大蔥農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性及灰色關(guān)聯(lián)度分析

甄俊琦，鄒明，劉賀娟，任福森，郭志偉，孫強(qiáng)，張蓓，王童童，程相杰

（新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南新鄉(xiāng)，453000）

大 蔥 （Allium fistulosumL.var.giganteamMakino），屬百合科蔥屬二年生植物，起源于我國(guó)西北及相鄰的中亞地區(qū)，栽培歷史悠久，是中國(guó)最早栽培的蔬菜之一，山東、河北、河南等省市是中國(guó)大蔥主要產(chǎn)區(qū)[1]。其以嫩葉和假莖為主要的產(chǎn)品器官，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因其質(zhì)地細(xì)膩，口感清脆爽口，深受人們喜愛(ài)[2]。 隨著市場(chǎng)需求不斷增大，大蔥種植面積逐年增加， 我國(guó)大蔥種植面積從1961 年的0.43 hm2增加到2019 年的3.05 hm2， 總產(chǎn)量從1961 年的4.0 萬(wàn)t 增長(zhǎng)到2019 年的110.7 萬(wàn)t[3]。新鄉(xiāng)市地處河南北部，南臨黃河，北依太行，屬于黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的示范區(qū)域，是大蔥種植的主產(chǎn)區(qū)之一，也是“中原農(nóng)谷”的所在地[4]。河南地區(qū)目前關(guān)于大蔥的研究主要集中在豫南地區(qū)，然后有關(guān)豫北地區(qū)大蔥的研究鮮有報(bào)道，因此選育適宜豫北地區(qū)種植的高產(chǎn)大蔥品種，提升豫北地區(qū)大蔥育種水平和單株產(chǎn)量，對(duì)加快推進(jìn)“中原農(nóng)谷”建設(shè)起著至關(guān)重要的作用。

大蔥是一種典型的異花授粉作物，同一品種內(nèi)基因型豐富，個(gè)體間基因型差異較大，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和區(qū)域交流的不斷擴(kuò)大，栽培用種逐漸向少數(shù)綜合性狀優(yōu)良的品種集中，一些不符合商品生產(chǎn)、流通的地方品種或農(nóng)家品種被大量淘汰，同時(shí)由于廣泛引種、自繁，導(dǎo)致了品種混雜、種性退化，有些優(yōu)良的地方品種現(xiàn)已瀕臨滅絕，因此加強(qiáng)大蔥育種工作勢(shì)在必行[5]。 由于大蔥產(chǎn)量受多個(gè)因子控制，且彼此間關(guān)系復(fù)雜，是一個(gè)綜合指標(biāo)，受自身遺傳特性和環(huán)境因素的互作影響，利用單一指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)量評(píng)價(jià)具有片面性和不穩(wěn)定性，因此，對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因子進(jìn)行準(zhǔn)確分析，研究各性狀因子間的相互關(guān)系及品種間的遺傳多樣性，對(duì)把握育種目標(biāo)，指導(dǎo)大蔥高產(chǎn)品種選育具有重大意義。

灰色關(guān)聯(lián)分析（Grey Relational Analysis，GRA）是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，其基本思想是通過(guò)確定參考數(shù)據(jù)列和若干個(gè)比較數(shù)據(jù)列的幾何形狀相似程度來(lái)判斷其聯(lián)系是否緊密，反映了曲線間的關(guān)聯(lián)程度， 關(guān)聯(lián)度大說(shuō)明因素間變化的勢(shì)態(tài)越接近，其相互關(guān)系越密切；反之則較低[6]。灰色關(guān)聯(lián)度分析法因簡(jiǎn)單實(shí)用，近些年來(lái)被廣泛運(yùn)用在小麥[7，8]、玉米[9，10]、水 稻[11，12]、大 豆[13，14]等 糧 食 作 物 育 種 中，并 在辣椒[15]、茄子[16]等蔬菜作物選育中應(yīng)用比較普遍，為作物新品種的選育提供了可靠的依據(jù)。 然而，到目前為止，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)使用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)大蔥的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析的相關(guān)報(bào)道。

