春甘蓝新材料主要性状偏相关和聚类分析

杜海平，曹孟梁，2，刘 洁

（1.山西省农业科学院农业科技信息研究所，山西太原030031；2.太原市小店区孙家寨益丰蔬菜品种示范园，山西太原030032）

春甘蓝新材料主要性状偏相关和聚类分析

杜海平1，曹孟梁1，2，刘 洁1

（1.山西省农业科学院农业科技信息研究所，山西太原030031；2.太原市小店区孙家寨益丰蔬菜品种示范园，山西太原030032）

2015年对10份春甘蓝新材料主要表型性状进行了研究。变异分析结果表明，这批新材料具有可挖掘的创新潜力。偏相关分析结果表明，单球质量与球横径、球高呈极显著正相关，与外叶数和开展度呈极显著负相关。据聚类分析把材料分为3类，通过描述性统计分析给出了每类的特点。并提出了春甘蓝推广、选育策略和栽培方向。

春甘蓝；单球质量；创新潜力；偏相关分析；聚类分析

甘蓝是我国主要栽培蔬菜之一[1-2]，其典型代表是结球甘蓝，俗称圆白菜、卷心菜、疙瘩白等，具有耐寒、抗病、适应性强、易贮耐运、产量高、品质好等特点[3]，因其价格低廉、营养丰富[4-5]，在世界卫生组织推荐的最佳食物中排名第3[6-7]，被称为“菜中之王”，能治“百病”[8-9]。因此，甘蓝在种质表型评价方面被投入了相当多的关注与研究。但是由于各种原因，研究结论常常不尽一致，甚至会相去甚远。

王翠仙等[10]采用连续单株选择加分类标记的方法，选出创新甘蓝种质资源，结果认为，球高是很重要的数量遗传性状。张恩慧等[11]研究认为，外叶数和球横径是决定叶球质量的主要因素。吉立柱等[12]研究得出，提高叶球产量应考虑提高株高和叶球高，同时为兼顾球形指数又需要降低叶球高、提高球横径。王万兴[13]研究认为，叶球质量与中心柱长、叶球高性状的表型呈极显著正相关，与开展度相关性不显著。方荣等[14]研究认为，叶球质量与开展度、外叶数、球横径、中心柱长、生育期呈极显著正相关，与叶球高不相关；外叶数与开展度、球横径、生育期呈极显著正相关。王超等[15]研究认为，外叶数与叶球高、球横径、中心柱长不相关。郭惊涛等[16]研究认为，叶球质量与开展度呈极显著正相关、与中心柱长呈显著正相关，与株高、外叶数、球横径相关性不显著，与叶球高相关系数为0.01，几乎不相关。

可见，由于不同系谱材料、不同试验方法、不同地域环境、不同种植方式、不同性状选择、不同时间节点、不同人员操作等，都会使研究结果大不相同。

另外，对于种质资源表型性状的研究，由于它与环境的相互影响更加直观，因而是分子评价不可替代的，必将继续广泛应用于核心种质构建和资源分类[17]。同时，在育种和栽培上，寻找甘蓝不同类群之间的差异，了解不同性状之间的关系，掌握主要指标的影响因子，对于提高材料选择效率、制定合理方案、加快科研进程具有重要的指导作用[12]。

本试验对10份春甘蓝新种质材料，应用变异分析、偏相关分析、聚类分析和描述性统计分析，研究其表型（农艺）性状差异、创新潜力、内在系谱关系及影响叶球质量的主要构成因素，以期为北方9省区春甘蓝的推广、定向选育栽培提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试的10份春甘蓝材料由中国农科院花卉蔬菜研究所提供，主要涉及北方9省区春甘蓝种质新材料，编号为C1～C10号，其中，C10为对照品种。

1.2 试验设计

试验在太原市小店区孙家寨益丰蔬菜品种示范园按照统一方案实施，采取完全随机设计，3次重复。总面积615m2，包括保护行、水渠；行距50cm，株距30 cm，留苗密度为6.3万株/hm2；每个小区长5.1 m、宽3 m，6行区，每行17株；每个品种3个小区，种植面积共45.9 m2；保护行种植同类型品种；田间管理高于当地普通蔬菜种植水平；育苗方式为无土穴盘点播工厂化管理，定植方式为平畦栽植。按照实施方案，只防虫不防病，只除草不去杂。

2015年1月28日温室育苗，3月28日每小区东西6行带坨定植于大田，井水灌溉。5月25日至6月5日先后进入成熟期，6月3日开始陆续进行抗逆性调查、考种等，记载项目均按照规定标准进行。成熟期每个小区随机选取5株，每株测量外叶数、开展度横径和纵径、球高、球横径、中心柱长和柱粗、单球质量，每个品种按15株计算平均值（每个品种生育期只统计1个值）。由于本次试验抗逆性等表现差异不突出，不计入本次分析。

1.3 数据统计

数据整理分析用SPSS软件进行。偏相关分析使用150株样本数据（每品种15株）；聚类分析使用系统法，类间距离采用Ward法，样品间距离采用Block法，数据变换采用“range from0 to1”方法[18]。

