新疆春小麦品种（系）农艺性状的主成分和聚类分析

管利军　朱晓平　陶志柱　郑新疆

摘要[目的]对新疆春小麦品种（系）农艺性状进行主成分分析和聚类分析。[方法]以30个新疆自育的春小麦品种（系）为参试品种（系），采用主成分分析和聚类分析法分析各品种（系）的农艺性状。[结果]生育期、最高总茎数、收获穗数和成穗率4个农艺性状是影响新疆春小麦产量的主要因子；在遗传距离8.37水平上将30份品种（系）分为4类。[结论]当春小麦品种（系）生育期较短，最高总茎数适中，收获穗数和成穗率较高时，较易获得高产。

关键词春小麦；农艺性状；主成分分析；聚类分析

中图分类号S512.1+2文献标识码A文章编号0517-6611（2017）31-0034-02

Abstract[Objective]Cluster analysis and principal component analysis were performed for the agronomic traits of spring wheat varieties（lines） in Xinjiang. [Method] 30 spring wheat varieties（lines） were selected，the characters were analyzed by principal component analysis and cluster analysis.[Result] 4 agronomic traits （growth period，the highest total stem number， the number of spike and the rate of spike） were the main factors affecting the yield of spring wheat. 30 kinds of varieties （lines） were divided into 4 categories when the genetic distance was 8.37. [Conclusion] Its easy to obtain high yield when the growth period of spring wheat varieties （lines） was shorter， the highest total stem number was moderate， the number of spike and the rate of spike were higher.

Key wordsSpring wheat；Agronomic characters；Principal component analysis；Cluster analysis

小麦是我国三大粮食作物之一，其面积和产量均占全国粮食作物的1/4左右[1]。新疆是我国西北重要的小麦优势产区和消费区，小麦消费总量和人均消费量都高于全国平均水平，小麦的有效生产与供给对保证全疆粮食供需平衡和区域粮食安全起着至关重要的作用。在现有土地资源的基础上培育高产小麦品种是小麦育种的重要目标。目前小麦育种主要采用的还是杂交育种，因此，选择育种材料是至关重要的环节[2]。

新疆地处我国西北，地理、气候条件复杂，小麦种质资源丰富[3]。

春小麦产量受多种农艺性状的共同作用，明确各农艺性状对产量的影响，对育种和高产栽培都有重要意义[4]。目前对新疆小麦地方品种的研究涉及小麦遗传多样性[5-7]、品质性状[8-9]和分子标记[10-11]等各个方面，但对春小麦农艺性状方面的研究较少。该研究拟从30个新疆春小麦品种（系）中筛选出高产或某些农艺性状表现突出的材料，以期为育种家进一步开展品种选育提供参考依据。

1材料与方法

1.1供试材料与试验地

选用在新疆自育的春小麦品种（系）30个，编号为1～30。

2016 年4月初播种于新疆生产建设兵团第十三师红山农场试验站，选择地力中等，灌溉能及时保障的平坦地块，试验地前茬作物为小麦。

1.2试验设计与方法

播种方式为人工点播，每个品种10行，行长11.1 m、宽1.5 m，小区面积16.7 m2，重复3次，田间试验采用随机区组设计。

成熟收获时从每行中间随机抽取10株进行农艺性状考察，考察指标有生育期（x1）、最高总茎数（x2）、收获穗数（x3）、成穗率（x4）、基本苗（x5）、株高（x6）、穗长（x7）、结实小穗数（x8）、主穗粒重（x9）、穗粒数（x10）、容重（x11）、千粒重（x12）等，取各指标平均值。

1.3数据分析方法

采用DPS 分析软件进行数据处理以及分析[12]。

2结果与分析

2.1农艺性状表现

由表1可知，考察的12个农艺性状变异程度不同，有4个性状的变异系数超过10%，变异系数由大到小依次为生育期、最高总茎数、成穗率、收获穗数、基本苗、穗粒数、主穗粒重、株高、千粒重、结实小穗数、穗长、容重，变异系数最大的是生育期（17.7%），变异系数最小的是容重（1.9%）。由此可知，供试材料在生育期、最高总茎数、成穗率、产量、收获穗数等方面变异丰富，说明这些性状是供试材料性状选择的主要差异性状，在这些性状间进行遗传改良潜力较大；结实小穗数、穗长、容重等性状遗传差异较小，说明供试材料在这几个性状上表现较为稳定，且容重尤其稳定。

2.2主成分分析

為了进一步确定影响春小麦特征特性的主要性状，对变异系数超过10%的4个农艺性状进行了主成分分析[13]，结果见表2。根据累积贡献率≥85%的标准[14]，此项试验入选的主成分有3个，其积累贡献率近9983%（表3），代表了春小麦主要农艺性状的大部分变异。第一主成分的特征值为1.822 56，贡献率为45.564 10%，影响其农艺性状为生育期，将第一主成分称为生育期因子，且增大第一主成分因子，收获穗数、成穗率相应减少，因此，第一主成分因子偏低较好；影响第二主成分的农艺性状为最高总茎数，将第二主成分称为最高总茎数因子，且增加第二主成分因子，收获穗数、成穗率增加，故对于增产的目标，第二主成分因子适中偏高较好；影响第三主成分的农艺性状为收获穗数，将第三主成分称为收获穗数因子，增加最高总茎数和收获穗数，成穗率减少，因此，收获穗数应选择适中偏低。影响春小麦特征特性的主要农艺性状包括生育期、最高总茎数、收获穗数、成穗率。

2.3聚类分析

在主成分分析的基础上，以生育期、最高总茎数、收获穗数、成穗率这4个农艺性状为指标，采用离差平方和法进行聚类分析（图1），在遗传距离8.37水平上把30份品种（系）分为4类，第Ⅰ大类：共有21 份种质材料，包括1、2、3、4、5、6、7、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、24，其生育期、最高总茎数、收获穗数、成穗率的平均值分别为127 d、1 017.9万个/hm2、641.6万穗/hm2、64.4%，其表现为收获穗数较大，最高总茎数、生育期适中，成穗率较低。第Ⅱ大类：共有7份种质材料，包括8、21、23、26、28、29、30，其生

育期、最高总茎数、收获穗数、成穗率的平均值分别为129 d、

924.9万个/hm2、631.7万穗/hm2、68.9%，其表现为成穗率、最高总茎数、收获穗数、生育期均适中。第Ⅲ大类：只有1 份种质材料，编号为25，其生育期、最高总茎数、收获穗数、成穗率的平均值分别为130 d、690.0万个/hm2、529.5万穗/hm2、76.7%，其表现为成穗率较高，生育期较长，最高总茎数、生育期适中，收获穗数较低。第Ⅳ大类：只有1 份种质材料，编号为27，其生育期、最高总茎数、收获穗数、成穗率的平均值分别为125 d、826.5万个/hm2、564.0万穗/hm2、68.2%，其表现为生育期偏短，成穗率、最高总茎数、收获穗数均适中（表4）。

3结论与讨论

（1）小麦品种的这些性状和产量因素之间是相互制约、相互促进、协调发展的，在产量因素的构成上，不能片面强调某一些状的提高，只有品种的各性状协调发展，才能使小麦产量得到进一步提高。

（2）对春小麦品种的遗传类型进行划分，在选择育种材料时突出目标性状，为进行材料选择奠定了基础。

（3）在参试材料中，当第一主成分较低，第二主成分适中，第三、第四主成分较高时，即生育期较短，最高总茎数适中，收获穗数和成穗率较高时，春小麦较易获得高产。

参考文献

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