116 份芝麻种质资源农艺性状分析及评价

张 衡

（安徽省阜阳市农业科学院，阜阳 236065）

芝麻起源于非洲热带地区，是古老的油料作物，有5000 多年的栽培史。芝麻种子中油脂含量50%～55%，其中不饱和脂肪酸占比高达80%～85%，还含有丰富的钙（1345mg/100g）和芝麻木酚素（0.3%～1.5%），具有极高的营养保健价值[1]。安徽省阜阳市是全国最重要的优质白芝麻种植区之一，但育种工作起步较晚，种质资源来源单一。从湖北、河南、河北等地的科研单位引进芝麻种质资源，在阜阳地区开展芝麻种质资源农艺性状的分析和评价，筛选出适宜阜阳地区的种质资源材料作为亲本，对于促进本地区芝麻育种工作有着重要意义。本研究采用相关性分析法、K-均值快速聚类分析法、主成分分析法对收集到的116 份芝麻种质资源农艺性状进行分析和评价，以期筛选出优异亲本，为阜阳地区的育种和引种工作提供有益参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料116 份芝麻种质资源具体信息见表1。40 份河北资源（其中1 份收集自天津）由河北省农林科学院收集保藏，材料名称多有重复（来自不同地区农家种，同一名称下品种已有明显差异，或本身并不属于同一品种）。44 份河南资源来自河南省农业科学研究院芝麻研究中心，32 份湖北资源来自中国农业科学院油料作物研究所，河南和湖北材料均为收集保藏的芝麻种质资源，名称不详。

表1 种质资源信息

1.2 试验设计播种时按品种种植。行长5m，行距20～60cm，宽窄行种植，株距16.5cm，密度1 万株/667m2，四周设保护区。

1.3 田间管理选择地势高而干燥，地力均匀，排灌条件良好，肥力中上等的沙土或沙壤土。根据地力水平合理施肥。播前洇地造墒，平整细碎，做到足墒播种，确保一播全苗。播种出苗后及时中耕除草浇水、除治虫害。成熟后及时收获、考种。

1.4 调查、考种项目株高、始蒴高度、空梢尖长度、主茎果轴长、全株蒴果数、蒴果长度、千粒重、每蒴粒数、单株产量。

1.5 数据统计与分析采用WPS 对原始数据进行统计，计算各农艺性状的基本统计量，如极小值、极大值、平均值、标准差等，计算其变异系数；根据公式对种质资源进行评分计算。用SPSS 19.0 软件进行相关性分析、聚类分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 主要农艺性状分析116 份供试材料的9 个农艺性状的调查统计结果表明（表2），除了千粒重外，其他性状的变异系数均在10%以上，其中空梢尖长度的变异系数最高，达到70.09%，其次为单株产量的变异系数，为28.60%。9 个性状的变异系数排序依次为空梢尖长度＞单株产量＞全株蒴果数＞始蒴高度＞主茎果轴长＞蒴果长度＞每蒴粒数＞株高＞千粒重。以上结果表明供试材料的农艺性状变异幅度较大，遗传类型丰富，因而可进一步分析筛选优异种质资源以供育种应用。

2.2 相关性分析相关性分析的结果表明（表3），株高与始蒴高度、主茎果轴长、全株蒴果数、单株产量呈极显著正相关，说明芝麻株高越高，其生物产量越大，从而其蒴果数量越多、单株产量也越高。始蒴高度与主茎果轴长呈极显著负相关，说明芝麻“腿”越高，其主茎果轴长度越短。主茎果轴长与全株蒴果数、单株产量呈极显著正相关，说明主茎果轴长度越大，其蒴果数越多、单株产量也越高。全株蒴果数与单株产量呈极显著正相关，说明蒴果数是决定单株产量的重要因素。空梢尖长度与每蒴粒数呈显著负相关。蒴果长度与千粒重呈极显著正相关，表明芝麻蒴果越长，其千粒重越大。千粒重与单株产量呈显著正相关，说明千粒重是影响产量的重要因素。综上，芝麻单株产量的提高，应重点关注株高、主茎果轴长、全株蒴果数和千粒重这几个指标。

