劉文豪，邵麗萍，余渝，王旭文，田琴，寧新柱，趙福相，孔憲輝*

（1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北內(nèi)陸區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，新疆 石河子 832000；2.石河子市種子管理站）

種質(zhì)資源的遺傳多樣性是品種改良和選育的基礎(chǔ)，而表型性狀多樣性是種質(zhì)資源多樣性的重要組成部分[1]。植物表型性狀的多樣性是種質(zhì)資源遺傳變異的外在直觀表現(xiàn)，是受環(huán)境及基因型綜合作用的生物學(xué)特性，也是研究植物遺傳多樣性及衡量物種多樣性的重要指標(biāo)和內(nèi)容，對了解進(jìn)化和遺傳變異特征有重要研究意義。對不同表型性狀間的相互關(guān)系及其遺傳多樣性進(jìn)行評價分析，有助于提高種質(zhì)的利用率。

棉花各表型性狀之間存在著正/負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過科學(xué)方法界定棉花表型性狀之間的相關(guān)性，可為優(yōu)質(zhì)棉花育種提供理論參考。本研究以25個石河子地區(qū)早熟棉花品種為試驗材料，通過對其7個表型性狀指標(biāo)進(jìn)行數(shù)量分析，基于表型性狀數(shù)據(jù)對各種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析、相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析和聚類分析，明確供試材料表型變異的豐富程度及不同種質(zhì)間的遺傳關(guān)系，解析與棉花產(chǎn)量關(guān)系密切的主要表型特征。以期獲得具有優(yōu)異特征的棉花品種數(shù)據(jù)，為石河子棉區(qū)種質(zhì)資源的遺傳改良和新品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試早熟棉花種質(zhì)25個，分別為K20 -061、K20 -062、K20 -063、K20 -064、K20 -065、K20 -066、K20 -067、K20 -068、K20 -069、K20 -070、K20 -071、K20 -072、K20 -073、K20 -074、K20 -075、K20 -076、K20 -077、K20 -078、K20 -079、K20 -080、K20 -081、K20 -082、K20 -083、K20 -084和K20 -085，保存于石河子市新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所。

1.2 試驗設(shè)計

于2021年4～10月在石河子市新疆農(nóng)墾科學(xué)院棉花研究所棉花品種展示資源圃內(nèi)開展試驗，隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)3個重復(fù)，小區(qū)面積4 m2，常規(guī)大田管理。

1.3 調(diào)查方法

對供試的25個早熟陸地棉品種的主要性狀進(jìn)行觀察并測量記錄，每個重復(fù)隨機選取5株，定點記錄株高、始節(jié)高、始節(jié)位、果枝數(shù)、鈴數(shù)等表型性狀，取調(diào)查數(shù)據(jù)平均值作為最終數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，DPS v7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析時，輸入母序列個數(shù)1，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式選擇標(biāo)準(zhǔn)化，分辨系數(shù)取0.1。聚類方法為系統(tǒng)聚類的最長距離法，以歐氏距離繪制聚類圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試棉花品種7個表型性狀的變異分析

由表1 可知，25 個棉花品種的株高在53.5～71.5 cm，平均株高63.2 cm；始節(jié)高在17.7～27.2 cm，平均始節(jié)高23.6 cm；始節(jié)位在5.3～6.7節(jié)，平均始節(jié)位5.9節(jié)；果枝數(shù)在7.3～8.9臺，平均果枝數(shù)7.9臺；鈴數(shù)在4.9～7.5個，平均鈴數(shù)6.2個；單鈴重在5.1～6.7 g，平均單鈴重5.6 g；小區(qū)產(chǎn)量2.3～3.1 kg，平均小區(qū)產(chǎn)量2.7 kg。比較各表型性狀的變異系數(shù)發(fā)現(xiàn)，鈴數(shù)的變異系數(shù)最大，為11.3%。果枝數(shù)的變異系數(shù)最小，為3.8%，表明25個棉花品種間果枝數(shù)性狀差異不大。

