糯玉米主要农艺性状的主成分分析

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  摘 要:为了对糯玉米新组合主要农艺性状进行综合评价,选出综合表现优良的品种进行推广与应用,通过对8个糯玉米新组合的产量等9个性状进行主成分分析,结果表明:ck2、ck1和YN26在主成分1中表现最好;YN26、YN21和ck2在主成分2中表现最好;YN40、YN21和YN01在主成分3中表现最好;YN45、YN40和ck2在主成分4中表现最好;ck2、YN26和YN21在试验中综合表现最好。明确了新组合间不同主成分因子下的表现情况,为糯玉米育种提供了参考依据。
  关键词:糯玉米;农艺性状;综合评价分析
  中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)15-34-03
  糯玉米起源于中国,是一类胚乳淀粉由100%支链淀粉组成的特用玉米,在我国主要用作鲜食[1]。随着人民生活水平不断提高,鲜食糯玉米已成为中国种植面积最大的非设施蔬菜[2]。糯玉米区试中主要通过品尝来鉴定其品质,人为误差较大[3]。传统的评价方法一般仅从品质角度进行分析,未将所有观测性状进行系统分析。因此,本研究利用8个糯玉米新组合及ck的主要农艺性状作为研究对象,采用主成分分析法,从育种角度对产量等9个观测性状进行综合评价,拟筛选出各参试性状优异的品种,为糯玉米育种研究提供参考。
  1 材料与方法
  1.1 供试材料 8个参试组合、对照种及其相关数据来源于2012年毕节市农科所糯玉米杂交新组合观察试验结果,8个参试材料代号分别为:YN01、YN02、YN21、YN26、YN40、YN41、YN44和YN45,ck为筑糯1号,观测性状:生育期、株高、穗位高、穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数和产量(果穗鲜重)。试验采用间比法排列,不设重复,每组合种1行,行长5m行距0.8m,穴距0.5m,每穴2株,密度4 970株/hm2,走道宽0.8m。参试组合前后分别设一对照,对照为筑糯1号。
  1.2 分析方法 利用Office2007及SPSS18.0软件对数据进行处理及分析,采用主成分分析法,按照累积贡献率>85%的原则提取主成分因子,进行相关分析,并计算变异系数、特征向量矩阵和因子综合得分矩阵。
  2 果与分析
  2.1 述统计及相关分析 对8个组合及对照种进行描述性分析(表1),发现所有性状变异系数在1.93%~38.92%间,生育期变异系数最小,为1.93%,秃尖长的变异系数最大,为38.92%。可见,组合及对照种间存在一定的遗传差异,由于糯玉米收获鲜果穗,造成生育期差异较小。
  表1 描述性统计分析
  [性状\&极小值\&极大值\&均值\&标准差\&方差\&变异系数(%)\&生育期\&119\&125\&122.3\&2.359\&5.567\&1.93\&株高\&240\&260\&250.74\&6.046\&36.549\&2.41\&穗位高\&93\&115\&103.57\&7.8974\&62.369\&7.63\&穗长\&16.5\&25.7\&20.61\&2.3197\&5.381\&11.26\&穗粗\&4.6\&5\&4.85\&0.1434\&0.021\&2.96\&秃尖长\&0.5\&2.2\&1.38\&0.5371\&0.288\&38.92\&穗行数\&13.4\&18.4\&16.6\&1.4847\&2.204\&8.94\&行粒数\&34\&50.1\&40.46\&4.5466\&20.672\&11.24\&产量\&1.25E+04\&1.80E+04\&1.64E+04\&1.86E+03\&3470832.351\&11.38\&]
  对9个农艺性状进行相关分析发现(表2),株高与穗位高呈显著正相关,穗长与产量呈显著负相关,穗行数与产量呈显著正相关,其余性状间均未达显著水平。
  表2 相关性分析
