晋旱125×（昔野×501）杂交后代产量与主要农艺性状的相关性及主成分分析

王宏勇+郭数进+李贵全

摘 要：以晋旱125×（昔野×501）杂交组合的亲本及后代群体为试验材料，对其株高、主茎节数、茎粗、结荚高度和有效分枝数5个株型性状和株质量、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、四粒荚数、瘪荚数、总荚数、虫食数和百粒质量11个产量性状与单株产量间的关系进行相关性和主成分分析。结果表明，株型性状和产量性状与单株产量的相关性从大到小为总荚数、株质量、二粒荚数、主茎荚数、三粒荚数、分枝荚数、茎粗、主茎节数、一粒荚数、结荚高度、株高、百粒质量、虫食数、有效分枝数、四粒荚数和瘪荚数。17个性状中，可以提取出5个主成分，其中，荚型因子影响最大，其次是株型因子。

关键词：大豆；株型性状；产量性状；相关分析；主成分分析

中图分类号：S565.1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.

Correlational and Principal Component Analysis between Yield and Main Agronomic Traits of Hybrid Offspring of Jinhan125×（Xiye×501）

WANG Hongyong， GUO Shujin， LI Guiquan

（College of Agronomy， Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi 030801， China）

Abstract： In this study， the parents and hybrid offspring of Jinhan 125×（Xiye×501） were taken as experimental materials， correlation and principal component analysis were conducted based on the relation between yield per plant and the five plant shape traits such as plant height， node number， stem diameter， branch number， and pod height and eleven yield traits such as plant quality， main stem pod number， branch pod number， 1-seed pod number， 2-seed pod number， 3-seed pod number， 4-seed pod number，shrunken pod number， total pod number， pest-bitten seeds， and 100-seed quality. The results showed that correlation between plant shape traits， yield traits and yield per plant from large to small strains was total number of pods， plant quality， 2-seed pod number， main stem pod number， 3-seed pod number， branch pod number， stem diameter， node number， 1-seed pod number， pod height， plant height， 100-seed quality， effective branch number and pest-bitten seeds. Of 17 traits， the first 5 principal components could be extracted from， the pod factor affected the most， followed by the plant shape factor.

Key words：soybean； plant shape traits； yield traits； correlation analysis； principal component analysis

大豆含有豐富的蛋白质和脂肪，是我国重要的栽培作物之一，提高大豆产量对大豆生产具有重要意义。野生大豆种质中蕴含着很多优良性状，如蛋白质含量高，具有抗旱、抗盐、抗病虫、适应性广、繁殖系数高等[1]，这些都是栽培大豆所欠缺的。通过杂交育种的手段将野生大豆种质引入栽培大豆，从而拓宽大豆的遗传多样性，是一种重要的育种手段。

本研究以晋旱125×（昔野×501）杂交组合的亲本及后代群体共90个材料为研究对象，通过对其株质量、株高、结荚高度、茎粗、主茎节数、有效分枝、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、四粒荚数、瘪荚数、总荚数、虫食数、百粒质量和单株粒质量进行相关性和主成分分析[3-6]，以选出对大豆产量影响最大的性状因子，旨在为通过表型性状选育大豆高产品种提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验选用的材料为晋旱125×（昔野×501）杂交组合的亲本及稳定遗传的后代群体，共90份。其中，母本晋旱125是一个山西本地的稳产品种[2]，父本昔野×501是由山西本地的稳产品种501[2]和昔阳野生豆杂交而成。

1.2 试验方法

试验于2014和2015年连续2年在山西农业大学大豆育种圃进行。试验采用随机区组设计，行长5 m，行距0.5 m，株距0.2 m，3次重复。待材料完全成熟后，每小区随机抽取5株，风干后进行室内考种。考种项目为株高、主茎节数、结荚高度、茎粗、有效分枝数、株重、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、四粒荚数、瘪荚数、总荚数、虫食数和百粒质量。

1.3 测定项目及方法

株高和结荚高度使用卷尺进行测定；茎粗用游标卡尺进行测定；株质量、单株粒质量和百粒质量用电子天平进行测定；主茎节数、有效分枝数、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、四粒荚数、瘪荚数、总荚数和虫食数均直接数出。

1.4 数据处理

利用Excel 2010录入数据，用SPSS 20.0进行分析。

2 结果与分析

对大豆产量有重要意义的很多性状多为数量性状，其不仅受多对基因控制，同时基因之间的互作也影响这些性状的表达，这给大豆育种带来了一定的困难；另一方面，这些数量性状从一定程度上反映大豆的产量。因此，对大豆这些性状的研究有利于对大豆产量的研究。