表3 主要农艺性状的相关性分析

2.3 聚类分析从来源看，116 份芝麻资源有河北资源40 份、湖北资源32 份、河南资源44 份。基于9 个农艺性状，对116 份芝麻种质资源进行了K-均值快速聚类分析，可将供试材料分为2 个类群（表4）。第1 类群包含75 份材料，其中河北资源36份、河南资源27 份、湖北资源12 份；第2 类群包含41 份材料，其中河北资源4 份、湖北资源20 份、河南资源17 份。两个聚类中心间的距离为43.313。从主要农艺性状的平均值来看（表5），第2 类群与产量相关的性状比较突出，特别在主茎果轴长、全株蒴果数和单株产量方面有较大优势，因此应重点关注此类群种质资源。据来源分析，类群2 中以湖北资源和河南资源为主，无论数量和比例均占优势，表明一般而言，湖北和河南的种质资源更适宜阜阳地区应用。

表4 116 份芝麻种质资源的K-均值快速聚类分析

表5 不同类群芝麻农艺性状的平均值

2.4 主成分分析对9 个农艺性状进行主成分分析，提取了特征根大于1 的5 个因子（表6），这5 个因子的累计贡献率达到79.083%，可见这5 个因子可代表本研究中116 份芝麻种质资源的绝大部分农艺性状的变异信息，因此可采用这5 个因子进行进一步的分析评价。

表6 主要农艺性状的因子分析

第1 因子贡献率为24.747%，其特征根为2.227，株高、主茎果轴长、单株产量、全株蒴果数的特征向量值较高，分别为0.846、0.764、0.672 和0.612，说明这4 个性状在第1 因子中占有较高的载荷量，因此第1 因子主要代表这4 个与产量有关的性状。

第2 因子贡献率为15.846%，其特征根为1.426，始蒴高度和蒴果长度的特征向量较高，分别为0.681 和0.659，可见第2 因子主要代表芝麻这2 个性状。第3 因子贡献率为13.877%，其特征根为1.249，特征向量值较高的性状为千粒重和蒴果长度，分别为0.522 和0.463，因此该因子主要代表芝麻千粒重及蒴果长度相关性状。第4 因子贡献率为12.377%，其特征根为1.114，每蒴粒数占有较高载荷量，其特征向量值为0.755，该因子反映了每蒴粒数这一性状。第5 因子贡献率为12.236%，特征根为1.101，特征向量值载荷量较高的为空梢尖长度。

2.5 基于主成分分析的优异种质资源评价与筛选

参照徐泽俊等[2]、王炜等[3]的方法，以X1～X9 分别代表9 个农艺性状，将表6 中因子分析主要农艺性状标准化的值带入5 个因子中，获得5 个主成分因子（F1～F5）的得分公式如下：

按照5 个主成分因子的贡献率，按以下公式计算各供试材料农艺性状的综合得分。

综合得分越高，其总体农艺性状越优良。根据该公式，从116 份芝麻种质资源中依据得分筛选出了农艺性状综合评价前20 的材料（表7），全部聚类到第2 类群，再次表明第2 类群种质资源应用价值更高。其中湖北资源10 份，河南资源9 份，河北资源仅有1 份，再次验证湖北资源与河南资源更适宜在阜阳地区应用。这些材料单株产量高，农艺性状优良，无论是作为杂交亲本还是作为基础研究材料均具有重要的应用价值。后期应结合大田产量，进一步确认其价值。

表7 综合得分前20 的芝麻种质资源

3 讨论与结论

安徽省阜阳市地处沿淮淮北，气候复杂多变，近年极端天气频发。阜阳市是全国最重要的优质白芝麻产区之一，有着优良的芝麻种植传统，但育种工作开展相对较晚。因此，开展对芝麻种质资源农艺性状的分析及评价，挖掘种质资源特性，合理选择育种材料，拓宽杂交亲本种质资源遗传背景，对芝麻育种工作有着重大意义。

相关性分析结果表明，芝麻单株产量主要取决于株高、主茎果轴长、全株蒴果数等指标，与魏广伟等[4]、刘美茹等[5]、庄秋丽等[6]研究结果类似。基于农艺性状主成分分析筛选出了以湖北、河南种质资源为主的一批优异育种材料，并在聚类分析中得到相互验证。这些研究均为阜阳地区芝麻育种亲本材料的选择和品种引进提高了理论依据和实际指导。下一步应结合大田产量及抗性表现等开展进一步的研究。