冀西北食葵地方资源农艺性状分析

白 苇 胡 杨 杨素梅 张宝英 崔金丽 靳 涛 白海花

（张家口市农业科学院，075000，河北张家口）

食用型向日葵（食葵）是菊科向日葵属一年生草本植物，籽粒富含丰富的微量元素和蛋白质，有利于预防心脑血管和癌症等疾病[1]。冀西北是我国食葵主产区之一，生态条件复杂，在食葵长期的生产种植和选择过程中，形成了多生态型的地方品种，从而构成了丰富的地方资源[2]。由于常年种植，食葵品种资源混杂退化，研究其主要农艺性状及其相互关系，对选育优质高产新品种具有重要的意义。相关分析是研究2个处于同等地位的随机变量间的相关关系，通过相关分析可以研究不同性状间的相互关系；主成分分析和聚类分析是遗传育种和种质资源分析研究的主要方法之一[3-4]。

朱东旭等[5]分析了11个国内外向日葵品种9个农艺性状间的关系，株高和盘径与小区产量呈显著正相关，主成分分析中前3个主成分累计贡献率达86.9825%。贾晓军等[6]研究了20个向日葵品种13个农艺性状间的关系，分析得出9对相关性状，通过主成分分析，提取6个主成分的累积贡献率达99.88%。王兴珍等[7]对21个食葵杂交种11个主要农艺性状进行相关分析和主成分分析，分析得出7对相关性状，前3个主成分累积贡献率为64.685%。李素萍等[8]对275个食葵杂交种15个主要农艺性状进行主成分分析，前7个主成分对变异的累积贡献率为 84.90%。在食葵杂交种和亲本选择时，应注意产量高、株高适中、籽粒较长和宽度适中的组合或自交系。柳延涛等[9]对14个油葵品种11个主要农艺性状统计分析，前4个主成分累积贡献率达86.66%。在性状选择上，首先对变异大的性状进行选择是非常重要的；在品种选择上，应注意选择产量和籽仁率、百粒重和单盘粒重均高的品种。聚类分析是将引进的资源按照不同特征组成不同组群，从而进行研究、鉴定，对挖掘和利用优良资源、特异性状具有重要意义，目前已在玉米[10-11]、小麦[12-13]、水稻[14]、亚麻[15]和芝麻[16]等作物种质资源中应用。

本研究从冀西北5大食葵主产区收集到50份地方资源，对其主要农艺性状进行分析研究，旨在全面了解参试材料的性状及性状间的关系，明确食葵资源的遗传基础，为食葵遗传改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以冀西北食葵主产区收集的50份地方资源为供试材料，其中怀安县14份、蔚县13份、涿鹿县4份、阳原县16份及宣化县3份。

1.2 试验地概况

试验于2012年张家口市农业科学院坝下试验基地进行，试验地（40°40′ N，115°55′ E）海拔643m，年日照时数2 906.4h，年平均气温6.2℃，年均降水量349.7mm。试验地土壤有机质18.92g/kg，碱解氮40.2mg/kg，速效磷11.9mg/kg，速效钾115mg/kg，pH值8.1。

1.3 试验方法

供试材料每份种植4行，按顺序排列，小区面积17.28m2（5.4m×3.2m），行距 0.8m，株距 0.6m，田间管理同一般大田。向日葵成熟后，每个小区随机连续选取有代表性的10株用于考种[17]，并考察株高（X1）、茎粗（X2）、盘径（X3）、粒长（X4）、粒宽（X5）、百粒重（X6）、小区产量（X7）、粒型（X8）、粒色（X9）和熟性（X10）。

1.4 数据分析

采用Excel进行数据统计，用SPSS 20.0进行各农艺性状的相关分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同材料农艺性状分析

从50份食葵地方资源的10个主要农艺性状结果（表1）可以看出，各性状在不同材料间差异很大，来源地相同的材料间差异也较大。

表1 冀西北食葵地方资源的来源地和主要农艺性状Table 1 The origins and the characteristics of the confectionery sun flower local resources of northwest Hebei

续表1 Table 1 (continued)

10个主要农艺性状的变异系数变幅为6.98%～54.78%（表2），顺序为粒色＞熟性＞粒型＞小区产量＞粒宽＞百粒重＞株高＞粒长＞盘径＞茎粗，其中，粒色、熟性、粒型和小区产量的变异系数较大，粒宽、百粒重、株高、粒长、盘径及茎粗的相对较小。50份食葵资源材料农艺性状存在较大的变异，资源类型丰富。

表2 10个主要农艺性状变异统计Table 2 Statistics of main ten agronomic characteristics

2.2 主要农艺性状的相关分析

对株高（X1）、茎粗（X2）、盘径（X3）、粒长（X4）、粒宽（X5）、百粒重（X6）和小区产量（X7）7个农艺性状进行相关性分析（表3），有5对性状呈极显著相关，2对呈显著相关，其中只有百粒重与小区产量呈负相关，其余均为正相关。株高与茎粗呈极显著正相关，与盘径呈显著相关，说明株高的增加有利于茎粗和盘径的增加；茎粗与盘径、粒长呈极显著正相关，说明茎粗的增加有利于盘径、粒长的增加；盘径与粒长呈极显著正相关，说明盘径的增加有利于粒长的增加；粒长与粒宽呈极显著正相关，说明粒长的增加有利于粒宽的增加；百粒重与小区产量呈显著负相关，说明百粒重的增加会造成小区产量下降。

