甘蔗糖业  2013 Issue (2): 15-19   PDF    
甘蔗产量性状与品质性状的相关性与通径分析研究
陈声奇, 王季槐    
广东海洋大学农学院资源与环境系, 广东, 湛江 524088
摘要:本文对甘蔗13个产量与品质性状进行了相关性与通径分析,结果表明,4个产量性状对公顷产量直接效应的大小依次为单茎重(0.8307)、公顷有效茎(0.3674)、株高(0.01386)、茎径(0.00385)。蔗汁品质性状中,本文所研究的几个品质指标对蔗汁蔗糖分的影响都比较大,其中还原糖分对蔗汁蔗糖分呈明显的负相关。通径分析结果也表明,蔗汁锤度、蔗汁转光度、蔗汁简纯度和重力纯度对甘蔗蔗汁糖分均有正效应,还原糖分对蔗糖分有负效应,剩余通径系数为0.0225。因子分析将13个甘蔗经济性状用4个主因子表示,累加方差贡献率达到96%。第1主因子中起主要作用的性状是蔗汁锤度、转光度、蔗糖分和甘蔗蔗糖分等糖分因子,第2主因子载荷值较大的性状有茎径、单茎重和公顷蔗茎产量指标等产量因子,第3主因子只有公顷有效茎数起主导作用,第4主因子主要包括还原糖分和纤维分。因此只有协调好各个经济性状之间的关系才能达到甘蔗高产高糖生产目的。
关键词甘蔗     产量性状     品质性状     相关分析     通径分析    
Correlation and Path Analysis between Sugarcane Yield and Quality Traits
CHEN Sheng-qi, WANG Ji-huai    
Department of Environmental and Resources Sciences, College of Agriculture, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088
Abstract: Correlation and path analysis between sugarcane yield and quality traits of were performed in this paper.As the results shown,the direct effect of the selected yield characters on the hectare yield decreased by the following order:single stem weight hectare effective stalk plant height stalk diameter.Indirect effect could only be represented in maximum by effective stalk weight.The sucrose content was closely related with the traits examined in this study,and negative correlation was found between reducing sugar and sucrose content.Path analysis indicates that sugarcane juice brix,polarization,apparent purity and gravity purity was all positively correlated with the sucrose content and the residual path coefficient was 0.0225.By use of the method of factor analysis,the thirteen sugarcane economic traits could be divided into four main factors with the cumulative variance devoting rate up to 96%.The first main factor included juice brix,polarization and sucrose content with addition to the sugarcane sucrose content.Stalk diameter,single stalk weight and stalk yield per hectare contributed to the second main factor.Only the trait of effective stalks per hectare was included in the third main factor.The forth main factor involved the traits of fiber and reducing sugar content.Therefore,the economic traits of sugarcane examined in this study must be well coordinated in order to achieve high yield and sugar production.
Key words: Sugarcane     Traits     Correlation analysis     Path analysis    

高产高糖是甘蔗生产主要目标,了解甘蔗产量和品质性状指标之间相互关系对甘蔗育种和生产工 作十分重要。由于甘蔗产量和糖分属数量性状,其 遗传变异由多基因控制,且受环境因素影响较大, 直接对表现型进行选择往往存在着较大误差,且选 择效率不高[1]。通常,甘蔗产量性状指标包括单茎 重、有效茎和公顷蔗径产量,品质性状指标主要有 蔗汁糖分、转光度、锤度、重力纯度、简纯度和还 原糖分。上述众多性状指标之间一方面存在复杂的 网络关系,但另一方面又仅仅是少数几个指标对产 量和品质的影响最大。借助数学分析手段,找出产 量和品质的主要影响指标,对提高选择甘蔗育种效 率具有重要意义。

因子分析是一种多元统计分析方法,它是将大 量相关联的性状综合为少数几个主因子性状群,但 同时又可以再现原来性状与主因子群之间的相关关 系,这可使育种者在选育过程中只需要把握住少数 几个主因子进行选择和改良,从而提高选择效率和 鉴定的准确性[2,3,4,5]。因子分析方法已在水稻、大豆、 小麦、玉米等作物上的应用已有报道,但在甘蔗上 的应用报道甚少。何启钓和林彦铃等在对甘蔗产量 和品质性状进行因子分析的基础上,结合聚类分 析,将各供试品种划分成各具一定产量和品质特征 的类别,为甘蔗杂交育种和种质资源的筛选提供参 考[6]。高三基等用因子分析方法用在蔗汁品质分析 中,用较少个数的公因子的线性函数与特定因子之 和来表达原观察变量,筛选出影响甘蔗品质测定的 主因子,达到了降维的目的[7]