2 结果与分析

2.1 参试材料主要农艺性状表现和概要分析

由表1可知，从平均表现来看，材料C7与C8单球质量最小，为1.09 kg，C2单球质量最大，为1.55 kg，变异系数12.2%，栽培潜力尚可；材料C4生育期最短，为57 d，C7生育期最长，为68 d，二者相差11 d，变异系数只有4.7%，可能是由于没有统计所选植株的个体成熟期，只是统计了每份材料总体70%成熟时的日期为其成熟期。

表1 参试材料主要农艺性状平均表现及概要情况

从150株个体表现来看（除生育期外），其标准差和变异系数都比按每份材料均值所统计的标准差和变异系数大许多，表明个体间差异明显大于均值间差异。整齐度最差的数量性状是中心柱长，变异系数为22.6%，在3.1～10.4 cm，平均值（6.6± 1.5）cm；其次是外叶数和单球质量，变异系数分别为17.0%和18.7%。球高是变化幅度最小的数量性状，其变异系数也有8.2%，在12.0～17.7 cm。可见，群体内的材料很丰富，可供创新的种质资源潜力不可低估。比如单球质量为0.62～1.76 kg，其栽培潜力就很大。

2.2 农艺性状间的相关分析与偏相关分析

表2右上部分数值是农艺性状间的相关系数，与单球质量呈极显著相关的性状有4个，其绝对值大小排序为：球横径＞球高＞中心柱长＞外叶数，其中，外叶数与单球质量呈极显著负相关。表2左下部分数值是农艺性状间的偏相关系数，与单球质量呈极显著偏相关的性状也有4个，其绝对值大小排序为：球横径＞球高＞外叶数＞开展度横径，其中，外叶数、开展度横径与单球质量呈极显著负相关。

这2种结果有一定的出入，相关分析中与单球质量极显著相关的中心柱长在偏相关分析时变得几乎不相关了，而开展度横径则由原来几乎不相关（相关系数＝0.022）变成现在偏相关分析下的极显著负相关。可见，相关系数不是非常可靠，农艺性状间往往信息冗余、重叠、相互影响、彼此制约，从而会掩盖真实性，而偏相关系数则可以正确评估变量间的相关程度。

表2 春甘蓝农艺性状之间的相关系数和偏相关系数

2.3 10份材料的聚类分析和描述性统计分析

聚类分析结果表明，10份春甘蓝材料可以分为3类，其中，C9，C10，C8，C3，C1为第1类，C2，C4为第2类，C5，C6，C7为第3类（图1）。方差分析结果显示，3类之间总体上差异显著，有6个性状也差异显著（图2），根据显著性大小排序依次是开展度横径＞开展度纵径＞球高＞单球质量＞外叶数＞生育期（在0.05水平下）。以中心柱粗最难区分这3类，其次是中心柱长、球横径。下面具体分析每类的特点。

从表3可以看出，第1类主要特征是“球高、单球质量”2个值最小，外叶数最多；在不考虑显著差异时，球横径、中心柱长最小。第2类主要特征是“单球质量、球高”2个数最大，生育期最短，为58.5 d；外叶数、开展度横径、纵径最小；在不考虑显著差异时，中心柱最细，球横径最大。第3类主要特征是开展度横径、纵径最长，生育期最长（平均为64 d）；在不考虑显著差异时，中心柱在3个类中最长最粗。

表3 每类材料的平均值

3 结论与讨论

本研究变异分析结果表明，10份甘蓝种质材料能够继续创新的潜力仍然比较大。比如变异系数最小的球高只要平均增加1 cm，每公顷产量就会增加几吨。而其他性状变异系数更大，可供选择范围就更广了。虽然从遗传理论上看，如果某性状变异程度大，则其遗传力会小，对该性状的选择效果就差。但是从栽培实践上讲，如果某性状变异程度大，则其易受环境影响，那么通过栽培条件和措施的变化就容易改变该性状的表现，即它的栽培潜力也大。本次春试甘蓝，各性状变异系数为8.2%～22.6%，栽培潜力很大，可以综合从中选择一些外叶数较少、开展度较小而球高球径比较大的品种，比如第2类的C2和C4，继续进行定向培育。外叶数少了，开展度小了，种植密度可以随之增加。

聚类分析结果表明，10份材料可以分为3类，这3类总体上差异显著，在开展度横径纵径、球高、单球质量、外叶数、生育期这6个性状上差异显著或极显著，可为材料筛选、定向选育及组合后的预估综合性状表现提供良好的亲本。第1类品种球矮小而质轻，外叶数多，中心柱短，是追求紧密型甘蓝、满足家庭喜好小球型这2种要求的上佳选择，尤其是C8，不仅单球质量小，而且大小一致，建议推广至以家庭消费为主的山西等北方类似地区。第2类品种单球质量最大，球较高而阔，早熟，生育期平均58.5 d；外叶少，开展度小，中心柱细，是追求单球大而重、适合集体购买的理想品种，同时也是寻求外叶数少、开展度小的后备选育材料（其中C4与山西2013年审定品种“惠丰8号”[19]表现几乎一样），建议推广至京津地区（午饭主要在外消费）。第3类品种开展度大，生育期长（平均为64 d），中心柱长而粗，从数量性状上考虑在10份材料中优势相对不强。根据以上3种分类情况也可初步得出，外叶数较多、开展度较大是制约单球质量的部分因素。但是建议大力发展小球型甘蓝，提高种植密度。

