60個小粒花生育成品種農(nóng)藝、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀綜合鑒定與評價

劉衛(wèi)星，張楓葉，賀群嶺，陳雷，李可，吳繼華

（商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南 商丘 476000）

我國是世界花生生產(chǎn)大國，種植面積居全球第2位，總產(chǎn)量居世界首位［1］。近10余年來，我國花生生產(chǎn)得到持續(xù)較快發(fā)展，在調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)民增收方面發(fā)揮出重要作用［2］，也是我國植物蛋白和食用油的重要來源［3］。我國花生主要以春播、麥壟套種和夏直播種植為主，隨著糧油爭地矛盾日益突出，以及花生種植機(jī)械化水平的提高，以小粒花生為主的夏直播花生種植模式被廣泛應(yīng)用［4，5］。另外，隨著人民生活水平的不斷提高，對健康飲食的需求日益增加，高油酸、高蛋白低脂肪、高賴氨酸、低棕櫚酸等優(yōu)質(zhì)油用、優(yōu)質(zhì)食用花生市場需求不斷擴(kuò)大。

花生區(qū)試參試品種代表了同時期育種的最高水平［6］。建立一套有效的小粒花生育成品種綜合評價體系，可以全面科學(xué)地了解我國當(dāng)前花生育種水平，為小粒花生育成品種的綜合評價及育種目標(biāo)設(shè)定、種質(zhì)資源創(chuàng)新等提供借鑒。種質(zhì)資源的綜合利用是提高育種成效的關(guān)鍵，而花生的產(chǎn)量性狀等多為復(fù)雜的數(shù)量遺傳性狀，是多個性狀共同作用的結(jié)果［7］。為明確各性狀間的主次關(guān)系，諸多學(xué)者已通過相關(guān)分析、主成分分析、聚類分析及灰色關(guān)聯(lián)度分析等對花生育成品種及種質(zhì)資源進(jìn)行研究與綜合評價。陳婷婷等［8］研究表明，花生種質(zhì)的17個性狀指標(biāo)可綜合為5個主成分，并可將81份花生種質(zhì)聚為4類。陳湘瑜等［9］對11個福建花生高代品系的分析表明，結(jié)果數(shù)、飽果數(shù)與花生產(chǎn)量顯著正相關(guān)。范小玉等［10］對2019年黃淮海中南片小粒花生聯(lián)合體試驗(yàn)24個品種的分析表明，莢果產(chǎn)量與百仁重、出米率、單株生產(chǎn)力、油酸含量呈正相關(guān)。楊海棠等［11］利用灰色系統(tǒng)理論對2017年全國北方片區(qū)小粒組13個參試花生品種的12個主要性狀進(jìn)行綜合評價，選出多個適宜該區(qū)域推廣的小粒花生品種。

我國黃淮區(qū)域夏直播花生面積逐年擴(kuò)大，亟需提高小粒花生的育種水平，而前人對小粒花生農(nóng)藝、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的相關(guān)研究較少，用于綜合評價小粒花生品種的性狀指標(biāo)篩選工作尚未見報道。為此，本試驗(yàn)以60個最新育成小粒花生品種為材料，采用變異系數(shù)、聚類分析、相關(guān)分析、主成分分析和多元回歸分析方法，構(gòu)建綜合評價體系，篩選最優(yōu)評價指標(biāo)，以期為小粒花生種質(zhì)資源挖掘、篩選及科學(xué)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2020年參加國家北方片區(qū)花生多點(diǎn)試驗(yàn)和河南省花生聯(lián)合體試驗(yàn)的60個小粒花生品種，其名稱及來源見表1。試驗(yàn)地點(diǎn)為商丘市農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)示范中心（115°42′33″E，34°31′54″N）。試驗(yàn)田為粘壤土，肥力中等，前茬為花生，冬季休閑。

表1 供試品種名稱及來源

1.2 試驗(yàn)設(shè)計與田間管理

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。小區(qū)面積1.6 m×8.34 m。起壟種植，一壟雙行，壟距0.8 m，壟上行距0.25 m，穴距0.15 m，每穴2粒，16.67萬穴/hm2。田間管理同常規(guī)大田。

