应用灰色关联分析法筛选优良草莓新品种(系)

杨 雷,李 莉,董 辉,季文章,杨 莉杨莉。

(河北省农林科学院 石家庄果树研究所，河北 石家庄 050061)

中国是世界上的重要草莓生产国,2015年草莓栽培面积达到了15万hm2,总产量超过了400万t[1]。但我国草莓生产中的主栽品种主要还是从国外引进的品种[2],虽然近几年国产自育品种栽培面积在逐渐扩大,但国产品种在生产中的比重还是较低,因此加快评价筛选国内自育优良草莓品种任务艰巨。草莓品种(系)的综合评价是草莓育种工作的重要环节,一个好的评价方法能准确评价筛选出综合性状优良的草莓新品种。

与传统方法相比，灰色关联分析法[3]具有理论简单、计算方便等优点，人们将该方法用于作物种质资源的评价、新品种的筛选、作物产量品质影响因素的探讨以及作物抗性生理研究中,取得了满意的效果[4-11]。综合评价并筛选综合性状优良的草莓新品种,一直是草莓育种者探索的重要课题。因此，我们应用灰色关联系统中的关联度分析法对36份草莓品种(系)进行了综合评价,旨在找出综合性状优良的草莓新品系,为品种审定和杂交亲本材料的选择提供参考。

1 材料和方法

1．1 试验材料

试验材料为河北省农林科学院石家庄果树研究所露地杂交育出的优系35份，以及法国育出的对照品种达赛莱克特。35份优系的杂交亲本、杂交年份情况见表1。

1.2 试验方法

用电子天平称重法测定草莓1、2级果的平均果重;用手持测糖仪测定果实可溶性固形物含量;用日本产FM-1型果实硬度计测定果实硬度;用数显游标卡尺测定果实纵径和横径;用称重法测定30株成熟期草莓的果实产量，统计平均株产量。

1.3 参考品种

虚拟一个理想的参考品种,其8个主要性状值是根据育种目标和经验设计出来的,是所有参试品种和当前主栽品种对应性状的最佳值。根据草莓近期育种目标及石家庄市的实际情况确定草莓主要性状的理想值,组成“参考品种”。

表1 自育的35份草莓杂交优系情况

1.4 分析方法

灰色系统理论是20世纪80年代初由华中理工大学邓聚龙教授创立的。其中灰色关联法是一种因素定量分析方法,其基本思路是根据各因素的统计数据序列计算残差值，得到关联度,关联度越大则两者关系就越密切。灰色关联分析的具体步骤如下:

参考品种的各性状值构成一个参考数列X0(k)={X0(1),X0(2),X0(3),…，X0(m)};第i个参试品种的各性状值构成一个比较数列Xi(k)={Xi(1),Xi(2),Xi(3),…，Xi(m)},其中k为某个时刻，m是品种的性状数；i=1，2，3，…，n,n是参试品种的个数。

X0与Xi在第k点的关联系数由下式计算:

(1)

由于εi(k)数量较多,不便于分析比较,因此将εi(k)求平均值,得各品种的等权关联度ri(公式2)。而事实上品种的各性状的重要性并不相同,应根据重要性的不同赋予不同的权重系数ωk,权重系数的大小是根据以往研究的结果、经验和育种目标而确定的,各性状的权重系数之和应为1,从而求得加权关联度ri′(公式3)。由于ri′比ri能更科学、准确地评价各个品种,因此,在评价时以ri′为标准,以ri为参考。

ri=∑εi(k)/m

(2)

ri′=∑ωkεi(k)

(3)

2 结果与分析

因为品种的各个性状对品种综合表现的贡献存在差异,因此,对草莓的各性状赋予等权具有片面性,其综合评价结果常常产生偏差。根据育种目标和生态条件,赋予各个性状的关联系数以不同权重,从而求出加权关联度,其现实意义更大。我们认为露地栽培草莓的平均株产量和可溶性固形物含量这两个指标相对更为重要,所以把这两个指标的权重值均加大至0.2；其他几个指标的权重值均设为0.1。经过灰色关联分析计算，加权和等权关联度的结果见表2。根据灰色关联分析的原则,关联度越大的参试品种数列与参考品种数列越接近,其综合性能越理想。从表2可以看出,加权关联度的评价结果与等权关联度的评价结果有差异。但本研究加权和等权关联度评价的前6名结果一致,均为675-45、658-16、达赛莱克特、645-43、684-11、642-6。

3 讨论

利用灰色关联度分析法对36个草莓品种(系)的8个指标进行了综合评价,克服了单一性状评价的弊端,评价客观全面,能比较准确地反映品种(系)的实际表现,评价结果与笔者在实际育种过程中观察到的结果一致。

表2 草莓品种(系)各性状测定结果及灰色关联度排序

影响灰色关联分析结果准确性的主要因素是原始数据的真实性、“理想品种”指标的确定、参与分析性状的选取和各性状权重系数的确定。由于参与灰色关联分析的数据多为算术平均值,不能通过方差分析消除试验误差,因而原始数据的真实性和准确性是分析结果可靠与否的首要关键;再就是“理想品种”指标的确定,由于灰色关联度分析是以各性状的相似程度来判断关联程度,因此,“理想品种”指标的确定至关重要,它在很大程度上决定着关联分析结果的可靠性。

刘录祥[12]认为应以育种目标作为确定“理想品种”指标的依据,这是有一定道理的,但是在育种的品种比较试验中育种目标值的确定是有一定困难的。范士杰[13]认为,“理想品种”的各性状值应稍高于所有参试品种相应的性状值,这样能保证关联度的正向性。此外，为了准确地评估某个新品系,其“参考品种”及其各性状的权重系数可由专家结合各地具体生产实际及育种目标评议而确定[14]。

灰色关联分析是对一个发展变化系统进行发展态势的量化比较,不同的时间、不同的生态环境都会影响评价的结果,因此以后还应增加不同气候类型条件下的草莓试验数据,加强研究的系统性和实用性,使研究结果更加准确。