迄今为止,有关甘蔗产量指标与品质指标之间 的相关性研究还较少。本研究将以湛江地区常见 7 个甘蔗品种为试验材料,利用因子分析法,对株高、 蔗茎、单茎重等产量性状以及蔗汁纯度、蔗汁转光 度、还原糖分、蔗糖分等品质指标之间的进行相关 性分析,这将对当地甘蔗高产高糖生产有一定指导 意义。

1 材料与方法
1.1 试验材料

粤糖 79-177、ROC10、粤糖 93-159、粤糖 89- 113、粤糖 71-210、粤糖 94-128 和 ROC22 等湛江 地区常见的 7 个品种。

1.2 试验设计

试验于 2011 年 4 月在广东海洋大学甘蔗试验 田进行,小区面积(7×7) m2,采用双芽苗播种,行 距 90 cm,小区间设置 1.5~2.0 m 宽的工作行。每 个品种重复 5 次,共 35 个小区,所有试验小区按 随机区组排列,田间栽培管理按当地蔗农的常规措 施进行。

1.3 测定内容与方法

甘蔗产量指标的测定:甘蔗进入成熟期后,每 小区选 5 株生长正常,无病虫害的甘蔗蔗株,进行 株高、茎径、单茎重、有效茎数的测量,并估算出 公顷蔗产量

糖分及其它品质指标的测定:从早熟品种粤糖 93-159 的成熟前期开始取样,大约 15 天取样一次, 直到晚熟品种粤糖 71-210 成熟后期为止。每次每 个处理小区随机取样 6 株甘蔗测定其蔗糖分。蔗汁 品质指标测定包括蔗汁糖分、转光度、还原糖分、 纯度(包括简纯度、重力纯度及锤度)等指标。

1.4 数据分析

相关性分析和通径分析利用 Microsoft Excell 2003 软件,按参考文献[7]中规定的方法进行。

2 结果与分析
2.1 产量性状与公顷产量的相关性分析

表 1 分别列出了株高、茎径、单茎重、有效茎 数 4 个产量性状对公顷产量的效应。从表中可以看 出,对公顷产量直接效应的大小依次为有效茎数 (0.8307)、单茎重(0.3674)、株高(0.01386)、茎径 (0.00385)。间接效应却以单茎重通过有效茎数的作 用为最大(0.2313),有效茎数通过株高的作用为最 小(0.00016)。从表中还可看出,茎径、有效茎数 2 者之间对公顷产量的间接效应均为负值,茎径通过 有效茎数对蔗茎公顷产量产生的间接负效应较大(- 0.1559),从相关系数可以看出,单茎重和有效茎数 与公顷产量的正相关系数较大,这意味着有效茎数 和单茎重对产量的贡献是主要的。而株高与公顷产 量也有一定的负相关性,株高适中的品种更有利于 获得高产。这就要求在甘蔗良种选育过程中,应协 调好这 2 者之间的关系,通过合理的栽培手段,以 达到高产的目的。

