在农业科学试验研究中,研究作物产量与其产 量构成因素之间的关系,其中一个重要目的就是想 了解这些变量之间关系的密切程度和性质。自上世 纪50 年代以来,国内外科学工作者开始将通径分 析应用于遗传育种和作物栽培的研究工作中。由于 通径系数能够有效地表示相关变量间原因对效果的 直接影响效应,并能够估计出原因变量对效果变量 的间接效应,从而能直接比较各原因变量的相对重 要性,所以建立在通径系数概念基础上的通径分 析,比相关和回归分析更为精确,同时能考虑到两 两(原因)对效果的影响,使多变量资料的统计分 析更符合实际[1]。
甘蔗是我国南方的重要经济作物,单位面积的 蔗茎产量是由单位面积的有效茎数和平均单茎重构 成,单茎重则由茎长(株高)、茎径和比重决定。糖 产量是由蔗茎产量和蔗糖分构成,而往往大面积生 产上都以蔗汁锤度的高低作为甘蔗工艺成熟度的指 标,通常蔗汁锤度可用回归方程式计算出蔗糖分含 量[2,3,4]。斑茅(Erianthus arundinaceus (Retz) Jeswiet) 是与甘蔗属近缘的蔗茅属野生种[5,6,7],具有抗逆性 强的特点,一直受到国内外甘蔗育种家的重视。其 中,广州甘蔗糖业研究所是迄今在斑茅利用方面研 究比较深入[8,9,10,11,12]、保育斑茅杂交后代最多的育种机 构。本文即以斑茅蔗BC1 后代为材料研究产量构 成因素茎数、茎长、茎径、单茎重与蔗茎产量、蔗 汁锤度之间的关系,旨在进一步了解这些性状之间 关系的密切程度及其在斑茅杂交后代育种与栽培研 究中的相对重要性。
选用热带种Badila 与斑茅无性系HN92-77(作 父本)杂交后代F1 品系YC96-40 作母本,以引进 品种CP84-1198 为父本配制杂交组合(YC96-40× CP84-1198),用分子标记技术鉴定获得100 份真实 的斑茅蔗BC1 后代。
试验在广州甘蔗糖业研究所湛江甘蔗研究中心 进行,于2004 年11 月下种,采用乙草胺封草,并 用地膜进行覆盖,2006 年1 月收获。试验统一采 用随机区组设计,3 次重复,1 行区,行长3.0 m, 行距1.3 m,小区面积3.9 m2,下种量为双芽苗44295 个/hm2。试验其它田间管理与当地大田生产相同。 按轻工业部甘蔗糖业科学研究所[4]的方法分别测定 小区有效茎数(条)、株高(cm)、茎径(cm)、单 茎重(kg)及蔗茎产量(t/hm2)、蔗汁锤度(%), 并依次记为X1、X2、X3、X4 及Y1、Y2。
从表1 的结果可以看出,在各组性状相关中, 有些组的rg 和re 异号,有些组同号,表明基因效应 和环境效应在有的性状之间具有一定程度的差异, 有的则一致。其中,蔗汁锤度和株高的相关系数rg =0.2533,re=-0.1454,说明斑茅蔗BC1 后代在本 试验条件下,增加植株高度,提高蔗汁锤度主要是 遗传效应,而不是环境效应。而蔗茎产量和4 个产 量构成因素的相关系数rg 与re 两者都是同号,则表 明斑茅蔗BC1 后代中茎数较多、株高较高、茎径 较粗、具有较大单茎重的基因型,一般蔗茎产量也 都较高,而且能增加这些性状的栽培措施,一般也 能增加蔗茎产量。
| 表1 医疗卫生服务体系整合的主要形式 |
尽管已估算出各性状间的相关系数,但是这些 相关系数的高低,并不完全代表对于提高蔗茎产量 的重要性。因为各性状之间还存在着相互作用,有 的是相互制约,有的是相互促进,因此在相关分析 基础上,进一步进行通径分析,估算每一个原因因 素对效果的直接影响效应和各原因因素间的通径系 数,以较全面准确地反映和评价各性状对于蔗茎产 量、蔗汁锤度的作用情况及其相对重要性。
遗传通径分析所得的直接通径系数和间接通径 系数列于表2。
| 表2 本试验条件下斑茅蔗BC1 后代产量构成因素通径系数分析 |
从表2 可以看出,单茎重和蔗茎产量间、茎数 和蔗汁锤度间等的遗传相关系数和其直接通径系数 比较接近,而株高、茎径和蔗茎产量间的遗传相关 系数(0.8482 和0.5379)、直接通径系数(-0.0128 和-0.0628)均有较大差异,这是由于株高、茎径通 过单茎重都存在着一个较大的正间接通径系数 (0.6549 和0.6621)。因此,本试验条件下,斑茅 蔗BC1 后代各性状的基因型效应对于蔗茎产量的 相对重要性依次为:单茎重(P4y1 =0.8008)、小区 有效茎数(P1y1 =0.4533)、株高(P2y1 =-0.0128)、 茎径(P3y1 =-0.0628);而对于蔗汁锤度的相对重 要性依次为:株高(P2y2 =0.2899)、小区有效茎数 (P1y2 =0.2022)、茎径(P3y2 =0.1894)、单茎重(P4y2 =-0.2845)。
