河西走廊中藥紅花農(nóng)藝性狀與花絲產(chǎn)量關(guān)聯(lián)分析

中圖分類號：S567 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-9902（2025）15-0045-05

Abstract：Thisstudyinvestigated11traditional Chinesemedicine Carthamus tinctoriusL.germplasmresourcesasthe researchobject，andtheirphenologicalperiodsand13agronomictraitindicatorsweresystematicallmeasured.Throughgenetic diversityanalysis，corelationanalysisandprincipalcomponentanalysis（PCA）methods，theassociationmechanismbetween agronomictraitsandstamenfilamentyieldwasexplored.Theresultsshowedthatthereweresignficantdiferencesinthegrowth periodof thetested materials，rangingfrom95to114days，andthecoeficientof variation foragronomiccharacterswas 5.70% to 34.81% ，among which the effective branch number （34.81%） ）andstamen filament yield per plant（34.10 % ）had the highest degrsofvariation.Corrlationanalysisshowedthatstamenfilamentyieldperplanthadnosignificantcorelatonwithother agronomic traits （Pgt;0.05） ，indicating that it wasco-regulated by multiple agronomic traits.Principal component analysis extracted the first three principal components（cumulative contribution rate reached 86.615% ）and were defined as branch control factors （totalbranchnumber，branchlength，numberofefectivebulbsperplant），plantheightcontrolfactors（plantheight，internode length，maturityperiod）andstamenfilamentyieldcontrolfactors（stamenfilamentyieldperplant，topfruitbulbdiameterand numberofgrainsperplant）.ThisstudyprovidesanimportanttheoreticalbasisforthebredingofnewCarthamustinctorius varieties in Hexi Corridor region.

Keywords：CarthamustinctoriusL.；germplasmresources;agronomic traits;；stamen filament yield;corelationanalysis

中藥紅花（CarthamustinctoriusL）為菊科紅花屬一年生草本植物，其干燥花絲兼具藥用與工業(yè)價值，不僅是中醫(yī)臨床活血通經(jīng)、化止痛的重要藥材，還因富含紅色素和黃色素，成為天然色素在紡織印染等工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)原料[-3]。紅花具有耐旱、耐貧瘠、抗鹽堿的生物學(xué)特性4，與河西走廊干旱溫?zé)帷⒐庹粘渥恪円箿夭畲蟮臍夂驐l件契合，使其成為該區(qū)域重要的經(jīng)濟作物。據(jù)相關(guān)報道，河西走廊紅花平均畝產(chǎn)（1畝約等于 667m². ）干花 26.5kg ，畝產(chǎn)籽 245.5kg ，畝純收入約800元。紅花對生長環(huán)境較強的適應(yīng)性及顯著的經(jīng)濟效益，在充分利用河西走廊土地資源、增加農(nóng)民收入以及推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施具有重要意義。

然而，目前河西走廊紅花產(chǎn)業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如品種混雜、缺乏優(yōu)良品種以及產(chǎn)量不穩(wěn)定等問題，嚴(yán)重制約其可持續(xù)發(fā)展。紅花種質(zhì)資源評價和栽培技術(shù)方面研究報道較多[7-10]，但農(nóng)藝性狀與花絲產(chǎn)量關(guān)系的研究鮮有報道。本研究旨在通過分析河西走廊地方紅花種質(zhì)的表型特征，揭示關(guān)鍵農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的調(diào)控作用，為后續(xù)紅花定向育種提供科學(xué)、有效的理論指導(dǎo)，推動河西走廊地區(qū)紅花產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

1材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2024年4—10月在甘肅省武威市涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)（北緯 37^°40^′26^′′ ，東經(jīng) 102^°51^′1^′′ ，海拔 1744.5m ））

開展。該區(qū)屬溫帶干旱氣候，年均溫 7.5^°C ，年日照時數(shù)2800～3000h ，大于等于 10% 有效積溫 2800～3300^°C 晝夜溫差 12～16^°C ，年降水量 150mm ，土壤為厚層灌漠土 0～30cm 土層有機質(zhì) 19.60g?kg^-1 ，全氮 0.97g?kg^-1 ）

