唐 義 葛平珍 何友勛 趙 龍 余 娟 宗 宏 余 莉 張時(shí)龍

（畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 貴州畢節(jié) 551700）

黔西北山區(qū)特有的氣候、 地理環(huán)境適合蕓豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但當(dāng)前蕓豆新品種（系）衰退嚴(yán)重，傳統(tǒng)品種產(chǎn)量較低，已不能滿(mǎn)足種植戶(hù)對(duì)產(chǎn)量的需求，鑒選出適合黔西北山區(qū)種植的高產(chǎn)、 商品性佳的品種是當(dāng)前蕓豆育種的目標(biāo)。

主成分分析是從構(gòu)成性狀的多因素關(guān)系揭示供試材料的特點(diǎn)，了解其主成分構(gòu)成、特征及生物學(xué)意義， 為供試材料的客觀(guān)評(píng)價(jià)和品種的引進(jìn)或選育提供理論參考。 近年來(lái)，主成分分析較多地運(yùn)用于作物種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià)，主要作物有花生、小麥、大豆、紅麻、棉花、蕓豆、小豆、黃麻等[1-8]。

本研究以15 個(gè)蕓豆新品種（系）為試驗(yàn)材料，通過(guò)田間記載和室內(nèi)考種， 并用主成分分析確定農(nóng)藝性狀的主成分組成， 根據(jù)主成分得分和貢獻(xiàn)率計(jì)算出綜合主成分得分， 利用綜合主成分得分評(píng)價(jià)蕓豆的適應(yīng)性，篩選出農(nóng)藝性狀良好的蕓豆新品種（系），旨在為黔西北山區(qū)提供優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的蕓豆新品種（系），同時(shí)為蕓豆的大面積示范推廣提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種（系）為畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的14 個(gè)直立有限蕓豆新品系， 分別為YL-06、PⅡ-5、YL-02、PⅡ-8、觀(guān)47、YL-09、YL-10、YL-07、YL-03、YL-04、PⅠ-11、觀(guān)39、YL-08、YL-05、英國(guó)紅（CK）。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)不設(shè)統(tǒng)一對(duì)照， 以參試品種的平均產(chǎn)量作為參考對(duì)照進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 試驗(yàn)各小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次，小區(qū)面積10 m2（5 m×2 m）。 點(diǎn)播，每小區(qū)行長(zhǎng)2 m、 寬5 m， 行距50 cm， 窩距33.3 cm，10 行區(qū)，每行6 窩，播種深度5～8 cm。 雙株留苗，每小區(qū)60 窩、120 株（12 萬(wàn)株/hm2）。

試驗(yàn)地位于畢節(jié)市朱昌鎮(zhèn)，海拔1 595.3 m，北緯27.17°、東經(jīng)105.28°，土質(zhì)黃壤，肥力中等。 播種前土地實(shí)行一犁一耙，撿除殘樁雜草。 土地平整、細(xì)碎、疏松。 2021 年4 月22 日播種，4 月30 日至5 月3 日達(dá)出苗期，出苗整齊，5 月16 日勻苗、定苗。 5 月20 日第1 次中耕除草， 起小壟。 5 月21 日追肥， 復(fù)合肥15 kg/畝+尿素15 kg/畝+鉀肥5 kg/畝混合施用。 6 月2 日、6 月15 日分別用高效氯氰菊酯噴霧殺蟲(chóng)。 7 月2 日、7 月20 日分別進(jìn)行中耕除草。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

參考《普通菜豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行調(diào)查記載，對(duì)播種期、出苗期、成熟期、株高、主莖分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莢長(zhǎng)、莢寬、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、粒型、粒色、百粒重、單株產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查記載和統(tǒng)計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 整理數(shù)據(jù)，通過(guò)SPSS 22.0 對(duì)株高、主莖分枝、有效分枝、主莖節(jié)數(shù)、莢長(zhǎng)、莢寬、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、百粒重、單株產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)用DPS 軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 15 個(gè)蕓豆品系農(nóng)藝性狀的描述性統(tǒng)計(jì)分析

由表1 可知， 不同品種在農(nóng)藝性狀上均表現(xiàn)一定的差異性，差異范圍為11.39%～56.15%。 變異系數(shù)表現(xiàn)為單株莢數(shù)>單株粒重>百粒重>有效分枝>主莖節(jié)數(shù)>株高>莢粒數(shù)>主莖分株>莢長(zhǎng)>莢寬。單株莢數(shù)變異系數(shù)最高， 為56.15%； 莢寬變異系數(shù)最小，為11.39%，表明單株莢數(shù)受基因型和環(huán)境影響較大，莢寬受基因型和環(huán)境影響較小。

