灰色关联度分析在西藏河谷农区甘蓝型油菜育种中的应用

(西藏日喀则市农业科学研究所，西藏 日喀则 857000)

产量是西藏甘蓝型油菜育种目标之一，油菜产量的形成是多个农艺性状相互作用、相互影响的过程。研究分析各农艺性状对产量影响的主次关系，以便对育种过程中品种(系)材料进行合理准确的鉴定筛选，对于指导甘蓝型油菜优良新品种的选育具有十分重要意义。灰色关联分析方法是根据所研究的因子间动态变化的相似程度来判断因子间的密切程度，关联度是反映这种密切程度大小的度量，关联度越大，说明因子间变化的势态越接近，其相互关系越密切[1]。为此，本文利用灰色关联度分析方法，通过对8个甘蓝型春油菜品种(系)的21个农艺性状进行灰色关联度分析，计算出各农艺性状对参试材料单株籽粒产量的灰色关联度及排序，以明确各农艺性状对产量影响的主次关系，旨在为西藏河谷农区甘蓝型春油菜育种中农艺性状的选择提供重要的理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料均为甘蓝型春油菜，分别为大地95、京华165、青杂4号、青杂7号、安引11号、年河18号、年河19号、藏油12号，用Ki(i=1,2,3……，8)表示品种编号,分别标记为K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7和K8。经过2015—2017年的适应性鉴定试验，所有参试材料均能在4—9月完成生长发育。

1.2 试验方法

试验于2018年在日喀则市农业科学研究所开展，试验地肥力中等,试验采用随机区组排列，3次重复，小区净面积6.67 m×4 m=26.68 m2，每小区10行，东西行向，每小区留苗310株，田间管理按照西藏自治区油菜区域试验管理办法进行。

1.3 测定指标与性状

田间调查记载与考种项目均按照《国家油菜品种区域试验记载项目及标准》的要求执行。各试验材料选取具有代表性且长势均匀的10株进行考种测定，试验数据采用10株平均值作为该性状的指标值。根据邓聚龙灰色系统理论[2],将8个油菜品种单株籽粒产量和21个主要农艺性状因素看作1个灰色系统，设单株籽粒产量为参考数列，记为X0；记载与考种项目包括苗期生长天数(d)、花期生长天数(d)、生育期(d)、株高(cm)、分枝部位高度(cm)、一次有效分枝数(个)、二次有效分枝数(个)、有效分枝总数(个)、主花序有效长度(cm)、主花序有效角果数(个)、始角高度(cm)、单株有效角果数(个)、结角密度(个·cm-1)、每角粒数(粒)、千粒重(g)、角果长度(cm)、分支角度(°)、角果表面积(cm2)、一次有效分枝长度(cm)、二次有效分枝长度(cm)、角果籽粒密度(粒·cm-1)，作为比较数列，用Xj(j=1,2,3……，21)表示，分别标记为X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21，然后运用Excel软件按分辨系数为0.5进行关联度分析。

表1 参试材料农艺性状的平均值

2 结果与分析

2.1 8个甘蓝型油菜参试材料的农艺性状及单株籽粒产量分析

从表1可看出，8个甘蓝型油菜的苗期生长天数32～40 d，花期生长天数31～41 d，生育期126～153 d，株高119.2～203.53 cm，分枝部位高度13.25～48.32 cm，一次有效分枝数7.43～11.41个，二次有效分枝数2.33～18.25个，有效分枝总数11.67～28.50个，主花序有效长度60.95～110.40 cm，主花序有效角果数45.22～101.75个，始角高度35.53～65.50 cm，单株有效角果数207.50～431.35个，结角密度0.64～1.05个·cm-1，每角粒数17.34～34.23粒，千粒重3.943～4.714 g，角果长度5.42～7.55 cm，分枝角度30.28～47.38°，角果表面积5.45～11.13 cm2，一次有效分枝长度37.65～72.9 cm，二次有效分枝长度22.10～48.50 cm，角果籽粒密度2.59～5.16个·cm-1，单株籽粒产量20.65～37.84 g。8个甘蓝型油菜参试材料21个农艺性状及产量的差异较大。

