玉米杂交种产量性状的聚类分析

王永行 白立华 杜瑞霞 郭宏强 杨钦方

摘 要：该文通过对21份玉米杂交种的产量性状进行聚类分析，对玉米产量性状间的相关关系进行了研究，为玉米育种工作提供科学的理论依据。采用R型聚类，组间连接Pearson相关计算10个性状的相关关系。结果表明，10个性状可以划分4类，Ⅰ类为穗粒数、行粒数、出籽率；Ⅱ类为单株粒重、小区产量、穗行数；穗粗为Ⅲ类；Ⅳ类为突尖长、穗长、百粒重。通过典型筛选，可以用穗粒数、单株粒重、穗粗、突尖长4个产量指标代替原来的10个产量性状对品种进行评价。

关键词：玉米；产量性状；聚类分析

中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）07-25-03

Abstracts：In this paper，the relationship among yield traits of maize was studied by cluster analysis of 21 Maize Hybrids，using R type clustering，inter group connect and the Pearson correlation to calculate the relationship of ten traits，which provides scientific theoretical basis for maize breeding. Ten characters can be divided into four categories in the results. Class I includes the number of grains per spike，grain number and seed rate，class Ⅱ includes grain weight per plant，grain yield，ear row number，ear diameter is class Ⅲ，class Ⅳ includes sudden sharp，spike length and 100 kernel weight. By typical screening，10 yield traits could be replaced by grain number per plant，grain weight per plant，spike diameter and spike length to evaluate varieties.

Key words：Maize；Yield characters；Clustering analysis

系统聚类是一种研究品种间遗传差异，简化性状间复杂关系的重要方法，用于剖析玉米杂交种产量性状差异，明确性状间的主次关系，筛选产量性状的典型指标，为玉米育种工作提供理论依据。玉米作为三大粮食作物之一，其重要性不言而喻，玉米产量性状的相互关系一直是广大玉米育种工作者所关心的问题。刘二明等[1]对水稻稻瘟病抗性进行聚类分析，鲍江峰等[2]对中国纽荷尔脐橙主要食味品质进行研究，罗俊等[3]对甘蔗不同品种光合特性进行探讨，同时，该方法还在红麻[4]、谷子[5]、甜糯玉米[6]等相关作物或领域进行了研究。聚类分析对玉米的研究主要集中在玉米自交系配合力[7-10]，玉米苗期氮素吸收利用效率[11]等方面，而对玉米杂交品种及其农艺性状进行R型聚类分析的研究鲜见报道。

1 材料与方法

1.1 供试材料 数据来源于2014年内蒙古玉米区试21份杂交种试验结果，试验采用随机区组试验设计，设3次重复，行长5m，株距0.269m，行距0.55m，密度为4 500株/667m2，试验管理略高于大田。考种的产量性状有：百粒重、穗长、穗粗、穗行数、突尖长、出籽率、行粒数、穗粒数、单株粒重、小区产量等。

1.2 分析方法 采用Office Excel2003、SPSS17.0进行相关及系统聚类分析，系统聚类采用组间连接法，度量标准采用Pearson相关法并绘制了10个产量性状的聚类冰状图和树状图。

2 结果与分析

2.1 各性状的描述性统计分析 由表1可见，21个品种10个产量性状的变异系数变化较大，在0.53～13.29，其中突尖长的变异系数最大，出籽率的变异系数最小。可见，不同性状变异系数不同，造成以上情况的原因主要有2个方面，一方面是由其自身的基因型所决定的，另一方面受基因与外部环境互作造成的。

2.2 产量性状的聚类分析（R型） 采用系统分析组间连接法，Pearson相关性作为衡量标准，得出10个性状的聚类冰状图和树状图（图1、图2），从树状图可以看出，10个性状被分为以下4类：Ⅰ类为穗粒数、行粒数、出籽率；Ⅱ类为单株粒重、小区产量、穗行数；穗粗为Ⅲ类；Ⅳ类为突尖长、穗长、百粒重。在玉米杂交种进行综合评价时，可将原来的10个产量性状用4个指标来替换，即4个指标可以来解释10个产量性状的全部信息。

2.3 不同产量性状聚类过程（R型）分析 系数代表各产量性状的相关关系，相关性越强的先聚为一类，聚类过程见表2，例如：穗粒数和行粒数相关系数最大为0.905，首先聚为一类，其次小区产量与单株粒重相关为0.788聚为一类，以此类推通过9次迭代将10个性状聚为4类。

3 讨论与结论

聚类分析作为一种理想的多变量统计方法已经广泛的应用到农业生产的各个领域，R型聚类分作为其中重要的分析方法而被大家熟知。各性状通过R型聚类分析但可以反映各性状的亲疏关系，而且可以了解各变量组合间的亲疏关系，从而为育种家在品种选育提供科学的理论依据。本文采用系统聚类的R型聚类方法对21个品种的10个产量性状进行研究，10个性状被划分为4类，Ⅰ类为穗粒数、行粒数、出籽率；Ⅱ类为单株粒重、小区产量、穗行数；穗粗为Ⅲ类；Ⅳ类为突尖长、穗长、百粒重。同一类内产量性状相关关系较大，不同类相关关系较远。

本试验将10个产量性状聚为4类，按每一类的相关指数的大小筛选典型性指标，用典型性指标代替原来全部信息。本文可以用穗粒数、单株粒重、穗粗、突尖长4个因子代替原来全部10个产量来对品种进行描述，综上所述，聚类分析可以有效的应用于玉米育种工作为优良品种选育提供技术支持。

参考文献

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（责编：张宏民）