北方片区花生种质农艺、产量和品质性状的综合评价及聚类分析

韩艳红 杨海棠 刘软枝 胡延岭 石彦召 李盼 于沐 朱桢桢 杨芳 郭进涛

韩艳红，杨海棠，刘软枝，等. 北方片区花生种质农艺、产量和品质性状的综合评价及聚类分析［J］. 江苏农业科学，2024，52（7）：110-118.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.07.015

（1.郑州市农林科学研究所，河南郑州 450005； 2.河南省新郑市农业农村工作委员会，河南新郑 451100）

摘要：为科学利用和推广我国北方片区的花生新品种，以2017年国家北方片区花生新品种多点试验中的35个参试品种为材料，运用SPSS统计软件对其主要农艺性状、产量性状和品质性状等19个性状指标进行变异性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。研究结果表明，19个性状的变异丰富，变异系数范围为0.02～1.79，其中变异系数最大的是油亚比（1.79），最小的是粗脂肪含量（0.02）。相关性分析结果表明，主茎高、侧枝长均与百果重、百仁重呈显著正相关，与出米率、粗蛋白含量呈极显著负相关，主茎高与粗脂肪含量呈显著正相关；总分枝数与结果枝数呈极显著正相关，与油亞比呈显著正相关；荚果产量与籽仁产量均与粗蛋白含量、油亚比、油酸含量呈显著负相关，与亚油酸含量、粗脂肪含量、籽仁产量呈显著正相关；由分析可知，参试品种主要农艺性状对产量指标和品质指标均有一定的影响，在生产中，控制好株型，才有可能实现高产优质。品质性状之间除油酸含量与亚油酸含量呈极显著负相关之外，其他指标相互影响不大。品质性状对产量性状有着较大的影响，均达到显著水平及以上。运用主成分分析将19个主要性状指标综合为5个主成分因子，累计贡献率为84.676%，能代表所分析性状的绝大部分信息。通过聚类分析将35个供试品种分为4个类群，各类群间产量性状和品质性状有较大差异，第1类群株型较高，荚果、籽仁相对较大，品质较优，产量较高，其中，中大粒花生品种占91%；第2类群株型较矮，总分枝数和结果枝数较多，油酸含量较高，产量相对较低，属于高油酸花生品种；第3类群为结果数最多、果小仁小、出米率较高、品质一般、产量相对较低的小果花生品种；第4类群为植株矮、果小仁小、出米率高、粗蛋白含量和产量相对较高的小果花生品种。

关键词：花生品种；品质性状；农艺性状；相关性分析；聚类分析；综合评价

中图分类号：S565.203.7  文献标志码：A  文章编号：1002-1302（2024）07-0110-08

花生是我国重要的油料和经济作物，年总产量 1 800多万t，居我国油料作物之首。花生种植效益较高，据统计，2020年我国花生产值达到 1 661元/666.7 m2，在全国主要农作物中仅次于棉花，居第2位。发展花生生产对于保障油料自主供给、增加农民收入具有重要意义。对花生品种的各项主要性状指标进行综合分析评价，对选育和推广花生新品种具有重要意义。以往很多学者分别对花生的农艺性状、品质性状等做了大量的研究［1-5］，但对花生品种多种性状的综合分析与评价研究相对较少。李玉发等对11个花生品种的主要农艺性状进行了多元化分析［6］。徐杨玉等运用主成分分析法将花生品种的21个品质性状综合成3个主成分因子，代表原始数据信息的74.47%［7］。殷冬梅等对18个花生品系的主要农艺性状进行变异性、相关性和聚类分析；对51个花生品种的主要品质性状进行综合评价，并用主成分分析法将10个品质性状综合成4个主成分因子，可表达品质性状信息的8073%［8-9］。黄杨等采用主成分分析等方法对134份江西地方花生品种的主要农艺性状进行鉴定评价［10］。薛云云等对72份山西花生品种的15个农艺性状和品质性状的变异情况进行了分析［11］。在进行花生品种评价时，仅参考个别性状指标不能对花生品种做出科学客观的评价。本研究通过对2017年国家北方片区花生新品种多点试验的35个参试品种在北方不同生态环境下的农艺性状、品质性状及产量性状等19个性状指标进行多元化分析，探讨花生品种各性状间的内在关联及遗传差异，客观科学地评价各参试品种的特性及生产利用价值，旨在提供一种科学评价花生品种的方法，为花生品种选育及科学利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以2017年参加国家北方片区花生新品种多点试验的35个品种为研究对象，具体见表1。试验点共20个，分别为辽宁大连、安徽泗县、河北保定、安徽固镇、山东菏泽、山东济宁、河南开封、山东临沂、河南濮阳、河南漯河、山东泰安、山东青岛、河南商丘、河北石家庄、山东潍坊、江苏徐州、山东烟台、河南郑州、河南驻马店、北京密云。