偏相关分析结果表明，决定单球质量的性状有4个：球横径和球高是正向因子，外叶数和开展度在一定范围内是反向因子。这与王万兴等[13-14，16，20]结论有的一致、有的不一致。之所以会发生这种情况，是因为大家所测的性状项目不完全一样，多一个或少一个性状项目所进行分析的结果常常不一样，甚至大相径庭。建议相关协会或组织出台一个比较全面的“凡做研究试验必须测量的性状及要求”标准，这样大家的研究才有可比性，才能互相借鉴。

［1］杨丽梅，方智远，刘玉梅，等.“十一五”我国甘蓝遗传育种研究进展[J].中国蔬菜，2011（2）：1-10.

［2］张百俊，刘弘.叶霸在结球甘蓝上的应用效果初报[J].河南农业科学，2003（12）：47-48.

［3］何娜.结球甘蓝富集γ-氨基丁酸工艺及其超细微粉开发研究[D].南京：南京农业大学，2013.

［4］王超.甘蓝类蔬菜的营养与保健 [J].食品研究与开发，2002，23（5）：66-67.

［5］孙秀波，慕美财，李玫瑰，等.十字花科蔬菜硫代葡萄糖苷含量的比较[J].安徽农学通报，2007，13（19）：64-65.

［6］于滨力.世界卫生组织推荐的最佳食物[J].科学养生，2011（2）：9-10.

［7］董辉，顾爱侠，轩淑欣.大白菜—结球甘蓝单体异附加系AC3营养成分分析及评价[J].营养学报，2014，36（4）：401-402，405.

［8］戴光强.卷心菜：平民化价格，帝王般营养[J].饮食科学，2014（11）：16.

［9］田多成，何洪巨，严慧玲，等.甘蓝硫代葡萄糖苷总量性状的QTL定位及分析[J].华北农学报，2014，29（3）：6-10.

［10］王翠仙，武永慧.早熟甘蓝种质资源创新研究[J].山西农业科学，2001，36（1）：34-37.

［11］张恩慧，鲁玉妙，许忠民.甘蓝主要性状通径分析与育种效应评价[J].西北农业学报，1997，6（3）：37-40.

［12］吉立柱，贾占温，孙德岭.早熟甘蓝几个性状的相关和通径分析[J].天津农业科学，2005，11（3）：12-13.

［13］王万兴.结球甘蓝高密度遗传连锁图谱的构建与主要农艺性状的QTL定位[D].北京：中国农业科学院，2013：57.

［14］方荣，陈学军，周坤华.甘蓝主要农艺性状的遗传相关及因子分析[J].江西农业大学学报，2011，33（2）：248-253.

［15］王超，张韬.春甘蓝抽薹特性的研究（Ⅲ）：农艺性状间遗传相关与通径分析[J].东北农业大学学报，2004，35（1）：17-20.

［16］郭惊涛，孟平红，吴康云，等.甘蓝主要农艺性状与产量的相关及通径分析[J].耕作与栽培，2012（3）：48-49.

［17］王海平，李锡香，沈镝，等.基于表型性状的中国大蒜资源遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报，2014，15（1）：24-31.

［18］杜海平.农作物品种最佳聚类方法的研究 [J].山西农业科学，2016，44（7）：918-924.

［19］侯岗，武永慧，王翠仙.早熟甘蓝新品种‘惠丰8号’[J].园艺学报，2014，41（8）：1747-1748.

［20］冯喜元.春甘蓝外叶为何会增多[J].山西农业，2001（4）：19.

Partial Correlation and Cluster Analysis of Main Characters of New Materials in Spring Cabbage

DUHaiping1，CAOMengliang1，2，LIUJie1
（1.Institute ofAgricultural Information，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Sunjiazhai YifengVegetable Varieties Demonstration Gardenin ofXiaodian District ofTaiyuan，Taiyuan 030032，China）

The main phenotypic characters of 10 newmaterials of spring cabbage in 2015 were analyzed.Variation analysis results showed that the newmaterials had innovation potential to be excavated.Partial correlation analysis results showed that head quality had extremely significant positive correlation with head diameter and vertical diameter of head,and had extremely significant negative correlation with number of outer leave and plant breadth.The materials ware divided into 3 categories according to cluster analysis,and the characteristics of each category were given through descriptive statistical analysis.Based on the above,promotional and breeding strategies,and cultivation directions ofspringcabbage were put forward.

springcabbage;head quality;innovation potential;partial correlation analysis;clusteringanalysis

S635.1

：A

：1002-2481（2017）01-0006-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.02

2016-08-15

2015年国家春甘蓝品种区域试验项目（农技种函[2015]133号）；山西省农业科学院科技攻关项目（2012ygg30）

：杜海平（1962-），男，山西太原人，助理研究员，主要从事试验统计分析和大数据应用研究工作。