大豆各表型性状之间存在相互影响的关系，对晋旱125×（昔野×501）杂交亲本及后代群体的17个主要数量性状进行了相关性分析。

2.1 株型性状之间及其与单株产量相关性分析

由表1可知，大豆的株型性状之间存在一定的相关性，其中，株高与茎粗、主茎节数呈极显著正相关；结荚高度与有效分枝数呈显著负相关；茎粗与主茎节数呈极显著正相关。大豆的株型性状与单株粒质量间存在较大的相关性，其中，株高、茎粗、主茎节数与有效分枝数均与单株粒质量呈极显著正相关；结荚高度与单株粒质量则呈极显著负相关。

2.2 产量性状之间及其与单株产量相关性分析

由表2可知，大豆的产量性状之间存在较强的相关性，其中，株质量与除四粒荚数和虫食数外的其他性状都呈极显著正相关；主茎荚数与一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪荚数和总荚数都呈极显著正相关；分枝荚数与一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪荚数、总荚数和虫食数之间呈极显著正相关，与百粒质量呈显著负相关；一粒荚数与二粒荚数、瘪荚数和总荚数呈极显著正相关；二粒荚数与三粒荚数呈显著正相关，与四粒荚数呈显著负相关，与瘪荚数、总荚数和虫食数呈极显著正相关；三粒荚数与四粒荚数呈显著正相关，与总荚数呈极显著正相关；四粒荚数与百粒质量呈极显著负相关；瘪荚数与总荚数呈极显著正相关；总荚数与虫食数呈极显著正相关。

由表2还可知，大豆的产量性状与单株粒质量之间存在很高的相关性，除四粒荚数与瘪荚数以外的其他产量性状都与单株粒质量呈极显著正相关。

2.3 性状的主成分分析

主成分分析是把多指标转化为少数几个综合指标，即用少数的变量来解释概括所有变量需要传达的消息，即消除各变量之间的共线性，减少变量的个数，从而便于分析[2，7-9]。

由表3可知，通过主成分分析，亲本及杂交后代17个成分的累积贡献率已达到100%，前5个主成分的贡献率分别为36.818%，15.620%，10.057%，7.967%和7.059%，累计贡献率为77.522%。在主成分分析中，若所提取的因子特征值大于1，就可以用这几个因子（主成分）对事物的属性进行概括性分析。可以把17个指标转换为5个综合指标，分别定义为主成分1、主成分2、主成分3、主成分4和主成分5。

表4中大豆主要农艺性状的主成分矩阵显示了各主要性状在各个主成分中的权重系数。由表4可知，在主成分1中，权重系数绝对值较大的性状有株质量、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数和总荚数；在主成分2中，权重系数绝对值较大的性状有株高、分枝荚数和有效分枝数；在主成分3中，权重系数绝对值较大的性状有四粒荚数和百粒质量；在主成分4中，权重系数绝对值较大的性状有瘪荚数；在主成分5中，权重系数绝对值较大的性状有结荚高度和虫食数。

在大豆的表型性状中，荚数、百粒质量、单株粒质量等多为数量性状，受多个基因的控制[10-12]，遗传力较低。同时，这些性状的表达还受环境的影响及基因与环境互作的影响，这使得分析大豆产量的主要因素比较困难[11-12]。因此，利用主成分分析法，将大豆表型性状转换成个数较少且彼此独立的综合指标，减少变量，得到影响产量的主要因子，为选育大豆高产品系提供一定的理论依据。

3 结论与讨论

3.1 杂交群體产量与主要农艺性状相关性分析

通过分析株型性状、产量性状与单株粒质量的相关性可知，株高、茎粗、主茎节数、有效分枝数和单株粒质量呈极显著正相关；结荚高度与单株粒质量呈极显著负相关。大豆的产量性状除四粒荚数和瘪荚数外，都与单株粒质量呈极显著正相关。

3.2 杂交群体产量与主要农艺性状主成分分析

在产量和表型性状分析中，主成分分析是最为有效的分析方法。通过对晋旱125和昔野×501的亲本及杂交后代性状进行主成分分析发现，在主成分1中，权重系数较大的性状有株质量、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数和总荚数，这些性状均为产量性状，所以，可以将主成分1称为“产量”因子或是“荚型”因子。主成分1相当于6.259个原始指标的作用，它能反映36.818%的信息量。

在主成分2中，权重系数较大的性状有株高、分枝荚数和有效分枝数，这些性状主要与大豆的株型有关，所以可以将主成分2称为“株型”因子。主成分2相当于2.655个原始指标的作用，它能反映15.620%的信息量。

在主成分3中，权重系数较大的性状有四粒荚数和百粒质量。主成分3相当于1.710个原始指标的作用，它能反映10.057%的信息量。

在主成分4中，权重系数较大的性状为瘪荚数。主成分4相当于1.354个原始指标的作用，它能反映7.967%的信息量。

在主成分5中，权重系数较大的性状为结荚高度，可以将主成分5称为“茎型”因子。主成分5相当于1.200个原始指标的作用，它能反映7.059%的信息量。

通过对17个性状进行分析，可以提取出5个主成分。其中，主成分1即荚型因子影响最大，其次是主成分2即株型因子。

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