鄧艷鳳 肖水平 王濤 楊紹群 楊秀 劉新穩(wěn)

摘要：基于形態(tài)指標(biāo)、產(chǎn)量指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)，綜合評價40份陸地棉雜交組合后代F，材料在長江流域的表現(xiàn)，為長江流域棉花新品種的選育奠定基礎(chǔ)。以40份早熟棉F，材料為試驗材料，利用主成分分析和隸屬函數(shù)法對各材料10個主要性狀進(jìn)行分析，篩選出綜合性狀優(yōu)良的F，代材料，提高創(chuàng)新種質(zhì)的利用率。結(jié)果表明：主成分分析參試40材料的10個主要性狀可以用4個主成分因子（累計貢獻(xiàn)率達(dá)78.9%）來描述，各材料4個主因子綜合得分值以F2-17、F2-36、F2-11、F2-10、F2-18、F2-25、F2-9、F2-1、F2-32和F2-28材料位于前10位;隸屬函數(shù)法各材料10個性狀平均值以F2-17、F2-11、F2-1、F2-25、F2-10、F2-15、F2-2、F2-28、F2-18和F2-35材料位于前10位。通過綜合比較與分析認(rèn)為，F(xiàn)2-17、F2-11、F2-1、F2-25、F2-10和F2-28綜合性狀優(yōu)良，可作為創(chuàng)新種質(zhì)材料利用。

關(guān)鍵詞：早熟陸地棉;F2材料;主要性狀;主成分;隸屬函數(shù)綜合評價

中圖分類號：S562.038

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-3143（2022）01-002406

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2022.01.004

棉花作為我國產(chǎn)業(yè)鏈最長的大田經(jīng)濟(jì)作物，涉及農(nóng)業(yè)和紡織工業(yè)兩大領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。近年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整以及我國現(xiàn)有適合機(jī)采棉花品種較少，適紡高支紗品種少，抗病蟲害品種缺乏等諸多原因，導(dǎo)致棉農(nóng)的植棉積極性越來越低，我國棉花種植面積逐年下降2-3引。因此生產(chǎn)上急需培育出一批具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗并適合機(jī)采等綜合性狀優(yōu)良的新型棉花品種，增加棉花產(chǎn)量，提高棉農(nóng)植棉的積極性。通過利用雜種優(yōu)勢可以快速有效地發(fā)掘出農(nóng)作物的生產(chǎn)潛力，是作物傳統(tǒng)育種中常用的一種方法。育種工作者利用棉花的雜種優(yōu)勢，不僅可以提高棉花產(chǎn)量，改善棉纖維品質(zhì)，增強(qiáng)棉花的抗逆性，而且可以縮短育種周期，是目前育種家培育棉花新品種的主要方法之一[6-2]。雜交組合的F2代是性狀開始強(qiáng)烈分離的時期，親本的親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，性狀分離就越明顯，同時也標(biāo)志著通過雜交創(chuàng)造了變異，為選擇創(chuàng)造了條件。因此通過各種組合F2代優(yōu)勢比較，按照棉花的早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等育種目標(biāo)，篩選不同雜交親本的優(yōu)勢效應(yīng)性狀，可以正確地選配優(yōu)良雜交組合，從而篩選出具有早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等綜合性狀優(yōu)良的強(qiáng)優(yōu)勢雜交組合。目前變異分析、相關(guān)分析、主成分分析和隸屬函數(shù)法是育種家篩選優(yōu)異品種的主要方法13-14。本研究利用田間表現(xiàn)優(yōu)良且來源不同的棉花品種按照性狀互補原則配制40個雜交組合，通過對其后代F2材料的生育期、農(nóng)藝性狀及纖維品質(zhì)的測定，采用主成分分析和隸屬函數(shù)法對各材料主要性狀進(jìn)行比較分析，篩選綜合性狀優(yōu)良的F2材料，為早熟棉的選育奠定基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料由2016年江西省棉花研究所早熟課題組對40個雜交組合進(jìn)行人工雜交獲得F代，2017年收獲40份F，代材料，2018-2019年種植在江西省棉花研究所試驗田，種植方式采用板地直播方法。小區(qū)長10.0m，寬1.5m，雙行區(qū)，行距0.8m，株距0.2m，各小區(qū)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)3次重復(fù)。

1.2測定指標(biāo)及方法

記錄每份材料的出苗期和吐絮期并計算出全生育期，棉花生育后期在每小區(qū)選取10株長勢正常的棉花，分別測量株高，統(tǒng)計單株果枝數(shù)和單株成鈴數(shù)（取平均值）。收花期采收棉株中部內(nèi)圍完全開裂棉鈴60個，曬干后稱重計算單鈴重，籽棉經(jīng)軋花后稱量皮棉質(zhì)量，計算衣分，并取纖維樣品寄送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心（安陽）進(jìn)行上半部平均長度、馬克隆值和斷裂比強(qiáng)度等檢測。

1.3數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及統(tǒng)計分析

試驗各材料的I0個主要性狀數(shù)據(jù)用MicrosoftExcel2010初步整理和隸屬函數(shù)值計算，利用SPASS19.0進(jìn)行統(tǒng)計量的計算以及主成分分析。

在對40份陸地棉F，代材料的10個主要性狀進(jìn)行主成分分析時，為確保主成分得分值越高的材料，綜合性狀最優(yōu)，分析前將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。基于早熟、矮化、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的育種目標(biāo)，以生育期和株高為逆向指標(biāo)，采用原數(shù)據(jù)倒數(shù)值轉(zhuǎn)換，單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)、衣分、單鈴重、上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度和單位面積籽棉產(chǎn)量均為正指標(biāo)，采用原數(shù)據(jù)值，馬克隆值為適度指標(biāo)，按公式（1）進(jìn)行轉(zhuǎn)化（馬克隆值A(chǔ)級取值范圍為3.7-4.2，取3.95為適度值151）。

