糯高粱品系的灰色關聯度分析

郭 琦，梁 篤，張一中，柳青山，張 偉，王 官

（山西農業大學高粱研究所，山西晉中030600）

我國白酒有著悠久的歷史，白酒制造業是我國重要的傳統產業。高粱是我國白酒的主要原料，糯質高粱更是眾多中國名酒的優質原料。創新糯高粱種質、加強糯高粱品種選育、提高糯高粱的產量已經成為當前高粱研究的重要課題。

近年來，灰色關聯度法、隸屬函數法和主成分分析法（PCA）等[1-4]多指標綜合分析方法越來越受到人們的關注。這些分析方法能夠很好地從多水平、多因素著手，綜合分析各指標的整體效應，使篩選出的結果更具有科學性。灰色關聯系統自創立以來，已經在小麥、玉米和水稻等作物品種的綜合評判方面得到了應用，并且取得了與實踐相一致的結果[5-9]。但是用灰色關聯度分析、篩選糯高粱品系還未見報道。

本試驗對56份糯高粱品系的6個主要農藝數量性狀進行測定，并采用灰色關聯度分析法進行綜合評價，從中篩選出綜合性狀優良的糯高粱品系，以期為糯高粱品種選育和產業發展提供種質支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

參試材料選用56個糯高粱品系，如表1所示。其中，青殼洋和國窖紅來源于四川省，L407B來源于遼寧省，其他品系均為山西農業大學高粱研究所自選品系。

1.2 試驗方法

試驗于2019年在山西省農業科學院高粱研究所東白基地進行。試驗采用完全隨機區組設計，3次重復，2行區，行長4 m，行距0.43 m，株距0.27 m進行播種。花期嚴格套袋，田間管理同一般生產田。在成熟期，各高粱品系選取3株調查株高、穗長，收獲2行區全部高粱穗，并記錄穗數。高粱穗曬干、脫粒，稱質量，計算產量、穗粒質量，調查千粒質量，計算穗粒數。

1.3 數據處理

試驗數據運用Excel軟件進行灰色關聯度分析、評定。

2 結果與分析

2.1 不同糯高粱品系農藝性狀的表現值及參數分析

56份糯高粱品系各性狀的表現值以及最大值、最小值、平均值、標準差、變異系數統計參數如表1所示。

表1 56份糯高粱品系各性狀表現值及統計參數

續表1

從變異系數來看，56份糯高粱品系不同性狀的變異系數存在較大差異，變異系數在14.6%～35.5%，說明參試材料的遺傳變異比較豐富，為糯高粱品種選育提供了豐富的遺傳基礎。

2.2 灰色關聯度評價

根據灰色系統理論[6]，將所有參試的品系視為同一灰色系統，每個品系是該系統中的一個因素。把品系的主要農藝性狀的最佳數值結合起來，構成一個“理想品種”，以“理想品種”的株高、穗長、產量、千粒質量、穗粒質量、穗粒數等性狀指標所構成的數列為參考數列X0（k），參試品系各個性狀指標構建的數列為比較數列Xi（k）（i＝1，2，3，…m；k＝1，2，3，…n），m為參試品種數，n為評估性狀數。利用公式進行關聯度計算，從而確定參試種質優劣順序。

2.2.1 選擇理想品種 青殼洋是貴州省2000—2009年應用品種，且曾在區域試驗中作為對照品種，所以，本研究第1種分析辦法以青殼洋為“理想品種”進行[10-12]。

由于醬香型白酒獨特的釀造工藝，要求酒用糯高粱具有粒小皮厚、顆粒飽滿和玻璃質含量較高等特性，以保證原料能夠經受“八蒸九煮”的釀造工藝[13]。本研究第2種分析辦法以千粒質量最小、其他性狀最大為“理想品種”進行，即產量8 269.2 kg/hm2、千粒質量12.7 g、株高240.0 cm、穗長33.0 cm、穗粒質量82.7 g、穗粒數3 421.8粒，構成最優指標集｛X0（k）｝＝（8 269.2、12.7、240.0、33.0、82.7、3 421.8）。