本研究以新品種選育過(guò)程中的56 份大蔥材料為試材，采用灰色關(guān)聯(lián)度和相關(guān)性分析對(duì)其主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)估，從而明確產(chǎn)量形成過(guò)程中各農(nóng)藝性狀的相對(duì)重要程度及相關(guān)性，克服單靠產(chǎn)量性狀評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的弊端；并通過(guò)聚類分析，結(jié)合變異系數(shù)和遺傳多樣性等指標(biāo)， 對(duì)56 份材料的多個(gè)性狀進(jìn)行綜合分析，探究影響大蔥產(chǎn)量的主要因素，從而為豫北地區(qū)選育出適應(yīng)性強(qiáng)、品質(zhì)優(yōu)異且高產(chǎn)的大蔥新品種提供有力的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所在大蔥育種過(guò)程中選育的56 份材料， 其編號(hào)命名為K1～K56。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2022 年在新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院研發(fā)中心基地（35°14′ N，113°54′ E）進(jìn)行，2022 年3 月16 日播種育苗，6 月下旬露地種植，11 月下旬收獲。定植株距8 cm，行距75 cm，小區(qū)面積9.6 m2（3.2 m×3.0 m），每份材料3 次重復(fù)，每重復(fù)160 株，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，田間正常管理。收獲時(shí)，每個(gè)材料按照《蔥種質(zhì)資源描述規(guī)范》 選取具有典型特征的代表性植株10 株進(jìn)行考種，單株產(chǎn)量采用電子秤測(cè)定，利用直尺測(cè)定株高、假莖長(zhǎng)、葉片長(zhǎng)、株幅，采用游標(biāo)卡尺測(cè)定假莖中徑、假莖底徑和葉橫徑，并計(jì)算平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及分析， 并統(tǒng)計(jì)大蔥材料主要農(nóng)藝性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、 變異系數(shù)等， 按照H'=-∑（Pi）（lnPi）計(jì)算多樣性指數(shù) （Shannon-wiener index），式中Pi為第i級(jí)中個(gè)體占總個(gè)體數(shù)的比例；利用Origin 2021 進(jìn)行相關(guān)性和聚類分析，根據(jù)鄧聚龍[17]的灰色關(guān)聯(lián)理論，將56 份大蔥材料的單株產(chǎn)量及其農(nóng)藝性狀因素視為一個(gè)灰色系統(tǒng)， 采用DPS 7.05 軟件進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀變異系數(shù)分析

對(duì)56 份大蔥株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、株幅、假莖底徑、假莖中徑及單株產(chǎn)量8 個(gè)性狀進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明（表1），56 份材料間存在明顯差異，8 個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)在9.89%～25.87%，平均為14.09%。 株高的變異系數(shù)最小，為9.89%。按變異程度的大小劃分，單株產(chǎn)量的變異程度較高（變異系數(shù)＞20%），株高變異系數(shù)較低（變異系數(shù)≤10%）， 其他6 個(gè)性狀的變異系數(shù)處于中等程度（10%＜變異系數(shù)≤20%）。總體來(lái)看，單株產(chǎn)量、株幅和假莖底徑3 個(gè)性狀的變異系數(shù)均高于平均值，說(shuō)明大蔥品種在單株產(chǎn)量、株幅和假莖底徑上的差異較大，特別是單株產(chǎn)量，達(dá)到較高變異程度。

表1 主要農(nóng)藝性狀變異統(tǒng)計(jì)

2.2 主要農(nóng)藝性狀遺傳多樣性分析

從表1 可看出，56 份大蔥的8 個(gè)農(nóng)藝性狀存在廣泛的遺傳多樣性， 多樣性指數(shù) （H'） 在1.944～2.035，其中，單株產(chǎn)量的多樣性指數(shù)最高（2.035），其次是葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖中徑和假莖長(zhǎng)，以株高的遺傳多樣性指數(shù)最小。 說(shuō)明56 份大蔥材料在這8 個(gè)農(nóng)藝性狀上存在豐富的遺傳多樣性，這給大蔥綜合性狀改良特別是產(chǎn)量的提高提供了較大可能，可從優(yōu)化種植方式或提升田間管理水平等方面加以改進(jìn)。