式中：X;（k）為原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的結(jié)果，X：（k）為原始數(shù)據(jù)，表示材料，k為某個性狀。

隸屬函數(shù)值計算方法參照王婷婷等（2018）的方法，計算公式如下。

式中，Z為i品系j性狀的隸屬函數(shù)值，X為i品系j性狀的測定值，Xmin和Xma*分別為j性狀的最小值和最大值。單株果枝數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)、衣分、單鈴重、上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度和籽棉產(chǎn)量為正向擇優(yōu)，采用（2）式進(jìn)行計算，生育期、株高和馬克隆值為負(fù)向擇優(yōu)，采用（3）式進(jìn)行計算（由于試驗材料馬克隆值的最小值為5.10，其采用負(fù)向擇優(yōu)）。

2結(jié)果與分析

2.1參試材料主要性狀變異分析

對40份早熟棉F2材料的10個主要性狀進(jìn)行遺傳變異分析，結(jié)果表明（表1），10個主要性狀間的變異系數(shù)在3.02%～25.46%，變異幅度較大，其中變異系數(shù)最大的為成鈴數(shù)（25.46%），變異幅度為12.80～30.40個，極差是17.6個。變異系數(shù)最小的為生育期（3.02%），變異幅度在82～93天，極差是11天。其他性狀的變異系數(shù)從大到小依次為籽棉產(chǎn)量（15.39%）》果枝數(shù)（10.85%）》株高（10.42%）》比強(qiáng)度（8.36%）》鈴重（6.35%）》馬克隆值（4.82%）》衣分（3.75%）》纖維長度（3.72%）。一般變異系數(shù)大于10%表示樣本間差異較大。本試驗中成鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量、果枝數(shù)和株高的變異系數(shù)均大于10%，表明這40份F，代材料在株高、產(chǎn)量和果枝數(shù)等方面差異較大，有利于高產(chǎn)雜交組合的比較和篩選。

2.2參試材料主要性狀的主成分分析

由表3可知，前4個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)78.9%，包含了主要農(nóng)藝性狀的絕大部分信息，因此選取前4個主成分進(jìn)行分析比較可靠。由表3、表4可知，第一主成分的特征值為3.4864，貢獻(xiàn)率為34.86%，以籽棉產(chǎn)量（0.3999）、生育期（0.3885）、株高（0.3754）、鈴重（0.3713）和斷裂比強(qiáng)度（0.3359）的荷載較高，包含熟性、株型、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀，因而該因子為全能因子;第二主成分的特征值為2.3043，貢獻(xiàn)率為23.04%，以果枝數(shù)（0.5009）、衣分（0.4154）、斷裂比強(qiáng)度（-0.3935）、成鈴數(shù)（0.3607）和馬克隆值（0.3558）的荷載較高，為株型和品質(zhì)因子;第三主成分的特征值為1.1184，貢獻(xiàn)率為11.18%，以纖維長度（0.6372）的荷載最高，說明該因子主要影響纖維長度，為品質(zhì)因子;第四主成分的特征值為0.9811，貢獻(xiàn)率為9.81%，以衣分（0.7111）的荷載最高，說明該因子主要影響衣分和皮棉產(chǎn)量，為產(chǎn)量因子。

根據(jù)各材料對應(yīng)的主成分得分值計算出材料間的綜合得分值17，以F2-17、F2-36、F2-11、F2-10、F2-18、F2-25、F2-9、F2-1、F2-32和F2-28列前10位（表5）。

2.3各材料的隸屬函數(shù)法分析

采用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)法，對40份早熟棉F代材料主要性狀進(jìn)行函數(shù)值比較，來增加評價結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后分別計算各材

料對應(yīng)各性狀的隸屬函數(shù)值以及平均隸屬函數(shù)值，以F2-17、F2-11、F2-1、F2-25、F2-10、F2-15、F2-2、F2-28、F2-18和F2-35的平均隸屬函數(shù)值位于前10位（表6）。

3討論與結(jié)論

在育種工作中，篩選優(yōu)良種質(zhì)最常用的方法是將產(chǎn)量性狀與其相關(guān)的性狀進(jìn)行分析評價，評價時主觀因素太多且分析比較片面。主成分分析可以將多個復(fù)雜的原始指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個互不相關(guān)且具有代表性的綜合指標(biāo)，通過提取主要因子，計算綜合得分值，可以綜合考慮多個性狀，較客觀性地篩選出優(yōu)良種質(zhì)。本研究40個早熟棉F2代材料的10個性狀的主成分分析表明，前4個主成分上累計貢獻(xiàn)率達(dá)78.9%，反應(yīng)了大部分遺傳變異信息，以F2-17、F2-36、F2-11、F2-10、F2-18、F2-25、F2-9、F2-1、F2-32和F2-28的綜合得分值排前10位，是綜合性狀優(yōu)良的材料。

隸屬函數(shù)法是對多個指標(biāo)的綜合分析，可以避免單一指標(biāo)的片面性。因此，能夠提高優(yōu)異種質(zhì)篩選的準(zhǔn)確性。本研究40個早熟棉F2代材料的10個性狀的隸屬函數(shù)法分析表明，F(xiàn)2-17、F2-11、F2-1、F2-25、F2-10、F2-15、F2-2、F2-28、F2-18和F2-35的平均隸屬函數(shù)值排前10位，是綜合性狀優(yōu)良的材料。

綜合主成分分析和隸屬函數(shù)法分析認(rèn)為，F(xiàn)2-17、F2-11、F2-1、F2-25、F2-10和F2-28是綜合性狀優(yōu)良的材料，可作為種質(zhì)材料利用。

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