晉旱125×（昔野×501）雜交后代產量與主要農藝性狀的相關性及主成分分析

王宏勇+郭數進+李貴全

摘 要：以晉旱125×（昔野×501）雜交組合的親本及后代群體為試驗材料，對其株高、主莖節數、莖粗、結莢高度和有效分枝數5個株型性狀和株質量、主莖莢數、分枝莢數、一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數、四粒莢數、癟莢數、總莢數、蟲食數和百粒質量11個產量性狀與單株產量間的關系進行相關性和主成分分析。結果表明，株型性狀和產量性狀與單株產量的相關性從大到小為總莢數、株質量、二粒莢數、主莖莢數、三粒莢數、分枝莢數、莖粗、主莖節數、一粒莢數、結莢高度、株高、百粒質量、蟲食數、有效分枝數、四粒莢數和癟莢數。17個性狀中，可以提取出5個主成分，其中，莢型因子影響最大，其次是株型因子。

關鍵詞：大豆；株型性狀；產量性狀；相關分析；主成分分析

中圖分類號：S565.1 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.

Correlational and Principal Component Analysis between Yield and Main Agronomic Traits of Hybrid Offspring of Jinhan125×（Xiye×501）

WANG Hongyong， GUO Shujin， LI Guiquan

（College of Agronomy， Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi 030801， China）

Abstract： In this study， the parents and hybrid offspring of Jinhan 125×（Xiye×501） were taken as experimental materials， correlation and principal component analysis were conducted based on the relation between yield per plant and the five plant shape traits such as plant height， node number， stem diameter， branch number， and pod height and eleven yield traits such as plant quality， main stem pod number， branch pod number， 1-seed pod number， 2-seed pod number， 3-seed pod number， 4-seed pod number，shrunken pod number， total pod number， pest-bitten seeds， and 100-seed quality. The results showed that correlation between plant shape traits， yield traits and yield per plant from large to small strains was total number of pods， plant quality， 2-seed pod number， main stem pod number， 3-seed pod number， branch pod number， stem diameter， node number， 1-seed pod number， pod height， plant height， 100-seed quality， effective branch number and pest-bitten seeds. Of 17 traits， the first 5 principal components could be extracted from， the pod factor affected the most， followed by the plant shape factor.

Key words：soybean； plant shape traits； yield traits； correlation analysis； principal component analysis

大豆含有豐富的蛋白質和脂肪，是我國重要的栽培作物之一，提高大豆產量對大豆生產具有重要意義。野生大豆種質中蘊含著很多優良性狀，如蛋白質含量高，具有抗旱、抗鹽、抗病蟲、適應性廣、繁殖系數高等[1]，這些都是栽培大豆所欠缺的。通過雜交育種的手段將野生大豆種質引入栽培大豆，從而拓寬大豆的遺傳多樣性，是一種重要的育種手段。

本研究以晉旱125×（昔野×501）雜交組合的親本及后代群體共90個材料為研究對象，通過對其株質量、株高、結莢高度、莖粗、主莖節數、有效分枝、主莖莢數、分枝莢數、一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數、四粒莢數、癟莢數、總莢數、蟲食數、百粒質量和單株粒質量進行相關性和主成分分析[3-6]，以選出對大豆產量影響最大的性狀因子，旨在為通過表型性狀選育大豆高產品種提供依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗選用的材料為晉旱125×（昔野×501）雜交組合的親本及穩定遺傳的后代群體，共90份。其中，母本晉旱125是一個山西本地的穩產品種[2]，父本昔野×501是由山西本地的穩產品種501[2]和昔陽野生豆雜交而成。

1.2 試驗方法

試驗于2014和2015年連續2年在山西農業大學大豆育種圃進行。試驗采用隨機區組設計，行長5 m，行距0.5 m，株距0.2 m，3次重復。待材料完全成熟后，每小區隨機抽取5株，風干后進行室內考種。考種項目為株高、主莖節數、結莢高度、莖粗、有效分枝數、株重、主莖莢數、分枝莢數、一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數、四粒莢數、癟莢數、總莢數、蟲食數和百粒質量。

1.3 測定項目及方法

株高和結莢高度使用卷尺進行測定；莖粗用游標卡尺進行測定；株質量、單株粒質量和百粒質量用電子天平進行測定；主莖節數、有效分枝數、主莖莢數、分枝莢數、一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數、四粒莢數、癟莢數、總莢數和蟲食數均直接數出。

1.4 數據處理

利用Excel 2010錄入數據，用SPSS 20.0進行分析。

2 結果與分析

對大豆產量有重要意義的很多性狀多為數量性狀，其不僅受多對基因控制，同時基因之間的互作也影響這些性狀的表達，這給大豆育種帶來了一定的困難；另一方面，這些數量性狀從一定程度上反映大豆的產量。因此，對大豆這些性狀的研究有利于對大豆產量的研究。

