唐 兵，李慶平，龍 偉，張鵬遠，孫文向，陳 林，李秀軍，王建光* ，陳穗云*

(1. 云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物科學(xué)研究所，云南昆明650091;2. 云南省煙草公司楚雄州公司，云南楚雄675000;3. 昆明保騰生化技術(shù)有限公司，云南昆明650106)

常規(guī)漂浮育苗是當今集約化育苗最主要的育苗方式［1］，該方法的優(yōu)點是煙苗出土整齊，集約化程度高，便于管理［2］. 但是由于煙苗在大棚中生長，溫濕度較大，易導(dǎo)致煙苗地上部生長過快，當前主要采用剪葉的方法控制煙苗的快速生長，但增加了病毒病傳播的幾率［3－4］. 為了控制煙苗徒長，培育壯苗，至移栽前通常要剪葉3～4 次，本研究通過采用噴施砂培烤煙育苗專用復(fù)合劑(專利申請?zhí)?201210169461.2)控制煙苗地上部分快速生長，促進地下部根系生長，減少剪葉次數(shù)或不剪葉.研究表明噴施外源藥劑會使煙草發(fā)生一系列的生理生化反應(yīng)，并會引起植物的新陳代謝及抗性的變化［5］.

在本研究中噴施砂培烤煙育苗專用復(fù)合劑對煙苗產(chǎn)生生理生化變化，選用指標過少不能完全反應(yīng)出藥劑的作用，但是用過多的生理指標則增加了分析問題的復(fù)雜性，因各指標之間存在一定的相關(guān)性.主成分分析通過降維，有效避免了信息重疊，并使信息濃縮［6］，可解決評價指標之間具有相關(guān)性的問題［7－8］.研究表明，主成分分析方法科學(xué)、可靠，已被廣泛應(yīng)用［9－15］，吳峰等［16］使用主成分分析的方法篩選衡量烤煙成熟度的指標，但用該方法篩選與煙草生長抑制有關(guān)的生理生化指標缺乏，因此有必要篩選可以衡量此復(fù)合劑對煙苗生理生化的影響指標.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

實驗于2011年4月26日至5月2日在云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院進行，供試品種為K326，采用砂培漂浮育苗，煙苗由云南省煙草公司楚雄州公司提供.煙草育苗專用復(fù)合劑(主要成分為脫落酸和多效唑)由云南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物科學(xué)研究所提供.

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計及取樣方法 試驗共設(shè)3個處理:A 處理(20 mg/L)、B 處理(60 mg/L)、C 處理(100 mg/L)分別在“小十字期”和“大十字期”噴施，按100 mL/盤噴施)，1個對照(CK 組，分別在小十字期和大十字期各噴施清水，按100 mL/盤噴施). 選用B 處理生長抑制復(fù)合制劑在“大十字期”噴施7 d 后分別采樣測定相關(guān)生理指標.

1.2.2 生理生化指標檢測 測定指標為葉綠素A、B 總和(Chl(a + b))、類胡蘿卜素、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量、谷氨酰胺合成酶(GS)等8個指標. 參照張以順［17］、劉萍［18］等方法檢測.

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)經(jīng)過方差分析后，再進行主成分分析.

應(yīng)用Microsoft office Excel 2003 和應(yīng)用統(tǒng)計分析軟件DPS 7.05 進行.

2 結(jié)果與分析

2.1 煙苗生長抑制復(fù)合劑對煙苗生長的影響

利用3 種不同質(zhì)量濃度的植物生長抑制劑(20、60、100 mg/L)分別在“小十字期”和“大十字期”進行噴施，以清水為照，在“大十字期”噴施7 d后測定相關(guān)生物學(xué)性狀，結(jié)果表明，煙苗生長抑制劑在烤煙漂浮育苗“小十字期”和“大十字期”噴施能有效控制煙苗的徒長(圖1);生長抑制劑對煙苗的株高影響較大，3 種質(zhì)量濃度的生長抑制劑對株高生長抑制都很明顯，隨著噴施質(zhì)量濃度的增加，對煙株株高的控制就越有效(表1);高質(zhì)量濃度處理與對照的莖圍相比沒有顯著性差異，但是，60 mg/L 的處理煙苗莖圍明顯高于對照(表1)，說明噴施適當質(zhì)量濃度的生長抑制劑能有效促進煙苗的莖圍增加;噴施60 mg/L 的生長抑制劑與對照相比對煙苗的鮮重和干重沒有明顯影響(表1)，而生長抑制劑處理煙苗鮮重平均減少0.22～2.22 g/株，干重平均減少0.08～0.18 g/株.綜合分析，當煙苗在“小十字期”和“大十字期”噴施60 mg/L 的生長抑制劑可獲得較理想的生物學(xué)性狀.

2.2 煙草生理生化指標主成分分析

2.2.1 理化指標的數(shù)據(jù)信息及方差分析 測定結(jié)果表明，SOD、Pro、POD 和MDA 處理組與對照組間差異顯著;而谷氨酰胺合成酶(GS)、葉綠素總量、類胡蘿卜素和可溶性糖含量差異不顯著(表2).