表1 供試棉花品種的7個表型性狀變異分析

2.2 供試棉花品種7個表型性狀間的相關(guān)性分析

通過測定棉花品種表型性狀指標(biāo)，計算各個指標(biāo)的平均值，對其進(jìn)行相關(guān)性分析。由表2可知，株高與果枝數(shù)之間呈極顯著正相關(guān)，與產(chǎn)量之間呈顯著正相關(guān)，與鈴數(shù)呈正相關(guān)。果枝數(shù)與鈴數(shù)呈顯著正相關(guān)，鈴數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)。始節(jié)位與果枝數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與鈴數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

表2 供試棉花品種7個表型性狀間的相關(guān)性

2.3 供試棉花品種產(chǎn)量與表型性狀間的灰色關(guān)聯(lián)度分析

從表3得知，小區(qū)產(chǎn)量與主要表型性狀的關(guān)聯(lián)度順序為果枝數(shù)＞鈴數(shù)＞株高＞始節(jié)位＞始節(jié)高＞單鈴重。從分析結(jié)果來看，棉花主要表型性狀與產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)度，第一位是果枝數(shù)，其次是鈴數(shù)、株高、始節(jié)位和始節(jié)高，而單鈴重與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度相對較低。

表3 棉花產(chǎn)量與主要表型性狀的關(guān)聯(lián)度

2.4 供試棉花品種表型性狀聚類分析

不同品種間歐氏遺傳距離變幅為0.583 1～19.047 3。其中遺傳距離最大的2個品種是K20-061和K20-071，遺傳距離為19.047 3。歐氏遺傳距離最小的2個品種是K20-077和K20-078，遺傳距離為0.583 1。遺傳距離的大小可能是由于不同品種間遺傳基礎(chǔ)的差異造成的。由圖1得知，歐氏距離為15.24，這25個棉花品種可以分為2類。類型1包括K20-061、K20-062和K20-085等19個材料，它們具有株高較高，始節(jié)高的高度較大，始節(jié)位較低，果枝數(shù)較多的特點。類型2包括K20-071、K20-077、K20-078、K20-072、K20-083、K20-084等6個品種，它們具有株高較矮，鈴數(shù)較少，單鈴重較重的特點。

圖1 供試棉花品種表型性狀聚類分析

3 討論與結(jié)論

棉花種質(zhì)資源是選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)棉花新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)，研究鑒定各種質(zhì)資源的表型性狀特點，可以為精準(zhǔn)棉花育種提供理論參考。本試驗通過對25份棉花品種的多元化系統(tǒng)分析，結(jié)果表明變異系數(shù)范圍為3.8%～11.3%，鈴數(shù)的變異系數(shù)最大，始節(jié)高和株高等變異系數(shù)次之，而果枝數(shù)的變異系數(shù)最小。變異系數(shù)對衡量作物遺傳多樣性及多變環(huán)境下的遺傳穩(wěn)定性具有重要作用。變異系數(shù)大表明這些性狀受到遺傳基因和環(huán)境因素的多重影響，具有較大的品種改良空間。變異系數(shù)較小表明遺傳基因?qū)ζ溆绊戄^大，短期選擇難以獲得目標(biāo)性狀，建議早期多代加強選擇。主成分分析得知，株高與產(chǎn)量之間呈顯著正相關(guān)，鈴數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)。在育種后代選擇時，可注重選擇株高較高和鈴數(shù)較多的個體，有助于選出高產(chǎn)優(yōu)良品種。灰色關(guān)聯(lián)度分析與主成分分析的結(jié)果基本一致，株高、鈴數(shù)和果枝數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大。棉花產(chǎn)量性狀是由多因素控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，其形成既受品種遺傳特性的控制，也受栽培技術(shù)和環(huán)境條件等因素的影響。聚類分析表明這些棉花種質(zhì)資源親緣關(guān)系較近，遺傳基礎(chǔ)比較狹窄，今后還要加強優(yōu)質(zhì)資源的引進(jìn)和新種質(zhì)資源的創(chuàng)制來拓展其遺傳背景。綜上所述，本研究利用25份棉花品種對其7個表型性狀指標(biāo)進(jìn)行變異性、相關(guān)性、灰色關(guān)聯(lián)度和聚類分析，對分析結(jié)果進(jìn)行種質(zhì)資源的綜合評價，為今后的棉花育種工作提供了理論參考。