  [\&生育期\&株高\&穗位高\&穗长\&穗粗\&秃尖长\&穗行数\&行粒数\&产量\&生育期\&1\&0.304\&-0.119\&0.255\&-0.016\&-0.258\&-0.628\&0.42\&-0.489\&株高\&0.304\&1\&0.638*\&-0.205\&0.409\&-0.284\&-0.47\&-0.244\&-0.208\&穗位高\&-0.119\&0.638*\&1\&0.204\&0.537\&0.335\&-0.39\&-0.157\&-0.257\&穗长\&0.255\&-0.205\&0.204\&1\&-0.159\&0.179\&-0.389\&0.413\&-0.683*\&穗粗\&-0.016\&0.409\&0.537\&-0.159\&1\&0.361\&-0.125\&-0.09\&0.109\&秃尖长\&-0.258\&-0.284\&0.335\&0.179\&0.361\&1\&0.05\&-0.082\&-0.075\&穗行数\&-0.628\&-0.47\&-0.39\&-0.389\&-0.125\&0.05\&1\&-0.608\&0.739*\&行粒数\&0.42\&-0.244\&-0.157\&0.413\&-0.09\&-0.082\&-0.608\&1\&-0.276\&产量\&-0.489\&-0.208\&-0.257\&-0.683*\&0.109\&-0.075\&0.739*\&-0.276\&1\&]
  注:*表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关。
  2.2 主成分分析 对原始数据进行检测Bartlett 的球形度检验发现,sig=0.029<0.05,说明该数据满足主成分分析条件,按照累积贡献率>85%的原则提取了4个主成分因子(表3),贡献率分别为34.736%、24.784%、17.489%和10.106%,总贡献率为87.115%。   表3 解释的总方差
  [成份\&特征值\&贡献率(%)\&累积贡献率(%)\&1\&3.126\&34.736\&34.736\&2\&2.231\&24.784\&59.52\&3\&1.574\&17.489\&77.009\&4\&0.91\&10.106\&87.115\&5\&0.554\&6.153\&93.267\&6\&0.371\&4.119\&97.386\&7\&0.211\&2.344\&99.73\&8\&0.021\&0.232\&99.963\&9\&0.003\&0.037\&100\&]
  提取的4个主成分因子的载荷矩阵列于表4,第1主成分与各个性状的权重系数中,与生育期和穗长的权重系数最大,主要反映上述2个性状的相关信息,可命名为生育期与穗长因子;主成分2主要解释株高与穗位高的相关信息,为株型因子;主成分3主要解释秃尖长的相关信息,为秃尖长因子;主成分4主要解释穗粗、行粒数与产量的相关信息,为产量相关因子。
  表4 主成份载荷矩阵
  [性状\&成份\&1\&2\&3\&4\&生育期\&0.694\&-0.243\&-0.395\&0.197\&株高\&0.412\&0.688\&-0.566\&-0.155\&穗位高\&0.405\&0.805\&0.214\&-0.173\&穗长\&0.623\&-0.303\&0.53\&-0.286\&穗粗\&0.115\&0.767\&0.117\&0.498\&秃尖长\&-0.017\&0.317\&0.84\&0.173\&穗行数\&-0.943\&-0.045\&0.114\&-0.133\&行粒数\&0.556\&-0.504\&0.098\&0.551\&产量\&-0.842\&0.115\&-0.172\&0.369\&]
  表5特征向量表可以得出4个主成分相应的表达式:Z1=0.39X1+0.23X2+0.23X3+0.35X4+0.07X5-0.01X6-0.53X7+0.31X8-0.48X9,单独解释所有信息的34.736%;Z2=-0.16X1+0.46X2+0.54X3-0.2X4+0.51X5+0.21X6-0.03X7-0.34X8+0.08X9,单独解释所有信息的24.784%;Z3=-0.31X1-0.45X2+0.17X3+0.42X4+0.09X5+0.67X6+0.09X7+0.08X8-0.14X9,单独解释所有信息的17.489%;Z4=0.21X1-0.16X2-0.18X3-0.3X4+0.52X5+0.18X6-0.14X7+0.58X8+0.39X9,单独解释所有信息的10.106%。
  表5 主成分特征向量
