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摘 要：对15个谷子品种的11个主要农艺性状进行了变异系数、相关性和主成分分析。结果表明，不同性状间变异系数的变幅为1.52%～44.25%；产量与穗粒质量呈显著正相关；前4个主成分对变异的累积贡献率达到85.69%。在高产谷子品种选育中，首先要注重对穗粒质量的选育，然后再综合考虑其他性状。
关键词：谷子；农艺性状；变异系数；相关分析；主成分分析
中图分类号：S515 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.11.017
Correlation Analysis and Principal Component Analysis on Major Agronomic Characters of Millet
FANG Lubin， LUO Heyue， CHEN Jie， LI Ping
（Handan Academy of Agricultural Science， Handan， Hebei 056001， China）
Abstract： The variation coefficient analysis， correlation analysis and principal component analysis of 11 major agronomic characters of 15 millet varieties were analyzed. The results showed that： the range ability of variation coefficient among different characters was between 1.52% and 44.25%； there was a significant positive correlation between yield and single ear weight； the cumulative contribution rate of four principal components to variance was 85.688%.When high yield variety of millet was selected， the character of grain weight per ear should be taken in to consideration first， then to comprehensively consider the rest of characters.
Key words： millet； agronomic characters； variation coefficient； correlation analysis； principal component analysis
谷子，學名粟（Setaria italica），栽培历史悠久，具有耐旱、耐瘠薄、抗逆性强，适应性广等特点，在我国广泛分布，其主产区集中于我国东北、华北和西北地区[1-2]。谷子在不同地区的生态环境下栽培，形成了不同的形态学特征和农艺性状，谷子的产量为数量性状，受遗传和环境的控制，不同生态类型谷子的农艺性状有不同的遗传表现[3-4]。因此， 研究和探讨谷子农艺性状的遗传表现联系，了解其主要性状对产量形成的相对重要性，对加速谷子育种进程具有重要意义。近年来，多元统计分析方法被广泛用于小麦、玉米、花生、大豆等作物的遗传分析研究上[5-10]，已取得了较好的实践效果。
本研究利用相关分析和主成分分析等方法[11-19]，对华北夏谷区不同谷子品种的农艺性状和产量性状进行分析，旨在为谷子遗传改良和育种提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材 料
参试谷子品种为豫谷31、冀谷41、沧谷9号、济谷20、济谷21、衡谷16号、衡谷17号、保谷23、泰谷003、14H481、豫谷32、冀谷42、 C17、中谷7、豫谷18（CK），共计15个。
1.2 方 法
以2017年全国谷子品种区域适应性联合鉴定试验——华北夏谷区谷子品种试验数据（表1）为基础展开分析工作。联合鉴定试验按照统一方案进行，采用随机区组排列，3次重复，小区收获面积4.17 m×3.2 m，种植方式及耕作管理按本地习惯进行。田间调查和室内考种等，均按国家谷子品种区域试验统一标准进行。生育期内，调查植株生长发育情况及主要农艺性状，成熟时每小区选取10株进行室内考种。选取苗期-抽穗、抽穗-成熟、生育期、株高、穗长、单穗质量、穗粒质量、千粒质量、出谷率、病株率、产量等11个性状进行分析。
1.3 数据分析
试验采用变异系数分析、相关分析和主成分分析等研究方法，数据利用Microsoft Excel 2007和SPSS17.0软件完成处理。
2 结果与分析
2.1 主要性状变异系数分析
由表1可知，15个参试谷子品种的11个性状变异系数变幅为1.52%～44.25%，变异系数从大到小依次为：病株率>穗粒质量>出谷率>单穗质量>产量>穗长>株高>千粒质量>出苗期-抽穗期天数>抽穗期-成熟期天数>生育期。由此可以看出，抗病性变异系数最大，表明供试材料在此性状上的变异十分丰富，性状选择潜力较大；抽穗期—成熟期天数和生育期变异系数很小，表明这些性状选择的潜力有限，通过育种手段改进的难度较大；而其他性状的表现则介于这两类之间，说明可以通过良种选配和改善栽培措施等方法，使这些性状获得一定程度的改善和提高。
