60个小粒花生育成品种农艺、产量及品质性状综合鉴定与评价

刘卫星，张枫叶，贺群岭，陈雷，李可，吴继华

（商丘市农林科学院，河南 商丘 476000）

我国是世界花生生产大国，种植面积居全球第2位，总产量居世界首位［1］。近10余年来，我国花生生产得到持续较快发展，在调整优化农业种植结构、促进农民增收方面发挥出重要作用［2］，也是我国植物蛋白和食用油的重要来源［3］。我国花生主要以春播、麦垄套种和夏直播种植为主，随着粮油争地矛盾日益突出，以及花生种植机械化水平的提高，以小粒花生为主的夏直播花生种植模式被广泛应用［4，5］。另外，随着人民生活水平的不断提高，对健康饮食的需求日益增加，高油酸、高蛋白低脂肪、高赖氨酸、低棕榈酸等优质油用、优质食用花生市场需求不断扩大。

花生区试参试品种代表了同时期育种的最高水平［6］。建立一套有效的小粒花生育成品种综合评价体系，可以全面科学地了解我国当前花生育种水平，为小粒花生育成品种的综合评价及育种目标设定、种质资源创新等提供借鉴。种质资源的综合利用是提高育种成效的关键，而花生的产量性状等多为复杂的数量遗传性状，是多个性状共同作用的结果［7］。为明确各性状间的主次关系，诸多学者已通过相关分析、主成分分析、聚类分析及灰色关联度分析等对花生育成品种及种质资源进行研究与综合评价。陈婷婷等［8］研究表明，花生种质的17个性状指标可综合为5个主成分，并可将81份花生种质聚为4类。陈湘瑜等［9］对11个福建花生高代品系的分析表明，结果数、饱果数与花生产量显著正相关。范小玉等［10］对2019年黄淮海中南片小粒花生联合体试验24个品种的分析表明，荚果产量与百仁重、出米率、单株生产力、油酸含量呈正相关。杨海棠等［11］利用灰色系统理论对2017年全国北方片区小粒组13个参试花生品种的12个主要性状进行综合评价，选出多个适宜该区域推广的小粒花生品种。

我国黄淮区域夏直播花生面积逐年扩大，亟需提高小粒花生的育种水平，而前人对小粒花生农艺、产量及品质性状的相关研究较少，用于综合评价小粒花生品种的性状指标筛选工作尚未见报道。为此，本试验以60个最新育成小粒花生品种为材料，采用变异系数、聚类分析、相关分析、主成分分析和多元回归分析方法，构建综合评价体系，筛选最优评价指标，以期为小粒花生种质资源挖掘、筛选及科学利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为2020年参加国家北方片区花生多点试验和河南省花生联合体试验的60个小粒花生品种，其名称及来源见表1。试验地点为商丘市农林科学院试验示范中心（115°42′33″E，34°31′54″N）。试验田为粘壤土，肥力中等，前茬为花生，冬季休闲。

表1 供试品种名称及来源

1.2 试验设计与田间管理

采用随机区组设计，重复3次。小区面积1.6 m×8.34 m。起垄种植，一垄双行，垄距0.8 m，垄上行距0.25 m，穴距0.15 m，每穴2粒，16.67万穴/hm2。田间管理同常规大田。

1.3 性状调查

花生成熟期每品种随机选取10株有代表性植株，测量主茎高、侧枝长、总分枝数、结果枝数、单株饱果数、单株果数和单株生产力，收获晾干后统计百果重、百仁重和出仁率。小区实收计算荚果产量。性状调查按照《花生新品种特征特性术语及区域试验的观察记载标准》执行［12］。

花生籽仁粗蛋白、粗脂肪、油酸、亚油酸、棕榈酸、赖氨酸及总氨基酸含量用DA7250型近红外分析仪（瑞典波通）测得，重复3次取平均。

1.4 数据统计与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2007进行统计，SPSS 19.0软件进行方差分析、相关分析、主成分分析、聚类分析及回归分析。