大豆各表型性狀之間存在相互影響的關系，對晉旱125×（昔野×501）雜交親本及后代群體的17個主要數量性狀進行了相關性分析。

2.1 株型性狀之間及其與單株產量相關性分析

由表1可知，大豆的株型性狀之間存在一定的相關性，其中，株高與莖粗、主莖節數呈極顯著正相關；結莢高度與有效分枝數呈顯著負相關；莖粗與主莖節數呈極顯著正相關。大豆的株型性狀與單株粒質量間存在較大的相關性，其中，株高、莖粗、主莖節數與有效分枝數均與單株粒質量呈極顯著正相關；結莢高度與單株粒質量則呈極顯著負相關。

2.2 產量性狀之間及其與單株產量相關性分析

由表2可知，大豆的產量性狀之間存在較強的相關性，其中，株質量與除四粒莢數和蟲食數外的其他性狀都呈極顯著正相關；主莖莢數與一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數、癟莢數和總莢數都呈極顯著正相關；分枝莢數與一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數、癟莢數、總莢數和蟲食數之間呈極顯著正相關，與百粒質量呈顯著負相關；一粒莢數與二粒莢數、癟莢數和總莢數呈極顯著正相關；二粒莢數與三粒莢數呈顯著正相關，與四粒莢數呈顯著負相關，與癟莢數、總莢數和蟲食數呈極顯著正相關；三粒莢數與四粒莢數呈顯著正相關，與總莢數呈極顯著正相關；四粒莢數與百粒質量呈極顯著負相關；癟莢數與總莢數呈極顯著正相關；總莢數與蟲食數呈極顯著正相關。

由表2還可知，大豆的產量性狀與單株粒質量之間存在很高的相關性，除四粒莢數與癟莢數以外的其他產量性狀都與單株粒質量呈極顯著正相關。

2.3 性狀的主成分分析

主成分分析是把多指標轉化為少數幾個綜合指標，即用少數的變量來解釋概括所有變量需要傳達的消息，即消除各變量之間的共線性，減少變量的個數，從而便于分析[2，7-9]。

由表3可知，通過主成分分析，親本及雜交后代17個成分的累積貢獻率已達到100%，前5個主成分的貢獻率分別為36.818%，15.620%，10.057%，7.967%和7.059%，累計貢獻率為77.522%。在主成分分析中，若所提取的因子特征值大于1，就可以用這幾個因子（主成分）對事物的屬性進行概括性分析。可以把17個指標轉換為5個綜合指標，分別定義為主成分1、主成分2、主成分3、主成分4和主成分5。

表4中大豆主要農藝性狀的主成分矩陣顯示了各主要性狀在各個主成分中的權重系數。由表4可知，在主成分1中，權重系數絕對值較大的性狀有株質量、主莖莢數、分枝莢數、一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數和總莢數；在主成分2中，權重系數絕對值較大的性狀有株高、分枝莢數和有效分枝數；在主成分3中，權重系數絕對值較大的性狀有四粒莢數和百粒質量；在主成分4中，權重系數絕對值較大的性狀有癟莢數；在主成分5中，權重系數絕對值較大的性狀有結莢高度和蟲食數。

在大豆的表型性狀中，莢數、百粒質量、單株粒質量等多為數量性狀，受多個基因的控制[10-12]，遺傳力較低。同時，這些性狀的表達還受環境的影響及基因與環境互作的影響，這使得分析大豆產量的主要因素比較困難[11-12]。因此，利用主成分分析法，將大豆表型性狀轉換成個數較少且彼此獨立的綜合指標，減少變量，得到影響產量的主要因子，為選育大豆高產品系提供一定的理論依據。

3 結論與討論

3.1 雜交群體產量與主要農藝性狀相關性分析

通過分析株型性狀、產量性狀與單株粒質量的相關性可知，株高、莖粗、主莖節數、有效分枝數和單株粒質量呈極顯著正相關；結莢高度與單株粒質量呈極顯著負相關。大豆的產量性狀除四粒莢數和癟莢數外，都與單株粒質量呈極顯著正相關。

3.2 雜交群體產量與主要農藝性狀主成分分析

在產量和表型性狀分析中，主成分分析是最為有效的分析方法。通過對晉旱125和昔野×501的親本及雜交后代性狀進行主成分分析發現，在主成分1中，權重系數較大的性狀有株質量、主莖莢數、分枝莢數、一粒莢數、二粒莢數、三粒莢數和總莢數，這些性狀均為產量性狀，所以，可以將主成分1稱為“產量”因子或是“莢型”因子。主成分1相當于6.259個原始指標的作用，它能反映36.818%的信息量。

在主成分2中，權重系數較大的性狀有株高、分枝莢數和有效分枝數，這些性狀主要與大豆的株型有關，所以可以將主成分2稱為“株型”因子。主成分2相當于2.655個原始指標的作用，它能反映15.620%的信息量。

在主成分3中，權重系數較大的性狀有四粒莢數和百粒質量。主成分3相當于1.710個原始指標的作用，它能反映10.057%的信息量。

在主成分4中，權重系數較大的性狀為癟莢數。主成分4相當于1.354個原始指標的作用，它能反映7.967%的信息量。

在主成分5中，權重系數較大的性狀為結莢高度，可以將主成分5稱為“莖型”因子。主成分5相當于1.200個原始指標的作用，它能反映7.059%的信息量。

通過對17個性狀進行分析，可以提取出5個主成分。其中，主成分1即莢型因子影響最大，其次是主成分2即株型因子。

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