摘要：為創(chuàng)制優(yōu)異種質(zhì)，探究大麥主要農(nóng)藝性狀間的相互關(guān)系，對58份大麥品種（系）的7個主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析和性狀進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，供試大麥品種（系）間存在較為豐富的遺傳變異，不孕粒數(shù)變異系數(shù)最大，為76.89%，其次是穗粒數(shù)，變異系數(shù)為42.02%；多樣性指數(shù)變化幅度為1.22～2.09，株高的多樣性指數(shù)最高，為2.09，其次是有效穗數(shù)，為2.02。相關(guān)性分析結(jié)果表明，穗粒數(shù)與產(chǎn)量極顯著正相關(guān)，穗長與千粒重極顯著正相關(guān)，不孕粒數(shù)和產(chǎn)量、穗粒數(shù)極顯著正相關(guān)。聚類分析將參試大麥品種（系）分為4個類群，類群Ⅰ穗粒數(shù)最高，為多粒型品種（系），類群Ⅱ產(chǎn)量最高，為高產(chǎn)型品種（系），類群Ⅲ有效穗數(shù)最高，為多穗型品種（系），類群Ⅳ株高最高、穗長最長，為高稈大穗型品種（系）。主成分分析選取累計貢獻(xiàn)率為86.25%的前3個主成分評價參試大麥材料，結(jié)合主成分，構(gòu)建大麥品種（系）多性狀的綜合評價方程，可為大麥種質(zhì)的鑒評、篩選及親本利用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大麥；農(nóng)藝性狀； 相關(guān)分析； 聚類分析；主成分分析

中圖分類號：S512.302；S512.303文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）02-0144-06

大麥?zhǔn)且环N經(jīng)濟價值較高的禾谷類作物，以適應(yīng)性廣，抗逆性強和用途廣泛而在全世界廣為種植。在全球種植面積僅次于小麥、玉米、水稻，為第四大谷物［1］。我國是世界大麥起源地之一，種質(zhì)資源十分豐富，挖掘和利用這些有價值的種質(zhì)已成為我國農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、啤酒釀造業(yè)和醫(yī)藥保健業(yè)持續(xù)發(fā)展的需要。豐富的種質(zhì)資源是作物育種和基因工程的基礎(chǔ)，對大麥種質(zhì)資源進(jìn)行正確合理的分析和評價，是對其有效改良的前提［2］。分析種質(zhì)資源間的遺傳多樣性可以明確不同地區(qū)資源間的親緣關(guān)系，促進(jìn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗新品種的選育［3］ 。因此，對大麥主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析評價可以為大麥雜交育種和良種選育提供依據(jù)。蔣瑩等通過分析143份大麥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀遺傳多樣性，得到多穗型和多粒型種質(zhì)［4］；劉海翠等通過分析51份裸大麥種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)51份裸大麥種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀上具有豐富的遺傳變異［5］；李贏等對398份裸大麥種質(zhì)資源遺傳多樣性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)裸大麥種質(zhì)資源表型性狀遺傳多樣性豐富，為裸大麥資源高效利用及親本選擇提供了參考［6］。前人對大麥遺傳多樣性的研究主要集中在青藏高原地區(qū)，河南地區(qū)有關(guān)大麥遺傳多樣性的報道較少。河南省擁有豐富的大麥地方品種資源，但尚未有大麥種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀遺傳多樣性的報道，本研究以58份國內(nèi)外不同來源的大麥品種（系）為供試材料，運用相關(guān)性分析、聚類分析、方差分析、主成分分析等方法分析評價大麥主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性，以期為大麥種質(zhì)創(chuàng)制和品種選育提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料與設(shè)計

試驗地點位于駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地，選取58份近幾年從其他科研單位和高校引進(jìn)篩選保存的大麥品種（系）作為試驗材料（表 1） 。

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置3次重復(fù)，行長 9.00 m，行距 0.23 m，6行區(qū)，前茬作物為大豆，統(tǒng)一種植，統(tǒng)一田間管理，田間管理同大田生產(chǎn)。

1.2測定項目與方法

參試品種（系）主要農(nóng)藝性狀按照《大麥種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［7］統(tǒng)一調(diào)查記載。大麥蠟熟期，每份材料隨機選取10株進(jìn)行性狀統(tǒng)計，取平均值；蠟熟末期統(tǒng)一收獲、晾曬，測定小區(qū)產(chǎn)量及千粒重。

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)以調(diào)查數(shù)據(jù)平均值為指標(biāo)，利用Excel進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理，計算各性狀的平均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和多樣性指數(shù)。利用RStudio進(jìn)行聚類作圖，用SAS 9.2進(jìn)行多重比較分析，用SPSS 26.0進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。