2 结果与分析

2.1 60个小粒花生育成品种性状变化分析

由表2可以看出，60个小粒花生品种18个性状的变异系数为4.33%～59.24%，平均值为21.47%，性状间存在较大差异，表明这些性状受外界环境的影响大小不一。其中，变异系数较高的5个性状为亚油酸、棕榈酸、单株饱果数、油酸和主茎高，变异范围为25.81%～59.24%，表明这5个性状为不稳定性状，较易被外界环境调控；变异系数较低的5个性状为出仁率、粗脂肪、粗蛋白、总氨基酸和赖氨酸含量，变异范围为4.33%～8.54%，表明这5个性状遗传特性较为稳定，受外界环境调控的可能性较小。

表2 60个小粒花生育成品种性状统计

2.2 60个小粒花生育成品种的聚类分析

18个性状的调查数据经标准化转换后，以欧氏距离为遗传距离，采用Ward法进行系统聚类分析，结果（图1）表明，在欧氏距离为9时可将60个小粒花生品种分为五大类。第Ⅰ类包括18个品种，表现为总分枝数和结果枝数多，荚果产量低，粗脂肪含量低，赖氨酸含量高，为低脂肪高赖氨酸类品种；第Ⅱ类包括6个品种，表现为株高最低，侧枝最短，单株果数最多，百果重和百仁重最低，出仁率最高，荚果产量中等，粗蛋白和油酸含量最低，棕榈酸含量最高，为矮秆高出仁率类品种；第Ⅲ类包括9个品种，表现为单株生产力、百果重、百仁重和荚果产量最高，粗脂肪和油酸含量最高，出仁率和棕榈酸含量最低，为高脂肪高油酸类品种；第Ⅳ类包括9个品种，表现为株高最高，侧枝最长，总分枝数和结果枝数最少，单株生产力最低，荚果产量中等，为高秆低分枝类品种；第Ⅴ类包括18个品种，表现为单株饱果数最多，荚果产量最低，粗蛋白和总氨基酸含量最高，油酸含量较高，为高蛋白高油酸类品种。

图1 60个小粒花生育成品种的聚类分析结果

2.3 60个小粒花生育成品种各性状的相关性分析

11个农艺及产量性状的相关性分析结果（表3）表明，总分枝数与结果枝数、单株饱果数、单株果数呈极显著正相关，说明小粒花生品种通过提高分枝数可以相应提高单株果数与单株饱果数，但总分枝数与百果重、百仁重呈显著负相关，与荚果产量呈极显著负相关，因此在育种实践中应注意加以协调；单株生产力与单株饱果数、单株果数、百果重、百仁重呈极显著正相关，说明通过提高单株结果数，增加果重和仁重可以极显著提高小粒花生的单株产量；荚果产量与单株生产力、百果重和百仁重呈极显著正相关，与总分枝数呈极显著负相关，说明育种实践中适当控制总分枝数、增加百果重和百仁重、提高单株生产力，是实现小粒花生高产的关键。

表3 60个小粒花生育成品种农艺及产量性状的相关系数

7个品质性状的相关性分析结果（表4）表明，粗蛋白含量与赖氨酸、总氨基酸含量极显著正相关，说明通过提高小粒花生蛋白质含量，可以相应提高赖氨酸和总氨基酸含量；粗脂肪与油酸含量极显著正相关，与棕榈酸含量极显著负相关；油酸与棕榈酸含量极显著负相关。说明小粒花生更易选育出高脂肪、高油酸、低棕榈酸的品种。

表4 60个小粒花生育成品种品质性状的相关系数

2.4 60个小粒花生育成品种性状的主成分分析

对18个性状的调查数据标准化后进行主成分分析，结果（表5）表明，前6个主成分的累计贡献率达到81.38%，可以用这6个主成分较好地代替18个农艺、产量和品质性状对小粒花生育成品种进行评价与判断。

