甜高粱主要农艺性状的主成分分析

王黎明，焦少杰，姜艳喜，严洪冬，苏德峰，孙广全

（黑龙江省农科院作物育种所，哈尔滨150086）

甜高粱主要农艺性状的主成分分析

王黎明，焦少杰，姜艳喜，严洪冬，苏德峰，孙广全

（黑龙江省农科院作物育种所，哈尔滨150086）

对国内外194份甜高粱品种进行了10个主要农艺性状调查。采用主成分分析，发现穗重、生育期、生物产量、穗长、茎粗、分蘖及含糖量等7个因子为农艺性状的主成分。在甜高粱育种中应加强生物产量选择，适当考虑含糖量及生育期，但穗重、分蘖和茎粗不宜过高，并且穗长越短越好。研究结果将为甜高粱的品种改良和创新提供理论依据。

甜高粱；农艺性状；主成分分析

甜高粱具有适应性强、抗旱、耐涝、耐盐碱等优点，且生长迅速、糖分积累快、生物学产量高，不仅能够作青贮饲料，还可生产燃料乙醇［1-2］，因而引起了许多国家的广泛重视。选育农艺性状优良的甜高粱品种越来越重要［3-4］。为明确品种选育时各农艺性状对目标性状作用大小，本文调查了国内外194个甜高粱品种的主要农艺性状并进行了主成分分析，以期为种质创新及杂交种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

国内外甜高粱品种共194份，其中中国品种85份、俄罗斯品种21份、乌克兰品种21份、印度品种22份、墨西哥品种17份、美国品种28份。

1.2 试验方法

农艺性状调查：2009年在黑龙江省农科院试验地进行材料的田间种植，单行区，行长5m。生育期间调查出苗至开花日数、生育日数、分蘖、茎粗、单株重、株高、穗长及含糖量；收获后调查单穗重及千粒重，共10个性状。所有调查项目按照《高粱种质资源描述规范和数据标准》［5］进行，其中含糖量的调查为田间采样后整株榨汁，用测糖仪进行测定。每个品种调查10株，以10株的平均数作为各性状的调查结果。

数据统计方法：将所有品种各性状的平均值运用SAS软件进行主成分分析。采用Jacobi法进行转换，得到一个新的相关矩阵R，从R中求得10个特征根及相应的特征向量，根据累积贡献率≥85%的特征根及相应的特征向量作为主成分［6］。

表1 甜高粱主要农艺性状主成分分析

表2 甜高粱品种主要农艺性状的主成份矩阵

2 结果与分析

相关分析结果列于表1和表2。表1中各特征值的大小代表各综合指标遗传方差的大小，各特征值的累计百分率代表各综合指标对遗传方差贡献的百分率，特征向量表示在各综合指标中供试品种各性状对综合指标贡献的大小。

从主成分分析的初始化特征值和因子提取后的特征值可见，初始化特征值中10个成分的累积贡献率达到100%，其中前7个成分累计达到90%以上，可将这7个成分作为概括不同甜高粱品种农艺性状绝大部分信息的主成分进行分析。

由7个主成分的特征向量可看出，第一主成分中生育日数、单穗重、茎粗及千粒重的正值较大，因为生育期长、茎秆粗壮，使单穗重和千粒重增加，因此把第一主成分称为穗重因子。但穗重增加的同时，单株重和含糖量会降低。第二主成分中出苗至开花期、生育日数、单株重、分蘖、含糖量等性状的正值较大，称为生育期因子，生育期越长，与生物产量相关的单株重越大、分蘖越多、含糖量越高，但单穗重和千粒重降低。第三主成分中单株重、单穗重、千粒重、茎粗、穗长、株高的正值较大，为生物产量因子。说明茎秆粗壮、穗较长、株高较高的品种生物产量较高。第四主成分中穗长、茎粗、分蘖的正值较高，为穗长因子。穗长较长的同时，生物产量和含糖量降低。第五主成分中茎粗、含糖量、穗长、分蘖的特征向量为正值，称为茎粗因子，茎秆较粗，含糖量较高。第六主成分中分蘖、千粒重、单穗重的特征向量为正值，称为分蘖因子，分蘖较多，含糖量和单株重较低。第七主成分中含糖量、穗长、生育期、千粒重的正值较大，称为含糖量因子。含糖量较高，单株重较低。