  [性状\&主成分1\&主成分2\&主成分3\&主成分4\&生育期\&0.39\&-0.16\&-0.31\&0.21\&株高\&0.23\&0.46\&-0.45\&-0.16\&穗位高\&0.23\&0.54\&0.17\&-0.18\&穗长\&0.35\&-0.2\&0.42\&-0.3\&穗粗\&0.07\&0.51\&0.09\&0.52\&秃尖长\&-0.01\&0.21\&0.67\&0.18\&穗行数\&-0.53\&-0.03\&0.09\&-0.14\&行粒数\&0.31\&-0.34\&0.08\&0.58\&产量\&-0.48\&0.08\&-0.14\&0.39\&]
  2.3 糯玉米新组合及对照种综合评价 表6显示8个参试诺玉米新组合及ck的4个主成分的相应得分及综合得分,可知,ck2、ck1和YN26在主成分1中表现最好;YN26、YN21和ck2在主成分2中表现最好;YN40、YN21和YN01在主成分3中表现最好;YN45、YN40和ck2在主成分4中表现最好;ck2、YN26和YN21在试验中综合表现最好。
  表6 主成分因子得分矩阵
  [品种\&Z1\&位序\&Z2\&位序\&Z3\&位序\&Z4\&位序\&Z\&位序\&ck1\&2.59\&2\&-2.18\&9\&0.72\&4\&-1.62\&10\&0.32\&4\&YN01\&-0.53\&6\&0.83\&4\&1.26\&3\&0.15\&6\&0.26\&5\&YN02\&-1.79\&10\&-1.13\&8\&-0.64\&8\&-0.38\&8\&-1.05\&10\&YN21\&-0.16\&5\&1.42\&2\&1.38\&2\&0.19\&4\&0.56\&3\&YN26\&0.65\&3\&1.97\&1\&-0.53\&6\&0.19\&5\&0.64\&2\&YN40\&-1.58\&9\&-0.71\&7\&1.82\&1\&0.47\&2\&-0.36\&7\&YN41\&-1.53\&8\&0.66\&5\&-0.46\&5\&-1.03\&9\&-0.55\&8\&YN44\&-1.36\&7\&0.04\&6\&-2.23\&10\&-0.32\&7\&-0.89\&9\&YN45\&0.5\&4\&-2.18\&10\&-0.63\&7\&1.95\&1\&-0.28\&6\&CK2\&3.21\&1\&1.28\&3\&-0.69\&9\&0.4\&3\&1.35\&1\&]
  3 讨论与结论
  对8个糯玉米新组合及ck计算变异系数及相关分析发现,所有性状变异系数在1.93%~38.92%间,生育期变异系数最小,为1.93%,秃尖长的变异系数最大,为38.92%。可见,组合及对照种间存在一定的遗传差异,由于糯玉米收获鲜果穗,造成生育期差异较小;株高与穗位高呈显著正相关,这一结果与李清超等[4]的研究结果一致,穗长与产量呈显著负相关,穗行数与产量呈显著正相关,其余性状间均未达显著水平,造成这一结果可能由于实验未设重复,使得观测结果存在一定的误差,同时样本量较小等也是其中较为重要的原因,在后续的试验中,将设置重复,同时增加样本量进行分析研究,从而使得结果更加理想。
  笔者对8个糯玉米新组合及ck计算其在提取的4个主成分因子中的得分情况,ck2、ck1和YN26在主成分1中表现最好,表示3个组合在生育期与穗长方面表现较好;YN26、YN21和ck2在主成分2中表现最好,表示在株型方面表现优异;YN40、YN21和YN01在主(下转73页)(上接35页)成分3中表现最好,表示在秃尖长方面表现较好;YN45、YN40和ck2在主成分4中表现最好,表示在产量相关方面表现出色;ck2、YN26和YN21在试验中综合表现最好。可见,在糯玉米育种中,可针对选育目标的不同,制定相应的育种方案。
  参考文献
  [1]梁志杰,陆卫平.特用玉米[M].北京:中国农业出版社,1997:122-140.
  [2]陆大雷,王鑫,闫发宝,等.鲜食糯玉米籽粒物性差异与主成分分析[J].食品科学,2013,34(21):16-19.
  [3]刘萍,陆卫平,陆大雷.鲜食糯玉米品质差异及品质评价理化指标的筛选[J].扬州大学学报:农业与生命科学版,2009,30(3):16-21.
  [4]李清超,李永祥,杨钊钊,等.基于多重相关RIL群体的玉米株高和穗位高QTL定位[J].作物学报,2013,39(09):1521-1529.
  (责编:吴祚云)
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