大蔥農藝性狀與產量的相關性及灰色關聯度分析

甄俊琦，鄒明，劉賀娟，任福森，郭志偉，孫強，張蓓，王童童，程相杰

（新鄉市農業科學院，河南新鄉，453000）

大 蔥 （Allium fistulosumL.var.giganteamMakino），屬百合科蔥屬二年生植物，起源于我國西北及相鄰的中亞地區，栽培歷史悠久，是中國最早栽培的蔬菜之一，山東、河北、河南等省市是中國大蔥主要產區[1]。其以嫩葉和假莖為主要的產品器官，含有豐富的營養物質，因其質地細膩，口感清脆爽口，深受人們喜愛[2]。 隨著市場需求不斷增大，大蔥種植面積逐年增加， 我國大蔥種植面積從1961 年的0.43 hm2增加到2019 年的3.05 hm2， 總產量從1961 年的4.0 萬t 增長到2019 年的110.7 萬t[3]。新鄉市地處河南北部，南臨黃河，北依太行，屬于黃河流域生態保護和高質量發展的示范區域，是大蔥種植的主產區之一，也是“中原農谷”的所在地[4]。河南地區目前關于大蔥的研究主要集中在豫南地區，然后有關豫北地區大蔥的研究鮮有報道，因此選育適宜豫北地區種植的高產大蔥品種，提升豫北地區大蔥育種水平和單株產量，對加快推進“中原農谷”建設起著至關重要的作用。

大蔥是一種典型的異花授粉作物，同一品種內基因型豐富，個體間基因型差異較大，隨著市場經濟的發展和區域交流的不斷擴大，栽培用種逐漸向少數綜合性狀優良的品種集中，一些不符合商品生產、流通的地方品種或農家品種被大量淘汰，同時由于廣泛引種、自繁，導致了品種混雜、種性退化，有些優良的地方品種現已瀕臨滅絕，因此加強大蔥育種工作勢在必行[5]。 由于大蔥產量受多個因子控制，且彼此間關系復雜，是一個綜合指標，受自身遺傳特性和環境因素的互作影響，利用單一指標進行產量評價具有片面性和不穩定性，因此，對產量構成因子進行準確分析，研究各性狀因子間的相互關系及品種間的遺傳多樣性，對把握育種目標，指導大蔥高產品種選育具有重大意義。

灰色關聯分析（Grey Relational Analysis，GRA）是一種多因素統計分析方法，其基本思想是通過確定參考數據列和若干個比較數據列的幾何形狀相似程度來判斷其聯系是否緊密，反映了曲線間的關聯程度， 關聯度大說明因素間變化的勢態越接近，其相互關系越密切；反之則較低[6]?；疑P聯度分析法因簡單實用，近些年來被廣泛運用在小麥[7，8]、玉米[9，10]、水 稻[11，12]、大 豆[13，14]等 糧 食 作 物 育 種 中，并 在辣椒[15]、茄子[16]等蔬菜作物選育中應用比較普遍，為作物新品種的選育提供了可靠的依據。 然而，到目前為止，還沒有發現使用灰色關聯度分析法對大蔥的農藝性狀與產量進行綜合評價分析的相關報道。

本研究以新品種選育過程中的56 份大蔥材料為試材，采用灰色關聯度和相關性分析對其主要農藝性狀進行綜合評估，從而明確產量形成過程中各農藝性狀的相對重要程度及相關性，克服單靠產量性狀評價品種優劣的弊端；并通過聚類分析，結合變異系數和遺傳多樣性等指標， 對56 份材料的多個性狀進行綜合分析，探究影響大蔥產量的主要因素，從而為豫北地區選育出適應性強、品質優異且高產的大蔥新品種提供有力的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為新鄉市農業科學院蔬菜研究所在大蔥育種過程中選育的56 份材料， 其編號命名為K1～K56。

1.2 試驗方法

試驗于2022 年在新鄉市農業科學院研發中心基地（35°14′ N，113°54′ E）進行，2022 年3 月16 日播種育苗，6 月下旬露地種植，11 月下旬收獲。定植株距8 cm，行距75 cm，小區面積9.6 m2（3.2 m×3.0 m），每份材料3 次重復，每重復160 株，隨機區組設計，田間正常管理。收獲時，每個材料按照《蔥種質資源描述規范》 選取具有典型特征的代表性植株10 株進行考種，單株產量采用電子秤測定，利用直尺測定株高、假莖長、葉片長、株幅，采用游標卡尺測定假莖中徑、假莖底徑和葉橫徑，并計算平均值。