1.2 试验方法

试验采用随机区组设计，小区面积13.3 m2，重复3次，双粒播种。田间管理严格按照国家北方片花生新品种联合体试验方案要求进行。花生成熟后，从各参试品种中随机选取具有代表性的植株10株进行性状调查，测定相关性状指标。荚果晒干去壳后，从各参试品种籽仁中随机取100粒，送至农业农村部油料及制品质量监督检验测试中心（武汉）测定粗蛋白、粗脂肪、油酸、亚油酸组成。考种方法参考国家花生区试考种标准。

1.3 数据分析

采用Excel、SPSS 19.0软件对试验数据进行整理并进行变异分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 性状指标的变异分析

由表2可知，35个花生品种19个性状指标的变异系数从大到小依次为油亚比>亚油酸含量>单株秕果数>千克果数=油酸含量>百果重>百仁重>千克仁数>单株结果数=单株饱果数>主茎高=总分枝数>侧枝长>结果枝数>籽仁产量>荚果产量>粗蛋白含量>出米率>粗脂肪含量。其中，供试花生品种油亚比、亚油酸含量、单株秕果数、千克果数、油酸含量变异系数≥0.20，说明这些性状具有丰富的遗传变异基础，可实现人为调节控制，通过选择优质亲本和改善栽培措施可以对这5个性状进行改良；粗脂肪含量的变异系数最小，为0.02，说明通过选配优良亲本和改善栽培措施较难对其进行改良。

2.2 性状指标的相关性分析

由表3可知，侧枝长与主茎高呈极显著正相关，二者与粗蛋白含量、出米率呈极显著负相关，与百仁重、百果重呈显著正相关，主茎高与粗脂肪含量呈显著正相关。总分枝数与结果枝数呈极显著正相关，与油亚比呈显著正相关。单株结果数与单株饱果数、单株秕果数、千克果数、千克仁数呈极显著正相关，与百果重和百仁重呈极显著负相关，与荚果产量呈显著负相关。百果重与百仁重呈显极显著正相关，二者与千克仁数、千克果数均呈极显著负相关，前者与荚果产量呈显著正相关，后者与荚果产量呈极显著正相关。千克果数与千克仁数呈极显著正相关，二者与荚果产量呈显著负相关，千克果数与出米率呈显著正相关。出米率与籽仁产量呈显著正相关。粗脂肪含量与荚果产量呈极显著正相关，与籽仁产量呈显著正相关。粗蛋白含量与荚果产量呈极显著负相关，与籽仁产量呈显著负相关。油酸含量与油亚比呈极显著正相关，与亚油酸含量、籽仁产量呈极显著负相关，与荚果产量呈显著负相关。亚油酸含量与油亚比呈极显著负相关，与荚果产量呈显著正相关，与籽仁产量呈极显著正相关。油亚比与籽仁产量、荚果产量呈极显著负相关。荚果产量与籽仁产量呈极显著正相关。由上述分析可知，参试品种主要农艺性状对产量指标和品质指标均有一定的影响，品质性状之间除油酸含量与亚油酸含量呈极显著负相关之外，其他指标相互影响不大。品质性状对产量性状有着较大的影响，均达到显著或极显著水平。