类似地,亦可做环境通径分析,其结果(此处 表略)斑茅蔗BC1 后代各性状的环境效应对于蔗 茎产量的相对重要性依次为: 单茎重( P4y1 =0.7887)、小区有效茎数(P1y1 =0.6069)、茎径(P3y1 =-0.0018)、株高(P2y1 =-0.0158);而对于蔗汁锤 度的相对重要性依次为:单茎重(P4y2 =0.1397)、 小区有效茎数(P1y2 =0.0743 )、茎径( P3y2 =- 0.0729)、株高(P2y2 =-0.1687)。由此可见,斑茅 蔗BC1 后代在本试验条件下,单茎重对蔗茎产量 有较大的环境正效应,环境相关系数(0.7177)亦 最高,这就说明,采取有利于提高单茎重的栽培技 术措施,能有效地提高蔗茎产量。
计算出相关系数、直接通径系数和间接通径系 数后,可进一步计算决定系数,通过决定程度分析, 更能表示出各性状间的关系和相对重要性。
表3 所列结果中,误差项de 较小,说明通径 分析已经都包括主要的相关性状。根据决定系数绝 对值的大小可以更清楚地知道,从遗传角度来看, 单茎重(X4)和小区有效茎数(X1),这2 个性状 对蔗茎产量无论是主效还是互作效应都是最大的, 因此在本试验条件下要提高斑茅蔗BC1 后代蔗茎 产量,需特别注意这2 个性状的选择。
| 表3 遗传角度的各性状对蔗茎产量的决定系数计算结果 |
同理,根据各性状对蔗汁锤度的决定系数计算 结果,将全部决定系数按绝对值的大小依次排列 为:de(0.9128)、d24(-0.1349)、d34(-0.0891)、d2 (0.0841)、d4(0.0809)、d12(0.0611)、d1(0.0409)、 d3(0.0359)、d2(-0.0349)、d2(-0.0093)。误差项 居各决定系数之首,表明或者观察值误差较大或者 可能还有对蔗汁锤度影响较大的性状和因素没有被 考虑到。
⑴综上所述,在本试验条件下,从遗传角度来 看,斑茅蔗BC1 后代单茎重和小区有效茎数,这 两个性状对蔗茎产量无论是主效还是互作效应都是 最大的,而且单茎重和蔗茎产量间的遗传相关系数 和其直接通径系数比较接近。株高、茎径通过单茎 重则都存在着一个较大的正间接通径系数,它们混 杂在各自和蔗茎产量间的遗传相关系数中,这样就 掩盖了它们各自对蔗茎产量的正遗传效应,并将遗 传相关系数大幅度增加。因此,当被研究的性状间 存在着相关时,不仅要进行相关分析,还需要进行 通径系数分析,才能透过表面效应客观地评价各性 状对产量的相对重要性,这就是通径分析的最大优 点。
⑵从以上结果还可以看出,各性状对蔗茎产量 的决定系数中,凡是与株高有关的决定系数都比较 小,可见在本试验条件下,株高对其蔗茎产量影响 不大。但在其它条件下情况就不一样了。所以通径 分析结果与试验材料、试验所处的条件及所采用的 设计方案有着密切的关系。
⑶通过文中各性状对蔗汁锤度的决定系数计算 结果,认为应进一步寻找对蔗汁锤度可能影响较大 的另外的性状或因素。
| [1] | 张全德,胡秉民.农业试验统计模型和BASIC程序[M]杭州:浙江苏科学技术出版社,1985:444-462. ( 1)
|
| [2] | 李奇伟,陈子云,梁洪.现代甘蔗改良技术[M]. 广州:华南理工大学出版社,2000:128-132. ( 1)
|
| [3] | 苏广达主编.作物学[M]. 广州:广东高等教育出版社2000:201-222. ( 1)
|
| [4] | 轻工业部甘蔗糖业科学研究所.中国甘蔗品种志[M]广州:广东科技出版社,1991:115-117. ( 2)
|
| [5] | 陈逢彩.谈谈蔗茅在甘蔗杂交育种的利用价值问题[J]. 甘蔗糖业,1979(1):11-18. ( 1)
|
| [6] | 林国栋,陈如凯.甘蔗的分类I.Saccharum的近缘植物[J]. 甘蔗,1995,2(1):19-26. ( 1)
|
| [7] | DANIELS J,ROACH B T.A taxonomic listing of Saccharum and related genera[J]. Sugar Cane,1978,Spring Supplement:16-20. ( 1)
|
| [8] | 符成,邓海华,陈西文.海南甘蔗育种场斑茅研究利用[J]. 甘蔗糖业,2003(6):1-5,14. ( 1)
|
| [9] | 邓海华,符成,李奇伟,等.斑茅F1杂交可育亲本选择及其回交后代鉴定和主要经济性状[J]. 热带作物学报,2004,25(4):97-101. ( 1)
|
| [10] | 陈勇生,邓海华,梁计南,等.甘蔗与斑茅后代重要性状的相关和通径分析[J]. 广东农业科学,2006(7):19-22. ( 1)
|
| [11] | 刘少谋,符成,陈勇生.近十年海南甘蔗育种场斑茅后代回交利用研究[J]. 甘蔗糖业,2007(2):1-6. ( 1)
|
| [12] | 何慧怡,劳方业,刘睿,等.斑茅后代杂种的分子标记分析[J]. 华中农业大学学报,2008(10):573-577. ( 1)
|
| [13] | 唐启义.DPS?数据处理系统:实验设计、统计分析及数据挖掘:第2版[M]. 北京:科学出版社,2010:586-590. ( 1)
|




1)