2.3 主要農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)性分析

大蔥產(chǎn)量由多個(gè)農(nóng)藝性狀共同決定，為明確產(chǎn)量與各性狀間的相關(guān)程度，對(duì)大蔥的單株產(chǎn)量和其他7 個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。 從表2 可看出，除了假莖底徑與假莖長(zhǎng)和株幅無(wú)顯著相關(guān)性外，其他農(nóng)藝性狀間均呈顯著或極顯著正相關(guān)；單株產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀間均呈極顯著正相關(guān)，其中與單株產(chǎn)量最密切的是假莖中徑，相關(guān)系數(shù)為0.801 8，其次是葉橫徑、株高和假莖底徑。由此可見(jiàn)，大蔥單株產(chǎn)量的形成受假莖中徑的影響最大， 受葉橫徑、株高和假莖底徑的影響較大，受株幅的影響最小。

表2 主要農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2.4 主要農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析

由于各性狀因素量綱不同，比較時(shí)不能得出準(zhǔn)確的結(jié)論或難比較，因此以大蔥的7 個(gè)農(nóng)藝性狀作為比較序列，以單株產(chǎn)量為參考序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析， 得出各農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。 由表3 可以看出，56 份大蔥材料農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度大小為： 假莖中徑＞葉橫徑＞株高＞假莖底徑＞葉片長(zhǎng)＞假莖長(zhǎng)＞株幅。 根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原則，一般關(guān)聯(lián)度數(shù)值越大，表明該性狀對(duì)單株產(chǎn)量的影響越大。說(shuō)明假莖中徑是影響單株產(chǎn)量最主要的因素，株幅的影響最小，這與前面相關(guān)性分析的結(jié)果一致。 因此，在大蔥品種選育過(guò)程中， 應(yīng)重視對(duì)單株產(chǎn)量影響較大的性狀，選擇假莖中徑、葉橫徑及株高較大的品種，以提高育種效率。

表3 主要農(nóng)藝性狀與單株產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.5 56 份大蔥主要農(nóng)藝性狀聚類分析

對(duì)56 份大蔥材料的8 個(gè)主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后采用ward 最小方差和歐氏距離法進(jìn)行聚類分析，將其分為4 個(gè)類群（圖1），各類群在農(nóng)藝性狀方面的主要特征如表4 所示。 類群Ⅰ包含1 個(gè)材料K51，與其他類群材料相比，此類群?jiǎn)沃戤a(chǎn)量、株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、株幅及假莖中徑的數(shù)值均最高，假莖底徑處于中等靠上水平；類群Ⅱ包含的材料最多，為35 份，單株產(chǎn)量、株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)及假莖中徑稍次于類群Ⅰ，但假莖底徑最大，株幅處于中等水平；類群Ⅲ包含18 份材料，除株幅處于中等水平外，單株產(chǎn)量、株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、假莖底徑及假莖中徑數(shù)值均較低；類群Ⅳ包含2 份材料，即K12和K22，單株產(chǎn)量、株高、葉片長(zhǎng)、葉橫徑、假莖長(zhǎng)、株幅、假莖底徑及假莖中徑的數(shù)值在所有類群中均最低。

圖1 56 份大蔥主要農(nóng)藝性狀聚類分析

表4 56 份大蔥各類群農(nóng)藝性狀特征

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)選育的56 份大蔥材料的多個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行變異系數(shù)、遺傳多樣性、 相關(guān)性、灰色關(guān)聯(lián)度及聚類分析，以期選育出適合豫北地區(qū)種植的大蔥材料，為大蔥新品種選育提供種質(zhì)基礎(chǔ)。變異系數(shù)是衡量遺傳變異潛力大小的標(biāo)志，群體中調(diào)查性狀的選擇范圍內(nèi)若某一性狀的變異系數(shù)越大，說(shuō)明從該群體中選出具有該性狀的優(yōu)良個(gè)體的機(jī)會(huì)越大[18]；遺傳多樣性指數(shù)反映了大蔥不同品種間的遺傳變異情況，本研究結(jié)果表明大蔥品種在單株產(chǎn)量、 株幅和假莖底徑上的差異較大，特別是單株產(chǎn)量，變異程度較高，多樣性較豐富，所以從該群體中選出單株產(chǎn)量的優(yōu)良個(gè)體的機(jī)會(huì)極大，這與劉賀娟等[19]的研究一致，為探明大蔥高產(chǎn)因子提供了豐富的材料保障。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)單株產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀間均呈極顯著正相關(guān)，尤其是假莖中徑，相關(guān)系數(shù)為0.801 8，其次是葉橫徑和株高，而葉片長(zhǎng)、假莖長(zhǎng)、株幅與當(dāng)?shù)卮笫[單株產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)相對(duì)較小，田潔等[20]的研究也得到類似的結(jié)果，表明這些性狀的增加有助于提高大蔥產(chǎn)量。