2結(jié)果與分析

2.1參試大麥品種（系）農(nóng)藝性狀多樣性分析

通過對參試58份大麥品種（系）的主要農(nóng)藝性狀多樣性分析，結(jié)果（表2）表明，7個農(nóng)藝性狀變異范圍較大，變異系數(shù)為8.85%～76.89%，其中，不孕粒數(shù)變異系數(shù)最大，為76.89%， 株高變異系數(shù)最小，為8.85%；7個性狀的遺傳多樣性指數(shù)變化范圍為1.22～2.09，株高的多樣性指數(shù)最高，為2.09，其次是有效穗數(shù)，為2.02，穗粒數(shù)的多樣性指數(shù)最低，為1.22，說明參試58份品種（系）的農(nóng)藝性狀上存在較大的差異，遺傳變異類型豐富，遺傳范圍廣，不孕粒數(shù)、穗粒數(shù)、有效穗數(shù)等性狀的變異范圍較大，株高、有效穗數(shù)等性狀的多樣性較為豐富。

2.2參試大麥品種（系）農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

對58份大麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表3）表明，有效穗數(shù)與千粒重呈極顯著正相關(guān)，與穗長呈顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)和不孕粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；穗長與千粒重呈極顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)、產(chǎn)量、不孕粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；穗粒數(shù)與產(chǎn)量、 不孕粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)， 與千粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)。其中，穗粒數(shù)和不孕粒數(shù)的相關(guān)系數(shù)最大（0.876），千粒重和穗粒數(shù)的負(fù)相關(guān)系數(shù)最大（-0.926），這與李贏等對裸大麥的研究結(jié)果［6］相一致。相關(guān)性分析結(jié)果表明，參試大麥品種（系）主要性狀間存在顯著或極顯著相關(guān)性，因此，在品種改良和選育過程中，應(yīng)綜合考慮性狀間的相互關(guān)系，以獲得理想的優(yōu)良品種［8-9］。

2.3參試大麥品種（系）聚類分析

對參試大麥材料的7個主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，將參試的58份大麥品種（系）劃分為4個類群（圖1）。第Ⅰ類群包含2、6、8、9、10等5份材料，第Ⅱ類群包含28、30、47、55、46等16份材料，第Ⅲ類群包含33、38、31、35、36等13份材料，第Ⅳ類群包含7、11、12、4、5等24份材料。

根據(jù)聚類結(jié)果對不同類群的性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果（表4）表明，不同類群間的農(nóng)藝性狀差異較大，各性狀間存在顯著性差異。類群Ⅰ主要特征是穗粒數(shù)（61.54粒/穗）最多，有效穗數(shù)（43.20萬穗/667 m2）最少，千粒重較低，產(chǎn)量、不孕粒數(shù)較高，為多粒型品種（系）；類群Ⅱ表現(xiàn)為不孕粒數(shù)（5.07粒/穗）最多，產(chǎn)量（10.84 kg/13.5 m2）最高，穗粒數(shù)、株高相對較高，有效穗數(shù)、穗長較低，為高產(chǎn)型品種（系）；類群Ⅲ表現(xiàn)為有效穗數(shù)最高（69.56萬穗/667 m2），千粒重最高（42.39 g），穗粒數(shù)（23.35粒/穗）、株高（80.03 cm）、不孕粒數(shù)（1.17粒/穗）均最低，產(chǎn)量相對較低，穗長相對較高，為多穗型品種（系）；類群Ⅳ表現(xiàn)為平均株高（88.63 cm）最高，穗長（6.46 cm）最長，有效穗數(shù)、 千粒重相對較高，穗粒數(shù)、產(chǎn)量、不孕粒相對較低，為高稈大穗型品種（系）。

2.4主成分分析和綜合評價

2.4.1參試大麥品種（系）的主成分分析

對參試58份大麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，結(jié)果（表5）表明，前3個主成分累計貢獻(xiàn)率為86.25%，可反映絕大部分信息。第1主成分特征值為4.160，方差貢獻(xiàn)率為59.43%，穗粒數(shù)（0.472 5）和不孕粒數(shù)（0.455 9）有較高的正向載荷，千粒重（-0.460 5）有較高的負(fù)向載荷，第1主成分是穗粒數(shù)、千粒重和不孕粒數(shù)等性狀的綜合反映；第2主成分特征值為1.122，方差貢獻(xiàn)率為16.03%，株高（0.851 9）、有效穗數(shù)（-0.407 0）和穗長（0.304 7）載荷絕對值高于其他性狀，表明第2主成分主要由株高、有效穗、穗長組成。第3主成分特征值為0.755，方差貢獻(xiàn)率為10.78%，產(chǎn)量（0.636 5）和有效穗數(shù)（0.614 6）的載荷明顯高于其他性狀，說明第3主成分是產(chǎn)量和有效穗數(shù)的綜合反映。