2.2 主要性状相关性分析
由表2可知，穗粒质量、单穗质量、穗长、出谷率、抽穗期期—成熟期天数、株高、生育期和出苗期—抽穗期天数等8个性状指标与产量正相关，其中穗粒质量与产量呈显著正相关（P<0.05），穗粒质量与单穗质量呈极显著正相关（P<0.01），与株高呈显著正相关（P<0.05），单穗质量与株高和穗长呈显著正相关（P<0.05），株高和穗长呈显著正相关（P<0.05），这些表明株高越高，穗长越长，单穗质量越大，穗粒质量也越大，谷子产量就越大。 产量与千粒质量呈负相关，与病株率呈显著负相关（P<0.05），表明适当降低千粒质量，增强品种抗病性，可不同程度提高谷子产量。另外，出苗期—抽穗期天数与生育期呈极显著正相关（P<0.01），与出谷率呈显著负相关（P<0.05），表明出苗期—抽穗期天数越长，生育期越长，出谷率会降低。 2.3 主要性状主成分分析
由表3可知，在所有的主成分构成中，信息主要集中在前4个主成分，其贡献率依次为32.56%，25.83%，16.91%和10.39%，累积贡献率达到85.69%。
由表4可知，在第1主成分中，载荷较高且为正值的性状是单穗质量、穗粒质量和株高，特征向量值为分别为0.435，0.432和0.426，载荷较高且为负值的性状是病株率，特征向量值为-0.333，这些性状主要与产量有关，可以称此因子为产量因子，可以作为谷子综合评价的重要指标。结合表2相关分析，穗粒质量与产量呈显著正相关，因此就提高谷子产量看，第1主成分值偏高为好。
在第2主成分中，载荷较高且为正值的性状是出谷率，特征向量值为0.438，载荷较高且为负值的性状是出苗期—抽穗期天数和生育期，与产量呈负相关，特征向量值分别为-0.515和-0.438，结合相关分析，出苗期—抽穗期天数与出谷率呈显著负相关，因此，第2主成分值适中偏低为好。
在第3主成分中，载荷较高且为正值的性状是千粒质量和穗长，特征向量值分别为0.540和0.455，产量的特征向量值为负的最大值-0.491，结合相关分析，千粒质量与穗长、单穗质量和穗粒质量均呈正相关，但与产量呈负相关，因此，第3主成分值应适中为好。
在第4主成分中，载荷较高且为正值的性状是抽穗期—成熟期天数，特征向量值为0.741，与产量呈正相关，但同时与病株率也呈正相关，因此，第4主成分值应适中为好。
3 结论与讨论
通过多元统计分析方法对不同谷子品种的主要農艺性状参数进行分析，可以探讨和总结谷子产量与主要相关性状的遗传表现联系，并为新品种改良和选育提供指导作用。
本试验结果表明，15个参试谷子品种中的11个农艺性状中抗病性、穗粒质量、出谷率、单穗质量、产量、穗长、株高、千粒质量和出苗期—抽穗期天数的变异程度较高，说明这些性状的选择潜力较大，能够通过良种选配和改善栽培措施等方法，使这些性状得到一定程度的改善。相关分析显示，产量与单穗质量、穗粒质量、株高和穗长关系最为密切，可作为选育高产品种的重点标识性状，同时应综合考虑生育期、出谷率、千粒质量等其他性状的制约依从关系。主成分分析显示，在所有的主成分构成中，信息主要集中在前4个主成分，其累积贡献率达到85.69%。在对高产品种综合性状评价和选育过程中，穗粒质量是提高产量的关键，但同时应注重对其他性状的综合考虑，注重选择单穗质量大、出谷率高、抗病性强、株高偏高、生育期和千粒质量适中的材料。
参考文献：
[1]刘斌，李书田，王显瑞，等.谷子主要农艺性状的分析[J].种子，2014，33（5）：88-90.
[2]赵禹凯，王显瑞，陈高勋，等.谷子主要农艺性状的相关和通径分析[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2014，35（2）：35-38.
[3]田伯红.谷子地方品种和育成品种的遗传多样性研究[J].植物遗传资源学报，2010，11（2）：224-228.
[4]袁峰，杨慧卿，王军，等.谷子产量相关性状的主成分分析[J].河北农业科学，2010，14（11）：112-114.
[5]熊丽娟，李伟，郑有良.马卡小麦主要农艺性状分析[J].中国农学通报，2006，22（11）：118-122.
[6]张丽英，张正斌，徐萍，等.黄淮小麦农艺性状进化及对产量性状调控机理的分析[J].中国农业科学，2014，47（5）：1013-1028.
[7]和凤美，朱芮，朱永平，等.甜玉米自交系性状相关分析和主成分分析[J].作物杂志，2014（3）：32-35.
[8]许海涛，许波，王友华，等.玉米数量性状的多元遗传分析[J].大麦与谷类科学，2007（4）：20-22.
[9]薛云云，白冬梅，田跃霞，等.24份山西花生资源农艺性状的相关性和主成分分析[J].山西农业科学，2017（10）：1587-1590.
[10]罗瑞萍，赵志刚，姬月梅，等.大豆产量及其相关数量性状关系的分析[J].安徽农业科学，2010，38（17）：8910-8912.
[11]王欢欢，贾亚涛，许鹏飞，等.谷子主要农艺性状与产量的关系[J].山西农业科学，2014，42（7）：657-659， 754.
[12]张霞，冯永忠.神木县不同谷子品种主要农艺性状及产量分析[J].西北农业学报，2017，26（1）：32-37.
