通径分析在芸豆品种筛选中的应用探讨

李腊梅　葛平珍　余莉　赵龙　余娟　张时龙

摘 要 为更好地选育高产芸豆优良品种，以12份芸豆品种（系）为试验材料，分析9个农艺性状（株高、主茎分枝、有效分枝、主茎节数、莢长、荚宽、单株荚数、荚粒数、百粒重）与单株产量之间的相关性，并通过通径分析确定芸豆单株产量的影响因素。结果表明，除荚长、荚宽外，其余性状的变异系数均大于15%，荚宽变异系数最小，单株荚数变异系数最大;株高、主茎分枝、有效分枝、单株荚数、荚粒数与单株产量存在极显著或显著正相关关系;有效分枝对单株产量的直接效应大于荚粒数对单株产量的直接效应。以上结果表明，选育芸豆高产品种时应选择有效分枝多、荚粒数高的品种。

关键词 芸豆;品种筛选;农艺性状;单株产量;通径分析

中图分类号：S643.9 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.17.005

目前对芸豆的评价鉴定主要集中于遗传多样性及农艺性状的相关分析、主成分分析、聚类分析及对种质的综合评价等方面[1-3]。通径分析可将多个自变量对因变量的影响分解成直接效应（直接通径系数）和间接效应（间接通径系数），并可进一步解析各个自变量的相对重要性，从而确定自变量对因变量的影响[4]。本研究通过田间试验调查12个芸豆品种的农艺性状和单株产量，利用通径分析研究芸豆主要农艺性状对单株产量的影响，旨在解析芸豆单株产量性状特征及构成因素，以期明确影响芸豆单株产量的因素，为高产芸豆品种的选育提供理论依据[5-6]。

1  材料与方法

1.1  试验材料

试验材料为毕节市农业科学研究所选育的12个直立有限芸豆品系，分别为YL-06、英国红、YL-02、观47、YL-09、YL-10、YL-07、YL-03、YL-04、观39、YL-08及YL-05。

1.2  试验设计

试验于2021年在毕节市农业科学研究所旱作科研基地进行。试验地海拔1 595.3 m，东经105°16′48″、北纬27°10′12″，前茬空闲，土壤类型为黄壤，肥力中等。田间试验采用随机区组设计，每个品种设3次重复，共36个小区，小区面积10 m2，每个小区种植10行芸豆，行长2.0 m、行距0.5 m，四周设置保护行。播种后，根据芸豆生长情况进行间苗、起垄、中耕除草、施肥、病虫害防控等田间管理。

1.3  调查方法

芸豆成熟后，各小区单独收获，在小区中间两行芸豆的中间区域随机抽取10株，根据王述民等的方法进行室内考种，以及调查芸豆植株的株高（X1）、主茎分枝（X2）、有效分枝（X3）、主茎节数（X4）、荚长（X5）、荚宽（X6）、单株荚数（X7）、荚粒数（X8）、百粒重（X9）及单株产量（Y）[7]。百粒重、单株产量均指的干籽粒。

1.4  数据分析

利用Excel、SPSS和DPS对数据进行整理及分析。

2  结果与分析

2.1  9个农艺性状和单株产量的描述性统计分析

由表1可知，12个芸豆品系的株高、主茎分枝、有效分枝、主茎节数、荚长、荚宽、单株荚数、荚粒数、百粒重及单株产量均存在一定的差异，其中观39、YL-10、观47的单株产量分别为20.91、20.53、19.56 g，是单株产量表现较好的3个品系。

分析9个农艺性状及单株产量的变异系数（见表2），其中单株荚数的变异系数最大，为40.78%;荚宽的变异系数最小，为11.73%，说明单株荚数受基因型和环境影响较大，荚宽受基因型和环境影响较小。

2.2  9个农艺性状与单株产量的相关分析

9个农艺性状与单株产量的相关分析结果如表3所示。株高、主茎分枝、有效分枝、荚粒数与单株产量呈极显著正相关，相关系数分别为0.711、0.743、0.832、0.766;单株荚数与单株产量呈显著正相关，相关系数为0.640。结果表明，在芸豆高产品种选育过程中，在各性状整体效应较为良好的同时，需重点关注株高、主茎分枝、有效分枝、荚粒数、单株荚数等性状。

2.3  单株产量与9个农艺性状间的回归分析

2.3.1  单株产量的正态性检验

影响芸豆单株产量的构成因素较多，通径分析可详细描述构成因素对芸豆单株产量的直接作用及间接作用，进一步揭示各农艺性状对芸豆单株产量的影响程度。本试验样本数为12个，因样本量少于50，使用S-W（Shapiro-Wilk）检验对芸豆单株产量进行正态检验，检验结果如表4所示。芸豆单株产量的统计量W=0.919，显著水平P=0.275>α=0.05，说明芸豆单株产量服从正态分布，可对与芸豆单株产量有关的农艺性状进行逐步回归分析。

