黄淮海中南片小粒花生主要农艺性状、品质性状相关性及主成分分析

范小玉，陈雷，贺群领，李可，刘卫星，张枫叶，吴继华

（商丘市农林科学院，河南 商丘 476000）

花生是我国重要的油料作物和经济作物。黄淮海地区是我国花生最主要的产区，种植面积占全国47%，总产量占全国56%［1］。该区位于长城以南，淮河以北，西倚太行山，东邻黄海及渤海，具有生态环境多样性、空间布局广泛性，适合不同类型的花生种植。小粒型花生是一种独特的花生品种类型，以优质、商品性好、早熟、适应性广为突出特点，被广泛作为黄淮海中南片地区花生种植首选。小粒花生品种受果型及株型限制，单株生产力水平始终较低，不同生态环境条件和栽培措施也对花生产量与品质有明显影响［2］。因此充分发挥黄淮海中南片区域空间及生态环境多样性优势，培育高产优质专用型小粒花生品种，已成为现今该区域育种的主要方向，而鉴定评价和利用现有种质资源是品质遗传改良和开展品质育种的基础性工作［3］。

李玉发等［4］通过对花生主要农艺性状的遗传变异、相关性和主成分分析得出，在性状选择上，首先对变异大的性状进行选择非常重要；在品种选择上，应注意选择产量和总分枝数、百果重、单株结果数、单株生产力均高的品种。张晓杰等［5］对576份中国花生核心种质的相关分析得出，测得相关性极显著的一对表型性状中的一个即可判断另一个性状的变异状况，据此可减少花生种质资源鉴定的工作量。陈四龙等［6］对花生品种（系）生物学性状进行主成分和聚类分析，客观分析评价了不同花生品种（系）在不同生态区的适应性。殷冬梅等［7］对18个花生品系的主要农艺性状进行主成分分析和综合评价后得出，对花生品系的评价一定要深入分析、综合考虑，才能最终决定对材料的取舍。近年来有关小粒花生产量和品质性状相关性研究及黄淮海区域花生生产现状研究均有报道［8-11］，但目前为止，对黄淮海中南片小粒花生农艺性状及品质性状的综合分析研究却鲜有报道。

本研究以参加2019年黄淮海中南片小粒花生联合体试验的24个花生品种为材料，对其主要农艺性状、品质性状进行遗传变异性分析、相关性分析和主成分分析，探讨品种间的遗传差异和内在联系，以期发现对产量和品质影响较大的性状及其作用关系，旨在为黄淮海中南片小粒花生高产优质育种研究与创新提高理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

参试品种共计24个（表1），参试单位14个，试验地点分别为：河南新乡、开封、南阳、洛阳、驻马店、濮阳，河北藁城、保定，山东济南、泰安、临沂，江苏徐州，安徽泗县，山西汾阳。数据采自2019年黄淮海中南片小粒花生联合体试验总结。

表1 供试花生品种编号与名称

1.2 试验方法

试验采用随机区组排列，重复3次。小区长6.67 m，宽2 m。每小区6行，行距33.33 cm，穴距16.7 cm，666.7m2种植12 000穴，每穴2粒种子。

收获时每小区随机取10株进行考种，成熟期考察主茎高（X1）、侧枝长（X2）、总分枝数（X3）、结果枝数（X4）、单株结果数（X5）、百果重（X6）、百仁重（X7）、饱果率（X8）、出米率（X9）、单株生产力（X10）、蛋白质含量（X11）、粗脂肪含量（X12）、油酸含量（X13）、亚油酸含量（X14）和荚果产量（X15）。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel和SPSS软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 供试花生品种主要农艺性状、品质性状的变异分析

由表2可知，供试材料各性状变异系数大小依次为亚油酸含量＞油酸含量＞单株结果数＞主茎高＞侧枝长＞产量＞总分枝数＞百果重＞百仁重＞结果枝数＞单株生产力＞蛋白质含量＞饱果率＞粗脂肪含量＞出米率。亚油酸含量变异系数最大，达86.7%，变异最明显，其平均数为19.2%，其含量中等偏高（≥19.2%）的材料共11份，占供试材料的45.83%。油酸含量变异系数仅次于亚油酸，为30.5%，其含量中等偏高（≥62.1%）的材料共13份，占供试材料的54.17%，说明供试材料中油酸含量较高的品种占多数，具有较好的食用价值。较高的变异系数表明油酸、亚油酸含量具有丰富的遗传变异基础，为黄淮海片小粒花生品质育种提供了重要的物质基础。

