韓艷紅 楊海棠 劉軟枝 胡延嶺 石彥召 李盼 于沐 朱楨楨 楊芳 郭進濤

韓艷紅，楊海棠，劉軟枝，等. 北方片區(qū)花生種質農藝、產量和品質性狀的綜合評價及聚類分析［J］. 江蘇農業(yè)科學，2024，52（7）：110-118.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.07.015

（1.鄭州市農林科學研究所，河南鄭州 450005； 2.河南省新鄭市農業(yè)農村工作委員會，河南新鄭 451100）

摘要：為科學利用和推廣我國北方片區(qū)的花生新品種，以2017年國家北方片區(qū)花生新品種多點試驗中的35個參試品種為材料，運用SPSS統(tǒng)計軟件對其主要農藝性狀、產量性狀和品質性狀等19個性狀指標進行變異性分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析。研究結果表明，19個性狀的變異豐富，變異系數范圍為0.02～1.79，其中變異系數最大的是油亞比（1.79），最小的是粗脂肪含量（0.02）。相關性分析結果表明，主莖高、側枝長均與百果重、百仁重呈顯著正相關，與出米率、粗蛋白含量呈極顯著負相關，主莖高與粗脂肪含量呈顯著正相關；總分枝數與結果枝數呈極顯著正相關，與油亞比呈顯著正相關；莢果產量與籽仁產量均與粗蛋白含量、油亞比、油酸含量呈顯著負相關，與亞油酸含量、粗脂肪含量、籽仁產量呈顯著正相關；由分析可知，參試品種主要農藝性狀對產量指標和品質指標均有一定的影響，在生產中，控制好株型，才有可能實現高產優(yōu)質。品質性狀之間除油酸含量與亞油酸含量呈極顯著負相關之外，其他指標相互影響不大。品質性狀對產量性狀有著較大的影響，均達到顯著水平及以上。運用主成分分析將19個主要性狀指標綜合為5個主成分因子，累計貢獻率為84.676%，能代表所分析性狀的絕大部分信息。通過聚類分析將35個供試品種分為4個類群，各類群間產量性狀和品質性狀有較大差異，第1類群株型較高，莢果、籽仁相對較大，品質較優(yōu)，產量較高，其中，中大?；ㄉ贩N占91%；第2類群株型較矮，總分枝數和結果枝數較多，油酸含量較高，產量相對較低，屬于高油酸花生品種；第3類群為結果數最多、果小仁小、出米率較高、品質一般、產量相對較低的小果花生品種；第4類群為植株矮、果小仁小、出米率高、粗蛋白含量和產量相對較高的小果花生品種。

關鍵詞：花生品種；品質性狀；農藝性狀；相關性分析；聚類分析；綜合評價

中圖分類號：S565.203.7? 文獻標志碼：A? 文章編號：1002-1302（2024）07-0110-08

花生是我國重要的油料和經濟作物，年總產量 1 800多萬t，居我國油料作物之首?；ㄉN植效益較高，據統(tǒng)計，2020年我國花生產值達到 1 661元/666.7 m2，在全國主要農作物中僅次于棉花，居第2位。發(fā)展花生生產對于保障油料自主供給、增加農民收入具有重要意義。對花生品種的各項主要性狀指標進行綜合分析評價，對選育和推廣花生新品種具有重要意義。以往很多學者分別對花生的農藝性狀、品質性狀等做了大量的研究［1-5］，但對花生品種多種性狀的綜合分析與評價研究相對較少。李玉發(fā)等對11個花生品種的主要農藝性狀進行了多元化分析［6］。徐楊玉等運用主成分分析法將花生品種的21個品質性狀綜合成3個主成分因子，代表原始數據信息的74.47%［7］。殷冬梅等對18個花生品系的主要農藝性狀進行變異性、相關性和聚類分析；對51個花生品種的主要品質性狀進行綜合評價，并用主成分分析法將10個品質性狀綜合成4個主成分因子，可表達品質性狀信息的8073%［8-9］。黃楊等采用主成分分析等方法對134份江西地方花生品種的主要農藝性狀進行鑒定評價［10］。薛云云等對72份山西花生品種的15個農藝性狀和品質性狀的變異情況進行了分析［11］。在進行花生品種評價時，僅參考個別性狀指標不能對花生品種做出科學客觀的評價。本研究通過對2017年國家北方片區(qū)花生新品種多點試驗的35個參試品種在北方不同生態(tài)環(huán)境下的農藝性狀、品質性狀及產量性狀等19個性狀指標進行多元化分析，探討花生品種各性狀間的內在關聯及遺傳差異，客觀科學地評價各參試品種的特性及生產利用價值，旨在提供一種科學評價花生品種的方法，為花生品種選育及科學利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以2017年參加國家北方片區(qū)花生新品種多點試驗的35個品種為研究對象，具體見表1。試驗點共20個，分別為遼寧大連、安徽泗縣、河北保定、安徽固鎮(zhèn)、山東菏澤、山東濟寧、河南開封、山東臨沂、河南濮陽、河南漯河、山東泰安、山東青島、河南商丘、河北石家莊、山東濰坊、江蘇徐州、山東煙臺、河南鄭州、河南駐馬店、北京密云。