2.2 原始数据平均值转变为标准化数据

各农艺性状量纲不一致，需对表1中8个甘蓝型春油菜单株籽粒产量和21个农艺性状的原始数据平均值进行无量纲处理，处理公式：Xj’(Ki)=[Xj(Ki)-Xj]/Sj，Xj’(Ki)为数据无量纲化结果，Xj(Ki)为原始数据，Xj为同一性状平均值，Sj为同一性状标准差，处理后所得的标准化数据见表2。利用表2数据计算出单株籽粒产量与21个农艺性状对应的绝对差值，计算公式：Δj(Ki)=|X0(Ki)-Xj(Ki)|，Δj(Ki)为产量与各农艺性状的绝对差值，X0(Ki)和Xj(Ki)分别为Ki品种的单株籽粒产量和农艺性状。所得绝对差值结果见表3。

2.3 单株籽粒产量与21个农艺性状的关联系数、关联度及排序

以影响单株籽粒产量的21个农艺性状作为比较数列,单株籽粒产量作为参考数列,利用表3数据计算关联系数，计算公式：ξj(Ki)=[Δj(Ki)min+ρ×Δj(Ki)max]/[Δj(Ki)+ρ×Δj(Ki)max]，ξj(Ki)表示关联系数，Δj(Ki)表示绝对差值，ρ表示分辨系数(取值0.5),Δj(Ki)max和Δj(Ki)min分别表示最大差值和最小差值，分别为3.048和0.006。8个品种同一农艺性状关联系数的算术平均值为该农艺性状的关联度，将关联度按照大小进行排序，所得结果见表4。

由表4的灰色关联度及排序可以看出，在西藏河谷农区甘蓝型春油菜单株籽粒产量与21个农艺性状的关联度顺序表现为主花序有效角果数(X10)>主花序有效长度(X9)>每角粒数(X14)>一次有效分枝长度(X19)>单株有效角果数(X12)>角果籽粒密度(X21)>千粒重(X15)>始角高度(X11)>二次有效分枝长度(X20)>株高(X4)>花期生长天数(X2)>一次有效分枝数(X6)>生育期(X3)>苗期生长天数(X1)>二次有效分枝数(X7)>有效分枝总数(X8)>分枝部位高度(X5)>分支角度(X17)>结角密度(X13)>角果表面积(X18)>角果长度(X16)。上述结果表明，在株行距及密度相同的条件下，对甘蓝型春油菜单株籽粒产量影响最大的农艺性状是主花序有效角果数和主花序有效长度，影响最小的农艺性状是角果表面积和角果长度。

表2 原始数据平均值标准化

表3 单株籽粒产量与各农艺性状的绝对差值

2.4 21个农艺性状间的关联性分析

分别以甘蓝型油菜参试材料的21个农艺性状之一为参考数列，其他农艺性状为比较数列，计算各农艺性状之间的关联系数和关联度，计算公式同2.3，最后构成关联度矩阵，结果见表5。

由表5可以看出，与单株籽粒重关联密切的前8位农艺性状中，其他农艺性状与这8个农艺性状关联性表现为：与主花序有效角果数关联密切的是主花序有效长度和株高；与主花序有效长度关联密切的是苗期生长天数；与每角粒数关联密切的是角果籽粒密度和主花序有效角果数；与一次有效分枝长度关联密切的是主花序有效长度；与单株有效角果数关联密切的是二次有效分枝数和主花序有效角果数；与角果籽粒密度关联密切的是一次有效分枝数；与千粒重关联密切的是一次有效分枝长度、株高和主花序有效角果数；与始角高度关联密切的是分枝部位高度。以上分析结果表明，在栽培条件相同的情况下，与油菜籽粒产量三因素单株有效角果数、每角粒数和千粒重密切相关的共同因子是主花序有效角果数。