表 1 产量性状与公顷产量的直接和间接作用分析
2.2 蔗汁品质性状与蔗汁蔗糖分的相关性分析

从各品质指标对蔗汁蔗糖分的相关系数可以看 出,这几个品质指标对蔗汁蔗糖分的影响都比较 大。其中还原糖分对蔗汁蔗糖分呈明显的负相关。 通径分析(表 2)结果也表明,蔗汁转光度、蔗汁简 纯度、重力纯度和锤度对甘蔗蔗汁糖分均有正效应,还原糖分对蔗糖分有负效应,剩余通径系数为 0.0225。各项指标效应值的大小依次为:甘蔗转光 度、锤度、重力纯度、简纯度、还原糖分。转光度 对蔗糖分的直接作用最大,达 0.4662,该因子还可 通过除还原糖分之外的其它各项指标对蔗汁蔗糖分 产生间接正效应。还原糖分通过其它四项指标对蔗 汁糖分有间接的负效应, 转光度、重力纯度、简纯 度和锤度分别通过还原糖分均对蔗糖分起作用时则 抵消了一部分正效应。通径分析结果还表明转光 度、重力纯度、锤度与简纯度这四个指标之间的联 系比较大,表现为这 4 个指标中的某一个还可通过 其它指标对蔗糖分起间接作用时,通径系数都比较 大。在测定蔗汁糖分的过程中,纯度有重力纯度与 简纯度之分,影响重力纯度高低的因素是蔗汁糖分 和锤度,影响简纯度高低的因素是转光度和锤度, 决定重力纯度和简纯度高低的因素应是蔗汁糖分和 转光度,这几个指标之间相互作用较为明显,对各 指标之间的相互关系应综合考虑。

表 2 蔗汁品质性状与蔗汁蔗糖分的相关和通径分析
2.3 产量性状和品质性状的因子分析

甘蔗 13 个产量和品质性状的前 4 个主因子特 征值、特征值的累计贡献率和初始因子载荷矩阵列 于表 3。前 4 个主因子特征值的累计贡献率达 96%。 前 4 个主因子所包含的要素信息量可以反映出 13 个产量和品质性状原始特征参数的大部分信息,即 保留了绝大部分信息,又达到降维的目的。表 3 还 列出各性状的共同度。第 I 个性状的共同度是全部 主因子对第 I 个性状的总方差所作的贡献。共同度 愈大,说明所选主因子所代表的性状的效果愈好。 从表中可以看出,这 13 个性状的共同度都比较大, 说明 4 个主因子对这 13 个性状有较好的代表性。

表 3 产量和品质性状初始因子载荷矩阵

方差极大旋转方法是使因子载荷矩阵中各因子 载荷值的总方差达到最大,并将此作为因子载荷矩 阵简化的准则。4 个主因子的方差极大旋转因子载 荷矩阵见表 4。方差极大旋转因子载荷矩阵与初始 因子载荷矩阵比较,主因子中重要变量的载荷值明 显增大,说明方差极大旋转后的主因子生物学意义 更加明显。

表 4 方差极大正交旋转因子载荷矩阵

从表 4 可见,因子 1 中起主要作用的性状是糖 分指标,包括锤度、转光度、重力纯度、简纯度、 蔗汁蔗糖分和甘蔗蔗糖分指标,它们的载荷值较 大,因此称为糖分因子。因子 2 载荷值较大的是株 高、茎径、单茎重和公顷蔗茎等产量指标,故称为 产量因子。因子 3 只有公顷有效茎数载荷值较大, 这表明公顷有效茎数与其他性状的联系较少,受相 对较为独立的遗传因素控制。因子 4 载荷值较大是 还原糖分和纤维分,这 2 个指标与蔗茎产量和蔗糖 分呈明显的负相关,故可称为限制因子。

主因子间相关系数的大小可能反映了一个因子 所直接作用的性状与另一个因子所直接作用的性状 间的间接作用的大小。从表 5 可以看出,因子 2 与 因子 3 呈明显的正相关,表明因子 2 与因子 3 的间 接作用较大,这 2 个因子均为产量性状。因子 1 与因子 2 有较大的负相关性,表明糖分性状与产量性 状间接作用存在负的影响。

表 5 斜交参考因子相关矩阵
3 结论

相关性分析发现,单茎重和有效茎数与公顷产 量之间的正相关性较强,这表明有效茎数和单茎重 对产量的贡献较大。同时,为提高甘蔗产量,需培 育单茎重较大的品种,并通过改善栽培措施来提高 有效茎数。株高与公顷产量之间存在的负相关性,株高适中的品种更有利于获得高产。根据品质性状 与甘蔗蔗糖分的相关分析和通径分析结果,选择高 糖品种应侧重于提高甘蔗的田间锤度和蔗汁蔗糖 分。

因子分析方法可使甘蔗常用的 13 个产量和品 质性状仅表示为 4 个主因子,即:糖分指标、产量 指标、公顷有效茎数和甘蔗成熟度。主因子相关系 数发现甘蔗品质指标间存在负面间接作用,而品质 与产量指标间也存在负面间接作用,这与实践结果 相一致。

参考文献
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(本篇责任编校:李金玉)