1.3 性狀調(diào)查

花生成熟期每品種隨機(jī)選取10株有代表性植株，測量主莖高、側(cè)枝長、總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株果數(shù)和單株生產(chǎn)力，收獲晾干后統(tǒng)計百果重、百仁重和出仁率。小區(qū)實(shí)收計算莢果產(chǎn)量。性狀調(diào)查按照《花生新品種特征特性術(shù)語及區(qū)域試驗(yàn)的觀察記載標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行［12］。

花生籽仁粗蛋白、粗脂肪、油酸、亞油酸、棕櫚酸、賴氨酸及總氨基酸含量用DA7250型近紅外分析儀（瑞典波通）測得，重復(fù)3次取平均。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計，SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析、相關(guān)分析、主成分分析、聚類分析及回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 60個小粒花生育成品種性狀變化分析

由表2可以看出，60個小粒花生品種18個性狀的變異系數(shù)為4.33%～59.24%，平均值為21.47%，性狀間存在較大差異，表明這些性狀受外界環(huán)境的影響大小不一。其中，變異系數(shù)較高的5個性狀為亞油酸、棕櫚酸、單株飽果數(shù)、油酸和主莖高，變異范圍為25.81%～59.24%，表明這5個性狀為不穩(wěn)定性狀，較易被外界環(huán)境調(diào)控；變異系數(shù)較低的5個性狀為出仁率、粗脂肪、粗蛋白、總氨基酸和賴氨酸含量，變異范圍為4.33%～8.54%，表明這5個性狀遺傳特性較為穩(wěn)定，受外界環(huán)境調(diào)控的可能性較小。

表2 60個小粒花生育成品種性狀統(tǒng)計

2.2 60個小粒花生育成品種的聚類分析

18個性狀的調(diào)查數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換后，以歐氏距離為遺傳距離，采用Ward法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果（圖1）表明，在歐氏距離為9時可將60個小粒花生品種分為五大類。第Ⅰ類包括18個品種，表現(xiàn)為總分枝數(shù)和結(jié)果枝數(shù)多，莢果產(chǎn)量低，粗脂肪含量低，賴氨酸含量高，為低脂肪高賴氨酸類品種；第Ⅱ類包括6個品種，表現(xiàn)為株高最低，側(cè)枝最短，單株果數(shù)最多，百果重和百仁重最低，出仁率最高，莢果產(chǎn)量中等，粗蛋白和油酸含量最低，棕櫚酸含量最高，為矮稈高出仁率類品種；第Ⅲ類包括9個品種，表現(xiàn)為單株生產(chǎn)力、百果重、百仁重和莢果產(chǎn)量最高，粗脂肪和油酸含量最高，出仁率和棕櫚酸含量最低，為高脂肪高油酸類品種；第Ⅳ類包括9個品種，表現(xiàn)為株高最高，側(cè)枝最長，總分枝數(shù)和結(jié)果枝數(shù)最少，單株生產(chǎn)力最低，莢果產(chǎn)量中等，為高稈低分枝類品種；第Ⅴ類包括18個品種，表現(xiàn)為單株飽果數(shù)最多，莢果產(chǎn)量最低，粗蛋白和總氨基酸含量最高，油酸含量較高，為高蛋白高油酸類品種。

圖1 60個小粒花生育成品種的聚類分析結(jié)果

2.3 60個小粒花生育成品種各性狀的相關(guān)性分析

11個農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的相關(guān)性分析結(jié)果（表3）表明，總分枝數(shù)與結(jié)果枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株果數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明小粒花生品種通過提高分枝數(shù)可以相應(yīng)提高單株果數(shù)與單株飽果數(shù)，但總分枝數(shù)與百果重、百仁重呈顯著負(fù)相關(guān)，與莢果產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，因此在育種實(shí)踐中應(yīng)注意加以協(xié)調(diào)；單株生產(chǎn)力與單株飽果數(shù)、單株果數(shù)、百果重、百仁重呈極顯著正相關(guān)，說明通過提高單株結(jié)果數(shù)，增加果重和仁重可以極顯著提高小粒花生的單株產(chǎn)量；莢果產(chǎn)量與單株生產(chǎn)力、百果重和百仁重呈極顯著正相關(guān)，與總分枝數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明育種實(shí)踐中適當(dāng)控制總分枝數(shù)、增加百果重和百仁重、提高單株生產(chǎn)力，是實(shí)現(xiàn)小粒花生高產(chǎn)的關(guān)鍵。