2.2.2 無量綱化處理，并求絕對差值 由于各性能指標量綱不同，需要將所有相應的Xi（k）數據除以X0（k）各點的數值，使原始數據無量綱化。根據無量綱化處理所得到的數據依求得絕對差值。

式中，εi（k）為Xi對X0在k點的關聯度系數，ρ為分辨系數，取值范圍在0～1，本研究取ρ＝0.5，稱為二級最小差的絕對值，其中，表示X0數列與Xi數列在對應點差值中的最小差，在一級最小差的基礎上再找出其中最小差就是二級最小差。同理，表示二級最大差的絕對值。把相應數值代入上式即可以計算出X0對Xi各性狀的關聯系數。

2.2.4 權重系數 通過變異系數法根據各性狀的相對重要程度對所測試的各項指標分別賦予不同的權重系數。本研究采用的2種方法中，穗粒質量的權重系數最高，產量的權重系數次之（表2）。表明穗粒質量是影響高粱產量的重要因素。

表2 各性狀的權重系數比較

2.2.5 參試材料與參考品種的灰色關聯度及關聯序位 關聯系數只反映2個比較序列在某一時刻的緊密程度，而關聯度可以確定比較數列與參考數列的相似程度，其大小可直接判斷比較數列的優劣。

式中，γi為第i個品種的關聯度，Wk為第k個性狀的權重。

用2種方法計算的灰色關聯度及排序列于表3。

表3 參試材料的關聯度及排序

根據品種灰色關聯度多維綜合評價的原理，關聯度越大，品種越優良。第1種方法中，關聯度排序在前5位的參試材料分別是1-26B/0122B-3、紅茅粱后代-2、國窖紅、1-26B/0122B-1、01B-1，第2種方法中，關聯度排序在前5位的參試材料分別是湘糯R/瀘恢1變-3、M60826/055059、湘糯R/瀘恢1變-1、國窖紅、11476B-1。2種方法篩選出的品種不同，但2種方法都篩選出國窖紅，說明其綜合性狀在這56個種質中表現最佳。

3 結論與討論

遺傳多樣性是生態多樣性和物種多樣性的基礎，通過遺傳多樣性研究可掌握高粱種質資源特性，為高粱品系改良和選育提供重要理論支撐[14-16]。本研究結果顯示，56份糯高粱品系不同性狀的變異系數存在較大差異，變異系數在14.6%～35.5%，說明參試材料的遺傳變異比較豐富，為糯高粱品種選育提供了豐富的遺傳基礎。

本研究用2種方法篩選出的品種不同，由此可見，利用灰色關聯度分析法評價作物品種時，選擇的“理想品種”不同，評價結果也不同。穗粒質量是影響高粱產量的重要因素。本研究用的2種方法中，穗粒質量的權重系數最高，產量的權重系數次之。這與高士杰[17-18]、盧慶善[19]的研究結果一致。因此，在品種選育時，為確保產量應選穗粒質量大的品種。

灰色關聯系統理論自創立以來，已在玉米、小麥、水稻、薏苡等作物品種的綜合性狀評價方面得到充分肯定[1-5]。本研究通過灰色系統理論對56個糯高粱種質的農藝性狀進行了綜合評價，結果表明，第1種方法中，品系1-26B/0122B-3、紅茅粱后代-2、國窖紅、1-26B/0122B-1、01B-1較好；第2種方法中，品系湘糯R/瀘恢1變-3、M60826/055059、湘糯R/瀘恢1變-1、國窖紅、11476B-1較好。2種方法都篩選出國窖紅，說明其綜合性狀在這56個種質中表現最佳。研究結果對糯高粱新品種選育和種質資源進一步開發利用具有重要的指導意義。