1.3 數據處理

利用Microsoft Excel 2016 軟件進行數據整理及分析， 并統計大蔥材料主要農藝性狀的平均值、標準差、 變異系數等， 按照H'=-∑（Pi）（lnPi）計算多樣性指數 （Shannon-wiener index），式中Pi為第i級中個體占總個體數的比例；利用Origin 2021 進行相關性和聚類分析，根據鄧聚龍[17]的灰色關聯理論，將56 份大蔥材料的單株產量及其農藝性狀因素視為一個灰色系統， 采用DPS 7.05 軟件進行灰色關聯度分析。

2 結果與分析

2.1 主要農藝性狀變異系數分析

對56 份大蔥株高、葉片長、葉橫徑、假莖長、株幅、假莖底徑、假莖中徑及單株產量8 個性狀進行描述統計分析，結果表明（表1），56 份材料間存在明顯差異，8 個農藝性狀的變異系數在9.89%～25.87%，平均為14.09%。 株高的變異系數最小，為9.89%。按變異程度的大小劃分，單株產量的變異程度較高（變異系數＞20%），株高變異系數較低（變異系數≤10%）， 其他6 個性狀的變異系數處于中等程度（10%＜變異系數≤20%）?？傮w來看，單株產量、株幅和假莖底徑3 個性狀的變異系數均高于平均值，說明大蔥品種在單株產量、株幅和假莖底徑上的差異較大，特別是單株產量，達到較高變異程度。

表1 主要農藝性狀變異統計

2.2 主要農藝性狀遺傳多樣性分析

從表1 可看出，56 份大蔥的8 個農藝性狀存在廣泛的遺傳多樣性， 多樣性指數 （H'） 在1.944～2.035，其中，單株產量的多樣性指數最高（2.035），其次是葉片長、葉橫徑、假莖中徑和假莖長，以株高的遺傳多樣性指數最小。 說明56 份大蔥材料在這8 個農藝性狀上存在豐富的遺傳多樣性，這給大蔥綜合性狀改良特別是產量的提高提供了較大可能，可從優化種植方式或提升田間管理水平等方面加以改進。

2.3 主要農藝性狀與單株產量的相關性分析

大蔥產量由多個農藝性狀共同決定，為明確產量與各性狀間的相關程度，對大蔥的單株產量和其他7 個性狀指標進行相關性分析。 從表2 可看出，除了假莖底徑與假莖長和株幅無顯著相關性外，其他農藝性狀間均呈顯著或極顯著正相關；單株產量與其他農藝性狀間均呈極顯著正相關，其中與單株產量最密切的是假莖中徑，相關系數為0.801 8，其次是葉橫徑、株高和假莖底徑。由此可見，大蔥單株產量的形成受假莖中徑的影響最大， 受葉橫徑、株高和假莖底徑的影響較大，受株幅的影響最小。

表2 主要農藝性狀與單株產量的相關性分析

2.4 主要農藝性狀與單株產量的灰色關聯度分析

由于各性狀因素量綱不同，比較時不能得出準確的結論或難比較，因此以大蔥的7 個農藝性狀作為比較序列，以單株產量為參考序列進行灰色關聯度分析， 得出各農藝性狀與單株產量的關聯度，計算結果見表3。 由表3 可以看出，56 份大蔥材料農藝性狀與單株產量的關聯度大小為： 假莖中徑＞葉橫徑＞株高＞假莖底徑＞葉片長＞假莖長＞株幅。 根據灰色關聯度分析原則，一般關聯度數值越大，表明該性狀對單株產量的影響越大。說明假莖中徑是影響單株產量最主要的因素，株幅的影響最小，這與前面相關性分析的結果一致。 因此，在大蔥品種選育過程中， 應重視對單株產量影響較大的性狀，選擇假莖中徑、葉橫徑及株高較大的品種，以提高育種效率。

表3 主要農藝性狀與單株產量的灰色關聯度分析

2.5 56 份大蔥主要農藝性狀聚類分析

對56 份大蔥材料的8 個主要農藝性狀指標進行標準化后采用ward 最小方差和歐氏距離法進行聚類分析，將其分為4 個類群（圖1），各類群在農藝性狀方面的主要特征如表4 所示。 類群Ⅰ包含1 個材料K51，與其他類群材料相比，此類群單株產量、株高、葉片長、葉橫徑、假莖長、株幅及假莖中徑的數值均最高，假莖底徑處于中等靠上水平；類群Ⅱ包含的材料最多，為35 份，單株產量、株高、葉片長、葉橫徑、假莖長及假莖中徑稍次于類群Ⅰ，但假莖底徑最大，株幅處于中等水平；類群Ⅲ包含18 份材料，除株幅處于中等水平外，單株產量、株高、葉片長、葉橫徑、假莖長、假莖底徑及假莖中徑數值均較低；類群Ⅳ包含2 份材料，即K12和K22，單株產量、株高、葉片長、葉橫徑、假莖長、株幅、假莖底徑及假莖中徑的數值在所有類群中均最低。