2.3.2  芸豆单株产量与农艺性状的逐步回归及通径分析

在线性回归关系的假设检验中，因F=188.082>F0.01（10，12）=4.296，故P<0.01，表明芸豆单株产量（Y）与株高（X1）、主茎分枝（X2）、有效分枝（X3）、主茎节数（X4）、荚长（X5）、荚宽（X6）、单株荚数（X7）、荚粒数（X8）、百粒重（X9）存在极显著的线性关系，可对Y与X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8进行通径分析。通过逐步回归分析剔除不显著的自变量，保留显著自变量X3、X8，得到逐步回归方程为

[Y=-3.793+1.954×X3+2.317×X8]      （1）

回归方程相关系数R=0.876 0，决定系数R2=0.767 4，说明用X3（有效分枝）、X8（荚粒数）与Y（单株产量）建立的回归方程来估测芸豆的单株产量是可靠的，其结果的可靠程度为76.72%。

有效分枝、荚粒数对单株产量的影响结果如表5所示。两个农艺性状对单株产量的影响包括直接效應和间接效应，其中有效分枝对芸豆单株产量的直接通径系数为0.578，对单株产量的直接作用最大;有效分枝通过荚粒数产生正向的间接作用，间接通径系数为0.253，最终表现为有效分枝与单株产量的相关系数为0.831，说明有效分枝与单株产量极显著正相关，选择有效分枝多的品种是芸豆高产品种选育的有效途径之一。

荚粒数对芸豆单株产量的直接通径系数为0.374，对单株产量的直接作用小于有效分枝;荚粒数通过有效分枝对单株产量产生正向的间接作用，间接通径系数为0.392，略大于荚粒数对单株产量的直接效应，最终表现为荚粒数与单株产量的相关系数为0.766，说明荚粒数与单株产量极显著正相关，在选育高产品种时，若有效分枝数量相同，则尽可能选择荚粒数较多的品种。

3  结论

在描述性统计分析中，从芸豆各农艺性状的变异系数来看，除了荚长、荚宽，其余性状的变异系数均大于15%，其中变异系数最大的是单株荚数，说明单株荚数受环境和基因型影响较大，在高产芸豆品种选育中可选择范围较广;荚宽的变异系数最小，说明该性状在品种选育中受环境和基因型影响较小，相对稳定。

在同等栽培及田间管理条件下，不同芸豆品种单株产量的变异系数为27.29%，遗传差异较大，单株产量构成因素对单株产量的影响也有一定差异。通过相关性分析、回归分析及通径分析，发现株高（X1）、主茎分枝（X2）、有效分枝（X3）、单株荚数（X7）、荚粒数（X8）与单株产量（Y）之间均存在极显著或显著的正相关关系;构成芸豆单株产量的主要因素为有效分枝和荚粒数，其中有效分枝对单株产量产生的直接效应大于荚粒数对单株产量产生的直接效应;有效分枝对芸豆单株产量的直接效应大于间接效应;荚粒数通过有效分枝对芸豆单株产量的间接效应大于自身对芸豆单株产量的直接效应。

以上研究结果表明，选育高产芸豆品种时，应优先选择有效分枝多的品种，再考虑荚粒数对产量的影响。同时，芸豆品种选育除了追求产量外，还应考虑营养价值、商品性及区域消费特性等因素，针对性地选育富含特有营养成分、商品性良好或符合特定区域消费习惯的品种。

参考文献：

[1] 葛平珍，王昭礼，余莉，等.粒用菜豆种质资源表型遗传多样性分析及综合性评价[J].西南农业学报，2021，34（7）：1386-1394.

[2] 杨珊，余莉，王昭礼，等.122份国外普通菜豆资源聚类分析和主成分分析[J].种子，2021，40（2）：67-75.

[3] 王兰芬，武晶，王昭礼，等.普通菜豆种质资源表型鉴定及多样性分析[J].植物遗传资源学报，2016，17（6）：976-983.

[4] 杜家菊，陈志伟.使用SPSS线性回归实现通径分析的方法[J].生物学通报，2010，45（2）：4-6.

[5] 王桂梅，邢宝龙.大豆主要农艺性状间的相关及通径分析[J].农业技术与装备，2021（11）：39-41.

[6] 刘振兴，周桂梅，亚秀秀，等.红小豆品种高产特征分析与评价[J].河北农业大学学报，2019，42（5）：21-26.

[7] 王述民，张亚芝，魏淑红等.普通菜豆种质资源描述规范和数据标准[M].北京：中国农业出版社，2006.

（责任编辑：张春雨  盛  伟）

收稿日期：2022-07-11

基金项目：贵州省科技平台及人才团队计划项目“贵州省食用豆工程技术研究中心”（黔科合平台人才〔2018〕5254）;贵州省特色杂粮现代农业产业技术体系（GZCYTX2021-01）;毕节市特色杂粮产业科研创新能力建设（黔科合服企〔2019〕4012）。

作者简介：李腊梅（1981—），女，贵州毕节人，本科，农艺师，主要从事作物栽培及示范推广应用。