1.2 供試材料

供試11份紅花種質(zhì)資源（表1）均收集于河西走廊紅花主產(chǎn)區(qū)，包括古浪（HZ1、PJY1等）民勤（XB1、MQ1等）山丹（SD1、SD2）及玉門（YM1）等地的地方品種，由甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院負(fù)責(zé)保存并提供種子。前期引種試驗表明，供試材料在田間表現(xiàn)穩(wěn)定，單株間農(nóng)藝性狀基本一致。

表1供試材料編號及來源

1.3 試驗設(shè)計

采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，每個小區(qū)種2膜，膜寬 1.4m ，膜長 3m ，每膜3行，株行距 15cm×40cm ；小區(qū)間距 30cm 人工點播，播種前一次性施入底肥，其中尿素 75kg/hm² ，磷二銨 225kg/hm² ，硫酸鉀 300kg/hm² 田間管理措施嚴(yán)格按照大田常規(guī)管理標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.4 測定方法

針對各品種（系），在開花期選取9株田間表現(xiàn)型一致的植株用于測定單株花絲產(chǎn)量；成熟期進行室內(nèi)考種，測定單株有效果球數(shù)、頂果球直徑、頂果球著粒數(shù)和單果球著粒數(shù)等產(chǎn)量性狀。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

運用SPSS17.0進行方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析，Excel進行數(shù)據(jù)整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期調(diào)查

供試材料播種期均為3月28日，但物候期表現(xiàn)出顯著差異（表2）。出苗期最早為PJY2（4月5日），最晚為DJ2（4月10日），二者間隔5d；現(xiàn)蕾期最早為PJY2、XB1、XQ1（6月10日），最晚為DJ2（6月25日），相差15d;初花期、盛花期和終花期最早均為XB1，最晚均為HZ1，分別相差19、21和 19d ；生育期變幅為95～114d，XB1最短，HZ1最長，差異達 19d 。這充分表明不同紅花種質(zhì)生長發(fā)育進程存在明顯差異。

表2紅花物候期調(diào)查

2.2主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析

對11份紅花種質(zhì)材料13個農(nóng)藝性狀進行調(diào)查，結(jié)果見表3。株高范圍為 100.50～156.67cm ，變異系數(shù)為 14.47% ，其中HZ1株高最高，XB1最低;莖粗范圍為 11.81～19.50cm ，變異系數(shù)為 16.51% ，DJ2莖最粗，DJ1最細(xì);總分枝數(shù)為30～94個，變異系數(shù)為 27.49% DJ2總分枝數(shù)最多，SD1最少；有效分枝數(shù)為16～66個，變異系數(shù)高達 34.81% ，DJ2有效分枝數(shù)最多，HZ1最少；分枝長度為 39.33～69.33cm ，變異系數(shù)為18.84% ，DJ2分枝最長，SD1最短；節(jié)間數(shù)為26～38個，變異系數(shù)為 11.99% ，HZ1節(jié)間數(shù)最多，PJY2最少；節(jié)間長度為 52.33～105cm ，變異系數(shù)為 20.88% ，HZ1節(jié)間最長，XB1最短；單株有效果球數(shù)為22～67個，變異系數(shù)為 27.49% ，DJ2單株有效果球數(shù)最多，SD1最少；頂果球直徑為 19.83～27.32cm ，變異系數(shù)為 10.92% ，SD1頂果球直徑最長，XQ1最短；頂果球著粒數(shù)為 17～ 47個，變異系數(shù)為 31.35% ，SD1頂果球著粒數(shù)最多，XB1最少；單果球著粒數(shù)為21～52個，變異系數(shù)為28.76% ，SD1單果球著粒數(shù)最多，DJ1最少；生育期為95～114d，變異系數(shù)為 5.70% ，HZ1生育期最長，XB1最短；單株花絲產(chǎn)量為 2.69～9.37g ，變異系數(shù)為34.10% ，YM1單株花絲產(chǎn)量最重，XQ1最輕。以上結(jié)果表明河西走廊紅花種質(zhì)具有豐富的遺傳多樣性。