表5 60个小粒花生育成品种性状的主成分分析

第Ⅰ主成分贡献率为23.88%，特征向量绝对值最大的是棕榈酸（-0.1762），其次是亚油酸（-0.1713）和油酸（0.1682），可归为油酸、亚油酸、棕榈酸调控因子；第Ⅱ主成分贡献率为17.31%，特征向量绝对值最大的是总氨基酸（0.2604），其次是粗蛋白（0.2414）和赖氨酸（0.2159），可归为氨基酸与蛋白质正向调控因子；第Ⅲ主成分贡献率为14.97%，特征向量绝对值最大的是单株饱果数（0.3003），其次是单株生产力（0.2968）和单株果数（0.2729），可归为单株产量提升因子；第Ⅳ主成分贡献率为12.28%，特征向量绝对值最大的是百果重（0.2748），其次是百仁重（0.2537）和单株果数（-0.2512），可归为百果重与单株果数选择制约因子；第Ⅴ主成分贡献率为7.30%，特征向量绝对值最大的是侧枝长（0.4956），其次是主茎高（0.4861）和百仁重（-0.2565），可归为株高与百仁重选择制约因子；第Ⅵ主成分贡献率为5.64%，特征向量绝对值最大的是出仁率（0.5736）和粗脂肪（0.3870），可归为出仁率与粗脂肪正向调控因子。

2.5 60个小粒花生育成品种的综合评价

根据6个主成分的特征值和相应的特征向量，计算得出60个小粒花生育成品种18个性状的6个主成分得分，然后以所选主成分对应的特征值占6个特征值总和的比例为权重，得到各品种的综合评价得分，得分越高综合表现就越好。由表6可知，综合得分排在前5位的是商花228、商花186、豫花185、豫花159和远杂22号，来自河南的商花228综合得分最高（1.7135），漯花25号综合得分最低（-1.9698）。说明商花228综合性状最好，其百仁重（96.3 g）、荚果产量（4 026.56 kg/hm2）及油酸含量（86.24%）在全部参试品种中均最高，亚油酸（3.07%）与棕榈酸含量（0.65%）在全部参试品种中均最低。

表6 60个小粒花生育成品种的综合得分及排名

18个性状与综合得分的相关性分析结果（表7）显示，综合得分与主茎高、侧枝长、单株饱果数、单株生产力、百果重、百仁重、荚果产量、油酸含量极显著正相关，与结果枝数、粗脂肪含量显著正相关，与亚油酸、棕榈酸含量极显著负相关，说明在小粒花生育种中选择正相关性状值高、负相关性状值低的品种，才能实现品种综合性状突出。

表7 18个调查性状与综合得分的相关分析

2.6 小粒花生育成品种综合评价指标筛选

以18个性状调查值为自变量（X），综合得分为因变量（Y），通过逐步线性回归方法构建的最优方程为Y=-7.6194+0.0223X1+0.0221X2+0.0933X4+0.0467X5+0.0561X7+0.0258X9+0.0002X11+0.0141X14+1.2140X17（R2=0.9907，F=40.1433**），式中X1、X2、X4、X5、X7、X9、X11、X14及X17分别代表主茎高、侧枝长、结果枝数、单株饱果数、单株生产力、百仁重、荚果产量、油酸和赖氨酸，各回归系数的偏相关系数分别为0.7414**、0.7801**、0.7998**、0.6673**、0.7440**、0.9470**、0.6576**、0.9468**和0.7839**，Durbin-Watson统计量（d）为2.5345，说明构建的方程为最优回归方程。方程中9个性状对应的直接通径系数分别为0.2414、0.2804、0.1396、0.1163、0.1509、0.3406、0.0975、0.2920和0.1274，方程决定系数R2=0.9907，说明这9个性状共同决定了综合得分99.07%的变异，即主茎高、侧枝长、结果枝数、单株饱果数、单株生产力、百仁重、荚果产量、油酸和赖氨酸含量可作为小粒花生育成品种综合表现的评价指标。

3 讨论

3.1 小粒花生育成品种性状表现与品质改良

作物性状变异系数的大小反映该性状在不同环境下对品种产量形成影响的大小［13］，这种差异也是作物改良的基础［14］。本研究结果表明，60个小粒花生育成品种的18个性状中，变异系数较高的5个性状为亚油酸（59.24%）、棕榈酸（55.12%）、单株饱果数（27.55%）、油酸（27.09%）与主茎高（25.81%），变异系数较低的5个性状为出仁率（4.33%）、粗脂肪（6.57%）、粗 蛋 白（6.82%）、总氨基酸（6.98%）和赖氨酸（8.54），与李玉发［15］、范小玉［16］、陈湘瑜［9］等的结果基本一致。说明亚油酸、棕榈酸、单株饱果数、油酸及主茎高的遗传基础较为丰富，人为加以改良的空间大，而出仁率、粗脂肪、粗蛋白、总氨基酸和赖氨酸含量的遗传基础较为稳定，不易受外界调控。近年育成品种中高油酸类花生占比较多、高脂肪和高蛋白类花生相对较少的现状［17，18］，也证实了这一结论。

