0.913）、產(chǎn)量（特征向量值0.848）在第1主成分上均有較高載荷，第1主成分特征值為5.277，方差貢獻(xiàn)率最大為58.629%，說(shuō)明第1主成分基本反映主莖節(jié)數(shù)、單株總穗數(shù)、主穗長(zhǎng)度、單株籽粒重、產(chǎn)量的指標(biāo)信息；株高（特征向量值0.707）和單株分枝數(shù)（特征向量值0.956）在第2主成分上具有較高載荷，第2主成分特征值為1.895，方差貢獻(xiàn)率21.053%，說(shuō)明第2主成分能反映株高和單株分枝數(shù)2個(gè)指標(biāo)信息；莖粗（特征向量值0.765）和千粒重（特征向量值0.472）在第3主成分上具有較高載荷，說(shuō)明第3主成分能反映莖粗和千粒重2個(gè)指標(biāo)信息。因此，3個(gè)主成分能夠基本反映原來(lái)的9個(gè)指標(biāo)信息，根據(jù)3個(gè)主成分載荷，將第1主成分歸類(lèi)為產(chǎn)量與穗型因子，第2主成分歸類(lèi)為株高與分枝數(shù)因子，第3主成分歸類(lèi)為莖粗與千粒重因子。

2.4 參試品系的綜合評(píng)價(jià) 將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，再根據(jù)特征向量值，計(jì)算8個(gè)品系的主成分因子得分，以3個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的特征值占提取主成分總的特征值之和的比例權(quán)重，構(gòu)建不同紫蘇品系綜合評(píng)價(jià)模型為F=（5.277F1+1.895F2+1.127F3）/8.299，得到綜合得分（表4）。主成分F1中AS-06、AS-07、AS-08等3個(gè)品系在產(chǎn)量和穗型方面表現(xiàn)優(yōu)異，主成分F2中AS-01、AS-08等2個(gè)品系在株高和單株分枝數(shù)方面表現(xiàn)優(yōu)異，主成分F3中AS-03、AS-04、AS-06等3個(gè)品系在莖粗和千粒重方面表現(xiàn)優(yōu)異。綜合得分中，AS-06、AS-07、AS-08位居前3位，說(shuō)明這3個(gè)品系綜合表現(xiàn)最優(yōu)。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)紫蘇農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的分析發(fā)現(xiàn)，8個(gè)紫蘇品系各性狀變異豐富，單株籽粒重、主穗長(zhǎng)度、單株總穗數(shù)、千粒重、莖粗、單株分枝數(shù)的變異系數(shù)較大，變異幅度在24.50%～40.38%之間，因此，這6個(gè)性狀的選擇潛力較大，在品種選育時(shí)可重點(diǎn)關(guān)注，株高和主莖節(jié)數(shù)2個(gè)性狀變異系數(shù)較小，具有一定的改良余地。

提高紫蘇產(chǎn)量是紫蘇新品種培育最棘手的問(wèn)題，而紫蘇產(chǎn)量構(gòu)成因子之間又存在相關(guān)關(guān)系，因此分析其相關(guān)關(guān)系有利于在紫蘇育種中更好地協(xié)調(diào)各產(chǎn)量構(gòu)成因子，從而獲得高產(chǎn)。紫蘇主要經(jīng)濟(jì)性狀與產(chǎn)量相關(guān)性分析結(jié)果表明，紫蘇產(chǎn)量與單株籽粒重呈極顯著相關(guān)關(guān)系，與主穗長(zhǎng)度、單株總穗數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與株高、主莖節(jié)數(shù)、千粒重呈正相關(guān)關(guān)系，與莖粗、單株分枝數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明單株籽粒重、主穗長(zhǎng)度、單株總穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響較大，在紫蘇高產(chǎn)育種中應(yīng)選擇單株籽粒重較大、主穗長(zhǎng)度較長(zhǎng)、單株總穗數(shù)較多的品種，并且這些性狀之間相互協(xié)調(diào)的種質(zhì)資源作為育種材料，更利于獲得目標(biāo)品種。

主成分分析將多個(gè)性狀降維得到代表性狀，降低了育種選擇的難度，可以進(jìn)一步提高育種效率。主成分分析結(jié)果中，每個(gè)主成分是相對(duì)獨(dú)立的指標(biāo)，各主成分之間不存在相關(guān)性，且數(shù)據(jù)直觀、易于分析[14]。從主成分分析來(lái)看，其性狀信息主要集中在3個(gè)主成分上，基本反映了9個(gè)性狀的全部信息，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)92.199%。因此建議在紫蘇新品種培育和育種中間材料創(chuàng)制時(shí)，可以將重點(diǎn)放在產(chǎn)量與穗型、株高與分枝數(shù)、莖粗與千粒重3個(gè)主成分因子的選擇上，使育種目標(biāo)更準(zhǔn)確。

本研究對(duì)8個(gè)紫蘇新品系進(jìn)行變異分析、相關(guān)性及主成分分析，得出了紫蘇9個(gè)性狀的變異幅度及8個(gè)紫蘇品系主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系，綜合評(píng)價(jià)了紫蘇品系的表現(xiàn)，其中綜合得分居前3位的品系為AS-08、AS-06、AS-07，產(chǎn)量表現(xiàn)和綜合得分高低基本保持一致，說(shuō)明這3個(gè)品系在安順地區(qū)的適應(yīng)性較好，在通過(guò)認(rèn)定后適宜在安順地區(qū)推廣種植。此外，研究結(jié)果還表明，主成分分析法應(yīng)用于紫蘇品種篩選科學(xué)合理。紫蘇產(chǎn)量的提升除受自身遺傳因素的影響外，還受環(huán)境、栽培措施的影響，在生產(chǎn)中除了不斷培育和利用新品種，還要注重良種良法配套，才能充分發(fā)揮優(yōu)良品種的增產(chǎn)潛力。

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（收稿日期：2024-01-05）