表3紅花供試品種的農(nóng)藝性狀

注：X1為株高 （cm ），X2為莖粗（ （cm） ，X3為總分枝數(shù)（個），X4為有效分枝數(shù)（個），X5為分枝長度（ cm ，X6為節(jié)間數(shù)（個），X7為節(jié)間長度（ cm， ，X8為單株有效果球數(shù)（個），X9為頂果球直徑（ cm ），X10為頂果球著粒數(shù)（個），X11為單果球著粒數(shù)（個），X12為生育期（d），X13為單株花絲產(chǎn)量 Π（Π_g） 。

2.3 主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果見表4。紅花株高（X1）與節(jié)間數(shù)（X6）（r=0.673，Plt;0.05）、成熟期（X12）（r=0.694，Plt;0.05）呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，與節(jié)間長度（X7）呈極顯著正相關(guān)（r=0.819，Plt;0.01）。表明隨著株高的增加，節(jié)間數(shù)和節(jié)間長度也會相應(yīng)增加，同時成熟期延長。莖粗（X2）與總分枝數(shù)（X3）（r=0.697，Plt;0.05）有效分枝數(shù)（X4）（r-0.608，Plt;0.05），單株有效果球數(shù)（X8）（r-0.670，Plt;0.05）呈顯著正相關(guān)，與分枝長度（X5）呈極顯著正相關(guān)（r=0.776，Plt;0.01）。表明莖稈越粗壯，分枝數(shù)和單株有效果球數(shù)越多，分枝也越長。總分枝數(shù)（X3）與有效分枝數(shù)（X4）（r=0.694，Plt;0.05）單株有效果球數(shù)（X8）（r=0.977，Plt;0.01）呈顯著正相關(guān)，與單果球著粒數(shù)（X11）呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.620，Plt;0.05）。表明總分枝數(shù)增加時，有效分枝數(shù)和單株有效果球數(shù)會增加，但單果球著粒數(shù)減少。有效分枝數(shù)（X4）與單株有效果球數(shù)（X8）呈顯著正相關(guān)（r=0.700，Plt;0.05），表明有效分枝數(shù)越多，單株有效果球數(shù)也越多。分枝長度（X5）與總分枝數(shù)（X3）（r=0.874，Plt;0.01），單株有效果球數(shù)（X8）（r=0.826.Plt;0.01）呈極顯著正相關(guān)，表明分枝長度越長，分枝數(shù)量及單株有效果球數(shù)越多。節(jié)間數(shù)（X6）與成熟期（X12）呈顯著正相關(guān)（r=0.757，Plt;0.01），進一步佐證了株高與成熟期的關(guān)系，即節(jié)間數(shù)增多往往伴隨著成熟期的延長。節(jié)間長度（X7）與有效分枝數(shù)（X4）呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.669，Plt;0.05），表明節(jié)間長度越長，有效分枝數(shù)越少。頂果球直徑（X9）與頂果球著粒數(shù)（X10）（r=0.903，Plt;0.01）、單果球著粒數(shù)（X11）（r=0.813，Plt;0.01）呈極顯著正相關(guān)，表明較大的頂果球直徑有利于增加著粒數(shù)。單株花絲產(chǎn)量（X13）與其他各農(nóng)藝性狀之間不存在顯著相關(guān)性（Pgt;0.05），表明單株花絲產(chǎn)量并非由某一個特定農(nóng)藝性狀單獨決定，而是受多個農(nóng)藝性狀的綜合調(diào)控。

2.4 主成分分析

主成分分析提取3個特征值大于1的主成分，累計貢獻率 86.615% （表5）。主成分1的特征值為5.048，貢獻率為 38.834% ，9個農(nóng)藝性狀的載荷為正值，其中紅花總分枝數(shù)（0.968）分枝長度（0.866）和單株有效果球數(shù)（0.944）的載荷較高，定義為“分枝控制因子”。負(fù)向載荷的頂果球直徑、著粒數(shù)等表明其與分枝特征呈負(fù)相關(guān)。在一定范圍內(nèi)，紅花總分枝數(shù)增加，紅花單株產(chǎn)量增加；但分枝數(shù)過高，會影響頂果球直徑、著粒數(shù)等指標(biāo)，導(dǎo)致花絲產(chǎn)量降低，第一主成分值適中為好。