3 结论与讨论

油菜产量的形成是多个农艺性状相互作用、相互影响的过程。应用灰色关联度分析方法对不同甘蓝型春油菜品种进行多个农艺性状综合分析比较，从中寻找出影响西藏河谷农区甘蓝型油菜单株籽粒产量的主次因子，利用这些因子可以在田间试验中直观的完成品种(系)材料的鉴定，此方法克服了单项数量性状指标评价品种的不足，有较强的可比性和可靠性。8个甘蓝型春油菜品种21个农艺性状的灰色关联度分析结果表明：与单株籽粒产量关系密切的农艺性状是主花序有效角果数，关联度达到0.830，其次是主花序有效长度、每角粒数、一次有效分枝长度、单株有效角果数等，在栽培条件相同的情况下，结角密度与单株籽粒产量关联度排序为第19位，影响较小，结合农艺性状间的关联性分析结果，通常是主花序有效长度和一次有效分枝长度越长，其主花序有效角果数和一次有效分枝角果数也就越多，在增加单株角果数的同时，也加大了主花序角果数和一次有效分枝角果数占单株角果数的比重，间接的增加了每角粒数和千粒重，提高了单株籽粒产量；油菜产量集中于结角层，高效的结角层有利于叶片、角果光合作用的交替进行[3]；根据李庆生等研究结果可知，结角层的厚度和密度是油菜重要的群体质量形态指标和综合性经济指标，而厚度、密度主要受第一次有效分枝着生位置(即本文的分枝部位高度)、主轴长度(即本文的主花序有效长度)、一次分枝长度和主轴及一次分枝数、二次分枝数、角果着生密度(即本文的结角密度)的影响[4]。在本试验中，主花序有效长度、一次有效分枝长度、分枝部位高度与单株籽粒产量关联度排序分别为第2、4、17位，一次有效分枝数、二次有效分枝数、结角密度与单株籽粒产量关联度排序分别为第12、15、19位，而油菜植株形态的其他指标如始角高度、二次有效分枝长度、株高与单株籽粒产量关联度排序则分别为第8、9、10位，说明在西藏河谷农区生态环境下，决定油菜角果结角层高效的主要性状除主花序有效长度和一次有效分枝长度外，还应包括始角高度、二次有效分枝长度、株高在内的油菜植株形态指标；由表4中关联度排序可知，花期生长天数、生育期和苗期生长天数排在株高等农艺性状之后，说明在西藏河谷农区甘蓝型油菜的生长发育是品种育成的重要环节，要想植株获取较高的单株籽粒产量，必须保证植株有一个完整的生长发育过程，通过充足的营养生长和生殖生长，达到高产的目的。本试验结果与黄益国、戴祥来等研究结果相近[5-6]，但与倪正斌等[7]、王毅等[8]的研究结果差异较大，原因可能在于灰色关联分析是对一个发展变化系统进行动态量化比较的一种方法，不同的时间、不同的参试品种及生态环境的差异都会影响产量主导因素的分析[9]。因此，在西藏河谷农区甘蓝型春油菜品种改良和选育的过程中，应根据不同的生态区域，不同的生产需求，制定相应的育种目标，重点观察与单株籽粒产量关联密切且表现稳定的农艺性状，如主花序性状因子(主花序有效角果数、主花序有效长度)、产量三因素构成因子(单株有效角果数、每角粒数、千粒重)、植株形态因子(一次有效分枝长度、二次有效分枝数、始角高度、株高)、生育阶段因子(苗期、花期、生育期)，从而选育出适宜西藏河谷农区生产的高产新品种。

表4 单株籽粒产量与各农艺性状的关联系数、关联度及排序

表5 21个农艺性状的关联度矩阵