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        鹽堿地油用亞麻種質(zhì)資源的鑒定與評價

        2022-08-27 03:28:24夏尊民曹洪勛韓喜財宋鑫玲
        種子 2022年7期
        關(guān)鍵詞:資源

        夏尊民, 曹洪勛, 劉 蕊, 韓喜財, 宋鑫玲, 曹 焜

        (1.黑龍江省科學(xué)院大慶分院, 黑龍江 大慶 163319; 2.黑龍江省種業(yè)技術(shù)服務(wù)中心, 哈爾濱 150008)

        components; cluster analysis

        亞麻(LinumusitatissimumL.)按特征和用途分為纖維用亞麻、油用亞麻和油纖兼用亞麻三種類型[1]。亞麻是一種從種子到莖稈可以全植株加工利用的作物。亞麻莖稈中的纖維具有吸濕性強、散熱快、抑菌保健等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于紡織、服裝、汽車用品、室內(nèi)裝飾材料等[2]。亞麻籽中含有脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維、木酚素、維生素E等營養(yǎng)成分[3],其中α-亞麻酸含量為45.0%~60.0%[4]。亞麻籽及其產(chǎn)品具有降低膽固醇、調(diào)節(jié)血脂、抑制血栓形成、預(yù)防和抗癌等功效,廣泛應(yīng)用于油脂、食品、醫(yī)藥和日用化工等領(lǐng)域,市場需求不斷增加[5-6]。

        油用亞麻是我國西北、華北及東北地區(qū)重要的油料作物[7],具有適應(yīng)性廣、耐寒、耐鹽堿的特性,在鹽漬化土壤條件下種植亞麻與其他作物相比具有明顯優(yōu)勢[8]。篩選適應(yīng)區(qū)域環(huán)境的種質(zhì)資源培育優(yōu)良品種是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。通過種質(zhì)資源的評價鑒定,了解資源的遺傳多樣性,有利于為目標性狀的改良和突破而選定親本材料[9]。本試驗對近年來引進的國內(nèi)外84份油用亞麻種質(zhì)資源在pH值為8.48、總鹽量0.268%的土壤條件下進行主要性狀鑒定測試,并且在提取主成分的基礎(chǔ)上進一步分析每份資源的主成分綜合得分,結(jié)合聚類分析直觀量化評價每份資源,為種質(zhì)資源利用提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材 料

        試驗材料為2018年和2019年引自中國農(nóng)科院麻類研究所、白俄羅斯國家科學(xué)院亞麻研究所和甘肅省農(nóng)科院作物研究所的84份亞麻種質(zhì)資源,序號、引進年代和名稱見表1。

        1.2 方 法

        田間試驗在大慶市東風(fēng)農(nóng)場五連試驗基地進行,試驗地土壤pH值為8.48,總鹽量0.268%。田間采取順序排列方法,3次重復(fù),播種密度為850粒/m2,行距20 cm,3行區(qū)人工條播。從出苗開始記錄每份資源性狀特征。種子成熟期收獲,收獲前每小區(qū)選取20株有代表性的植株用于考種,考種方法和數(shù)據(jù)采集參照王玉富[10]主編的《亞麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》,測定株高、工藝長度、分莖數(shù)、主莖分枝數(shù)、單株蒴果數(shù)、蒴果大小、單果粒數(shù)、單株粒重、每平方米種子產(chǎn)量、千粒重以及含油率等性狀。含油率采用浙江托普公司的HCY-20型核磁共振含油率檢測儀測定。

        1.3 數(shù)據(jù)分析

        采用 Microsot Excel軟件和SPSS_20軟件對數(shù)據(jù)進行整理和分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 性狀的變異分析

        對84份油用亞麻種質(zhì)資源的11個主要性狀的原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,結(jié)果(表2)顯示,11個性狀的變異系數(shù)差異顯著,變異系數(shù)表現(xiàn)為分莖數(shù)>單株粒重>單株蒴果數(shù)>種子產(chǎn)量>主莖分枝數(shù)>工藝長度>單果粒數(shù)>株高>蒴果大小>含油率。分莖數(shù)的變異系數(shù)最大,為134.91%,含油率的變異系數(shù)最小,為4.06%。變異幅度反映出84份資源所包含的類型豐富,性狀差異顯著,也表明不同性狀通過常規(guī)雜交育種手段得到改良的效果也不相同。

        表2 主要性狀變異情況Table 2 Variation of main characters

        表4 主成分的各性狀得分系數(shù)Table 4 Score coefficients of main components

        2.2 資源的主成分綜合得分

        利用11個性狀的原始數(shù)值做主成分分析,將11個性狀變量依次定名為x1、x2、x3……x11。由于這些性狀變量的單位和度量值不同,所以應(yīng)采用相關(guān)性矩陣分析。將11個性狀原始變量綜合轉(zhuǎn)化后,根據(jù)特征值和貢獻率提取4個主成分(見表3),其累積貢獻率為82.634%,可以認為其具有較好的信息代表性,而且KOM驗證值為0.747,Bartlett球形度檢驗Sig<0.005,表明各變量之間的相關(guān)性較高,利用這些變量做因子分析的結(jié)果比較可靠。根據(jù)主成分矩陣中性狀變量系數(shù)將4個主成分分別歸納為“單株粒重”“株高”“種子產(chǎn)量”“單果粒數(shù)”主成分。在此基礎(chǔ)上參照鄧維斌等[11]的方法進一步計算每份資源主成分綜合得分。