2.4.2基于主成分分析的綜合評價

對58份大麥品種（系）的7個性狀數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，獲得前3個主成分得分，以各性狀貢獻(xiàn)率計算各主成分的權(quán)重系數(shù)，利用前3個主成分得分值與其對應(yīng)的權(quán)重乘積之和作綜合指標(biāo)，對58份材料進(jìn)行綜合評分和排序（表1）。 利用表5中各性狀載荷得到最優(yōu)方程式Y(jié)=0.599y1+0.162y2+0.109y3+0.070y4+0.041y5+0.020y6。其中，

y1=-0.324 2x1-0.460 5x2+0.472 5x3+0.346 7x4-0.044 7x5-0.359 9x6+0.455 9x7；

y2=-0.407 0x1-0.043 7x2+0.081 8x3-0.077 0x4+0.851 9x5+0.304 7x6-0.035 7x7；

y3=0.614 6x1-0.016 3x2-0.103 6x3+0.636 5x4+0.418 7x5-0.168 9x6-0.048 4x7；

y4=-0.114 3x1-0.027 6x2+0.107 3x3+0.527 4x4-0.298 6x5+0.778 5x6-0.036 0x7；

y5=0.537 9x1+0.467 5x2+0.138 4x3-0.422 8x4+0.064 5x5+0.372 6x6+0.388 8x7；

y6=-0.051 0x1+0.518 4x2-0.291 0x3+0.062 1x4+0.046 4x5+0.063 5x6+0.769 2x7。

Y代表綜合評分；y1～y6代表6個主成分；x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7分別代表有效穗數(shù)、千粒重、穗粒數(shù)、產(chǎn)量、株高、穗長、不孕粒數(shù)。

利用以上公式，可計算出參試58份大麥品種（系）主要性狀的主成分得分，即各品種（系）的綜合得分［6，10］。綜合得分越高，表明該品種綜合性狀表現(xiàn)越好［10］。58份大麥品種（系）綜合得分范圍為 -1.425 7～2.199 5，排名（表1）在前10位的分別是駐 7-245（45）、駐10-30（50）、駐11-32（48）、駐飼麥10號（8）、駐12-25（49）、駐4-520（51）、駐2013南8-15（53）、皖飼麥2號（28）、駐7-127（47）、駐3-118（56），這些材料綜合性狀表現(xiàn)較好，可作為優(yōu)良的中間過渡材料加以利用。

3討論

3.1參試大麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性

種質(zhì)資源是大麥育種的基礎(chǔ)，研究其遺傳多樣性對大麥種質(zhì)創(chuàng)制和利用具有重要意義。農(nóng)藝性狀是作物綜合評價的主要依據(jù)，分析農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性是研究種質(zhì)多樣性最常用的方法，可明確不同種質(zhì)間的親緣關(guān)系，挖掘有利遺傳基因，促進(jìn)大麥新品種選育［11-14］。李贏等對江蘇裸大麥品種農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，不同裸大麥品種的農(nóng)藝性狀差異顯著，變異范圍為9.73%～28.58%［11］，本研究通過對58份大麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評估，7個農(nóng)藝性狀變異范圍較大，變異系數(shù)為8.85%～76.89%，[JP+1]遠(yuǎn)高于二棱大麥種質(zhì)資源主要性狀的變異范圍（7.91%～22.04%）［13］，與趙鋒等對70份大麥種質(zhì)資源主要性狀的變異系數(shù)分析結(jié)果［2］相一致。多樣性指數(shù)在一定程度上可以反映種質(zhì)資源的遺傳多樣性，多樣性指數(shù)越高，說明性狀的多樣性越豐富。本研究58份大麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)變化幅度為1.22～2.09，略低于田朋佳等對140份西藏大麥種質(zhì)資源的研究結(jié)果（1.96～3.00）［15］，高于李贏等對398份裸大麥的研究結(jié)果（0.66～2.02）［6］，與馬艷明等對大麥遺傳多樣性的研究結(jié)果（1.37～2.04）［14］基本一致。