1.2 試驗方法

試驗采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積13.3 m2，重復3次，雙粒播種。田間管理嚴格按照國家北方片花生新品種聯合體試驗方案要求進行?；ㄉ墒旌螅瑥母鲄⒃嚻贩N中隨機選取具有代表性的植株10株進行性狀調查，測定相關性狀指標。莢果曬干去殼后，從各參試品種籽仁中隨機取100粒，送至農業(yè)農村部油料及制品質量監(jiān)督檢驗測試中心（武漢）測定粗蛋白、粗脂肪、油酸、亞油酸組成。考種方法參考國家花生區(qū)試考種標準。

1.3 數據分析

采用Excel、SPSS 19.0軟件對試驗數據進行整理并進行變異分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 性狀指標的變異分析

由表2可知，35個花生品種19個性狀指標的變異系數從大到小依次為油亞比>亞油酸含量>單株秕果數>千克果數=油酸含量>百果重>百仁重>千克仁數>單株結果數=單株飽果數>主莖高=總分枝數>側枝長>結果枝數>籽仁產量>莢果產量>粗蛋白含量>出米率>粗脂肪含量。其中，供試花生品種油亞比、亞油酸含量、單株秕果數、千克果數、油酸含量變異系數≥0.20，說明這些性狀具有豐富的遺傳變異基礎，可實現人為調節(jié)控制，通過選擇優(yōu)質親本和改善栽培措施可以對這5個性狀進行改良；粗脂肪含量的變異系數最小，為0.02，說明通過選配優(yōu)良親本和改善栽培措施較難對其進行改良。

2.2 性狀指標的相關性分析

由表3可知，側枝長與主莖高呈極顯著正相關，二者與粗蛋白含量、出米率呈極顯著負相關，與百仁重、百果重呈顯著正相關，主莖高與粗脂肪含量呈顯著正相關?？偡种蹬c結果枝數呈極顯著正相關，與油亞比呈顯著正相關。單株結果數與單株飽果數、單株秕果數、千克果數、千克仁數呈極顯著正相關，與百果重和百仁重呈極顯著負相關，與莢果產量呈顯著負相關。百果重與百仁重呈顯極顯著正相關，二者與千克仁數、千克果數均呈極顯著負相關，前者與莢果產量呈顯著正相關，后者與莢果產量呈極顯著正相關。千克果數與千克仁數呈極顯著正相關，二者與莢果產量呈顯著負相關，千克果數與出米率呈顯著正相關。出米率與籽仁產量呈顯著正相關。粗脂肪含量與莢果產量呈極顯著正相關，與籽仁產量呈顯著正相關。粗蛋白含量與莢果產量呈極顯著負相關，與籽仁產量呈顯著負相關。油酸含量與油亞比呈極顯著正相關，與亞油酸含量、籽仁產量呈極顯著負相關，與莢果產量呈顯著負相關。亞油酸含量與油亞比呈極顯著負相關，與莢果產量呈顯著正相關，與籽仁產量呈極顯著正相關。油亞比與籽仁產量、莢果產量呈極顯著負相關。莢果產量與籽仁產量呈極顯著正相關。由上述分析可知，參試品種主要農藝性狀對產量指標和品質指標均有一定的影響，品質性狀之間除油酸含量與亞油酸含量呈極顯著負相關之外，其他指標相互影響不大。品質性狀對產量性狀有著較大的影響，均達到顯著或極顯著水平。