[13]贾小平，陆平，董志平，等.42个谷子品种的聚类分析[J].种子，2016，35（1）：64-67.
[14]李晓宇，王昆鹏，刘迎春，等.谷子主要农艺性状分析[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2015，36（2）：26-30.
[15]苗泽志，韩浩坤，杜伟建，等.杂交谷子产量及品质相关性状的主成分分析[J].山西农业科学，2013，41（8）：785-788， 812.
[16]吕建珍，马建萍，独俊娥，等.春播谷子品种（系）生态适应性鉴定及主成分分析[J].作物杂志，2015（6）：44-47.
[17]王素英，刘金荣，路志国，等.豫北地区谷子生产现状及产业化发展思路[J].河南农业科学，2010（9）：52-54.
[18]程汝宏，刘正理.谷子育种中几个主要性状选育方法的探讨[J].华北农学报，2003（Z1）：145-149.
[19]代小冬，杨育峰，陈煜，等.施肥对谷子农艺性状、产量及抗倒伏能力的影响[J].河南农业科学，2014（10）：47-52.
关键词：谷子；农艺性状；变异系数；相关分析；主成分分析
中图分类号：S515 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.11.017
Correlation Analysis and Principal Component Analysis on Major Agronomic Characters of Millet
FANG Lubin， LUO Heyue， CHEN Jie， LI Ping
（Handan Academy of Agricultural Science， Handan， Hebei 056001， China）
Abstract： The variation coefficient analysis， correlation analysis and principal component analysis of 11 major agronomic characters of 15 millet varieties were analyzed. The results showed that： the range ability of variation coefficient among different characters was between 1.52% and 44.25%； there was a significant positive correlation between yield and single ear weight； the cumulative contribution rate of four principal components to variance was 85.688%.When high yield variety of millet was selected， the character of grain weight per ear should be taken in to consideration first， then to comprehensively consider the rest of characters.
Key words： millet； agronomic characters； variation coefficient； correlation analysis； principal component analysis
谷子，學名粟（Setaria italica），栽培历史悠久，具有耐旱、耐瘠薄、抗逆性强，适应性广等特点，在我国广泛分布，其主产区集中于我国东北、华北和西北地区[1-2]。谷子在不同地区的生态环境下栽培，形成了不同的形态学特征和农艺性状，谷子的产量为数量性状，受遗传和环境的控制，不同生态类型谷子的农艺性状有不同的遗传表现[3-4]。因此， 研究和探讨谷子农艺性状的遗传表现联系，了解其主要性状对产量形成的相对重要性，对加速谷子育种进程具有重要意义。近年来，多元统计分析方法被广泛用于小麦、玉米、花生、大豆等作物的遗传分析研究上[5-10]，已取得了较好的实践效果。
本研究利用相关分析和主成分分析等方法[11-19]，对华北夏谷区不同谷子品种的农艺性状和产量性状进行分析，旨在为谷子遗传改良和育种提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材 料
参试谷子品种为豫谷31、冀谷41、沧谷9号、济谷20、济谷21、衡谷16号、衡谷17号、保谷23、泰谷003、14H481、豫谷32、冀谷42、 C17、中谷7、豫谷18（CK），共计15个。
1.2 方 法
以2017年全国谷子品种区域适应性联合鉴定试验——华北夏谷区谷子品种试验数据（表1）为基础展开分析工作。联合鉴定试验按照统一方案进行，采用随机区组排列，3次重复，小区收获面积4.17 m×3.2 m，种植方式及耕作管理按本地习惯进行。田间调查和室内考种等，均按国家谷子品种区域试验统一标准进行。生育期内，调查植株生长发育情况及主要农艺性状，成熟时每小区选取10株进行室内考种。选取苗期-抽穗、抽穗-成熟、生育期、株高、穗长、单穗质量、穗粒质量、千粒质量、出谷率、病株率、产量等11个性状进行分析。
1.3 数据分析