表3 60個小粒花生育成品種農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的相關(guān)系數(shù)

7個品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析結(jié)果（表4）表明，粗蛋白含量與賴氨酸、總氨基酸含量極顯著正相關(guān)，說明通過提高小粒花生蛋白質(zhì)含量，可以相應(yīng)提高賴氨酸和總氨基酸含量；粗脂肪與油酸含量極顯著正相關(guān)，與棕櫚酸含量極顯著負(fù)相關(guān)；油酸與棕櫚酸含量極顯著負(fù)相關(guān)。說明小粒花生更易選育出高脂肪、高油酸、低棕櫚酸的品種。

表4 60個小粒花生育成品種品質(zhì)性狀的相關(guān)系數(shù)

2.4 60個小粒花生育成品種性狀的主成分分析

對18個性狀的調(diào)查數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行主成分分析，結(jié)果（表5）表明，前6個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到81.38%，可以用這6個主成分較好地代替18個農(nóng)藝、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀對小粒花生育成品種進(jìn)行評價與判斷。

表5 60個小粒花生育成品種性狀的主成分分析

第Ⅰ主成分貢獻(xiàn)率為23.88%，特征向量絕對值最大的是棕櫚酸（-0.1762），其次是亞油酸（-0.1713）和油酸（0.1682），可歸為油酸、亞油酸、棕櫚酸調(diào)控因子；第Ⅱ主成分貢獻(xiàn)率為17.31%，特征向量絕對值最大的是總氨基酸（0.2604），其次是粗蛋白（0.2414）和賴氨酸（0.2159），可歸為氨基酸與蛋白質(zhì)正向調(diào)控因子；第Ⅲ主成分貢獻(xiàn)率為14.97%，特征向量絕對值最大的是單株飽果數(shù)（0.3003），其次是單株生產(chǎn)力（0.2968）和單株果數(shù)（0.2729），可歸為單株產(chǎn)量提升因子；第Ⅳ主成分貢獻(xiàn)率為12.28%，特征向量絕對值最大的是百果重（0.2748），其次是百仁重（0.2537）和單株果數(shù)（-0.2512），可歸為百果重與單株果數(shù)選擇制約因子；第Ⅴ主成分貢獻(xiàn)率為7.30%，特征向量絕對值最大的是側(cè)枝長（0.4956），其次是主莖高（0.4861）和百仁重（-0.2565），可歸為株高與百仁重選擇制約因子；第Ⅵ主成分貢獻(xiàn)率為5.64%，特征向量絕對值最大的是出仁率（0.5736）和粗脂肪（0.3870），可歸為出仁率與粗脂肪正向調(diào)控因子。

2.5 60個小粒花生育成品種的綜合評價

根據(jù)6個主成分的特征值和相應(yīng)的特征向量，計算得出60個小粒花生育成品種18個性狀的6個主成分得分，然后以所選主成分對應(yīng)的特征值占6個特征值總和的比例為權(quán)重，得到各品種的綜合評價得分，得分越高綜合表現(xiàn)就越好。由表6可知，綜合得分排在前5位的是商花228、商花186、豫花185、豫花159和遠(yuǎn)雜22號，來自河南的商花228綜合得分最高（1.7135），漯花25號綜合得分最低（-1.9698）。說明商花228綜合性狀最好，其百仁重（96.3 g）、莢果產(chǎn)量（4 026.56 kg/hm2）及油酸含量（86.24%）在全部參試品種中均最高，亞油酸（3.07%）與棕櫚酸含量（0.65%）在全部參試品種中均最低。

表6 60個小粒花生育成品種的綜合得分及排名

18個性狀與綜合得分的相關(guān)性分析結(jié)果（表7）顯示，綜合得分與主莖高、側(cè)枝長、單株飽果數(shù)、單株生產(chǎn)力、百果重、百仁重、莢果產(chǎn)量、油酸含量極顯著正相關(guān)，與結(jié)果枝數(shù)、粗脂肪含量顯著正相關(guān)，與亞油酸、棕櫚酸含量極顯著負(fù)相關(guān)，說明在小粒花生育種中選擇正相關(guān)性狀值高、負(fù)相關(guān)性狀值低的品種，才能實(shí)現(xiàn)品種綜合性狀突出。

