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        飼用苧麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀相關(guān)及聚類分析

        2021-12-25 03:17:20周倩文王昕慧劉純全芮萍劉皖慧劉婕儀趙亮付虹雨崔國賢楊瑞芳
        作物研究 2021年6期
        關(guān)鍵詞:苧麻株數(shù)類群

        周倩文,王昕慧,劉純,全芮萍,劉皖慧,劉婕儀,趙亮,付虹雨,崔國賢,楊瑞芳

        (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所,長沙 410128)

        苧麻(Boehmeria niveaL.)屬蕁麻科(Urticaceae)苧麻屬(Boehmeria),是我國傳統(tǒng)特色經(jīng)濟作物[1]。目前我國苧麻種植面積和原料產(chǎn)量占全世界的90%以上,在國際市場上占主導(dǎo)地位[2,3]。作物種質(zhì)資源品質(zhì)性狀鑒定評價是作物種質(zhì)資源研究的重要組成部分,也是優(yōu)異資源挖掘和利用的基礎(chǔ)[4,5]。功能要求與利用目的不同,對苧麻種質(zhì)性狀的要求也不盡相同。目前對苧麻多功能利用主要包括纖用[6]、水土保持[7]、飼用[8]等。在纖用方面,應(yīng)重視抗病性、抗倒伏性、纖維產(chǎn)量性狀和纖維品質(zhì)性狀等;在水土保持方面,應(yīng)重視根系發(fā)達程度、耐瘠性和抗旱性等;在飼用方面,應(yīng)重視生物產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)特性和耐刈割程度等性狀。

        科研工作者們對部分苧麻種質(zhì)進行了植物學(xué)特性、農(nóng)藝性狀、纖維品質(zhì)及抗性等方面的鑒定評價,篩選出一批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和特異的種質(zhì)。許英等[9]對57 份苧麻種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀及纖維品質(zhì)進行鑒定評價,篩選出高產(chǎn)苧麻種質(zhì)10 份,纖維品質(zhì)優(yōu)良的種質(zhì)7 份。白玉超等[10]利用最優(yōu)關(guān)聯(lián)度分析方法從94 份苧麻種質(zhì)中篩選出10 份與標準品種關(guān)聯(lián)度較大的苧麻種質(zhì)。李林林等[11]通過對收集的94 份苧麻材料進行主成分分析和聚類分析評價,根據(jù)其遺傳距離將其劃分3 類,為苧麻優(yōu)質(zhì)品種選育和多功能應(yīng)用提供參考。飼用苧麻是一種優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白飼料原料[12]。近年來苧麻被用作高品質(zhì)的青綠飼草[13,14],其營養(yǎng)價值與苜蓿相似[15]。苧麻的高生物量有利于促進飼料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,因此,高生物量是飼用苧麻育種主要的目標之一。栽培措施對苧麻生物產(chǎn)量的影響很大,包括施肥量[16,17]、栽培密度[18,19]等。同時,飼用苧麻生育期間的農(nóng)藝性狀對生物產(chǎn)量也有影響[20],主要表現(xiàn)在不同的種質(zhì)資源其生育期內(nèi)與生物產(chǎn)量相關(guān)的農(nóng)藝性狀不同。

        本研究以60 份苧麻種質(zhì)資源為研究對象,對其農(nóng)藝性狀進行相關(guān)分析和聚類分析,探索影響飼用苧麻生物產(chǎn)量的主要性狀,以期為飼用苧麻品種的利用、育種提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        60 份苧麻種質(zhì)編號及名稱見表1。試驗中所采用的復(fù)合肥為湖南湘珠化工有限公司生產(chǎn)的“湘珠牌”苧麻專用肥(總養(yǎng)分≥45%,N ∶P2O5∶K2O =17 ∶6 ∶22)。

        表1 供試苧麻種質(zhì)資源編號及名稱Table 1 The number and name of the tested ramie germplasm resources

        1.2 試驗概況

        試驗地位于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園苧麻基地(113°07′E,28°11′N)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L性濕潤氣候,光熱條件良好,降水充沛,年均溫度22.40 ℃,相對濕度為77.99%。土壤肥沃,灌溉方便,土壤含有機質(zhì)20.19 g/kg、全氮1.18 g/kg、堿解氮82.23 g/kg,適宜苧麻生長。