2.3 性狀指標的主成分分析

主成分分析法是一種降維的統(tǒng)計分析方法［12-13］。若通過主成分分析法提取出花生品種性狀的幾個主成分的特征值累計貢獻率大于80%，那么這幾個主成分就是影響花生品種的主要因素［14］。本研究利用SPSS 19.0軟件對35個參試花生品種的19個主要性狀數據進行標準化處理后，進行主成分分析。從表4可以看出，特征值大于1的前5個主成分的累計方差貢獻率達到84.676%，代表了19個性狀84.676%的數據信息，因此可用這5個主成分代表19個性狀指標綜合評價35個參試花生品種。

由表4可知，第1主成分的特征值為6.502，貢獻率為34.223%，決定第1主成分的主要性狀是單株飽果數、單株秕果數、單株結果數、百果重、百仁重、千克果數、千克仁數等（表5），均與產量有關，可稱為產量因子；相關性分析結果顯示，單株飽果數、單株結果數與百果重、百仁重呈極顯著負相關，主莖高、側枝長與百果重、百仁重呈顯著正相關，說明在適當的范圍內，株型較高的花生品種可能更果大仁大，生產中，若一味追求果大仁大的花生品種，會造成結果數和飽果數降低，進而影響產量的提高。因此第1主成分主要性狀的值應適中，才可兼顧株型和各性狀指標。

第2主成分特征值為4.077，貢獻率為21457%，決定第2主成分的主要是油酸含量、亞油酸含量、油亞比等性狀（表5），可稱為油酸因子；油酸含量的特征向量值為正值，對于提高品種的油酸含量而言，第2主成分主要性狀的值越高越好。

第3主成分特征值為2.526，貢獻率為13295%，決定第3主成分的主要是主莖高、側枝長、出米率等性狀（表5），其中出米率的特征向量為負值，可稱為株高因子和出米率制約因子；株型高大，植株營養(yǎng)生長旺盛，會對生殖生長造成一定的影響，進而影響出米率，最終影響產量，因此該主成分主要性狀的值偏低為好。

第4主成分特征值為1.895，貢獻率為9.974%，決定第4主成分的主要是粗脂肪含量、粗蛋白含量、莢果產量、籽仁產量等性狀（表5），其中粗蛋白含量的特征向量為負值，可稱為產量品質因子和粗蛋白含量制約因子；產量和品質對于提升品種的綜合性狀都很重要，因此第4主成分主要性狀的值適中為好。

第5主成分特征值為1.088，貢獻率為5.728%，決定第5主成分的主要是總分枝數、結果枝數等性狀（表5），可稱為分枝因子。第5主成分主要性狀的值偏高為好。

以每個主成分對應的方差貢獻率占5個主成分累計方差貢獻率的比例為權重，計算每個品種的綜合得分，計算公式如下：

F=（主成分1的方差貢獻率）/（總方差貢獻率）×FAC1+（主成分2的方差貢獻率）/（總方差貢獻率）×FAC2+（主成分3的方差貢獻率）/（總方差貢獻率）×FAC3+（主成分4的方差貢獻率）/（總方差貢獻率）×FAC4+（主成分5的方差貢獻率）/（總方差貢獻率）×FAC5。

式中：FAC1、FAC2、FAC3、FAC4、FAC5分別表示第1、2、3、4、5主成分的得分；F表示綜合得分。

由表6可知，綜合得分較高的品種有中花224、花育626、鄭農花23號、豫航花7號、宇花16號、花育6802、花育9301、云花1號、宇花18號、冀農10-26-12-3、花育9120、濟花1208、花育9122、濮花55號、晉花10號、濰花20等，這些品種綜合表現較好，較其他花生品種更適合在我國北方地區(qū)推廣種植。

