李艷花， 陳 紅， 王 萍， 杜成章， 張繼君

(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色作物研究所，重慶 402160)

蠶豆(Viciafaba)屬豆科碟形花亞科(Papilionoideae)野豌豆組(Vicieae)巢菜屬(Vicia)[1-2]，是重慶地區(qū)重要的食用豆類[3-4]，為常異花授粉作物，自然異交率高，雜交選育時(shí)一般在網(wǎng)室內(nèi)自交6代左右，即可得到蠶豆純合品系[5]。蠶豆后代群體材料是蠶豆育種的重要中間材料，目前大多數(shù)學(xué)者較集中地研究了不同蠶豆品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素[6-9]，而對(duì)蠶豆育種中間材料——雜交群體高代材料的研究甚少。蠶豆雜交群體材料農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀的表現(xiàn)比親本材料更加多樣化，這對(duì)育種工作十分有利。但如何更好地利用這些性狀表現(xiàn)豐富的材料，不僅需要育種家豐富的育種經(jīng)驗(yàn)，也需要綜合分析產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關(guān)系，較準(zhǔn)確地保留具有利用價(jià)值的材料，為育成蠶豆新品種打下基礎(chǔ)。蠶豆單株粒質(zhì)量是構(gòu)成蠶豆產(chǎn)量的基礎(chǔ)，是蠶豆選種工作中重要的篩選指標(biāo)。據(jù)報(bào)道，株高、有效分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒質(zhì)量等農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量顯著相關(guān)[10]。由于各地生態(tài)條件不同，蠶豆育種目標(biāo)和品種類型差異較大，前人對(duì)與蠶豆產(chǎn)量相關(guān)的農(nóng)藝性狀研究結(jié)果不一[11-12]。本研究針對(duì)近幾年得到的多個(gè)雜交組合的后代材料進(jìn)行蠶豆單株籽粒產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀間的研究分析，期望通過大樣本比較系統(tǒng)地篩選出與蠶豆單株產(chǎn)量密切相關(guān)的農(nóng)藝性狀，同時(shí)綜合優(yōu)選有利用價(jià)值的材料，為重慶地區(qū)蠶豆選種工作提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014—2015年在重慶永川地區(qū)進(jìn)行，土壤肥力中等。以蠶豆育種圃中成胡系列蠶豆與通蠶鮮系列蠶豆雜交選育的385份F6～F7代純合品系為試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行研究分析。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，2014年10月25日播種，前茬高粱，人工開穴點(diǎn)播，底施復(fù)合肥450 kg/hm2，密度13.33萬株/hm2，行距50 cm，穴距30 cm，每穴留苗2株，行長3 m，每份材料種植4行。田間管理按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求統(tǒng)一進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

成熟前每份材料種植區(qū)隨機(jī)取中間行10株測(cè)定株高、有效分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)，小區(qū)收獲后脫粒曬干實(shí)測(cè)單株粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)和制表，用DPS 15.10進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠶豆單株粒質(zhì)量與主要農(nóng)藝性狀間的簡單相關(guān)

對(duì)性狀進(jìn)行原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析(表1)，所得各性狀均符合正態(tài)分布，其中單株粒數(shù)變異系數(shù)最高，其次是有效莢數(shù)，株高變異系數(shù)最小。說明單株粒數(shù)變異豐富，可以通過育種手段改良的潛力較大，而株高改良潛力較小。有效分枝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差最小，各材料表現(xiàn)比較穩(wěn)定。從表2可知，單株粒質(zhì)量(y)與5個(gè)農(nóng)藝性狀均正相關(guān)，且都極顯著，相關(guān)性大小為x4(單株粒數(shù))>x3(有效莢數(shù))>x2(有效分枝數(shù))>x1(株高)>x5(百粒質(zhì)量)，這說明單株粒數(shù)和有效莢數(shù)是獲得蠶豆較高單株產(chǎn)量的基礎(chǔ)，單株產(chǎn)量的提高主要靠提高粒數(shù)和莢數(shù)、有效分枝數(shù)來獲得，且從目前蠶豆產(chǎn)量結(jié)構(gòu)改良的育種難易程度上來看，粒數(shù)的提高較粒質(zhì)量的提高更容易一些。

