应用灰色系统关联分析法对玉米新配组合的综合评价

谢文锦 李方明 李 宁 杨海龙 付 俊 张中伟 高旭东 丰 光

（丹东农业科学院 辽宁凤城 118109）

玉米是世界上重要的粮食作物之一， 其产量及品质对粮食安全和畜牧发展有着重要的意义与非凡的影响[1]。 玉米的大多数农艺性状是由多个基因控制、互相影响的数量性状， 因此有侧重性的的选择玉米性状指标， 对玉米育种和品种综合评价有重要的意义。 灰色关联度分析法是一种基于灰色系统的多因素统计分析方法， 在玉米育种中可以利用此方法来解决产量、品质与多种农艺性状的复杂的关联程度，是一种被证实的可靠性较强的分析方法[2]。

本研究利用灰色联度分析法对院内32个新选配的玉米杂交组合主要农艺性状和产量进行遗传变异和相关性分析， 以全面评价新选杂交组合的综合特性，为新组合的进一步利用提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以本院新配的32个玉米组合为试验材料（代号为 DP1～DP32），以郑单 958 作为对照品种（CK），于2021年春季在院内试验地播种。 试验采用随机区组设计， 设置 3 次重复，5 行区， 行长 6.5 m， 密度为4 500 株/亩。 主要调查性状为株高（X1）、穗位高、单穗粒重（X3）、穗粗（X4）、轴粗（X5）、穗长（X6）、秃尖长（X7）、穗行数（X8）、行粒数（X9）、出籽率（X10）、百粒重（X11），并计算穗位系数（X2）和产量（X12）。

1.2 数据分析

试验数据利用R 语言和DPS 7.5 进行统计分析。

灰色关联度分析依据邓聚龙[3]的方法，将新配组合产量作为母序列X0，其余11个农艺性状为比较数列，计算产量与主要农艺性状的关联度。 同时以试验组合为参考设定最优品种， 计算各新组合与最优品种的关联度。

2 结果与分析

2.1 新组合不同农艺性状的相关分析

利用 R 语言的 PerformanceAnalytics 程序包对12个性状指标进行相关性作图分析，由附图可知，性状之间存在不同程度的相关性。 株高和穗位系数显著负相关，且与穗长、秃尖呈显著正相关；穗位系数与株高、穗长和秃尖长呈显著负相关；单穗粒重与穗粗、穗长、行粒数、出籽率和产量显著相关；穗粗与轴粗、穗行数极显著正相关；轴粗与穗行数显著相关；穗长与除穗粗、 轴粗和穗行数外的其他性状显著相关；秃尖与株高、穗位系数显著相关；穗行数与百粒重负相关；行粒数与穗长、穗位系数、出籽率和产量相关；出籽率与行粒数、穗粒重和产量相关。 由此可见，新组合各性状指标是相互影响的，在选育和品种评价时应综合考量。

附图 12个性状指标相关性分析

2.2 新组合不同农艺性状灰色关联度分析

2.2.1 原始数据标准化 将原始试验数据进行无量纲化（标准化）处理，结果见表1。

表1 原始数据无量纲化

2.2.2 产量与其他农艺性状关联度分析 以产量数据为母序列，ρ=0.5， 计算产量与其他11个农艺性状的关联度，结果见表2（最大差值Δmax=4.333 64）。由表2 可知，11个性状指标与产量关联度为0.685～0.792，依次排序为单穗粒重＞穗长＞出籽率＞行粒数＞穗行数＞穗粗＞穗位系数＞株高＞百粒重＞秃尖长＞轴粗，说明单穗粒重、穗长、出籽率对产量影响较大，相较于其他农艺性状，秃尖长和轴粗对产量影响较小。因此在育种过程中，应首要考虑单穗粒重，兼顾考量其他性状，对秃尖长和轴粗的组合做适当的调整。 对各个农艺性状与产量的关联度做归一化处理， 得到各个性状的权重系数[4]。

2.2.3 品种的灰色关联度评价 由于本试验中对照品种排名过于靠后， 以此为参考评价组合的优劣不具代表性，为了进一步分析各个组合的优劣，研究中以测试的33个组合品种的各个农艺性状值为参考建立一个最优品种，对数值越大（小）越好的性状取最大（小）值为最优值，对数值适中为好的性状取其适中值为最优值，以此所建立的最优品种各农艺性状为株高298 cm、穗位系数0.43、单穗粒重291.63 g、穗粗 5.9 cm、轴粗 3.12 cm、穗长 21.92 cm、秃尖长0.04 cm、 穗行数 22.4 行、 行粒数 40.8 粒、 出籽率89.71%、百粒重 45.52 g、产量 853.2 kg/亩。 将最优品种作为母序列，建立数据矩阵进行无量纲化处理后，计算各品种12个性状指标与最优品种的关联系数。由于玉米各性状指标的重要性不同， 按各性状的相对重要程度所求出的加权关联度来评价玉米杂交组合的优劣才更具有说服力， 因此利用表2 中各指标权重， 结合关联系数得出各品种与最优品种的加权关联度，结果见表3。关联度值越大，表示该品种与最优品种越接近。

表2 产量与不同农艺性状关联度

表3 试验组合与最优品种关联度

关联度计算结果表明， 不同组合与最优品种的关联度介于0.771～0.962 之间。 灰色关联度排序为DP29 > DP22 > DP20 > DP3 > DP4 > DP2 > DP21 >DP26 > DP23 > DP11 > DP10 > DP13 > DP17 >DP31 > DP18 > DP7 > DP8 > DP15 > DP32 > DP25> DP6 > DP19 > DP12 > DP16 > DP28 > DP5 >DP30 > DP14 > DP33 > DP24 > DP9 > DP1 > DP27，与最优品种最接近的组合是DP29， 其次是DP22、DP20。

3 结论

在玉米品种的选育过程中， 传统的依据经验或者单纯看产量等少量指标的筛选方法， 而忽略了农艺性状之间的相互影响， 往往导致了筛选结果的片面性[5]。 灰色关联度分析法可以克服单靠产量进行组合的筛选与评价的弊端，其评价结果更为客观全面，可以真实的反映组合品种实际表现的优劣，为新配组合的筛选与下一步试验提供可靠的依据。 本研究通过对产量和11个农艺性状灰色关联度的分析表明，单穗粒重与产量的关联度最大 （与李清超研究结果一致）[6]，与轴粗的关联度最小，在玉米育种过程中，可依据各性状与产量关联度的不同， 对性状进行统筹考量。 利用各性状因子的灰色关联度进行归一化计算权重，建立最优品种，依据权重计算新配组合与最优品种的关联度[7]。 品种灰色关联度计算结果表明，与最优品种关联度最大的组合依次为DP29、DP22、DP20、DP3、DP4、DP2、DP21、DP26、DP23 和DP11，可以进一步进行多年多点鉴定试验， 进行组合的丰产性、稳产性和抗逆性评价。