主成分2的特征值為3.624，貢獻率為 27.880% ，10個農(nóng)藝性狀的載荷為正值，其中紅花株高（0.888）、節(jié)間長度（0.903）和成熟期（0.867）的載荷較高，定義為“株高控制因子”。有效分枝數(shù)（-0.515）與之負(fù)相關(guān)。在一定范圍內(nèi)，隨著株高的增加，節(jié)間數(shù)、節(jié)間長度增加，成熟期也會延長，但株高過高直接導(dǎo)致有效分枝數(shù)減少，影響單株花絲產(chǎn)量，育種過程中應(yīng)注意株高的選擇。

主成分3的特征值為2.587，貢獻率為 19.901% ，11個農(nóng)藝性狀的載荷為正值，其中紅花單株花絲產(chǎn)量（0.854）、頂果球直徑（0.688）和著粒數(shù)（0.583～0.592）載荷較高，定義為“花絲產(chǎn)量控制因子”。節(jié)間數(shù)、節(jié)間長度與單株花絲產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。在育種過程中，應(yīng)選擇頂果球直徑、頂果球著粒數(shù)、單果球著粒數(shù)大而節(jié)間數(shù)少、節(jié)間長度小的植株，第三主成分值偏大為好。

表4紅花農(nóng)藝性狀及單株花絲產(chǎn)量之間的相關(guān)性

注：X1為株高 （cm） ，X2為莖粗 （cm） ），X3為總分枝數(shù)（個），X4為有效分枝數(shù)（個），X5為分枝長度 （cm） ，X6為節(jié)間數(shù)（個），X7為節(jié)間長度（cm），X8為單株有效果球數(shù)（個），X9為頂果球直徑（ cm ），X10為頂果球著粒數(shù)（個），X11為單果球著粒數(shù)（個），X12為成熟期（d），X13為單株花絲產(chǎn)量 。

表5紅花主成分分析

3討論

物候期是品種適應(yīng)性和產(chǎn)量形成的重要指標(biāo)[]掌握紅花不同種質(zhì)材料物候期有利于育種，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。本研究中，供試材料物候期存在差異，現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期、終花期、生育期差異較大，達 15d 以上。紅花短生育期種質(zhì)材料（如XB1）適于河西走廊冷涼地區(qū)種植，長生育期種質(zhì)材料（如HZ1）可作為優(yōu)良雜交親本用于挖掘高產(chǎn)潛力，為區(qū)域化品種布局和雜交育種提供材料基礎(chǔ)。

種質(zhì)資源遺傳多樣性是育種的基礎(chǔ)，了解紅花不同種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀，可以根據(jù)育種目標(biāo)篩選出優(yōu)良性狀的種質(zhì)材料，從而定向培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的新品種[7，12-13]。紅花農(nóng)藝性狀遺傳多樣性豐富，侯獻飛等7對國內(nèi)外686份紅花種質(zhì)的株高、一級分枝數(shù)、二級分枝數(shù)等11個農(nóng)藝性狀進行分析，變異系數(shù)在 12.72%. ）44.80% 之間；覃爾岱等對國內(nèi)外482份紅花種質(zhì)的株高、分枝高度、頂端分枝高度等12個農(nóng)藝性狀進行分析，其中7個性狀變異系數(shù)在 21.2%～74.2% 之間。本研究中，對河西走廊收集的11份地方紅花種質(zhì)的株高、莖粗、總分枝數(shù)等13個農(nóng)藝性狀進行分析，雖種質(zhì)資源數(shù)量僅十余份，但仍表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，變異系數(shù)范圍為 5.70%～34.81% ，其中有效分枝數(shù)和單株花絲產(chǎn)量的變異較大，說明河西走廊不同紅花種質(zhì)花絲產(chǎn)量還存在差距，品種提升空間較大。