表1 蠶豆農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

表2 蠶豆單株粒質(zhì)量與主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析

注：“*”“**”分別表示相關(guān)性顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)。x1：株高；x2：有效分枝數(shù)；x3：有效莢數(shù)；x4：單株粒數(shù)；x5：百粒質(zhì)量；y：單株粒質(zhì)量。下表同。

5個(gè)農(nóng)藝性狀間除x5(百粒質(zhì)量)與x2(有效分枝)呈顯著負(fù)相關(guān)，與x3(有效莢數(shù))、x4(單株粒數(shù))呈極顯著負(fù)相關(guān)，x1(株高)與x2(有效分枝)間呈極顯著負(fù)相關(guān)外，其余各性狀間均正相關(guān)。說明在選育大粒型蠶豆品種時(shí)其單株粒數(shù)(相關(guān)系數(shù)為-0.406 9)、有效莢數(shù)(相關(guān)系數(shù)為-0.243 5)及有效分枝數(shù)(相關(guān)系數(shù)為-0.061 6)是決定單株產(chǎn)量的主要因素；同一植株上要想獲得高稈和多分枝的協(xié)調(diào)比較困難，高產(chǎn)株系的選擇上應(yīng)同時(shí)注重株高適中、分枝較多的株系的選擇，通過栽培途徑增加蠶豆有效分枝數(shù)、適當(dāng)控制株高也可作為蠶豆產(chǎn)量突破的主要途徑。

2.2 蠶豆單株粒質(zhì)量與主要農(nóng)藝性狀的回歸方程

偏相關(guān)分析又稱凈相關(guān)分析，是排除其他自變量影響后，某一自變量與因變量的相關(guān)[13-15]。本研究中，株高、有效分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒質(zhì)量與單株粒質(zhì)量的偏相關(guān)結(jié)果(表3)均達(dá)極顯著水平，據(jù)此得到相應(yīng)的回歸方程為：

y=-33.63+0.04x1+0.84x2+0.13x3+0.77x4+0.31x5(r=0.947 1，F(xiàn)=1 806.296 5)。

式中：y為單株粒質(zhì)量；x1為株高；x2為有效分枝數(shù)；x3為有效莢數(shù)；x4為單株粒數(shù)；x5為百粒質(zhì)量。相關(guān)系數(shù)為0.947 1，F(xiàn)測(cè)驗(yàn)表明回歸系數(shù)極顯著，說明方程中單株粒質(zhì)量的 94.71% 變異是由株高、有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒質(zhì)量共同影響的結(jié)果。表示在其他因素相對(duì)固定的前提下，株高每增加1 cm，單株粒質(zhì)量增加0.04 g；每增加1個(gè)有效分枝，單株粒質(zhì)量增加0.84 g；每增加1個(gè)有效莢數(shù)，單株粒質(zhì)量增加0.13 g；單株粒數(shù)每增加1粒，單株粒質(zhì)量增加0.77 g；百粒質(zhì)量每增加1 g，單株粒質(zhì)量增加0.31 g。

