小麦品质性状的主成分分析

雷加容　余　敖　任　勇　李生荣　周　强　陶　军　欧俊梅　杜小英　何员江

(绵阳市农业科学研究院，四川绵阳621023)

小麦品质性状的主成分分析

雷加容余敖任勇李生荣周强陶军欧俊梅杜小英何员江

(绵阳市农业科学研究院，四川绵阳621023)

我们在大田生产中抽取绵阳市农业科学研究院培育的16个小麦品种样品，进行品质分析，并对其中9个品种的品质性状进行主成分分析研究。结果表明，这9个品种品质性状在品种材料间差异显著，变异丰富。相关分析显示，14对品质性状间差异显著或极显著。主成分分析表明4个主成分的累计百分率达87.73%，其中蛋白质因子的百分率最高(51.94%)，其次湿面筋的百分率为16.98%。

小麦；品质；相关分析；主成分分析

小麦品质是小麦育种和生产的重要目标，同时也是影响小麦产业竞争力的重要因素[1]。绵阳系列小麦品种对四川小麦、乃至对我国小麦生产做出了巨大贡献[2]。任勇等[3]分析了'绵麦37'特异位点在其衍生品种中遗传贡献率；雷加容等[4]调查分析了两系杂交小麦“绵杂麦168”的大田品质性状；李生荣等[5]研究了绵麦367和绵麦51的主要特征特性及高产栽培技术；雷加容等[6-8]调查分析了四川北部大田小麦和仓储小麦的品质性状。但关于绵麦系列小麦品质性状的主成分分析较少。我们以大田生产的16个绵阳市农业科学研究院培育的小麦品种样品为试验材料，采用主成分分析研究绵阳系列小麦品种大田品质性状，以便为这些品种在生产中推广应用和产后加工利用提供依据。

1　材料与方法

1.1材料

2009、2010及2013年四川省北部地区大田生产中随机抽取16个小麦品种，39份样品，具体见表1。

1.2方法

籽粒蛋白质含量参照粮食、油料检验-粗蛋白质测定法GB/T 5511—1985测定；容重按粮食、油料检验-容重测定法GB/T 5498—1985测定；千粒重按粮食和油料千粒重的测定法GB 5519—1988测定；湿面筋含量及面筋指数参照GB/T 14608—1993进行；降落数值参照谷物降落数值测定法GB/T 10361—1989进行；粉质参数参照GB/T 14614—2006进行。

1.3数据处理

根据统计学原理，对样本的品质参数进行处理，用DPS(v7.05版)数据统计软件进行方差分析、相关分析和主成分分析。

2　结果与分析

2.1品质性状表现

由表2可知，16个小麦品种品质性状在材料间差异较大，变异丰富。千粒重变幅为41.2～54.6g，平均为47.8g,有12个小麦品种千粒重在45g以上，绵麦43的千粒重最高(54.6g)；容重变幅为686～808g/L，平均值为753g/L,只有4个品种容重在770g/L以上；籽粒蛋白质含量变幅为9.3%～13.9%，平均值为11.20%，只有1个品种籽粒蛋白质含量在13%以上，其余12个品种籽粒蛋白质含量在13%以下，达弱筋小麦标准[9]；降落值变幅为200.0～321.5s，平均值为258.0s，有9个品种在250s以上；湿面筋变幅为14.0%～31.1%,平均值为23.6%，只有3个品种湿面筋在28.0%以上，达中筋标准[9]，而13个品种湿面筋在28%以下，达弱筋标准[9]；吸水率变幅为50.9%～63.4%,平均值为55.8%,有8个品种小麦吸水率56.0%以上,达中筋标准[9]；形成时间变幅为0.8～6.2min，平均值为2.1min；稳定时间变幅为1.0～6.7min，平均值为3.3min，其中有8个品种稳定时间在3～7min，达中筋标准[9]，有8个品种稳定时间在3.0min以下，达弱筋标准[9]；软化度变幅为46～244 BU,平均值为127 BU。

各品质性状变异系数依次为：形成时间>稳定时间>软化度>湿面筋>降落值>籽粒蛋白质>千粒重>吸水率>容重(表2)。可以看出，各品种的形成时间、稳定时间、软化度和湿面筋等4个品质性状变异系数高(>20%)，表明品种材料间差异大，可选择范围较宽，这些品质性状存在丰富的变异类型。而其余品质性状表现适中。

表1　分析材料名称及基本情况

表2　小麦品质性状表现

2.2品质性状的相关分析

在品质性状相关分析结果(表3)中，有14对品质性状间相关差异显著或极显著，有11对品质性状间偏相关差异显著或极显著。在相关分析中，千粒重与容重、籽粒蛋白质和湿面筋，容重与籽粒蛋白质、湿面筋和形成时间，形成时间和稳定时间，湿面筋与吸水率，吸水率与软化度等14对品质性状呈显著或极显著正相关。在偏相关分析中，湿面筋与千粒重和容重，形成时间与容重和吸水率，稳定时间与形成时间，软化度与吸水率和稳定时间等7对品质性状是显著或极显著正偏相关；吸水率与容重，稳定时间与容重和吸水率，软化度与形成时间等4对品质性状是显著或极显著负偏相关。从而看出，供试小麦品质性状间有着复杂的相关关系。

表3　小麦品质性状的相关分析

注：*表示0.05显著水平，**表示0.01显著水平。左下角为相关,右上角为偏相关。相关系数临界值,a=0.05时,r=0.4973;a=0.01时,r=0.6226。