2.4 不同花生品種的聚類分析

采用SPSS 19.0軟件對35個花生品種的主要性狀指標進行聚類分析，采用Ward聯接得到樹狀圖，結果如圖1所示，在歐氏距離為9時，可將35個花生品種聚為4類，其中菏花1615、花育33號、花育9120、濟花1208、開農91、漯花13號、農大R001、濮花55號、商花29號、濰花20、徐0607-5、花育9122、花育9301、花育9510、冀農10-26-12-3、農大花201、商花33號、宇花18號、云花1號、鄭農花22號、周科花16、晉花10號、開農92聚為第1類，這23個品種屬于株型較高、果大仁大、品質性狀一般、產量相對較高的花生品種（表7）；中花224、冀農G94、鄭農花23號聚為第2類，這3個品種株型較矮，單株結果數較多，油酸含量較高，產量相對較低，屬于高油酸花生品種；花育626、花育6802、宇花16號、豫航花7號聚為第3類，這4個品種結果數最多，果小仁小，出米率較高，產量相對較低；花育20號、冀5059、金花19、農大花206、商花5號聚為第4類，這5個品種屬于株型矮、果小仁小、出米率高、粗蛋白含量相對較高、產量相對較高的小果花生品種。

3 結論與討論

3.1 35個參試品種19個主要性狀的變異分析

作物性狀變異系數的大小反映性狀遺傳變異的差異，這種差異是作物改良的基礎［15］。研究結果表明，在35個參試花生品種的19個性狀指標中，油亞比（1.79）、亞油酸含量（0.30）、單株秕果數（021）、千克果數（0.20）、油酸含量（0.20）的變異系數較高，均≥0.20，籽仁產量（0.09）、莢果產量（008）、粗蛋白含量（0.06）、出米率（0.04）、粗脂肪含量（0.02）的變異系數較低，這與殷冬梅等的研究結果［9，16］基本一致。說明亞油酸含量、油酸含量等5個性狀的遺傳基礎較為豐富，通過選擇優(yōu)質親本和改善栽培措施可以對其進行改良，人為改良空間較大，而出米率、粗脂肪含量、粗蛋白含量的遺傳基礎較為穩(wěn)定，不易受外界調控。近幾年我國育成的高油酸花生品種越來越多，而高脂肪和高蛋白類花生品種相對較少［17］，也證實了這一結論。

3.2 35個參試品種19個主要性狀的相關分析

通過對19個性狀指標的相關性分析發(fā)現，35個參試品種的主莖高與側枝長、百果重與百仁重、千克果數與千克仁數、莢果產量與籽仁產量均呈極顯著正相關，這與薛云云等的研究結果［18-21］一致。主莖高、側枝長均與百果重、百仁重呈顯著正相關，這與殷冬梅等的研究結果［8］一致，主莖高、側枝長與出米率、粗蛋白含量呈極顯著負相關，這與王玲燕等的研究結果［22］一致，主莖高與粗脂肪含量呈顯著正相關，說明適當提高株高可以相應增大花生莢果和籽仁的大小，同時，也說明花生株型對品種品質也有一定的影響?？偡种蹬c結果枝數呈極顯著正相關，與油亞比呈顯著正相關，說明增加總分枝數可以提高品種籽仁油亞比，提高品種的抗氧化性和耐貯性，延長貨架期。莢果產量與粗蛋白含量、油亞比均呈極顯著負相關，與油酸含量呈顯著負相關，與亞油酸含量呈顯著正相關，與粗脂肪含量、籽仁產量均呈極顯著正相關。籽仁產量與粗蛋白含量呈顯著負相關，與出米率、粗脂肪含量呈顯著正相關，與油酸含量、油亞比呈極顯著負相關，與亞油酸含量、莢果產量呈極顯著正相關。由分析可知，參試品種主要農藝性狀對產量指標和品質指標均有一定的影響，在生產中，控制好株型，才有可能實現高產優(yōu)質。品質性狀之間除油酸含量與亞油酸含量呈極顯著負相關之外，其他指標相互影響不大。品質性狀對產量性狀有著較大的影響，均達到顯著水平及以上。根據各個性狀指標間的相關性，可通過某一性狀的表現，推斷與之極顯著相關的性狀的表現，有利于提高育種效率。