2.3 性状指标的主成分分析

主成分分析法是一种降维的统计分析方法［12-13］。若通过主成分分析法提取出花生品种性状的几个主成分的特征值累计贡献率大于80%，那么这几个主成分就是影响花生品种的主要因素［14］。本研究利用SPSS 19.0软件对35个参试花生品种的19个主要性状数据进行标准化处理后，进行主成分分析。从表4可以看出，特征值大于1的前5个主成分的累计方差贡献率达到84.676%，代表了19个性状84.676%的数据信息，因此可用这5个主成分代表19个性状指标综合评价35个参试花生品种。

由表4可知，第1主成分的特征值为6.502，贡献率为34.223%，决定第1主成分的主要性状是单株饱果数、单株秕果数、单株结果数、百果重、百仁重、千克果数、千克仁数等（表5），均与产量有关，可称为产量因子；相关性分析结果显示，单株饱果数、单株结果数与百果重、百仁重呈极显著负相关，主茎高、侧枝长与百果重、百仁重呈显著正相关，说明在适当的范围内，株型较高的花生品种可能更果大仁大，生产中，若一味追求果大仁大的花生品种，会造成结果数和饱果数降低，进而影响产量的提高。因此第1主成分主要性状的值应适中，才可兼顾株型和各性状指标。

第2主成分特征值为4.077，贡献率为21457%，决定第2主成分的主要是油酸含量、亚油酸含量、油亚比等性状（表5），可称为油酸因子；油酸含量的特征向量值为正值，对于提高品种的油酸含量而言，第2主成分主要性状的值越高越好。

第3主成分特征值为2.526，贡献率为13295%，决定第3主成分的主要是主茎高、侧枝长、出米率等性状（表5），其中出米率的特征向量为负值，可称为株高因子和出米率制约因子；株型高大，植株营养生长旺盛，会对生殖生长造成一定的影响，进而影响出米率，最终影响产量，因此该主成分主要性状的值偏低為好。

第4主成分特征值为1.895，贡献率为9.974%，决定第4主成分的主要是粗脂肪含量、粗蛋白含量、荚果产量、籽仁产量等性状（表5），其中粗蛋白含量的特征向量为负值，可称为产量品质因子和粗蛋白含量制约因子；产量和品质对于提升品种的综合性状都很重要，因此第4主成分主要性状的值适中为好。

第5主成分特征值为1.088，贡献率为5.728%，决定第5主成分的主要是总分枝数、结果枝数等性状（表5），可称为分枝因子。第5主成分主要性状的值偏高为好。

以每个主成分对应的方差贡献率占5个主成分累计方差贡献率的比例为权重，计算每个品种的综合得分，计算公式如下：

F=（主成分1的方差贡献率）/（总方差贡献率）×FAC1+（主成分2的方差贡献率）/（总方差贡献率）×FAC2+（主成分3的方差贡献率）/（总方差贡献率）×FAC3+（主成分4的方差贡献率）/（总方差贡献率）×FAC4+（主成分5的方差贡献率）/（总方差贡献率）×FAC5。

式中：FAC1、FAC2、FAC3、FAC4、FAC5分别表示第1、2、3、4、5主成分的得分；F表示综合得分。

由表6可知，综合得分较高的品种有中花224、花育626、郑农花23号、豫航花7号、宇花16号、花育6802、花育9301、云花1号、宇花18号、冀农10-26-12-3、花育9120、济花1208、花育9122、濮花55号、晋花10号、潍花20等，这些品种综合表现较好，较其他花生品种更适合在我国北方地区推广种植。