3.2參試大麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析和聚類分析

相關(guān)性分析可以較好地協(xié)調(diào)各性狀間的相互關(guān)系，有利于評估次要性狀對主要性狀遺傳增益的影響，為大麥育種中多個性狀的選擇提供參考［6］。本研究對58份大麥品種（系）的7個主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析結(jié)果表明，穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)（0.629）最大，這與蔣瑩等的研究結(jié)果［4，6］相一致。本研究結(jié)果表明，穗長與千粒重呈極顯著正相關(guān)，與穗粒數(shù)、產(chǎn)量、不孕粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；與劉海翠等對裸大麥的研究中穗長與穗粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)的結(jié)果［5］一致；謝俊花對小麥的研究認(rèn)為產(chǎn)量構(gòu)成因素千粒重與穗粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)［16］，本研究中千粒重和穗粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)的結(jié)果與之基本一致。

聚類分析是一種將研究對象分為相對同質(zhì)群組的統(tǒng)計分析方法，能為選擇有利用價值的類群提供依據(jù)［17］。卓嘎等依據(jù)農(nóng)藝性狀將西藏青稞地方品種劃分為穗粒數(shù)多、高稈大穗、千粒重高、矮稈穗粒數(shù)少等4個組［18］，張新忠等依據(jù)千粒重將187份大麥品種（系）聚為高、中、低粒重3類，認(rèn)為大麥籽粒性狀具有廣泛的遺傳變異［19］，董攀等利用聚類分析將小麥品種（系）分類，挖掘到矮稈、分蘗力強和優(yōu)質(zhì)小麥品種［20-21］。呂建珍等對谷子品種（系）的研究，篩選出大穗、矮稈、早熟的材料［22］。本研究將58份大麥品種（系）劃分為4個類群，類群的劃分與穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量、株高、穗長等性狀密切相關(guān)，不同類群間的農(nóng)藝性狀差異較大，各類群間存在顯著性差異。類群Ⅰ的主要特征是穗粒數(shù)最多，有效穗數(shù)最少，為多粒型品種（系）；類群Ⅱ表現(xiàn)為不孕粒數(shù)最多，產(chǎn)量最高，為高產(chǎn)型品種（系）；類群Ⅲ表現(xiàn)為有效穗數(shù)最高，千粒重最高，穗粒數(shù)、株高、不孕粒數(shù)均最低，為多穗型品種（系）；類群Ⅳ表現(xiàn)為平均株高最高，穗長最長，為高稈大穗型品種（系）。這與馬艷明等的研究結(jié)果［13］基本相同。

3.3參試大麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀的主成分分析和綜合評價

主成分分析是將多個彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換成新的少數(shù)幾個彼此獨立的綜合指標(biāo)［23-26］。門秀麗等對內(nèi)蒙古多棱大麥種質(zhì)資源進(jìn)行主成分分析，篩選出株高、主穗長、主穗粒數(shù)、主穗粒重對單株粒重貢獻(xiàn)率較大，因此想獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種，應(yīng)重視這些性狀的選擇［24］。本研究對58份大麥材料進(jìn)行主成分分析，前3個主成分的累計貢獻(xiàn)率為86.25%，代表了7個農(nóng)藝性狀的絕大部分信息，第1主成分貢獻(xiàn)率為59.43%，是穗粒數(shù)、千粒重和不孕粒數(shù)等性狀的綜合反映；其中，穗粒數(shù)和不孕粒數(shù)有較高的正向載荷，千粒重有較高的負(fù)向載荷，因此選擇性狀時，應(yīng)充分考慮穗粒數(shù)、千粒重和不孕粒數(shù)的綜合影響，要想獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種，應(yīng)重視這些性狀的選擇。

種質(zhì)的綜合評價（得分）是基于主成分分析對性狀數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用綜合得分值可為育種者提供直觀、便捷、量化的參考指標(biāo)［24-27］，利用主成分分析，構(gòu)建大麥品種（系）多性狀的綜合評價方程，為大麥種質(zhì)的鑒評、篩選及親本利用提供依據(jù)。因此，可借助大麥品種（系）的綜合評價選育目標(biāo)親本，從而培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的大麥新品種。

4結(jié)論

本研究分析了58份大麥品種（系）的主要農(nóng)藝性狀特點及遺傳多樣性，結(jié)果表明58份大麥品種（系）的主要性狀間存在較為豐富的遺傳變異，7個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為8.85%～76.89%；多樣性指數(shù)變化范圍為1.22～2.09；依據(jù)7個農(nóng)藝性狀可將58份大麥品種（系）分為4個類群，不同類群間的農(nóng)藝性狀差異較大，存在顯著性差異。主成分分析結(jié)果表明，前3個主成分的信息量為總信息量的86.25%，反映了全部信息中的大部分信息。結(jié)合主成分分析，構(gòu)建大麥品種（系）的綜合評價回歸方程，鑒評篩選了特異種質(zhì)和綜合性狀較好的親本材料，得到了綜合性狀較好的前10位品種（系），可為大麥種質(zhì)收集利用和育種改良提供理論依據(jù)。

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