表2 供试花生品种主要农艺性状、品质性状变异情况

单株结果数变异系数为27.8%，变异幅度为13.9～44.3个，变异较明显，豫花174号最多，豫花173号最少。

主茎高和侧枝长变异系数分别为19.6%、18.2%，变幅分别为27.7～62.1 cm、32.6～69.4 cm，植株中等偏低（＜41.2 cm）的材料有17份，侧枝中等较短（＜46.2 cm）的材料有15份，分别占供试材料的70.83%、62.50%，可见供试材料株型总体偏矮、较紧凑。

荚果产量变异系数为16.9%，666.7m2变幅为212.31～369.54 kg，平均数为291.3 kg，中高产（≥291.3 kg）材料有16份，占供试材料的66.67%，中低产（＜291.3 kg）材料占33.33%。可见供试材料产量中等偏高，增产潜力较大。

总分枝数、结果枝数、百果重、百仁重变异系数在12.4% ～13.1%之间；出米率变异系数最小，为3.4%，变异不明显；饱果率、单株生产力、蛋白质含量、粗脂肪含量变异系数在3.8%～9.7%之间。

2.2 供试花生品种主要农艺性状、品质性状间的相关性

由表3可以看出，荚果产量与蛋白质含量、总分枝数与结果枝数、总分枝数与单株结果数、结果枝数与单株结果数、单株结果数与饱果率、亚油酸含量与油酸含量相关均达到极显著水平。荚果产量与脂肪含量、单株结果数与单株生产力、单株结果数与百仁重、出米率与单株生产力相关均达到显著水平。主茎高与侧枝长呈极显著正相关，二者均与饱果率呈显著负相关，与出米率、单株生产力呈极显著负相关，说明在实际生产中，一定要控制好株高与株型，方能获取高产。百果重与百仁重呈极显著正相关，二者均与饱果率呈极显著负相关，其中百果重、百仁重与油酸含量呈显著负相关，百仁重与亚油酸含量呈显著正相关，说明荚果和籽仁的大小对花生的饱满程度和油酸含量起决定作用。由此可见，供试材料主要农艺性状和品质性状间相互影响、相互促进，在实际生产中一定要综合考虑各性状的相互关联，才能到达高产优质的育种目的。

2.3 供试花生品种主要农艺性状、品质性状的主成分分析

目前在研究作物亲本各数量性状之间的关系及对品种进行综合评价时则越来越多地运用主成分分析法［12-15］。主成分分析是把原来多个变量划分为少数几个综合指标的一种统计分析方法［16］。Iezzoni等［17］研究认为，如果用主成分分析法提取出的特征值的贡献率累计达到80%以上，这几个主成分就可以对这个事物的性质进行概括性的描述，也可以得到影响这个事物性质的主要因素。为了更好地反映出供试花生品种中起主导作用的综合指标，对花生15个农艺性状进行主成分分析。

表3 供试花生品种主要农艺性状、品质性状间的相关系数

由表4可以看出，第一主成分特征值为3.779，贡献率为25.196%，对应的特征向量以百仁重、饱果率、百果重、单株结果数四个性状分量的影响较大，这些性状均与产量有关，因此第一主成分可称为产量构成因子。单株结果数、饱果率与百果重、百仁重呈负向相关，说明生产中追求果形较大、籽仁较大的花生品种会造成单株结果数减少、饱果率降低，不利于达到高产，因此应选择第一主成分值适中为好。

第二主成分特征值为3.455，贡献率为23.034%，对应的特征向量中主茎高、侧枝长有较高载荷，且它们与花生株型有关，可称为生长势因子。主茎高、侧枝长在第二主成分中有较高负向载荷，出米率和单株生产力有较高的正载荷。说明生产中，如果选择植株较高、侧枝较长的品种，则会导致出米率和单株生产力降低，进而降低产量，因此应选择第二主成分分值偏低为好。

第三主成分特征值为2.101，贡献率为14.008%，对应的特征向量中以产量绝对值最大，故把第三主成分称为产量因子。粗脂肪含量在第三主成分中也有较高的负向载荷，对应的亲本应为总分枝结果枝数较多、蛋白质含量较高的材料。因此在选择高产、粗脂肪含量高的亲本时，第三主成分值偏低较好。

第四主成分特征值为1.779，贡献率为11.861%，对应的特征向量中蛋白质含量有较高载荷，所以第四主成分称为蛋白质因子。蛋白质含量和油酸含量在第四主成分中具有较高负向载荷，总分枝数、亚油酸含量具有较高正向载荷，所以对于提高蛋白质、油酸含量而言，第四主成分值偏低为好。

表4 入选的5个主成分及特征向量

第五主成分特征值为1.172，贡献率为7.816%，对应的特征向量中百仁重、百果重、油酸和亚油酸含量均具有较高载荷，所以第五主成分可称为果形和品质联合因子。百仁重、百果重、油酸含量均为正值，亚油酸含量为负值，所以对于提高果形大小、油酸含量而言，第五主成分值中等偏上为好。