圖1 56 份大蔥主要農藝性狀聚類分析

表4 56 份大蔥各類群農藝性狀特征

3 討論與結論

本試驗通過對選育的56 份大蔥材料的多個農藝性狀進行變異系數、遺傳多樣性、 相關性、灰色關聯度及聚類分析，以期選育出適合豫北地區種植的大蔥材料，為大蔥新品種選育提供種質基礎。變異系數是衡量遺傳變異潛力大小的標志，群體中調查性狀的選擇范圍內若某一性狀的變異系數越大，說明從該群體中選出具有該性狀的優良個體的機會越大[18]；遺傳多樣性指數反映了大蔥不同品種間的遺傳變異情況，本研究結果表明大蔥品種在單株產量、 株幅和假莖底徑上的差異較大，特別是單株產量，變異程度較高，多樣性較豐富，所以從該群體中選出單株產量的優良個體的機會極大，這與劉賀娟等[19]的研究一致，為探明大蔥高產因子提供了豐富的材料保障。相關性分析發現單株產量與其他農藝性狀間均呈極顯著正相關，尤其是假莖中徑，相關系數為0.801 8，其次是葉橫徑和株高，而葉片長、假莖長、株幅與當地大蔥單株產量相關系數相對較小，田潔等[20]的研究也得到類似的結果，表明這些性狀的增加有助于提高大蔥產量。

利用灰色關聯度分析法能夠綜合定量評價植株的農藝性狀，克服了單靠產量性狀評價品種優劣的弊端， 能對多個品種的多個性狀進行綜合分析，可比較客觀地評價品種的優劣，從而篩選出適合當地種植的優質、高產、多抗新品種[11]。 目前此方法已經在多種作物栽培中得到實際應用。 李寧等[21]利用灰色關聯度分析法對9 個鮮食糯玉米品種進行分析后指出穗長和生育期對產量的影響最大；張繡榮等[15]利用灰色關聯理論對辣椒產量與相關農藝性狀進行了綜合評價和與分析， 認為平均單果質量、果徑應作為選育的重點性狀。 灰色關聯度分析方法，避免單一靠產量評價品種好壞的弊端，把一個品種作為一個整體，結合當地育種目標，評價品種的綜合表現，更加科學可靠[22]。

產量是大蔥育種的核心， 也是復雜的數量性狀，受多種因素的共同影響，各種影響因素的作用大小是育種中需要迫切關注的問題，而灰色關聯度分析就是一種能將其他因素按照影響大小區分開來的一種方法。 本研究利用該方法進行分析發現，產量的關聯度大小依次為假莖中徑（0.789 9）＞葉橫徑（0.768 2）＞株高（0.757 4）＞假莖底徑（0.755 4）＞葉片長（0.741 3）＞假莖長（0.735 6）＞株幅（0.690 3），與相關性結果保持一致，朱慧珺等[23]的研究結果顯示，相關性分析受樣本數量影響較大，當樣本達不到要求時，試驗結果會存在差異；而灰色關聯度分析則不受樣本數量的影響，能較好地反映事物的客觀性，兩者結果一致表明本研究所選材料滿足測試要求，樣本數量滿足試驗要求，可很好反映單株產量與農藝性狀間的關系，進一步保證結果的準確性和科學性。 但田潔等[20]利用通徑分析發現，株高對產量的貢獻較大，與本研究存在一定差異，可能是由于不同研究所用的材料不一致，環境不一致等因素導致。

本研究結果表明，豫北地區大蔥單株產量的形成受假莖中徑的影響最大。 可見，假莖中徑在育種實踐中具有較高的改良應用價值，應該給予足夠的重視。 將研究結果應用于大蔥材料選育，結合聚類分析結果，優先選擇類群Ⅰ、Ⅱ的材料，并在栽培過程中注意提高假莖中徑、 葉橫徑和株高的數值，結合當地栽培環境，加以科學的田間管理措施，加快其育種進程，提高育種效率，以期促進河南大蔥產業的持續健康發展。本研究僅綜合評價了農藝性狀對大蔥品種單株產量的影響，沒有將大蔥材料的抗病性、 抗逆性及營養價值等關鍵特性納入評價中，后續將結合灰色關聯度進行深入分析。