我国花生近60%用于生产食用油，影响花生油脂营养和商品品质的主要成分是脂肪酸。相关研究［19，20］表明，多数花生的脂肪酸中油酸含量最高，其次是亚油酸，棕榈酸居第三位。油酸和亚油酸均为不饱和脂肪酸，是人体必需脂肪酸［21］，而棕榈酸是饱和脂肪酸，过量食用易增加高血压、高血脂、动脉粥样硬化、冠心病、糖尿病等的发病率［22-25］，因此提高花生油酸含量降低棕榈酸含量已成为花生品质改良的重点。研究［26，27］表明，油酸含量和棕榈酸含量呈负相关，本研究也证实小粒花生油酸与棕榈酸含量极显著负相关。王传堂等研究认为，高油酸花生棕榈酸等性状以小区或品种（系）重复平均数为单位的广义遗传力均为高［28］；本研究则发现，小粒花生棕榈酸的变异系数高，易于人为改良。姜慧芳等［29］通过远缘杂交获得6份油酸含量达到64%以上且棕榈酸含量在8.5%以下的新种质。石素华等［30］利用高油酸种质DF12培育出14个油酸含量大于73%且棕榈酸低于7%的新种质。这充分说明通过种质利用实现花生品质改良是可行的。

3.2 小粒花生育成品种综合评价与利用策略

农作物产量是多性状共同作用的结果，难以用某一个性状对品种进行准确评价［31］。本试验在对60个小粒花生育成品种18个性状相关性研究的基础上，采用主成分分析法将众多关联性状转换为6个综合指标，可归结为油酸、亚油酸、棕榈酸调控因子、氨基酸与蛋白质正向调控因子、单株产量提升因子、百果重与单株果数选择制约因子、株高与百仁重选择制约因子、出仁率与粗脂肪正向调控因子，这与殷冬梅［32］、孙东雷［33］、Kumar［34］等的研究结果基本一致。表明这些主成分因子对小粒花生育成品种性状差异有较大贡献，在育种实践中应协调好它们之间的关系，有利于筛选出综合性状优良的花生品种。

依据主成分获得的品种性状综合得分，可以较为直观地衡量一个品种的优劣，综合得分越高，该品种的综合表现就越好［35］。本研究通过综合得分对60个小粒花生育成品种进行排序，排在前5位的是商花228、商花186、豫花185、豫花159和远杂22号，说明这5个品种的综合表现较好，是小粒花生品种应用、选育及种质创制的重要材料来源。

本研究通过逐步回归分析得到小粒花生育成品种最优评价指标包括主茎高、侧枝长、结果枝数、单株饱果数、单株生产力、百仁重、荚果产量、油酸和赖氨酸含量，除赖氨酸含量外其它8个性状与综合得分的相关性均达显著或极显著水平。主茎高、侧枝长和结果枝数代表生长发育指标，单株饱果数、单株生产力、百仁重、荚果产量代表增产潜力指标，油酸和赖氨酸含量代表品质提升指标，在相同生产条件下，可通过测定这9个性状，并利用本研究所得最优回归模型来预测其它小粒花生品种综合表现［36］，从而为小粒花生种质资源挖掘、筛选及科学利用提供理论依据。

4 结论

60个小粒花生育成品种的18个性状具有较高的遗传差异，变异系数为4.33%～59.24%。聚类分析将其划分为五类，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类分别占参试品种的30.0%、10.0%、15.0%、15.0%和30.0%。通过主成分分析把18个性状归为6类因子，累计贡献率达81.38%，其中油酸、亚油酸与棕榈酸调控因子的贡献率最高。这60个品种中，商花228综合得分最高，漯花25号综合得分最低。主茎高、侧枝长、结果枝数、单株饱果数、单株生产力、百仁重、荚果产量、油酸和赖氨酸含量可作为小粒花生品种综合表现评价的指标。