甘薯主要数量性状的因子分析及聚类分析

杨秀莲，梁艳丽，谢世清 ，赵庆云

（1.云南农业大学基础与信息工程学院，云南昆明，650201；2.云南农业大学魔芋研究所）

甘薯[Ipomoea batatas（L.） Lam.]是旋花科甘薯属的一个重要栽培作物，广泛种植于100多个国家，约有500多个种，是世界上重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源用块根作物，总产量在世界粮食生产中位列第7[1，2]。由于云南省光、热条件或土地资源都具有发展甘薯生产的巨大潜力，且甘薯种植历史悠久，造就了丰富多彩的云南甘薯地方品种资源。据调查，全省现有甘薯地方品种40多个，均具有独特的优良性状，可作为杂交亲本之用。目前生产上种植的甘薯品种繁多，而优良品种少，造成“多、杂、老、少”的现象，且一些品种已经严重退化。云南甘薯良种缺乏已严重制约了甘薯生产的进一步发展[3]。为此，以从云南及国外收集到的17份甘薯种质资源为材料，对其农艺性状、产量和淀粉含量等9个主要数量性状进行因子分析和聚类分析，了解各种质资源间的遗传差异，以期为甘薯生产中资源选择及品种选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为收集自云南各地及国外的17份甘薯种质资源，分别为云薯46、云薯48、云薯112、云薯 116、云薯 122、云薯 J-2、云薯 J-4、云薯 J-7、云薯J-10、京杂4号、灰薯、南薯88、台湾薯、川山紫、脱毒一号、甘心红薯、徐91-54-1。

1.2 试验方法

试验于2010年4～11月在云南农业大学教学试验农场进行。5月20日栽插，随机区组排列，3次重复。株距25 cm，垄距55 cm，密度4 850株/667 m2。9月上旬，即甘薯进入旺盛生长时期后对甘薯的地上部形态特征进行观察记录。11月10日收获，观察记录地下部形态特征，测算产量、淀粉含量。

1.3 数据分析

利用SPSS、DPS数据分析软件对所得数据进行因子分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 甘薯主要数量性状的因子分析

①总方差分解 利用已得到的相关系数矩阵进行因子分析，相关系数矩阵有3个较大的特征值，分别为4.511，2.110和1.386，根据提取因子的特征值应大于1，故提取了3个公因子[4]。其累积方差贡献率达88.979%，代表了所有性状绝大部分相关信息。具体见表1。

②初始因子载荷矩阵 从表2各性状的共同度可以看出，除淀粉含量为0.590外，其余各性状的共同度均超过80%，表明所选的3个公因子能较好地反映这些性状所包含的信息。另外，从初始因子载荷矩阵看，有的性状虽有较高的载荷值，但同时具有中等载荷值的性状也较多，使得公因子的作用和意义含糊不清，不便于解释，为了合理地对公因子进行解释，需要进一步采用方差最大法对公因子进行正交旋转，得到旋转载荷矩阵（表3）。

表1 总方差分解

表2 初始因子载荷矩阵及共同度

表3 旋转后因子载荷矩阵

③载荷阵的方差极大旋转 从表3可知，经旋转后，各公因子中的载荷值已趋于两极分化，各公因子与有关性状的相关程度比较明确，其生物学意义更加鲜明。在第1公因子中，以薯块产量（0.936）、茎粗（0.926）、茎分枝数（0.861）的载荷值最大，可称为产量因子。但藤薯比、淀粉含量的载荷值为较大的负值，分别为-0.851、-0.765，说明茎粗越粗，分枝数越多，薯块的产量也越高，而淀粉含量却降低；并且藤薯比越小，即地上部分生长过于旺盛，薯块产量反而呈下降趋势。第2公因子中载荷值较大的是茎叶产量（0.961）、叶片大小（0.925），可称为叶片因子，可见叶片大小与茎叶产量有一点的正相关关系，叶片大的植株其茎叶产量也高。第3公因子中节间长（0.984）、最长蔓长（0.907）的载荷值较高，可将这2个性状称为藤蔓因子。而茎分枝数、茎粗则有较小的负载荷值，可见茎蔓长的植株节间相对也长，但其茎粗及分枝数则减小。综合以上因子分析得出，在甘薯种质资源选择过程中，为了提高甘薯产量，应注意选择叶片大、茎粗、分枝多的种质为宜，若需进行淀粉加工用则应适中选择，产量不宜太高。