从以上分析看出，综合与甜高粱生物产量及含糖量有关的农艺性状考虑，第一主成分不应过高，因为穗重的增加使生育期延长、生物产量降低、含糖量降低。第二主成分可适当增加，因为生育期越长，生物产量越高、含糖量越高。第三主成分都是与生物产量和含糖量相关的性状，越高越好。第四主成分应越低越好，因为穗长的增加，使含糖量和生物产量均降低。第五主成分不宜过高，因为茎秆较粗的同时，使单株重和单穗重都降低。第六主成分不应过高，随着分蘖的增加，含糖量和单株重都降低。第七主成分应适当控制，因为虽然含糖量较高，单穗重增加了，但单株重却降低了，且生育期延长。

3 讨论

作物农艺性状中大部分都是数量性状，数量性状的遗传规律比较复杂，许多性状受微效多基因控制，不仅受环境影响，而且各性状之间又相互联系、相互制约。因此，研究和探讨数量性状间表型和内在的遗传联系已成为育种工作者十分关注的问题。作物的主成分分析法将多个相关指标化为少数不相关指标，可以得到相对独立的综合数量指标，解决了各农艺性状对目标性状作用大小难以解释清楚的问题［7］。开展甜高粱育种时，主要育种目标为生物产量高且含糖量较高。通过对国内外甜高粱主成分分析表明，在性状选择中应加强生物产量的选择，适当考虑含糖量及生育期，穗重、分蘖和茎粗不宜过高，同时穗长越短越好。进行材料的性状改良时应对这些性状的作用特点加以重视，此结果将为甜高粱的品种改良和创新提供理论依据。

[1]黎大爵.甜高粱可持续农业生态系统研究[J].中国农业科学，2002，35（8）：1021-1024.

[2]邹剑秋，宋仁本，卢庆善，等.新型绿色可再生能源作物-甜高粱及其育种策略[J].杂粮作物，2003（3）：22-24.

[3]卢庆善.高粱学[M].北京：中国农业出版社，1999：381-415.

[4]王黎明.黑龙江省高粱生产及育种工作展望[J].作物杂志，2007（3）：34-36.

[5]陆平.高粱种质资源描述规范和数据标准[J].北京：中国农业出版社，2006（3）：51-60.

[6]余家林.农业多元试验统计[M].北京：北京农业大学出版社，1993.

[7]徐克学.生物数学[M].北京：科学出版社，1999：12-102.

M ain Com ponent Analysis of Agronom ic Traits of Sweet Sorghum

WANG Li-ming，JIAO Shao-jie，JIANG Yan-xi，YAN Hong-dong，SU De-feng，SUN Guang-quan
（Crop Breeding Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150086,China）

Ten agronomic traits of 194 sweet sorghum varieties from domestic and foreign countries were investigated.Panicle weight，growth period，biomassweight，panicle length，stem diameter，tiller，and sugar content were analyzed as themain components of agronomic traits.For sweet sorghum breeding，it needs to select higher weight of biomass and panicle,proper sugar content and growth period，fit tillers and stem diameter，and shorter panicle length.The investigating information is provided for germplasm improvement and sweet sorghum breeding.

sweet sorghum；agronomic traits；main component analysis

S566.5

A

《中国糖料》编辑部启事

1007-2624（2012）02-0007-02

2011-09-20

现代农业产业技术体系专项（nycytx-12-03-02）；黑龙江省攻关项目（GA09B101-5-12）。

王黎明（1968-），女，研究员，从事高粱育种研究。

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