2.4 不同花生品种的聚类分析

采用SPSS 19.0软件对35个花生品种的主要性状指标进行聚类分析，采用Ward联接得到树状图，结果如图1所示，在欧氏距离为9时，可将35个花生品种聚为4类，其中菏花1615、花育33号、花育9120、济花1208、开农91、漯花13号、农大R001、濮花55号、商花29号、潍花20、徐0607-5、花育9122、花育9301、花育9510、冀农10-26-12-3、农大花201、商花33号、宇花18号、云花1号、郑农花22号、周科花16、晋花10号、开农92聚为第1类，这23个品种属于株型较高、果大仁大、品质性状一般、产量相对较高的花生品种（表7）；中花224、冀农G94、郑农花23号聚为第2类，这3个品种株型较矮，单株结果数较多，油酸含量较高，产量相对较低，属于高油酸花生品种；花育626、花育6802、宇花16号、豫航花7号聚为第3类，这4个品种结果数最多，果小仁小，出米率较高，产量相对较低；花育20号、冀5059、金花19、农大花206、商花5号聚为第4类，这5个品种属于株型矮、果小仁小、出米率高、粗蛋白含量相对较高、产量相对较高的小果花生品种。

3 结论与讨论

3.1 35个参试品种19个主要性状的变异分析

作物性状变异系数的大小反映性状遗传变异的差异，这种差异是作物改良的基础［15］。研究结果表明，在35个参试花生品种的19个性状指标中，油亚比（1.79）、亚油酸含量（0.30）、单株秕果数（021）、千克果数（0.20）、油酸含量（0.20）的变异系数较高，均≥0.20，籽仁产量（0.09）、荚果产量（008）、粗蛋白含量（0.06）、出米率（0.04）、粗脂肪含量（0.02）的变异系数较低，这与殷冬梅等的研究结果［9，16］基本一致。说明亚油酸含量、油酸含量等5个性状的遗传基础较为丰富，通过选择优质亲本和改善栽培措施可以对其进行改良，人为改良空间较大，而出米率、粗脂肪含量、粗蛋白含量的遗传基础较为稳定，不易受外界调控。近几年我国育成的高油酸花生品种越来越多，而高脂肪和高蛋白类花生品种相对较少［17］，也证实了这一结论。

3.2 35个参试品种19个主要性状的相关分析

通过对19个性状指标的相关性分析发现，35个参试品种的主茎高与侧枝长、百果重与百仁重、千克果数与千克仁数、荚果产量与籽仁产量均呈极显著正相关，这与薛云云等的研究结果［18-21］一致。主茎高、侧枝长均与百果重、百仁重呈显著正相关，这与殷冬梅等的研究结果［8］一致，主茎高、侧枝长与出米率、粗蛋白含量呈极显著负相关，这与王玲燕等的研究结果［22］一致，主茎高与粗脂肪含量呈显著正相关，说明适当提高株高可以相应增大花生荚果和籽仁的大小，同时，也说明花生株型对品种品质也有一定的影响。总分枝数与结果枝数呈极显著正相关，与油亚比呈显著正相关，说明增加总分枝数可以提高品种籽仁油亚比，提高品种的抗氧化性和耐贮性，延长货架期。荚果产量与粗蛋白含量、油亚比均呈极显著负相关，与油酸含量呈显著负相关，与亚油酸含量呈显著正相关，与粗脂肪含量、籽仁产量均呈极显著正相关。籽仁产量与粗蛋白含量呈显著负相关，与出米率、粗脂肪含量呈显著正相关，与油酸含量、油亚比呈极显著负相关，与亚油酸含量、荚果产量呈极显著正相关。由分析可知，参试品种主要农艺性状对产量指标和品质指标均有一定的影响，在生产中，控制好株型，才有可能实现高产优质。品质性状之间除油酸含量与亚油酸含量呈极显著负相关之外，其他指标相互影响不大。品质性状对产量性状有着较大的影响，均达到显著水平及以上。根据各个性状指标间的相关性，可通过某一性状的表现，推断与之极显著相关的性状的表现，有利于提高育种效率。