        首先對84份資源的11個性狀變量的原始數(shù)據(jù)進行標準化轉(zhuǎn)換,標準化后的變量依次為zx1、zx2、zx3……zx11。然后用每個主成分矩陣中的性狀特征系數(shù)除以相應(yīng)特征值的正根值,計算出每個性狀對應(yīng)的主成分得分系數(shù),依次設(shè)定為t1、t2、t3、t4(表4)。

        表3 主成分矩陣、特征值及貢獻率Table 3 Principal component matrix,eigenvalue and contribution rate

        利用得分系數(shù)和標準化變量按照下列公式計算每份資源的4個主成分得分:

        y1=0.386×zx1+ 0.378×zx2-0.342×zx3+……+0.251×zx11

        表5 資源的主成分綜合得分排列順序Table 5 Order of principal component comprehensive scores of resources

        y2=0.354×zx1+ 0.371×zx2+ 0.296×zx3+……-0.283×zx11

        y3=0.043×zx1-0.121×zx2+ 0.349×zx3+……+0.064×zx11

        y4=0.074×zx1+ 0.079×zx2-0.088×zx3+……+0.548×zx11

        最后以每個主成分的貢獻率按照公式Y(jié)= 0.450y1+0.145y2+0.136y3+0.096y4計算出每份資源的主成分綜合得分,采用升序排列后列于表5。

        主成分綜合得分可直觀體現(xiàn)84份種質(zhì)資源11個性狀的綜合表達,主成分綜合得分值越大,體現(xiàn)油用類型品種的特性越突出,在油用亞麻育種研究中利用價值越大。

        2.3 資源聚類分析

        同樣選用11個性狀的原始測量數(shù)據(jù),采用SPSS 20軟件的歐式距離法對84份資源進行聚類分析(圖1)。在歐式距離D=12.5的水平上,將84份資源分為五大類群。

        第1類群包括29、34、33、11、1、21、38、48、30、32、31、17、28、23、27、14、4、16、6、49、26、19、65、78、10、66、18、37、13、7、22、5、20、24、2號,共計35份資源。該類群主成分綜合得分平均值為-0.676,平均株高和工藝長度最高,分莖數(shù)和單株蒴果最少,含油率較低,生育期短。

        第2類群包括43、46、42、47、35、39、55、36、45、44、9、74、3、15、25、8、12、75號,共計18份資源。該類群主成分綜合得分平均值為-0.347,與第1類群相比株高和工藝長度降低,分莖數(shù)、單株蒴果、分枝數(shù)、單株產(chǎn)量增加,含油率有所提高,生育期增長。

        第3類群包括41、67、40、50、60、51、57、52、62、76、77、59、69、71、84、79、63、56號,共計18份資源。該類群主成分綜合得分平均值為0.909,株高和工藝長度較矮,蒴果數(shù)較多,單株粒重、千粒重較大,含油率較高。

        第4類群包括53、82、64、70、72、58、68、80、81、83、54、61號,共計12份資源。該類群主成分綜合得分平均值為0.975,與其他類群相比單位面積種子產(chǎn)量最高,含油率最高。

        圖1 84份資源聚類分析Fig.1 The cluster analysis of 84 oil flax germplasm resources

        第5類群只有73號一份資源。該資源的主成分綜合得分值最高,為3.468,而且單株粒重、分枝數(shù)、分莖數(shù)、單株蒴果數(shù)也最多。

        3 結(jié) 論

        種質(zhì)資源是育種研究的基礎(chǔ),亞麻的適應(yīng)區(qū)域雖然較廣泛,但是不同區(qū)域自然條件對品種的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)表現(xiàn)也有顯著的影響。通過對84份油用亞麻種質(zhì)資源的11個主要性狀在鹽堿地條件下進行鑒定評價,結(jié)果證明,11個性狀的變異系數(shù)差異顯著,變異系數(shù)超過50%的性狀有3個,分別為分莖數(shù)(134.9%)、單株粒重(65.4%)、單株蒴果數(shù)(57.2%);變異系數(shù)小于10%的性狀有2個,分別為含油率(4.1%)、蒴果大小(6.5%)。變異系數(shù)越大的性狀通過雜交育種改良的效果越明顯,變異系數(shù)越小的性狀通過雜交育種改變的幅度越小,配制雜交組合時宜針對不同性狀采用優(yōu)勢疊加或互補方式選用親本資源。

        通過對84份油用亞麻種質(zhì)資源的11個主要性狀采用相關(guān)性矩陣進行主成分分析,提取“單株粒重”“株高”“種子產(chǎn)量”“單果粒數(shù)”4個主成分,累積方差貢獻率為82.63%。通過聚類分析,在歐氏距離D=12.5的水平上將84份資源歸納為五大類群:第1類群35份資源,第2類群18份資源,第3類群18份資源,第4類群12份資源,第5類只有1份資源。提取主成分只能體現(xiàn)各性狀因子的貢獻大小,聚類分析也同樣只能將遺傳特性相似的資源歸類,并不能直觀量化判定在各性狀因子作用下種質(zhì)資源的表現(xiàn),也不便于直觀指導(dǎo)雜交育種的親本選配。因此,在提取主成分的基礎(chǔ)上,進一步計算各份資源的主成分綜合得分,并且與聚類分析結(jié)合,不僅將84份資源進行了歸類,而且根據(jù)主成分綜合得分可以對每個類群中的油用亞麻種質(zhì)資源進行量化評價,各類群的主成分綜合得分的平均值依次為-0.676、-0.347、0.909、0.975和3.468。本研究結(jié)果為油用亞麻育種研究定向選配親本提供參考。

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