试验采用变异系数分析、相关分析和主成分分析等研究方法，数据利用Microsoft Excel 2007和SPSS17.0软件完成处理。
2 结果与分析
2.1 主要性状变异系数分析
由表1可知，15个参试谷子品种的11个性状变异系数变幅为1.52%～44.25%，变异系数从大到小依次为：病株率>穗粒质量>出谷率>单穗质量>产量>穗长>株高>千粒质量>出苗期-抽穗期天数>抽穗期-成熟期天数>生育期。由此可以看出，抗病性变异系数最大，表明供试材料在此性状上的变异十分丰富，性状选择潜力较大；抽穗期—成熟期天数和生育期变异系数很小，表明这些性状选择的潜力有限，通过育种手段改进的难度较大；而其他性状的表现则介于这两类之间，说明可以通过良种选配和改善栽培措施等方法，使这些性状获得一定程度的改善和提高。
2.2 主要性状相关性分析
由表2可知，穗粒质量、单穗质量、穗长、出谷率、抽穗期期—成熟期天数、株高、生育期和出苗期—抽穗期天数等8个性状指标与产量正相关，其中穗粒质量与产量呈显著正相关（P<0.05），穗粒质量与单穗质量呈极显著正相关（P<0.01），与株高呈显著正相关（P<0.05），单穗质量与株高和穗长呈显著正相关（P<0.05），株高和穗长呈显著正相关（P<0.05），这些表明株高越高，穗长越长，单穗质量越大，穗粒质量也越大，谷子产量就越大。 产量与千粒质量呈负相关，与病株率呈显著负相关（P<0.05），表明适当降低千粒质量，增强品种抗病性，可不同程度提高谷子产量。另外，出苗期—抽穗期天数与生育期呈极显著正相关（P<0.01），与出谷率呈显著负相关（P<0.05），表明出苗期—抽穗期天数越长，生育期越长，出谷率会降低。 2.3 主要性状主成分分析
由表3可知，在所有的主成分构成中，信息主要集中在前4个主成分，其贡献率依次为32.56%，25.83%，16.91%和10.39%，累积贡献率达到85.69%。
由表4可知，在第1主成分中，载荷较高且为正值的性状是单穗质量、穗粒质量和株高，特征向量值为分别为0.435，0.432和0.426，载荷较高且为负值的性状是病株率，特征向量值为-0.333，这些性状主要与产量有关，可以称此因子为产量因子，可以作为谷子综合评价的重要指标。结合表2相关分析，穗粒质量与产量呈显著正相关，因此就提高谷子产量看，第1主成分值偏高为好。
在第2主成分中，载荷较高且为正值的性状是出谷率，特征向量值为0.438，载荷较高且为负值的性状是出苗期—抽穗期天数和生育期，与产量呈负相关，特征向量值分别为-0.515和-0.438，结合相关分析，出苗期—抽穗期天数与出谷率呈显著负相关，因此，第2主成分值适中偏低为好。
在第3主成分中，载荷较高且为正值的性状是千粒质量和穗长，特征向量值分别为0.540和0.455，产量的特征向量值为负的最大值-0.491，结合相关分析，千粒质量与穗长、单穗质量和穗粒质量均呈正相关，但与产量呈负相关，因此，第3主成分值应适中为好。
在第4主成分中，载荷较高且为正值的性状是抽穗期—成熟期天数，特征向量值为0.741，与产量呈正相关，但同时与病株率也呈正相关，因此，第4主成分值应适中为好。
3 结论与讨论
通过多元统计分析方法对不同谷子品种的主要農艺性状参数进行分析，可以探讨和总结谷子产量与主要相关性状的遗传表现联系，并为新品种改良和选育提供指导作用。
本试验结果表明，15个参试谷子品种中的11个农艺性状中抗病性、穗粒质量、出谷率、单穗质量、产量、穗长、株高、千粒质量和出苗期—抽穗期天数的变异程度较高，说明这些性状的选择潜力较大，能够通过良种选配和改善栽培措施等方法，使这些性状得到一定程度的改善。相关分析显示，产量与单穗质量、穗粒质量、株高和穗长关系最为密切，可作为选育高产品种的重点标识性状，同时应综合考虑生育期、出谷率、千粒质量等其他性状的制约依从关系。主成分分析显示，在所有的主成分构成中，信息主要集中在前4个主成分，其累积贡献率达到85.69%。在对高产品种综合性状评价和选育过程中，穗粒质量是提高产量的关键，但同时应注重对其他性状的综合考虑，注重选择单穗质量大、出谷率高、抗病性强、株高偏高、生育期和千粒质量适中的材料。
参考文献：
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[12]张霞，冯永忠.神木县不同谷子品种主要农艺性状及产量分析[J].西北农业学报，2017，26（1）：32-37.
[13]贾小平，陆平，董志平，等.42个谷子品种的聚类分析[J].种子，2016，35（1）：64-67.
[14]李晓宇，王昆鹏，刘迎春，等.谷子主要农艺性状分析[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2015，36（2）：26-30.
[15]苗泽志，韩浩坤，杜伟建，等.杂交谷子产量及品质相关性状的主成分分析[J].山西农业科学，2013，41（8）：785-788， 812.
[16]吕建珍，马建萍，独俊娥，等.春播谷子品种（系）生态适应性鉴定及主成分分析[J].作物杂志，2015（6）：44-47.
[17]王素英，刘金荣，路志国，等.豫北地区谷子生产现状及产业化发展思路[J].河南农业科学，2010（9）：52-54.
[18]程汝宏，刘正理.谷子育种中几个主要性状选育方法的探讨[J].华北农学报，2003（Z1）：145-149.
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