3 讨论与结论

3.1 变异分析结果表明，黄淮海中南片小粒花生主要农艺性状、品质性状存在丰富的遗传变异，各性状的变异存在不同程度的差异。供试材料亚油酸含量、油酸含量、单株结果数变异系数较大，分别为86.7%、30.5%、27.8%，变异明显，这些性状具有丰富的遗传变异多样性，可为黄淮海片区小粒花生育种提供重要的资源基础。饱果率、粗脂肪含量和出米率变异系数分别为6.1%、3.8%、3.4%，变异较低，其中出米率变异系数最小。这与孙东雷［18］、范小玉［19］等的研究结果一致，说明供试材料在这些性状上具有遗传稳定性，要通过育种手段改变目标性状的难度较大。由这15个农艺、品质性状变异系数可以看出，受不同气候差异、人为选择、自然隔离等因素的影响，供试品种之间既有一定的遗传相似性又存在一定的遗传差异性，从而为育种者提供了足够的亲本选择范围［20］。

3.2 花生产量性状是一个复杂的数量性状，在筛选高产品种时，应该多方面考虑各农艺性状的相互影响，不能单纯地考虑某一因素对产量的作用［21］。相关分析结果表明，荚果产量与百仁重、出米率、单株生产力呈正相关。这与张忠信等［22］的研究结果一致，说明对黄淮海小粒花生来说，花生籽仁的大小、单株产量，与花生荚果产量密切相关，在考虑这两个因素的的同时也应综合考虑株高、株型、结果枝数、单株结果数和百果重对产量提高的不利作用。荚果产量与油酸含量呈正相关，与粗脂肪含量呈显著正相关，说明对于黄淮海中南片小粒花生来说，提高荚果产量是实现高油酸和高油的物质基础，但现有育成品种中能够同时具备高产优质的花生品种少之又少；同时也说明油酸和粗脂肪含量具有很大的提升空间，育种过程中一定要综合考虑与产量、品质相关的农艺性状，通过一定的综合栽培措施来达到高产优质的栽培目的。

3.3 主成分分析结果表明，供试品种的主要农艺性状和产量性状可归纳为5个主成分，分别为产量构成因子、生长势因子、产量因子、蛋白质因子、果形和品质联合因子。这5个主成分累计贡献率达到81.915%，每个主成分都比较客观地反映了所控制的各性状之间的相互关系，这些因子在方差贡献上均具有活跃作用，在花生种质资源鉴定中具有重要地位。其中百果重、百仁重在第一主成分和第五主成分中的特征值均较高，说明这两个性状在花生主要农艺性状和品质性状中占有很重要地位，在高产优质育种中应着重考虑二者对产量和品质的影响作用。从产量性状和品质性状综合考虑，育种中应选择第一主成分值适中、第二主成分偏低、第三主成分偏低、第四主成分偏低、第五主成分中等偏高为好的材料，即选择单株结果数多、饱果率高、出米率和单株生产力高、产量和粗脂肪含量高、蛋白质和油酸含量高、果形和株高适中的材料。以此为标准从供试材料中筛选出5个花生品种，分别是徐花24、豫花124号、济花8号、豫花172号和豫花173号。主成分分析法也有其局限性，对于评选综合性状优良的种质是可行的，但对于评选指定的单一或少量性状则不太适用［22］。因此，在实际育种过程中，应根据不同育种目标要求来考虑主成分因子的选择。若要选择高产、粗脂肪含量高的品种，应考虑第三主成分要低；若要选择加工花生口感偏脆、油酸含量高的品种，应考虑第四主成分偏低。

综上所述，小粒花生在黄淮海中南片区域种植环境下，供试材料的主要农艺性状和品质性状具有丰富的遗传基础和变异多样性，各个性状间存在紧密内在关联，且每个性状对产量和品质的影响各不相同。本研究主要是针对黄淮海中南片区域内不同省份品种试验进行的，我国地域广阔，北方、长江流域、南方三大生态区的花生改良品种分属不同的类群，遗传背景复杂，品种多样，大多数花生品种具有不同的生态适应性［23］。因此，在黄淮海中南片小粒花生实际育种过程中，一定要根据育种目标，综合考虑影响产量和品质的主要农艺性状、主成分因子以及所处的生态环境、栽培措施等因素的影响，以此筛选和引入各地方优质品种资源，拓宽花生育种材料的遗传基础，尽快选育出适合黄淮海中南片区域种植的高产、优质、专用型小粒型花生品种。