小麥農(nóng)藝性狀與品質(zhì)特性的多元分析與評(píng)價(jià)

劉雅麗，婁 洋，王東亮

（河南省平頂山市種子技術(shù)推廣站，河南 平頂山 467000）

主成分分析通過保留低階主成分，忽略高階主成分以減少數(shù)據(jù)集的維數(shù)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)集中的對(duì)方差貢獻(xiàn)最大的特征，以便了解小麥材料的主成分構(gòu)成及其帶來的生物學(xué)意義，這可幫助學(xué)者們從構(gòu)成性狀的多因素關(guān)系中了解分析材料特點(diǎn)，對(duì)遺傳材料進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。而聚類分析可幫助學(xué)者衡量不同材料數(shù)據(jù)間的相似性，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行劃分和歸類，以便了解類群間的遺傳差異和相似性。本次研究運(yùn)用主成分分析、聚類分析和二維排序分析的方法獲得了小麥品種的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)特性的主成分組成，并將所得資料數(shù)據(jù)進(jìn)行二維排序圖以及聚類分析圖的繪制，通過對(duì)圖表的分析與考查找出了小麥材料的遺傳距離以及相似性和多樣性等理論參考依據(jù)，并最終整理出綜合品質(zhì)特性以及農(nóng)藝性狀較好的小麥品種，獲得了優(yōu)良種質(zhì)資源。

1 材料與方法

本次試驗(yàn)主要是對(duì)來自西北農(nóng)林科技大學(xué)小麥品質(zhì)改良實(shí)驗(yàn)室的96個(gè)小麥品種的10個(gè)品質(zhì)特性和11個(gè)農(nóng)藝性狀參數(shù)的主成分進(jìn)行估算，供試材料于2011年10月1日采用單粒、行長2米，每行20株、株距0.1米、行距0.2米的方式播種于楊凌小麥綜合試驗(yàn)站。

農(nóng)藝性狀調(diào)查的主要性狀包括小麥品種旗葉的長度與寬度、麥穗下節(jié)的長度與直徑、旗葉距穗長、植株高度、小穗數(shù)目、麥穗粒數(shù)、粒重、粒寬和粒厚，主要農(nóng)藝形狀的調(diào)查項(xiàng)目和參考標(biāo)準(zhǔn)參照金善寶《中國小麥生態(tài)》。品質(zhì)特性測(cè)定，包括子粒鐵、鋅含量的測(cè)定、子粒蛋白質(zhì)含量的測(cè)定、濕面筋含量的測(cè)定、粉質(zhì)參數(shù)的測(cè)定、拉伸參數(shù)的測(cè)定、容重的測(cè)定、沉降值的測(cè)定等。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀主成分分析

用S P S S數(shù)據(jù)處理軟件計(jì)算出11個(gè)農(nóng)藝性狀的主成分的特征向量和貢獻(xiàn)率。經(jīng)計(jì)算得出，前4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為31.0133%、24.6215%、18.1518%、11.5583%，其特征向量所凝聚的生物學(xué)信息分別主要跟穗部、穗下節(jié)長、粒厚、粒寬及旗葉寬相關(guān)，故而分別稱它們?yōu)樗氩繕?gòu)成因子、株高構(gòu)成因子、子粒大小構(gòu)成因子以及旗葉構(gòu)成因子。第一主成分特征向量間的關(guān)系表明，穗下節(jié)直徑與穗部重量呈正相關(guān)關(guān)系，小穗數(shù)和穗粒數(shù)和穗粒重呈正相關(guān)關(guān)系，第二主成分凝聚向量之間的關(guān)系表明植株越高，粒寬就越小，旗葉越長。第三主成分的向量關(guān)系表明子粒大小與數(shù)目成反比。第四主成分的向量關(guān)系表明，旗葉寬度與植株高度成反比，穗粒數(shù)越少、穗粒重越小。

2.2 品質(zhì)特性主成分分析

前4個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為54.1611%、14.9571%、10.3339%和9.6962%，由于第一個(gè)主成分的性狀特征值中沉降值、面團(tuán)形成時(shí)間、子粒蛋白質(zhì)含量、延展度、拉伸面積、濕面筋含量和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的貢獻(xiàn)率彼此之間呈正相關(guān)，故稱第一主成分為沉降值因子。第二主成分中子粒容重貢獻(xiàn)最大，且其特征向量為負(fù)值，故又稱其為容重因子。實(shí)踐證明，小麥子粒容重越大，子粒鐵、鋅、蛋白質(zhì)和濕面筋含量越低，面團(tuán)形成時(shí)間和拉伸面積會(huì)越大。第三主成分中鋅含量作用最大，所以又稱之為鋅含量因子。第四主成分貢獻(xiàn)率最低，故稱之為鐵含量因子。第三、四主成分子粒容重的特征向量絕對(duì)值都較大，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和沉降值都為負(fù)值。但前者鐵含量的特征向量為負(fù)值，后者鋅含量的特征向量為負(fù)值。由此可以得出：子粒鋅含量與子粒容重呈正相關(guān)，與面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、沉降值呈負(fù)相關(guān)；子粒鐵含量與其它品質(zhì)性狀間的關(guān)系與此類似。子粒鐵含量和鋅含量負(fù)相關(guān)的關(guān)系決定了在小麥品質(zhì)改良過程中應(yīng)當(dāng)選擇子粒容重、沉降值等品質(zhì)性狀較好、鋅鐵含量適中的小麥品種。

3 結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求逐步提高，其中對(duì)健康食物的要求更為苛刻，從要求吃得飽轉(zhuǎn)變?yōu)槌缘煤谩⒊缘镁⒊缘媒】怠Ｒ虼耍軌蚺嘤龈弋a(chǎn)而又優(yōu)質(zhì)的小麥品種，滿足廣大人們的飲食需求一直是我國小麥育種單位的重要目標(biāo)，而此次試驗(yàn)，為小麥育種提出了很好的改善建議以及參考指標(biāo)，為小麥育種的進(jìn)程提供了一大助力。根據(jù)系統(tǒng)聚類分析圖，綜合品質(zhì)特性較好的小麥材料主要集中于第一類和第二類，綜合農(nóng)藝性狀較好的多集中于第三類和第四類。根據(jù)二維排序分析圖顯示，96個(gè)小麥材料中，32個(gè)小麥品種綜合品質(zhì)特性較好，鋅鐵含量較高；有27個(gè)小麥品種表現(xiàn)為矮桿，子粒和旗葉較大，代表其綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良、豐產(chǎn)性較好。將聚類分析圖與二維排序分析圖進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)泰山9818、西農(nóng)822、楊31、西安837和輪選719以及中育9383品質(zhì)特性比較好。