利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法能夠綜合定量評(píng)價(jià)植株的農(nóng)藝性狀，克服了單靠產(chǎn)量性狀評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的弊端， 能對(duì)多個(gè)品種的多個(gè)性狀進(jìn)行綜合分析，可比較客觀地評(píng)價(jià)品種的優(yōu)劣，從而篩選出適合當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗新品種[11]。 目前此方法已經(jīng)在多種作物栽培中得到實(shí)際應(yīng)用。 李寧等[21]利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)9 個(gè)鮮食糯玉米品種進(jìn)行分析后指出穗長(zhǎng)和生育期對(duì)產(chǎn)量的影響最大；張繡榮等[15]利用灰色關(guān)聯(lián)理論對(duì)辣椒產(chǎn)量與相關(guān)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和與分析， 認(rèn)為平均單果質(zhì)量、果徑應(yīng)作為選育的重點(diǎn)性狀。 灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，避免單一靠產(chǎn)量評(píng)價(jià)品種好壞的弊端，把一個(gè)品種作為一個(gè)整體，結(jié)合當(dāng)?shù)赜N目標(biāo)，評(píng)價(jià)品種的綜合表現(xiàn)，更加科學(xué)可靠[22]。

產(chǎn)量是大蔥育種的核心， 也是復(fù)雜的數(shù)量性狀，受多種因素的共同影響，各種影響因素的作用大小是育種中需要迫切關(guān)注的問(wèn)題，而灰色關(guān)聯(lián)度分析就是一種能將其他因素按照影響大小區(qū)分開(kāi)來(lái)的一種方法。 本研究利用該方法進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度大小依次為假莖中徑（0.789 9）＞葉橫徑（0.768 2）＞株高（0.757 4）＞假莖底徑（0.755 4）＞葉片長(zhǎng)（0.741 3）＞假莖長(zhǎng)（0.735 6）＞株幅（0.690 3），與相關(guān)性結(jié)果保持一致，朱慧珺等[23]的研究結(jié)果顯示，相關(guān)性分析受樣本數(shù)量影響較大，當(dāng)樣本達(dá)不到要求時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)存在差異；而灰色關(guān)聯(lián)度分析則不受樣本數(shù)量的影響，能較好地反映事物的客觀性，兩者結(jié)果一致表明本研究所選材料滿足測(cè)試要求，樣本數(shù)量滿足試驗(yàn)要求，可很好反映單株產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀間的關(guān)系，進(jìn)一步保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。 但田潔等[20]利用通徑分析發(fā)現(xiàn)，株高對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)較大，與本研究存在一定差異，可能是由于不同研究所用的材料不一致，環(huán)境不一致等因素導(dǎo)致。

本研究結(jié)果表明，豫北地區(qū)大蔥單株產(chǎn)量的形成受假莖中徑的影響最大。 可見(jiàn)，假莖中徑在育種實(shí)踐中具有較高的改良應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)該給予足夠的重視。 將研究結(jié)果應(yīng)用于大蔥材料選育，結(jié)合聚類分析結(jié)果，優(yōu)先選擇類群Ⅰ、Ⅱ的材料，并在栽培過(guò)程中注意提高假莖中徑、 葉橫徑和株高的數(shù)值，結(jié)合當(dāng)?shù)卦耘喹h(huán)境，加以科學(xué)的田間管理措施，加快其育種進(jìn)程，提高育種效率，以期促進(jìn)河南大蔥產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。本研究?jī)H綜合評(píng)價(jià)了農(nóng)藝性狀對(duì)大蔥品種單株產(chǎn)量的影響，沒(méi)有將大蔥材料的抗病性、 抗逆性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等關(guān)鍵特性納入評(píng)價(jià)中，后續(xù)將結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行深入分析。