表7 18個調(diào)查性狀與綜合得分的相關(guān)分析

2.6 小粒花生育成品種綜合評價指標(biāo)篩選

以18個性狀調(diào)查值為自變量（X），綜合得分為因變量（Y），通過逐步線性回歸方法構(gòu)建的最優(yōu)方程為Y=-7.6194+0.0223X1+0.0221X2+0.0933X4+0.0467X5+0.0561X7+0.0258X9+0.0002X11+0.0141X14+1.2140X17（R2=0.9907，F(xiàn)=40.1433**），式中X1、X2、X4、X5、X7、X9、X11、X14及X17分別代表主莖高、側(cè)枝長、結(jié)果枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株生產(chǎn)力、百仁重、莢果產(chǎn)量、油酸和賴氨酸，各回歸系數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)分別為0.7414**、0.7801**、0.7998**、0.6673**、0.7440**、0.9470**、0.6576**、0.9468**和0.7839**，Durbin-Watson統(tǒng)計量（d）為2.5345，說明構(gòu)建的方程為最優(yōu)回歸方程。方程中9個性狀對應(yīng)的直接通徑系數(shù)分別為0.2414、0.2804、0.1396、0.1163、0.1509、0.3406、0.0975、0.2920和0.1274，方程決定系數(shù)R2=0.9907，說明這9個性狀共同決定了綜合得分99.07%的變異，即主莖高、側(cè)枝長、結(jié)果枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株生產(chǎn)力、百仁重、莢果產(chǎn)量、油酸和賴氨酸含量可作為小粒花生育成品種綜合表現(xiàn)的評價指標(biāo)。

3 討論

3.1 小粒花生育成品種性狀表現(xiàn)與品質(zhì)改良

作物性狀變異系數(shù)的大小反映該性狀在不同環(huán)境下對品種產(chǎn)量形成影響的大小［13］，這種差異也是作物改良的基礎(chǔ)［14］。本研究結(jié)果表明，60個小粒花生育成品種的18個性狀中，變異系數(shù)較高的5個性狀為亞油酸（59.24%）、棕櫚酸（55.12%）、單株飽果數(shù)（27.55%）、油酸（27.09%）與主莖高（25.81%），變異系數(shù)較低的5個性狀為出仁率（4.33%）、粗脂肪（6.57%）、粗 蛋 白（6.82%）、總氨基酸（6.98%）和賴氨酸（8.54），與李玉發(fā)［15］、范小玉［16］、陳湘瑜［9］等的結(jié)果基本一致。說明亞油酸、棕櫚酸、單株飽果數(shù)、油酸及主莖高的遺傳基礎(chǔ)較為豐富，人為加以改良的空間大，而出仁率、粗脂肪、粗蛋白、總氨基酸和賴氨酸含量的遺傳基礎(chǔ)較為穩(wěn)定，不易受外界調(diào)控。近年育成品種中高油酸類花生占比較多、高脂肪和高蛋白類花生相對較少的現(xiàn)狀［17，18］，也證實(shí)了這一結(jié)論。

我國花生近60%用于生產(chǎn)食用油，影響花生油脂營養(yǎng)和商品品質(zhì)的主要成分是脂肪酸。相關(guān)研究［19，20］表明，多數(shù)花生的脂肪酸中油酸含量最高，其次是亞油酸，棕櫚酸居第三位。油酸和亞油酸均為不飽和脂肪酸，是人體必需脂肪酸［21］，而棕櫚酸是飽和脂肪酸，過量食用易增加高血壓、高血脂、動脈粥樣硬化、冠心病、糖尿病等的發(fā)病率［22-25］，因此提高花生油酸含量降低棕櫚酸含量已成為花生品質(zhì)改良的重點(diǎn)。研究［26，27］表明，油酸含量和棕櫚酸含量呈負(fù)相關(guān)，本研究也證實(shí)小粒花生油酸與棕櫚酸含量極顯著負(fù)相關(guān)。王傳堂等研究認(rèn)為，高油酸花生棕櫚酸等性狀以小區(qū)或品種（系）重復(fù)平均數(shù)為單位的廣義遺傳力均為高［28］；本研究則發(fā)現(xiàn)，小粒花生棕櫚酸的變異系數(shù)高，易于人為改良。姜慧芳等［29］通過遠(yuǎn)緣雜交獲得6份油酸含量達(dá)到64%以上且棕櫚酸含量在8.5%以下的新種質(zhì)。石素華等［30］利用高油酸種質(zhì)DF12培育出14個油酸含量大于73%且棕櫚酸低于7%的新種質(zhì)。這充分說明通過種質(zhì)利用實(shí)現(xiàn)花生品質(zhì)改良是可行的。