2.3 主要農(nóng)藝性狀對(duì)蠶豆單株粒質(zhì)量的通徑分析

雖然相關(guān)系數(shù)與偏相關(guān)系數(shù)在一定程度上反映了各因素間的相關(guān)程度，但要弄清楚其對(duì)產(chǎn)量的作用大小，還必須作進(jìn)一步的通徑分析。通徑分析可將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用和間接作用，從而清楚地顯示各因素的相關(guān)關(guān)系大小和相對(duì)重要性[14，16]。直接作用揭示了各產(chǎn)量因素對(duì)產(chǎn)量作用的事實(shí)。由表4可以看出，5個(gè)農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)都為正值，說明各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量都有直接的正效應(yīng)，如果控制其他性狀不變，提高5個(gè)性狀中的任何1個(gè)，均對(duì)產(chǎn)量起到積極作用。其中，以增加單株粒數(shù)的作用最大(Py4=0.929 0)，提高百粒質(zhì)量的作用次之(Py5=0.498 2)，增加株高的作用最小(Py1=0.033 0)。這與偏相關(guān)分析的結(jié)果是一致的。說明只有在一定的單株粒數(shù)基礎(chǔ)上，才能獲得較理想的單株產(chǎn)量。

表3 蠶豆單株粒質(zhì)量與主要農(nóng)藝性狀間的偏相關(guān)分析

表4 主要農(nóng)藝性狀與單株粒質(zhì)量的通徑系數(shù)

從間接通徑系數(shù)看，P3(單株莢數(shù))→P4(單株粒數(shù))→y(單株粒質(zhì)量)、P2(有效分枝)→P4→y、P1(株高)→P5(百粒質(zhì)量)→y的間接通徑系數(shù)為正且位列前3，分別為0.729 9、0.448 9、0.105 1，其余作用較小，說明單株莢數(shù)和有效分枝的增加可通過影響單株粒數(shù)提高單株粒質(zhì)量，株高的增加可通過導(dǎo)致百粒質(zhì)量增加影響單株粒質(zhì)量；P1→P2→y、P2→P1→y、P2→P5→y、P5→P2→y、P3→P5→y、P5→P3→y、P4→P5→y、P5→P4→y的間接通徑系數(shù)為負(fù)，說明株高與有效分枝之間，百粒質(zhì)量分別與有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)之間不能通過彼此的增加提高單株粒質(zhì)量；百粒質(zhì)量不能通過有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)的增加提高單株粒質(zhì)量，但可通過增加株高來提高單株粒質(zhì)量(P5→P1→y的間接通徑系數(shù)為0.007 0)。說明若蠶豆籽粒過大，會(huì)影響有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)的增加，從而影響產(chǎn)量的提高，因此在高產(chǎn)株系選擇中，要兼顧5個(gè)因素的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.4 主要農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析

從表5可知，單株粒質(zhì)量與和各性狀的關(guān)聯(lián)度大小順序依次為單株粒數(shù)>有效莢數(shù)>有效分枝數(shù)>株高>百粒質(zhì)量，依照關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度系數(shù)大，則發(fā)展過程中相對(duì)變化基本一致，反之，兩者關(guān)聯(lián)度就小[17-18]。結(jié)果表明，對(duì)蠶豆單株粒質(zhì)量貢獻(xiàn)最大的是單株粒數(shù)，其次是有效莢數(shù)，再次是有效分枝數(shù)，這與相關(guān)分析的結(jié)果吻合。

表5 主要農(nóng)藝性狀灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.5 蠶豆高產(chǎn)株系的篩選

根據(jù)前述研究結(jié)果，用調(diào)查所得性狀數(shù)據(jù)對(duì)蠶豆高代材料的單株粒質(zhì)量作TOPSIS綜合評(píng)價(jià)分析[19]，采用株高、有效分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒質(zhì)量等4個(gè)與單株產(chǎn)量直接或間接相關(guān)的指標(biāo)對(duì)各株系進(jìn)行分析，TOPSIS綜合指標(biāo)得分高者具有較高的產(chǎn)量優(yōu)勢(shì)，以綜合指標(biāo)值為依據(jù)對(duì)各株系進(jìn)行排序，得到單株產(chǎn)量優(yōu)勢(shì)名次。株系綜合指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)量得分越高代表其株產(chǎn)量表現(xiàn)越好，在具體的育種實(shí)踐中可將該數(shù)據(jù)作為參考。表6只列舉出排名前10位的株系。