表1 15 個(gè)蕓豆品系農(nóng)藝性狀描述性統(tǒng)計(jì)

2.2 蕓豆農(nóng)藝性狀的主成分分析

2.2.1 10 個(gè)農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析 由蕓豆單株產(chǎn)量和各農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)（表2）可知，單株產(chǎn)量與株高、主莖分枝、有效分枝、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)， 與百粒重呈顯著負(fù)相關(guān)。 百粒重與株高、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與莢長(zhǎng)、莢寬呈顯著正相關(guān)。 其余性狀間也存在一定的相關(guān)性， 各農(nóng)藝性狀顯示的信息發(fā)生重疊， 同時(shí)各指標(biāo)在農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)中的作用各有差異， 直接利用這些指標(biāo)不能對(duì)蕓豆農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 將相互關(guān)聯(lián)的性狀通過(guò)降維轉(zhuǎn)換為幾個(gè)相互獨(dú)立的因子進(jìn)行分析， 從而使綜合評(píng)價(jià)更加科學(xué)合理。

表2 15 個(gè)蕓豆品系各農(nóng)藝性狀相關(guān)性系數(shù)

2.2.2 10 個(gè)農(nóng)藝性狀的主成分分析 由于蕓豆各農(nóng)藝性狀間存在不同程度的相關(guān)性， 其顯示和表達(dá)的信息會(huì)相互重疊，為了消除性狀間的相關(guān)影響，采用主成分分析法對(duì)蕓豆農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)及分析。 前3 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為86.11%（表3），能代表原農(nóng)藝性狀的大部分信息，因此將10 個(gè)農(nóng)藝性狀轉(zhuǎn)化為3 個(gè)主成分。

表3 蕓豆品系農(nóng)藝性狀的主成分分析

各農(nóng)藝性狀特征向量系數(shù)絕對(duì)值越大， 代表該農(nóng)藝性狀與主成分的相關(guān)性越強(qiáng)， 通常認(rèn)為特征向量系數(shù)絕對(duì)值大于0.3，則表明該農(nóng)藝性狀與主成分緊密度較高[9]。 第1 主成分特征值為6.10，貢獻(xiàn)率為61.03%，表達(dá)株高、主莖分枝、有效分枝、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、百粒重、單株粒重等信息，稱(chēng)其為產(chǎn)量構(gòu)成因子；第2 主成分特征值為1.76，貢獻(xiàn)率為17.59%，表達(dá)主莖分枝、有效分枝、莢長(zhǎng)、百粒重等信息， 稱(chēng)其為籽粒構(gòu)成因子； 第3 主成分特征值為0.75，貢獻(xiàn)率為7.50%，主要表達(dá)莢寬和單株產(chǎn)量的信息，稱(chēng)其為莢寬和單株產(chǎn)量構(gòu)成因子。

2.2.3 蕓豆農(nóng)藝性狀綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)各農(nóng)藝性狀的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)和相應(yīng)的特征向量，計(jì)算出15 個(gè)蕓豆新品種（系）各自的主成分得分，即Y（i,1）=0.351Zs1+0.318×Zs2+……+0.324×Zs10；Y（i,2）=0.015×Zs1+0.377×Zs2+……+0.129×Zs10；Y（i,3）=-0.087×Zs1-0.005×Zs2+……+0.368×Zs10（其中，Zs1，Zs2，……Zs10 表示各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)）。 將15 個(gè)蕓豆新品種（系）各主成分得分按序排列， 可直觀(guān)權(quán)衡每個(gè)主成分在每個(gè)品種中所處的位置及分量。蕓豆農(nóng)藝性狀的綜合評(píng)價(jià)模型為Y＝［λ1/（λ1＋λ2＋λ3）］×Y（i,1）＋［λ2/（λ1＋λ2＋λ3）］×Y（i,2）＋［λ3/（λ1＋λ2＋λ3）］×Y（i,3），其中，λ1～λ3分別對(duì)應(yīng)各主成分的特征值， 并利用該數(shù)學(xué)模型計(jì)算15 個(gè)蕓豆新品種（系）的綜合主成分得分（表4），能較直觀(guān)地對(duì)蕓豆農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表4 蕓豆農(nóng)藝性狀的主成分得分及排名