3.2 小粒花生育成品種綜合評價與利用策略

農(nóng)作物產(chǎn)量是多性狀共同作用的結(jié)果，難以用某一個性狀對品種進(jìn)行準(zhǔn)確評價［31］。本試驗(yàn)在對60個小粒花生育成品種18個性狀相關(guān)性研究的基礎(chǔ)上，采用主成分分析法將眾多關(guān)聯(lián)性狀轉(zhuǎn)換為6個綜合指標(biāo)，可歸結(jié)為油酸、亞油酸、棕櫚酸調(diào)控因子、氨基酸與蛋白質(zhì)正向調(diào)控因子、單株產(chǎn)量提升因子、百果重與單株果數(shù)選擇制約因子、株高與百仁重選擇制約因子、出仁率與粗脂肪正向調(diào)控因子，這與殷冬梅［32］、孫東雷［33］、Kumar［34］等的研究結(jié)果基本一致。表明這些主成分因子對小粒花生育成品種性狀差異有較大貢獻(xiàn)，在育種實(shí)踐中應(yīng)協(xié)調(diào)好它們之間的關(guān)系，有利于篩選出綜合性狀優(yōu)良的花生品種。

依據(jù)主成分獲得的品種性狀綜合得分，可以較為直觀地衡量一個品種的優(yōu)劣，綜合得分越高，該品種的綜合表現(xiàn)就越好［35］。本研究通過綜合得分對60個小粒花生育成品種進(jìn)行排序，排在前5位的是商花228、商花186、豫花185、豫花159和遠(yuǎn)雜22號，說明這5個品種的綜合表現(xiàn)較好，是小粒花生品種應(yīng)用、選育及種質(zhì)創(chuàng)制的重要材料來源。

本研究通過逐步回歸分析得到小粒花生育成品種最優(yōu)評價指標(biāo)包括主莖高、側(cè)枝長、結(jié)果枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株生產(chǎn)力、百仁重、莢果產(chǎn)量、油酸和賴氨酸含量，除賴氨酸含量外其它8個性狀與綜合得分的相關(guān)性均達(dá)顯著或極顯著水平。主莖高、側(cè)枝長和結(jié)果枝數(shù)代表生長發(fā)育指標(biāo)，單株飽果數(shù)、單株生產(chǎn)力、百仁重、莢果產(chǎn)量代表增產(chǎn)潛力指標(biāo)，油酸和賴氨酸含量代表品質(zhì)提升指標(biāo)，在相同生產(chǎn)條件下，可通過測定這9個性狀，并利用本研究所得最優(yōu)回歸模型來預(yù)測其它小粒花生品種綜合表現(xiàn)［36］，從而為小粒花生種質(zhì)資源挖掘、篩選及科學(xué)利用提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

60個小粒花生育成品種的18個性狀具有較高的遺傳差異，變異系數(shù)為4.33%～59.24%。聚類分析將其劃分為五類，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類分別占參試品種的30.0%、10.0%、15.0%、15.0%和30.0%。通過主成分分析把18個性狀歸為6類因子，累計貢獻(xiàn)率達(dá)81.38%，其中油酸、亞油酸與棕櫚酸調(diào)控因子的貢獻(xiàn)率最高。這60個品種中，商花228綜合得分最高，漯花25號綜合得分最低。主莖高、側(cè)枝長、結(jié)果枝數(shù)、單株飽果數(shù)、單株生產(chǎn)力、百仁重、莢果產(chǎn)量、油酸和賴氨酸含量可作為小粒花生品種綜合表現(xiàn)評價的指標(biāo)。