3.3 35个参试品种19个主要性状的主成分分析

采用主成分分析法将19个性状指标归纳为产量因子、油酸因子、株高因子和出米率制约因子、产量品质因子和粗蛋白制约因子、分枝因子等5个综合指标。这5个综合指标相互之间不重叠，代表了19个性状84.676%的数据信息，在育种过程中应根据育种目标结合主成分分析结果，有针对性地选择亲本，进而提高育种效率。

根据主成分算出的品种性状的综合得分，能较直观地评价品种的优劣，主成分性状综合得分越高，品种越优［23］。在35个参试花生品种中，综合得分前5位依次是中花224、花育626、郑农花23号、豫航花7号、宇花16号，说明这5个品种的综合表现较好，适合在我国北方花生主产区大面积推广种植。

3.4 35個参试品种的聚类分析

对参试品种综合性状进行聚类分析可知，第1类群株型高，果大仁大，品质较好，产量相对较高，该类群中大粒花生品种占91%，其中商花33号（荚果产量366.84 kg/667 m2）、商花29号（荚果产量 364.12 kg/667 m2）、徐0607-5（荚果产量 363.68 kg/667 m2）、花育9120（荚果产量 359.88 kg/667 m2）这4个品种产量较高；花育9122不仅产量高，粗脂肪含量也较高；云花1号油酸含量为65.8%，油亚比为4.14，这6个品种在生产中具有较高的推广价值。第2类群株型较矮，总分枝数和结果枝数较多，油酸含量较高，产量相对较低，该类群中3个品种油酸含量≥77%，属于高油酸花生品种；中花224油酸含量高达80.4%、油亚比为2924，郑农花23号荚果产量、籽仁产量为第2类群中最高，推荐这2个品种推广种植。第3类群为结果数最多，果小仁小，出米率较高，产量相对较低的小果花生品种，其中宇花16号粗蛋白含量高达27.2%，品质较优，值得推广。第4类群为株型矮，果小仁小，出米率高，粗蛋白含量相对较高，产量相对较高的小果花生品种，其中商花5号、农大花206、花育20号的粗蛋白含量>25%，但产量稍低；冀5059、金花19荚果产量、籽仁产量均较高，生产中可根据需要选择种植。该聚类结果可为花生育种中亲本的选配和花生新品种的推广应用提供指导。由聚类结果可以看出，我国北方花生主产区花生育种方向开始转向高品质育种，但是目前同时兼具高产和优质的品种依然较少。

综上所述，35个花生品种的19个性状具有较高的遗传差异，变异系数为0.02 ～1.79。品种的农艺性状、产量性状和品质性状相互影响，除油酸含量与亚油酸含量呈极显著负相关之外，其他品质性状指标相互影响不大。品质性状对产量性状有着较大的影响，均达到显著水平及以上。通过主成分分析把19个性状归纳为产量因子、油酸因子、株高因子和出米率制约因子、产量品质因子和粗蛋白制约因子、分枝因子等5个主成分因子，累计贡献率达84.676%，其中产量影响因子的贡献率最高。用5个主成分代替19个性状对花生品种进行综合评分，其中中花224的主成分综合得分最高，商花5号最低。35个品种通过聚类分析可分为4类，各类品种数分别占总参试品种数的65.71%、8.57%、11.43%和14.29%。目前我国北方花生主产区种植的品种大多为果型较大的花生品种，这类品种荚果产量、籽仁产量相对较高，增产潜力大，但是品质稍差；果型小的花生品种品质较优，但百果重、百仁重一般不高，增产潜力不大。因此在花生育种工作中，前期应对杂交亲本的各个性状进行综合分析评价，根据育种目标，科学选择杂交亲本，从而尽快选育出符合生产要求的优质高产花生品种。

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基金项目：河南省重大专项（编号：豫科计［2015］141100110600）；郑州市科技惠民计划（编号：2020KJHM0037）。

作者简介：韩艳红（1982—），女，河南焦作人，硕士，助理研究员，主要从事花生遗传育种研究。E-mail：hanyanhong_1987@163.com。

通信作者：杨海棠，硕士，研究员，主要从事花生遗传育种研究。E-mail：hanyanhong_1987@163.com。