由表4 可知， 在15 個(gè)蕓豆新品種 （系） 中，第1 主成分排名前3 的是PⅡ-5、觀(guān)47、YL-09，得分分別為5.486 6、5.477 6、1.408 2， 此3 個(gè)品種植株較高，主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)及有效分枝較多，單株莢數(shù)、莢粒數(shù)較高，百粒重較低，單株產(chǎn)量較高；第2 主成分排名前3 的是YL-10、觀(guān)39、YL-02，得分分別為2.756 7、1.543 1、1.348 5，此類(lèi)品種的主莖分枝和有效分枝較多、莢較長(zhǎng)、百粒重較高；第3 主成分排名前3 的是YL-07、YL-06、YL-09，得分分別為1.390 4、0.977 4、0.961 0，以上蕓豆新品種（系）的莢較寬。

從農(nóng)藝性狀綜合主成分得分來(lái)看， 其分值越高蕓豆的綜合農(nóng)藝性狀越好。 蕓豆新品種（系）綜合主成分排名前3 的是PⅡ-5、觀(guān)47、YL-09，植株較高，主莖節(jié)數(shù)、 主莖分枝及有效分枝較多， 單株莢數(shù)較多、單莢粒數(shù)和百粒重適中，則蕓豆新品種（系）的單株產(chǎn)量較高。 綜上表明，不能只考慮某一性狀或隨機(jī)的幾個(gè)性狀，應(yīng)對(duì)農(nóng)藝性狀進(jìn)行全面、系統(tǒng)及科學(xué)地綜合評(píng)價(jià)。

PⅡ-5、 觀(guān)47、YL-09 這3 個(gè)品種的綜合主成分得分排名前3 且均大于1.0， 綜合農(nóng)藝性狀表現(xiàn)良好，參加貴州省蕓豆區(qū)試及生產(chǎn)試驗(yàn)，報(bào)貴州省種子管理站登記或鑒定后在黔西北山區(qū)推廣示范應(yīng)用。

2.2.4 蕓豆農(nóng)藝性狀主成分的二維排序圖 以蕓豆各農(nóng)藝性狀第1 主成分得分與第2、3 主成分得分為橫、縱坐標(biāo)制作二維散點(diǎn)圖（圖1）。 第1 主成分為產(chǎn)量構(gòu)成因子，其得分越高越好，第2 主成分為籽粒構(gòu)成因子，其得分適中較好，第3 主成分為莢寬構(gòu)成因子，其得分適中較好。 從圖1 可直觀(guān)地看出，綜合農(nóng)藝性狀較好的品種有PⅡ-5、 觀(guān)47、YL-09。 可將此3 個(gè)品種作為黔西北山區(qū)推廣示范品種。

圖1 第1 與第2、3 主成分的二維散點(diǎn)圖

3 討論與結(jié)論

通過(guò)對(duì)15 個(gè)蕓豆品種進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)蕓豆的經(jīng)濟(jì)性狀（株高、主莖分枝、有效分枝、主莖節(jié)數(shù)、莢長(zhǎng)、莢寬、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、百粒重、單株粒重等）均存在不同程度的變異，其中，株高、主莖分枝、有效分枝、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、百粒重、單株粒重等8 個(gè)性狀的變異系數(shù)均大于15%， 其中單株莢數(shù)的變異系數(shù)（56.15%）最大。 說(shuō)明可通過(guò)有性雜交、 系統(tǒng)選育等方法對(duì)以上8 個(gè)性狀進(jìn)行選擇及改良，最終實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)。

本研究采用主成分分析法對(duì)15 個(gè)蕓豆品種的10 個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析， 前3 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為86.11%，其中：第1 主成分為產(chǎn)量構(gòu)成因子，貢獻(xiàn)率為61.03%；第2 主成分為籽粒構(gòu)成因子，貢獻(xiàn)率為17.59%；第3 主成分為莢寬和單株產(chǎn)量構(gòu)成因子，貢獻(xiàn)率為7.5%。 以上主成分表達(dá)的綜合信息能反映全部性狀的絕大部分遺傳信息， 區(qū)域適應(yīng)性越好的品種，其主成分綜合得分越高。 蕓豆新品種（系）綜合主成分得分排名前3 的是PⅡ-5、觀(guān)47、YL-09，且通過(guò)主成分的二維排序圖能直觀(guān)看出PⅡ-5、觀(guān)47、YL-09 的綜合農(nóng)藝性狀較好， 可提供以上品種參加貴州省蕓豆區(qū)試及生產(chǎn)試驗(yàn)， 若綜合表現(xiàn)良好， 可報(bào)貴州省種子管理站登記或鑒定后在黔西北山區(qū)推廣示范應(yīng)用。