甜高梁种质资源主要农艺性状的主成分及聚类分析

　　摘要：为了解甜高粱种质资源的多样性，充分挖掘利用其有益基因，提高甜高梁育种效率。本试验对15份甜高梁种质资源的7个农艺性状进行遗传变异、相关性、主成分及聚类分析。结果表明：7个农艺性状中锤度变异系数最大，为31.22%;茎粗变异系数最小，为7.73%。相关性分析结果显示，株高与茎粗呈极显著负相关，与穗粒重、千粒重呈弱负相关;锤度与其他6个性状相关性较弱。主成分分析结果表明，株型因子、籽粒产量因子、锤度因子累计贡献率达83.115%，可基本反映7个农艺性状的遗传信息。通过聚类分析将15份甜高粱种质资源分为4大类，各类群间农艺性状差异明显，其中第Ⅲ、第Ⅳ类群性状优良，可作为核心种质资源进一步挖掘利用。

　　关键词：甜高梁;农艺性状;主成分分析;聚类分析;遗传变异

　　0引言

　　甜高梁(Sorghum bicolor L.Moench)，又称甜秆、芦粟、糖高粱，是普通粒用高梁的一个变种，具有生物产量高、含糖量高、抗逆性强等特点[1-2]，既可作为粮食作物、糖料作物，又可作为饲料作物和能源作物[3]。2016年农业农村部关于《全国种植业结构调整规划(2016-2020)》中将甜高梁列为主要发展的优质饲草料[4]，2017年山西省农业农村厅制定的《山西省杂粮产业振兴规划》(2017-2020)也将甜高梁列为重点发展作物[5]。因此，在山西地区加强甜高梁研究具有重要的现实意义。

　　甜高梁种质资源的多样性是其种质创制、品系选育的重要基因来源，是培育高产、优质杂交种的重要物质基础[2，6]。加强种质资源遗传多样性研究，不仅有助于了解甜高梁种质资源的遗传背景及亲缘关系，也可为资源的合理开发利用提供理论依据[7]。目前，对甜高梁资源多样性研究主要通过形态学标记和分子标记。A.H.Assar等[8]利用SSR分子标记对来源于苏丹、印度及美国的96份种质资源进行遗传多样性分析结果表明，利用分子标记的研究结果与地理来源和表型性状相符;Ali等[9]对72份甜高粱材料SSR分析得到的聚类结果与己知家谱和遗传背景信息相吻合;赵香娜等[6，10]对206份国内外甜高粱种质资源分析结果表明，甜高梁遗传多样性丰富，且随着生育期的变长其生物产量和含糖锤度有所提高。

　　总体上看，目前甜高梁种质资源评价和育种研究基础还相对薄弱，多数研究集中于国内外核心种质材料，而对自主创制品系材料的形态类型、特征优势的研究还相对较少。因此，本研究通过对15份甜高梁种质资源的7个农艺性状进行遗传变异、相关性、主成分及聚类分析，以期为甜高梁种质资源利用和遗传育种提供参考依据。

　　1材料与方法

　　1.1试验时间、地点

　　试验于2018年在山西省晋中市修文镇(山西省农业科学院高梁研究所东白试验基地)试验田进行。甜高粱全生育期月平均气温19.96C，月平均降雨量20.13 mm，光照充足，土壤为壤土，肥力中等，前茬为玉米。

　　1.2试验材料

　　供试15份甜高梁种质资源名称及来源，见表l。

　　1.3试验方法

　　1.3.1试验设计试验采用完全随机区组设计，3次重复，每次重复为1个小区，小区面积为4 m2(5 mx 0.8 m)。2018年4月27日采用人工条播方式种植，株行距为0.2 mx0.4 m，播前施农家肥45m3mm2、复合肥(N、P、K含量分别为28%、15%、8%)600 kg/hm2，整个生育期不再追肥。全生育期间除草2次、灌溉1次，其他管理同常规大田。

　　1.3.2测定项目收获时，每小区随机选取10株统计测定株高、茎粗、穗柄长、穗长、穗粒重、千粒重，用手持式锤度仪测量含糖锤度。

　　1.3.3统计分析采用Excel 2007计算15份甜高粱种质资源7个主要农艺性状的均值、变异系数等，运用SPSS 20软件进行相关性、主成分及聚类分析。

　　2结果与分析

　　2.1甜高粱农艺性状遗传变异分析

　　表2表明，不同甜高梁材料其农艺性状间存在差异。7个农艺性状的变异系数从大到小依次为：锤度>株高>粒重>穗柄长>穗粒重>穗长>茎粗。其中，锤度和株高变异系数最大，分别为31.22%和24.32%;其次为千粒重、穗柄长、穗粒重、穗长，变异系数分别为21.23%、20.31%、18.59%、14.29%;变异系数最小的为茎粗，仅为7.73%。以上结果表明，15份甜高梁种质材料在锤度和株高两性状上变异丰富，性状选择潜力较大。

　　2.2甜高粱农艺性状相关性分析

　　由表3可知，甜高粱7个农艺性状之间存在彼此影响、相互制约的关系。其中，株高与穗柄长、锤度呈正相关，与茎粗、穗长、穗粒重、千粒重呈负相关，且与茎粗、穗长相关性水平达极显著;茎粗与穗长、穗粒重呈正相关，与穗柄长、千粒重、锤度呈负相关，且与穗柄长、穗长相关性达极显著;穗柄长与穗长、穗粒重、千粒重、锤度呈弱负相关;穗长与穗粒重、千粒重、锤度呈弱负相关;穗粒重与千粒重呈显著正相關，与锤度呈弱负相关;千粒重与锤度呈弱正相关。可见不同性状之间存在信息重叠，可以对这些性状变量进行降维处理。

　　2.3甜高梁农艺性状主成分分析

　　采用SPSS 20软件对供试材料7个性状进行主成分分析，分析结果(见表4)显示，在所有主成分构成中特征值大于1的有3个，分别命名为MF1、MF2、MF3。其中，MF1的特征值为2.800，贡献率为39.994%;MF2的特征值为1.823，贡献率为26.039%;MF3的特征值为1.196，贡献率为17.082%;前3个主成分累积贡献率达83.115%。表明提取的3个主成分基本可以概括反映供试材料的7个农艺性状因子信息。

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文章名称： 甜高梁种质资源主要农艺性状的主成分及聚类分析

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