農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析可以幫助育種者了解不同農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系，根據(jù)育種需求選擇合適的親本進行雜交，培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的紅花品種。本研究中，河西走廊11個紅花種質(zhì)材料不同農(nóng)藝性狀之間既存在顯著正相關(guān)關(guān)系，也存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明各性狀存在相互關(guān)聯(lián)、制約關(guān)系。株高的增長伴隨著植株縱向生長的加強，使得節(jié)間數(shù)量增多、長度變長，而生長周期也隨之拉長；莖稈越粗壯，為植株提供的養(yǎng)分運輸和支撐能力越強，進而促使分枝數(shù)增多、分枝變長，單株有效果球數(shù)也相應(yīng)增加；當(dāng)更多的養(yǎng)分用于分枝和果球數(shù)量的增加時，分配到每個果球的養(yǎng)分相對減少，導(dǎo)致單果球著粒數(shù)下降；有效分枝數(shù)與單株有效果球數(shù)存在緊密的協(xié)同關(guān)系，共同影響植株的產(chǎn)量構(gòu)成；較長的分枝可能為更多的果球生長提供空間和養(yǎng)分支持；節(jié)間長度過長會影響植株內(nèi)部養(yǎng)分的分配和運輸，不利于有效分枝的形成。但單株花絲產(chǎn)量與其他農(nóng)藝性狀之間沒有呈顯著相關(guān)關(guān)系，這可能是因為紅花單株花絲產(chǎn)量的形成是一個復(fù)雜的生理過程，涉及植株的生長、發(fā)育、養(yǎng)分分配等多個環(huán)節(jié)，各農(nóng)藝性狀在其中相互作用、協(xié)同影響，共同決定了最終的單株花絲產(chǎn)量。育種者在培育紅花花絲高產(chǎn)品種時，應(yīng)綜合考慮多個優(yōu)良的農(nóng)藝性狀。

對11份紅花種質(zhì)材料的13個性狀進行主成分分析，前3個主成分累計貢獻率達 86.615% ，可反映其關(guān)鍵特征。紅花總分枝數(shù)、節(jié)間長度、單株花絲產(chǎn)量分別為各主成分最具代表性的性狀，可作為紅花育種的重點指標(biāo)。莖粗（主成分1和3均大于0.5）在分枝與產(chǎn)量調(diào)控中的雙重作用需結(jié)合育種目標(biāo)優(yōu)化選擇。在紅花種質(zhì)遺傳改良或性狀選擇中，可優(yōu)先關(guān)注主成分1（提升分枝能力）和主成分3（提高花絲產(chǎn)量），主成分2可用于優(yōu)化株型與成熟期調(diào)控。

4結(jié)論

紅花農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，表明其對環(huán)境的適應(yīng)性強，能夠在干旱、貧瘠、鹽堿化等逆境中生長，這一特性使其成為河西走廊土地資源開發(fā)的優(yōu)選作物。推廣紅花種植對盤活閑置土地資源、提升土地單位產(chǎn)能、拓寬農(nóng)民增收渠道以及深化鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施具有重要的實踐價值，同時也為干旱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了可復(fù)制的生態(tài)經(jīng)濟模式。本研究表明，河西走廊地方紅花種質(zhì)遺傳多樣性豐富，有效分枝數(shù)與單株花絲產(chǎn)量變異顯著（ CVgt;34% ），為高產(chǎn)育種提供材料基礎(chǔ)。紅花單株花絲產(chǎn)量受多個農(nóng)藝性狀的協(xié)同調(diào)控，主成分分析篩選出的3個因子可作為育種核心指標(biāo)，建議選擇株高適中（ 120～130cm ）節(jié)間長度合理（ 65～75cm ）、分枝數(shù)多（總分枝數(shù)大于60個）且頂果球直徑大（ gt;25cm 的單株，結(jié)合區(qū)域氣候特征優(yōu)化物候期，以提升紅花產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益。

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