圖1 煙幼苗生長Figure 1 Growth of tobacco seedlings

表1 煙苗農(nóng)藝性狀調(diào)查表Table 1 Agronomic traits in tobacco seedlings

表2 8 種理化指標的數(shù)據(jù)及方差分析Table 2 Eight kinds of physical and chemical indicators and analysis of their variance

2.2.2 主成分個數(shù)確定 將8個生理指標進行主成分分析可獲得5個主成分，累計貢獻率為100%.一般來說，累計貢獻率大于85%，即涵蓋85%以上信息時的主成分個數(shù)即為選定的主成分個數(shù). 在這8個生理指標中，第1 主成分(PC1)可以解釋總變異59.64%的信息，第2 主成分(PC2)可以解釋22.90%的信息，第3 主成分(PC3)可以解釋11.10%的信息(表3).因此，利用這3個主成分可以解釋93.65%的數(shù)據(jù)信息，累計貢獻率大于85%，可以用PC1、PC2和PC3作為評價的綜合指標.

表3 煙草生理生化指標的主成分貢獻率分析表Table 3 Contribution rates of the principal physiological and biochemical indexes in tobacco seedlings

2.2.3 生理指標載荷矩陣分析 在第1 主成分的特征向量中(表4)，載荷較高且符號為正的生理指標有Pro (X3)和SOD(X1);載荷較高且符號為負的生理指標有POD(X6)，這3個指標都與植物抗性有關(guān).在第2 主成分的特征向量中，載荷較高且符號為正的生理指標有Chl(a +b)(X7)和類胡蘿卜素(X8).在第3 主成分特征向量中，載荷較高且符號為正的生理指標有可溶性糖(X2)和MDA(X5).

表4 煙草生理生化載荷矩陣分析表Table 4 Loading matrix analysis on physiological and biochemical parameters of tobacco seedlings

2.2.4 生理指標得分矩陣及聚類分析 得分矩陣表明了幾個樣本在該主成分中的大小和方向，通過得分矩陣進行聚類分析可獲得處理組和對照組相似程度.5個主成分的得分矩陣分析結(jié)果表明，第1 主成分能夠較好地區(qū)別處理組及對照組，處理組都為正值，對照組都為負值，而第2、3、4、5 主成分不能很好區(qū)別處理組及對照組(表5)，但綜合考慮數(shù)據(jù)信息保有量及處理組與對照組的區(qū)別，選取了主成分1、主成分2 和主成分3 進行分析.

表5 煙草生理生化因子得分矩陣分析表Table 5 Factors score matrix analysis on physiological and biochemical parameters of tobacco seedlings

常用系統(tǒng)聚類圖上的橫坐標數(shù)值表示歐氏距離的大小，歐氏距離越大兩處理間的相似程度越小，反之，歐氏距離越小，兩處理間的相似程度越大. 將得分矩陣利用WPGMA 聚類法構(gòu)建的系統(tǒng)聚類樹表明，3個主成分能有效將處理組與對照組分開(圖2)，說明所選生理指標能代表處理后煙株的生理變化.

2.3 煙草生理主成分分析

PC1、PC2和PC3的累計貢獻率為93.65%，可作為評價的綜合指標，通過載荷矩陣、得分矩陣和系統(tǒng)聚類綜合分析可得出植物抗性相關(guān)因子(Pro，POD，SOD)、光合作用相關(guān)因子(Chl(a + b)，類胡蘿卜素)和質(zhì)膜透性因子(可溶性糖和MDA)為噴施生長抑制劑煙苗響應(yīng)的3個主成分. 每個主成分中的指標具有呈正相關(guān)的也有呈負相關(guān)的或者是同一類型的，因此，若考慮有的指標具有相似的性質(zhì)，則可利用更少的生理指標來進行檢測.

3 討論

主成分分析是一種設(shè)法將原來變量重新組合成一組新的互相無關(guān)的幾個綜合變量，同時根據(jù)實際需要從中可以取出幾個較少的綜合變量盡可能多地反映原來變量的信息的統(tǒng)計方法，也是數(shù)學(xué)上用來降維的一種方法.在實際分析問題中，為了全面分析問題，可能會提出很多與此相關(guān)的變量(或因素)，然而，在一系列的變量中，各變量都在不同程度上有相互關(guān)系.利用主成分分析可將相關(guān)信息進行歸納、綜合和簡化［6］. 因此，主成分分析法已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，通過主成分分析有效避免了信息重疊，使信息得到有效濃縮［9－15］. 在煙草行業(yè)中，主成分分析法也被有效利用，吳峰等［16］使用主成分分析的方法篩選衡量烤煙成熟度的指標，為確定烤煙采烤時期提供了指導(dǎo).魯紹坤等［19］基于主成分分析構(gòu)建了煙葉質(zhì)量評價模型，結(jié)果顯示該模型有效率達到81.18%，可以作為卷煙配方的輔助工具使用.

噴施煙苗生長抑制復(fù)合劑后會引起煙株體內(nèi)一系列生理發(fā)生變化，然而，在眾多生理指標中可能只有少數(shù)生理指標最能響應(yīng)噴施藥劑后的變化.因此，為了高效檢測和有效反應(yīng)煙草育苗專用復(fù)合劑在煙草苗期對煙苗生長的影響，本實驗對噴施煙草生長抑制劑后煙葉相關(guān)生理指標進行主成分分析是一種行之有效的方法.通過主成分分析得出了解植物抗性因子、光合作用因子和質(zhì)膜透性因子為煙草的3個主成分. 這3個主成分對變異的累計貢獻率達93.65%，其中以植物抗性因子的貢獻率最高，為59.64%，說明噴施藥劑后對煙草的植物抗性影響可能較大;光合作用因子的貢獻率達22.90%，說明調(diào)整光照對煙苗的生長具有重要的作用. 綜合分析，砂培烤煙漂浮育苗噴施生長抑制劑后對煙草的抗性、光合作用和質(zhì)膜透性因子3個主成分具有較大的影響，這3個主成分可作為評價的綜合指標.

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