        1.3 試驗設(shè)計

        于2018 年1 月16 日從長沙縣江背鎮(zhèn)苧麻試驗基地(113°17′E、28°07′N)移栽麻蔸至湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園苧麻試驗基地。試驗小區(qū)隨機排列,不設(shè)重復(fù),共60 個小區(qū),小區(qū)面積2 m2(2 m×1 m),每小區(qū)移栽8 蔸,株、行距分別為0.4 m 和0.6 m,排水溝寬0.5 m。田間水、肥管理一致,各個小區(qū)穴施復(fù)合肥250.0 kg/hm2。

        1.4 農(nóng)藝性狀和指標測定

        分別于2019 年7 月26 日、10 月30 日及2020年5 月31 日上午9:00 對株高、莖粗、分株數(shù)等農(nóng)藝性狀進行調(diào)查,方法參照《苧麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[21]。在苧麻成熟期隨機取樣調(diào)查8 株株高、莖粗,計算平均值。

        莖粗:用游標卡尺測量植株中間部位,避開葉節(jié)。

        株高:用直尺測量植株基部到葉頂端的距離。

        生物產(chǎn)量:分別于2019 年7 月29 日、11 月3 日及2020 年6 月2 日采收苧麻,測量每個小區(qū)的生物產(chǎn)量。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        采用Microsoft Excel 2003 進行數(shù)據(jù)處理。采用SPSS 25.0 對60 份苧麻種質(zhì)資源進行相關(guān)分析和聚類分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 苧麻種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀變異

        由表2 可知,60 份苧麻種質(zhì)資源的4 個農(nóng)藝性狀均有不同程度的變異,其中生物量的變異系數(shù)最大,為28.26%,變化范圍為4.67~16.75 kg;莖粗的變異系數(shù)為14.51%,變化范圍為5.96~11.51 mm;株高的變異系數(shù)為9.63%,變化范圍為152~242 cm;分株數(shù)的變異系數(shù)為20.45%,變化范圍為8~22。

        表2 苧麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的變異情況Table 2 Variation of agronomic traits of ramie germplasm resources

        2.2 苧麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析

        由表3 可見,各農(nóng)藝性狀間均存在一定的相關(guān)性。生物量與株高、莖粗呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為0.569、0.452;株高與莖粗呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)為0.793;分株數(shù)與生物量呈顯著正相關(guān)(P<0.05),相關(guān)系數(shù)為0.306。

        表3 苧麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的相關(guān)性Table 3 Correlation of agronomic traits of ramie germplasm resources

        2.3 苧麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的聚類分析

        將60 份苧麻種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀進行聚類分析,在歐式遺傳距離為17 時,可將苧麻種質(zhì)分為4類,各類群苧麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀見表4。

        表4 各類群苧麻種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀特征Table 4 Agronomic characteristics of various groups of ramie germplasm resources

        第Ⅰ類群包括3 份苧麻種質(zhì),分別為3、14、55。該類群苧麻株高、莖粗、生物量的均值分別為1.67 m、8.78 mm、7.41 kg,在4 個類群中排名第4,變異系數(shù)分別為5.19%、11.57%、1.56%。綜合分析,該類群材料株型細矮、生物量低。

        第Ⅱ類群包括10 份苧麻種質(zhì),分別為2、7、11、12、13、21、22、27、33、34。此類群苧麻總株數(shù)均值為118,在4 個類群中排名第1,變異系數(shù)為10.43%;生物量均值為12.37 kg,在4 個類群中排名第2,變異系數(shù)為22.75%;株高、莖粗的均值分別為2.07 m、9.58 mm,在4 個類群中排名第3,變異系數(shù)分別為5.83%,10.62%。綜合分析,該類群材料生物量較高。