3.3 35個參試品種19個主要性狀的主成分分析

采用主成分分析法將19個性狀指標歸納為產量因子、油酸因子、株高因子和出米率制約因子、產量品質因子和粗蛋白制約因子、分枝因子等5個綜合指標。這5個綜合指標相互之間不重疊，代表了19個性狀84.676%的數據信息，在育種過程中應根據育種目標結合主成分分析結果，有針對性地選擇親本，進而提高育種效率。

根據主成分算出的品種性狀的綜合得分，能較直觀地評價品種的優(yōu)劣，主成分性狀綜合得分越高，品種越優(yōu)［23］。在35個參試花生品種中，綜合得分前5位依次是中花224、花育626、鄭農花23號、豫航花7號、宇花16號，說明這5個品種的綜合表現較好，適合在我國北方花生主產區(qū)大面積推廣種植。

3.4 35個參試品種的聚類分析

對參試品種綜合性狀進行聚類分析可知，第1類群株型高，果大仁大，品質較好，產量相對較高，該類群中大粒花生品種占91%，其中商花33號（莢果產量366.84 kg/667 m2）、商花29號（莢果產量 364.12 kg/667 m2）、徐0607-5（莢果產量 363.68 kg/667 m2）、花育9120（莢果產量 359.88 kg/667 m2）這4個品種產量較高；花育9122不僅產量高，粗脂肪含量也較高；云花1號油酸含量為65.8%，油亞比為4.14，這6個品種在生產中具有較高的推廣價值。第2類群株型較矮，總分枝數和結果枝數較多，油酸含量較高，產量相對較低，該類群中3個品種油酸含量≥77%，屬于高油酸花生品種；中花224油酸含量高達80.4%、油亞比為2924，鄭農花23號莢果產量、籽仁產量為第2類群中最高，推薦這2個品種推廣種植。第3類群為結果數最多，果小仁小，出米率較高，產量相對較低的小果花生品種，其中宇花16號粗蛋白含量高達27.2%，品質較優(yōu)，值得推廣。第4類群為株型矮，果小仁小，出米率高，粗蛋白含量相對較高，產量相對較高的小果花生品種，其中商花5號、農大花206、花育20號的粗蛋白含量>25%，但產量稍低；冀5059、金花19莢果產量、籽仁產量均較高，生產中可根據需要選擇種植。該聚類結果可為花生育種中親本的選配和花生新品種的推廣應用提供指導。由聚類結果可以看出，我國北方花生主產區(qū)花生育種方向開始轉向高品質育種，但是目前同時兼具高產和優(yōu)質的品種依然較少。

綜上所述，35個花生品種的19個性狀具有較高的遺傳差異，變異系數為0.02 ～1.79。品種的農藝性狀、產量性狀和品質性狀相互影響，除油酸含量與亞油酸含量呈極顯著負相關之外，其他品質性狀指標相互影響不大。品質性狀對產量性狀有著較大的影響，均達到顯著水平及以上。通過主成分分析把19個性狀歸納為產量因子、油酸因子、株高因子和出米率制約因子、產量品質因子和粗蛋白制約因子、分枝因子等5個主成分因子，累計貢獻率達84.676%，其中產量影響因子的貢獻率最高。用5個主成分代替19個性狀對花生品種進行綜合評分，其中中花224的主成分綜合得分最高，商花5號最低。35個品種通過聚類分析可分為4類，各類品種數分別占總參試品種數的65.71%、8.57%、11.43%和14.29%。目前我國北方花生主產區(qū)種植的品種大多為果型較大的花生品種，這類品種莢果產量、籽仁產量相對較高，增產潛力大，但是品質稍差；果型小的花生品種品質較優(yōu)，但百果重、百仁重一般不高，增產潛力不大。因此在花生育種工作中，前期應對雜交親本的各個性狀進行綜合分析評價，根據育種目標，科學選擇雜交親本，從而盡快選育出符合生產要求的優(yōu)質高產花生品種。

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基金項目：河南省重大專項（編號：豫科計［2015］141100110600）；鄭州市科技惠民計劃（編號：2020KJHM0037）。

作者簡介：韓艷紅（1982—），女，河南焦作人，碩士，助理研究員，主要從事花生遺傳育種研究。E-mail：hanyanhong_1987@163.com。

通信作者：楊海棠，碩士，研究員，主要從事花生遺傳育種研究。E-mail：hanyanhong_1987@163.com。