表6 應(yīng)用TOPSIS評(píng)價(jià)法對(duì)蠶豆高代材料單株產(chǎn)量性狀的綜合比較

3 結(jié)論與討論

相關(guān)分析表明，蠶豆單株粒質(zhì)量與5個(gè)農(nóng)藝性狀均極顯著正相關(guān)，相關(guān)性大小順序?yàn)閱沃炅?shù)>有效莢數(shù)>有效分枝數(shù)>株高>百粒質(zhì)量。偏回歸分析發(fā)現(xiàn)，單株粒質(zhì)量的94.71%變異是由株高、有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒質(zhì)量共同影響的結(jié)果；建立的蠶豆單株產(chǎn)量與5個(gè)農(nóng)藝性狀的多元回歸方程極顯著，偏回歸系數(shù)亦極顯著，表明產(chǎn)量與其之間具有極顯著的線性回歸關(guān)系，可用建立的最優(yōu)回歸方程預(yù)測(cè)產(chǎn)量。通徑分析結(jié)果表明，各農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量都有直接的正效應(yīng)，對(duì)單株產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小順序?yàn)閱沃炅?shù)>百粒質(zhì)量>有效分枝數(shù)>有效莢數(shù)>株高，與偏相關(guān)分析結(jié)果一致；百粒質(zhì)量分別與有效分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)彼此之間，及株高與有效分枝數(shù)彼此之間對(duì)單株產(chǎn)量有間接負(fù)效應(yīng)，其余間接效應(yīng)為正。灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，對(duì)蠶豆單株粒質(zhì)量貢獻(xiàn)最大的是單株粒數(shù)，其次是有效莢數(shù)，再次是有效分枝數(shù)。

綜上所述，蠶豆單株產(chǎn)量與株高、有效分枝數(shù)、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)及百粒質(zhì)量之間存在復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系，各因素之間的關(guān)系亦復(fù)雜，不同的分析結(jié)果均表明單株粒數(shù)是影響蠶豆產(chǎn)量的最主要因素。因此，在重慶市高產(chǎn)蠶豆選育中，首先應(yīng)注重單株粒數(shù)的選擇，百粒質(zhì)量過大會(huì)影響有效分枝、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)的增加，從而影響產(chǎn)量的提高，因此在高產(chǎn)株系選擇中，要兼顧5個(gè)因素的協(xié)調(diào)發(fā)展。

產(chǎn)量育種是蠶豆育種的主要目標(biāo)，因?yàn)閮?yōu)質(zhì)、多抗等性狀只有在一定的產(chǎn)量基礎(chǔ)上才具有實(shí)際意義。與產(chǎn)量相關(guān)的農(nóng)藝性狀已成為探討產(chǎn)量形成的主要手段，因此，育種者必須對(duì)相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行有效選擇，并使之協(xié)調(diào)發(fā)展。前人研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)蠶豆產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大的農(nóng)藝性狀有單株粒數(shù)、百粒質(zhì)量、莢果長[7，20]等，也有人研究發(fā)現(xiàn)有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)[10，12]與蠶豆產(chǎn)量相關(guān)性較大。本研究發(fā)現(xiàn)，重慶地區(qū)對(duì)蠶豆單株產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大的因子為單株粒數(shù)，它與單株產(chǎn)量的關(guān)系最密切，其次是百粒質(zhì)量，這與劉玉皎等的研究結(jié)果[21]相似。造成這些差異的原因可能是蠶豆基因型差異、生態(tài)環(huán)境差異及蠶豆產(chǎn)量因素在不同地區(qū)、不同條件下的相對(duì)重要性及其改善潛力不一，產(chǎn)量的提高取決于產(chǎn)量因素的協(xié)調(diào)發(fā)展，這有待進(jìn)一步進(jìn)行深入比較研究。