2.3品质性状主成分分析

为了能更充分反映各因素中起主导作用的综合指标，对供试小麦中的9个品质性状进行主成分分析，并计算出相关矩阵的特征根和相应的特征向量及特征根的累计百分率(表4)。根据累计百分率≥85%的标准，前4个主成分的累计百分率为87.73%，这4个主成分包含绝大部分相关信息。

第一主成分特征值为4.67，百分率为51.94%，主要反映蛋白质的影响，其次是稳定时间与千粒重等，可称为蛋白质因子；若提高蛋白质含量，千粒重和湿面筋都会减少，稳定时间和形成时间会缩短，而吸水率会增加。

第二主成分特征值为1.53，百分率为16.98%，主要反映湿面筋和吸水率的影响，其次是千粒重、形成时间和软化度，可称为湿面筋因子；伴随着湿面筋的增加，形成时间会缩短，吸水率、千粒重和软化度会减少。

第三主成分特征值为1.02，百分率为11.39%，其中降落值的作用最大，其次是容重和稳定时间，可称为降落值因子；伴随降落值的增加，容重会增加，稳定时间会延长。

第四主成分特征值为0.67，百分率为7.42%，其中形成时间的作用最大，可称为形成时间因子；若延长形成时间，湿面筋和软化度会增加，而千粒重减少，稳定时间会缩短。

表4　小麦主要品质性状的主成分分析

3　小结与讨论

3.1结论

本研究表明，供试小麦的形成时间、稳定时间、软化度和湿面筋的变异系数高(≥20%)，而容重、吸水率和千粒重的变异系数低(<8%)；供试小麦品质性状间有着复杂的相关关系，其品质性状的4个主成分的累计百分率为87.73%。

3.2讨论

研究表明，绵阳市农业科学研究院培育的小麦品种的籽粒蛋白质与湿面筋呈极显著正相关，这与我们以前[4]研究两系杂交小麦'绵杂麦168'大田品质性状较一致。我们研究的小麦样品取自于大田生产，因此小麦品质性状相关分析及主成分分析结果对大田生产及其后加工有指导意义。

本研究表明，绵阳市农业科学研究院培育的小麦品种的蛋白质、湿面筋、降落值和形成时间等4个主成分的累计百分率达85%以上，其中蛋白质因子的百分率最高(51.94%)。这与薛香等[10]研究较相似，其对13个品质性状指标按主成分分析可简化为5个主成分因子,累积贡献率达85.52%。

[1]何中虎,宴月明,庄巧生,等.中国小麦品种品质评价体系建立与分子改良技术研究[J].中国农业科学,2006,39(6):1091-1101.

[2]李生荣.20世纪绵阳号小麦品种选育及应用[J].西南科技大学学报,2003,18(4):79-83

[3]任勇,李生荣,罗建明,等.绵麦37特异位点在其衍生品种中的遗传贡献率分析[J].遗传,2014,36(2):145-151

[4]雷加容,余敖,李生荣,等.两系杂交小麦绵杂麦168品质性状分析[J].安徽农学通报,2014,20(15):35-37,77

[5]李生荣,杜小英,任勇,等.国审小麦新品种绵麦367和绵麦51及高产栽培技术[J].农业科技通讯,2014(6):206-208.

[6]雷加容,余敖,李生荣,等.四川北部小麦品种的品质性状及其区域差异性调查研究[J].西南农业学报,2013,26(Suppl.):29-32

[7]雷加容,余敖,任勇,等.四川北部大田小麦品质性状分析[J].农业科技通讯,2014(8):88-91

[8]雷加容,余敖,李生荣,等.四川北部仓储小麦的质量调查[J].农业科技通讯,2014(7):94-96

[9]中华人民共和国.GB/T 17320—1998#专用小麦品种品质[S].北京：中国标准出版社，1998

[10]薛香,郜庆炉,杨忠强.小麦品质性状的主成分分析[J].中国农学通报，2011,27(7):38-41

Principal Components Analysis of Qualitative Traits in Wheat

LEI Jia-rong, YU Ao , REN Yong, LI Sheng-rong, ZHOU Qiang,TAO Jun, OU Jun-mei, DU Xiao-ying,HE Yuan-jiang

(Mianyang Academy of Agricultural Sciences,Mianyang, 621023,China)

In this research, the samples of 16 wheat varieties bred by Mianyang Academy of Agricultural Sciences were collected from wheat production fields of performing quality analysis, of which nine were subjected to the principal components analysis of their qualitative traits. As the result, the nine varieties had significant differences in qualitative traits, revealing substantial variations. The correlation analysis showed that 14 pairs of qualitative traits had significant or very significant levels of correlation. The principle components analysis demonstrated that four principal components accounted for the accumulative percentage of 87.30% of these traits, with protein having the highest percentage of 51.49%, followed by wet gluten (16.98%).

Wheat; Qualitative Traits; Correlation Analysis; Principal Components Analysis

2015-02-05

国家小麦产业技术体系绵阳综合试验站(CARS-3-2-40)；优质弱筋小麦新品种绵麦51的高产栽培与产业化示范(2013GB2F000408)；强优势杂交种绵杂麦168示范推广与产业化(12CGZHZX0753)。

雷加容(1969-)，女，高级农艺师，硕士，主要从事小麦品质分析和栽培研究工作。