表3 主要农艺性状相关分析Table 3 Correlation analysis of main agronomic characteristics

2.3 主要农艺性状的主成分分析

对7个性状进行主成分分析（表4），根据特征值大于1的原则提取了3个因子，这3个因子所解释方差占全部方差的75.704%，能比较全面地反映所有信息。主成分1的贡献率最大，为31.983%，主成分2和3的贡献率分别为25.565%和18.156%。

表4 主要农艺性状的主成分分析Table 4 Principal component analysis of main agronomic characteristics

第1主成分的特征值为2.239，特征向量中粒宽和小区产量载荷为负值，其余均为正值。其中，茎粗、盘径和株高3个性状载荷较高，他们相互之间均为显著或极显著正相关，可称为株型因子。第2主成分的特征值为1.790，载荷较高的性状为粒长和粒宽，可称为粒型因子。第3主成分的特征值为1.271，载荷较高的性状为百粒重和小区产量，可称为产量因子。

2.4 食葵地方资源的聚类分析

对50份地方资源的7个主要农艺性状以欧氏距离和类平均法进行聚类分析，在遗传距离为9处将参试材料分为5个类群（图1）。第Ⅰ类群包括26份材料，株高297.5～324.5cm，茎粗2.4～3.1cm，盘径16.0～23.1cm，粒长16.8～20.9mm，粒宽5.9～7.9mm，百粒重12.9～17.7g，小区产量1.38～5.87kg。第Ⅰ类群材料最多，分布较广，来源包含所有5个产区，小区产量相对较低，其他性状相对居中。第Ⅱ类群包括4份材料，来自蔚县、阳原县和宣化县，粒宽和百粒重相对较高，商品性好。第Ⅲ类群只有2份材料，均来自怀安县，盘径和粒宽较小，但株高最低，粒长较长，具有一定利用价值。第Ⅳ类群包括15份材料，来自怀安县、涿鹿县和阳原县，株高273.1～289.2cm，茎粗2.3～2.8cm，盘径18.6～22.2cm，粒长 17.8～23.2mm，粒宽5.9～8.3mm，百粒重13.1～18.2g，小区产量3.34～5.66kg，特点是茎粗相对较小，百粒重较大。第Ⅴ类群包括3份材料，均来自阳原县，株高最高，茎粗相对较粗，盘径较大，粒长较短，小区产量较高，利用价值较大。

图1 50份食葵地方资源聚类图Fig.1 The clustering map of 50 local resources of confectionery sunflower

3 讨论

不同作物的主要农艺性状变异有很大差异[18]。本研究中50份地方食葵资源10个主要农艺性状变异系数为6.98%～54.78%，表现出了丰富的遗传多样性，资源可选范围大。其中，茎粗、盘径和粒长的变异系数相对较小，这与杨素梅等[21]研究结果一致。相关性分析表明：有5对性状呈极显著相关，2对呈显著性相关，其中株高与茎粗呈极显著正相关，与盘径呈显著相关，茎粗与盘径、粒长呈极显著正相关，粒长与粒宽呈极显著正相关，百粒重与小区产量呈显著负相关，这与张宝英等[22]研究结果一致。6个主要农艺性状与小区产量的相关性由大到小依次为百粒重、粒长、株高、盘径、茎粗和粒宽，在食葵新品种选育中应注重百粒重，同时对粒长、株高、盘径、茎粗和粒宽等性状综合考虑。

主成分分析和聚类分析是为了避免主要农艺性状及杂交育种过程中亲本选育的盲目性，对农作物杂交利用具有很好的指导意义[23]。本研究通过主成分分析，总结了株型因子、粒型因子和产量因子，这3个因子从不同角度反映了食葵主要农艺性状之间的关系，这一结果与张宝英等[22]研究结果相近。对7个农艺性状进行聚类分析，50份地方资源可分为5类，各个类群之间差异明显。其中第Ⅰ类群产量较低，其他性状相对居中，利用价值不大，第Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类群商品性较好，第Ⅴ类群产量相对较高，后4类根据不同育种目标利用前景较好。从地域来看，来自同一个地区的材料分布在不同的组群，来自阳原县的材料类型最为广泛，分布于第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ类群，其次是怀安县，分布于第Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ类群，蔚县、宣化县和涿鹿县的材料类型最少，均分布于2个类群。由此可见，地理来源相同的材料被归为不同组群，不同地区的材料相互渗透，因此，在食葵育种时不仅要考虑地理来源，还应考虑类群归属。

4 结论

对冀西北食葵产区收集到的50份地方资源农艺性状进行分析，结果表明粒色、熟性、粒型和小区产量变异系数较大，茎粗、盘径和粒长变异系数相对较小。相关性分析表明，有5对性状呈极显著相关，2对呈显著相关。通过主成分分析提取了3个因子，分别为株型因子、籽粒因子和产量因子。通过聚类分析，将50份资源分为5类，其中，第Ⅰ类材料最多，分布较广，其余4类具有一定育种利用价值。