        第Ⅲ類群包括38 份苧麻種質(zhì),分別為1、4、5、6、8、9、10、15、17、19、23、24、25、26、28、30、32、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、51、52、53、54、56、59、59。此類群苧麻生物量均值為13.01 kg,在4 個類群中排名第1,變異系數(shù)為29.89%;株高、莖粗和總株數(shù)的均值分別為2.2 m、10.59 mm、80.45,在4 個類群中排名第2,變異系數(shù)分別為10.01%、14.70%、13.84%。綜合分析,該類群材料綜合性狀優(yōu)異,生物量高。

        第Ⅳ類群包括9 份苧麻種質(zhì),分別為16、18、20、29、31、49、50、57、60。該類群苧麻株高、莖粗均值分別為2.25 m、11.32 mm,在4 個類群中排名第1,變異系數(shù)分別為13.97%、15.06%;總分株數(shù)的均值為58.33,在4 個類群中排名第4;生物量的均值為11.18 kg,在4 個類群中排名第3,變異系數(shù)為31.74%。綜合來看,該類材料株高、莖粗較大,生物量較低。

        3 討論

        本試驗對3 個農(nóng)藝性狀與生物產(chǎn)量的相關(guān)分析表明,株高、莖粗與苧麻生物產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為0.569、0.452;分株數(shù)與生物產(chǎn)量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.306。此結(jié)果與白玉超等[10]研究結(jié)果基本一致。但陳坤梅等[22]對50 份苧麻核心種質(zhì)資源生物量及其產(chǎn)量構(gòu)成因子(分株數(shù)、株高、葉片數(shù))進行的相關(guān)性分析表明,分株數(shù)是影響苧麻生物產(chǎn)量的主要因子。以上兩種不同的結(jié)論可能是由于選擇的試驗材料、調(diào)查的農(nóng)藝性狀和苧麻生長季節(jié)的差異等引起。苧麻是多年生作物,其生物產(chǎn)量構(gòu)成因子復(fù)雜,除株高、莖粗外,還有葉片數(shù)、莖葉比、生長速率等因子。在今后的研究中,可將所有的產(chǎn)量構(gòu)成因子與生物產(chǎn)量進行相關(guān)性分析,綜合考慮各個農(nóng)藝性狀與生物產(chǎn)量之間的關(guān)系。

        聚類分析表明,在歐式遺傳距離為17 時,可將60 份苧麻種質(zhì)分為4 類,第Ⅰ類有3 份種質(zhì),綜合性狀差,株型細矮,生物產(chǎn)量低;第Ⅱ類有10 份種質(zhì),綜合性狀較優(yōu)異,生物量較高;第Ⅲ類有38 份種質(zhì),綜合性狀優(yōu)異,生物量高;第Ⅳ類有9 份種質(zhì),株高、莖粗性狀優(yōu)異,其他性狀較差。聚類分析可以看出類群間的相互關(guān)系,又可以了解類群內(nèi)各品系的親緣關(guān)系[23]。以數(shù)量性狀為育種目標時,這種聚類分析方法對苧麻新品種的選育有極大的推動作用,為苧麻品種改良的親本選擇提供依據(jù),可根據(jù)不同育種目標選擇不同類型的材料為親本選配組合,發(fā)揮農(nóng)藝性狀對苧麻產(chǎn)量的最大作用。

        4 結(jié)論

        本研究對60 份苧麻種質(zhì)進行農(nóng)藝性狀與生物產(chǎn)量的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),60 份苧麻種質(zhì)農(nóng)藝性狀間存在差異,4 個農(nóng)藝性狀變異系數(shù)從大到小依次為生物量、分株數(shù)、莖粗、株高。相關(guān)分析表明,生物量與株高、莖粗呈極顯著正相關(guān),株高與莖粗呈極顯著正相關(guān),分株數(shù)與生物量呈顯著正相關(guān)。聚類分析將60 份苧麻種質(zhì)資源分為4 類,第Ⅰ類綜合性狀差,株型細矮,生物產(chǎn)量低;第Ⅱ類綜合性狀較優(yōu)異,生物量較高;第Ⅲ類綜合性狀優(yōu)異,生物量高;第Ⅳ類株高、莖粗性狀優(yōu)異,其他性狀較差;各類群間性狀既存在著差異又有一定相似性。

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