图1 甘薯种质资源的主要数量性状聚类（树状图）

2.2 甘薯主要数量性状的聚类分析

对17份甘薯种质资源的主要数量性状进行聚类分析，聚类距离采用欧式距离，聚类方法为类间平均距离法，将其聚为5大类（图1）。从聚类结果可知，产量、淀粉含量、藤薯比相近的聚为一类。第1类为云薯46、云薯48、京杂4号，该类资源的产量和淀粉含量均相对较高，淀粉含量22%左右，薯块产量2 500 kg/667 m2左右，具有一定的开发利用价值；第2类为云薯116、云薯122，其产量最高，为3 000 kg/667 m2以上，淀粉含量19%左右，可作为以收获鲜薯为主的种质资源加以利用；第3类为灰薯，产量在2 000 kg/667 m2左右；第4类为云薯J-4，鲜薯产量不高，但茎叶产量高，以收获地上部为主；其余种质为第5类，产量相对较低，但种质的淀粉含量较高，在24%～28%，部分种质可作为淀粉加工或能源加工利用。

3 结论与讨论

①通过对甘薯9个主要数量性状进行因子分析，将其分为3个主要因子。薯块产量、茎粗、茎分枝数为产量因子；茎叶产量、叶片大小为叶片因子；节间长、最长蔓长为藤蔓因子。可见茎越粗，茎的分枝数越多，薯块的产量也越高，但淀粉含量相对降低。随着最长蔓长、基部分枝数的增加，地上部分生长过于旺盛，薯块产量反而呈下降趋势。因此在甘薯种质资源选择过程中，应考虑生产目的与各主要因子间的相关性，收获鲜薯为目的的应选择茎粗、茎蔓分枝数多的种质为宜，对于加工淀粉用的则应适中选择。

②从聚类结果可知，产量、淀粉含量、藤薯比相近的聚为一类。第1类为云薯46、云薯48、京杂4号，该类资源的产量和淀粉含量均相对较高，具有一定的开发利用价值；第2类为云薯116、云薯122，其产量最高，为3 000 kg/667 m2以上，可作为以收获鲜薯为主的种质资源加以利用；第3类为灰薯，产量在2 000 kg/667 m2左右；第4类为云薯J-4，鲜薯产量不高，但茎叶产量高，以收获地上部为主；其余种质为第5类，产量相对较低，但一些种质的淀粉含量较高，可作为淀粉加工或能源加工利用。

③通过对17份甘薯种质资源的9个主要数量性状进行因子分析和聚类分析可知，云薯116、云薯122的鲜薯产量都较高，可作为以主要收获块根为主的品种进行发展；云薯46、云薯48、京杂4号不仅鲜薯产量高，淀粉含量也较高，开发利用价值较高；云薯J-4、川山紫、脱毒一号的茎叶产量较高，可作为以收获茎叶为主的品种来发展；云薯J-10、云薯J-2、云薯J-7、甘心红薯的鲜薯产量虽然不是很高但淀粉含量较高，适合用作淀粉、酒精等工业原料。

[1]刘庆昌.甘薯在我国粮食和能源安全中的重要作用[J].科技导报，2004（9）：21-22.

[2]张启堂，付玉凡，杨春贤，等.甘薯蔓尖蔬菜专用型品种的营养品质及经济效益评价[C]//第二届中国杂粮产业化发展论坛，2005.

[3]赵波，张晓宇，张青，等.菜用甘薯品种产量性状比较及评价[J].北京农学院学报，2010，25（2）：8-10.

[4]杨生超，徐绍忠，文国松，等.灯盏花主要数量性状的主成分与聚类分析[J].西部林业科学，2008，37（3）：93-96.