宁夏春小麦品种抗倒伏相关性状分析及综合评价体系构建

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.06.005

摘要/Abstract

摘要：

为筛选与春小麦抗倒伏性密切相关的性状指标，构建宁夏春小麦抗倒伏评价体系，以宁夏历年选育的60个春小麦品种为研究对象，对植株茎秆形态特征、穗部性状、茎秆强度及抗倒伏指数等25个性状进行测定和分析，明确不同品种性状间差异，采用相关性分析和通径分析筛选出与春小麦抗倒伏性密切相关的指标，通过主成分分析和线性回归构建春小麦抗倒伏评价体系。结果表明，60个春小麦品种在茎重、茎长和抗倒伏指数表型性状上变异明显；与抗倒伏指数相关性较大的性状是第二节间抗折力、穗重和茎秆强度，均呈极显著正相关；第二节间抗折力对抗倒伏指数的直接通径系数最大，穗重和茎秆强度对抗倒伏指数的相关系数和直接通径系数大小排序不一致，主要由于农艺性状之间相互影响造成；重心高度、穗重、植株鲜重、茎粗、茎秆强度、第二节间抗折力、第二节间茎长等8个性状可作为宁夏春小麦抗倒伏性鉴定指标。

关键词: 春小麦, 抗倒伏, 茎秆强度, 主成分分析, 评价体系

Abstract:

In order to ascertain the trait indices closely associated with the lodging-resistance of spring wheat and establish an evaluative system for lodging-resistance in Ningxia, this study utilized 60 spring wheat varieties as subjects, and we measured and scrutinized 25 traits encompassing plant stem morphological characteristics, spike traits, stem strength, and lodging resistance index via variance analysis. This approach aimed to elucidate difference among different varieties within the same trait category. Utilizing correlation and path analyses, we identified indices intricately linked to spring wheat lodging-resistance and formulated an evaluation system employing principal component analysis and linear regression. Our findings revealed the significant variations in stem weight, stem length, and lodging resistance index among the 60 spring wheat varieties. Notably, the second internode fracture resistance force, spike weight, and stem strength exhibited the highly significant positive correlations with the lodging resistance index. Additionally, the direct path coefficient of the second internode fracture resistance force to the lodging resistance index was the highest. There is a discrepancy between the ranking of the correlation coefficients and the direct path coefficients of spike weight and stem strength to the lodging-resistance index mainly due to the mutual influences among agronomic traits. The eight traits including height of gravity center, spike weight, plant fresh weight, stem diameter, stem strength, the second internode fracture resistance force, the second internode stem length could be used as potential indicators for evaluating lodging-resistance of spring wheat in Ningxia.

Key words: Spring wheat, Lodging resistant, Stem strength, Principal component analysis, Evaluation system

樊明, 张双喜, 陈嘉, 张娇, 李红霞. 宁夏春小麦品种抗倒伏相关性状分析及综合评价体系构建[J]. 作物杂志, 2024 (6): 39–46

Fan Ming, Zhang Shuangxi, Chen Jia, Zhang Jiao, Li Hongxia. Analysis of the Traits Related to Lodging-Resistance and Construction of a Comprehensive Evaluation System for Spring Wheat Varieties in Ningxia[J]. Crops, 2024(6): 39–46

图/表 7

表1

表2

表3

各性状间相关分析

性状 Trait	SL	KPS	KPW	PFW	PH	CG	₁ISL	₂ISL	₃ISL	₄ISL	₅ISL	₁IST	₂IST	₃IST	₄IST	₅IST	₁ISW	₂ISW	₃ISW	₄ISW	₅ISW	₂FS	₂WT	SS	LRI
SL	1.000
KPS	0.467^**	1.000
KPW	0.423^**	0.299^*	1.000
PFW	0.466^**	0.362^**	0.663^**	1.000
PH	0.292^*	0.207	-0.054	0.488^**	1.000
CG	0.226	0.149	-0.035	0.416^**	0.935^**	1.000
₁ISL	-0.087	-0.044	-0.105	0.183	0.379^**	0.368^**	1.000
₂ISL	-0.038	0.004	-0.067	0.217	0.527^**	0.548^**	0.442^**	1.000
₃ISL	-0.019	0.002	-0.128	0.163	0.466^**	0.505^**	0.433^**	0.617^**	1.000
₄ISL	-0.105	-0.036	-0.133	0.039	0.198	0.240	0.371^**	0.438^**	0.859^**	1.000
₅ISL	-0.046	-0.204	-0.167	0.123	0.548^**	0.635^**	0.303^*	0.551^**	0.499^**	0.411^**	1.000
₁IST	0.158	0.081	0.151	0.247	-0.073	-0.146	0.230	-0.091	-0.191	-0.198	-0.192	1.000
₂IST	0.052	0.191	0.371^**	0.234	-0.312^*	-0.303^*	-0.010	0.017	-0.185	-0.143	-0.256^*	0.559^**	1.000
₃IST	0.124	0.093	0.488^**	0.278^*	-0.417^**	-0.420^**	-0.143	-0.117	-0.154	-0.062	-0.289^*	0.447^**	0.760^**	1.000
₄IST	0.133	0.125	0.482^**	0.325^*	-0.210	-0.213	-0.208	-0.096	-0.401^**	-0.423^**	-0.264^*	0.380^**	0.636^**	0.626^**	1.000
₅IST	-0.197	-0.077	0.078	0.255^*	0.270^*	0.211	0.251	0.213	0.031	-0.172	0.043	0.141	0.054	-0.115	0.109	1.000
₁ISW	0.155	-0.012	0.129	0.264^*	0.325^*	0.361^**	0.431^**	0.226	-0.061	-0.120	0.256^*	0.330^*	0.121	-0.105	0.099	0.078	1.000
₂ISW	0.283^*	0.177	0.190	0.582^**	0.692^**	0.673^**	0.417^**	0.534^**	0.375^**	0.129	0.483^**	0.240	0.111	-0.141	0.026	0.313^*	0.621^**	1.000
₃ISW	0.138	0.002	0.264^*	0.453^**	0.329^*	0.317^*	0.137	0.233	0.227	0.115	0.230	0.162	0.116	0.093	0.178	0.146	0.348^**	0.481^**	1.000
₄ISW	0.365^**	0.071	0.601^**	0.479^**	0.253	0.250	0.051	0.129	0.174	0.106	0.025	0.146	0.078	0.144	0.194	0.073	0.187	0.436^**	0.427^**	1.000
₅ISW	0.439^**	0.199	0.592^**	0.697^**	0.484^**	0.414^**	0.049	0.209	0.230	0.061	0.097	0.200	0.086	0.173	0.258^*	0.176	0.063	0.464^**	0.411^**	0.798^**	1.000
₂FS	0.435^**	0.297^*	0.589^**	0.602^**	-0.085	-0.184	-0.134	-0.207	-0.204	-0.123	-0.270^*	0.192	0.314^*	0.389^**	0.326^*	0.117	-0.093	0.007	0.128	0.181	0.345^**	1.000
₂WT	0.145	-0.063	0.074	0.239	0.104	0.046	0.066	0.049	-0.069	-0.240	0.066	0.153	0.178	0.122	0.185	0.127	0.079	0.198	-0.099	-0.111	0.105	0.284^*	1.000
SS	-0.092	0.021	-0.098	-0.124	-0.134	-0.173	-0.059	0.187	0.110	0.129	-0.004	-0.012	0.106	0.047	0.010	-0.101	-0.161	-0.161	-0.235	-0.217	-0.107	0.080	0.145	1.000
LRI	0.297^*	0.224	0.504^**	0.388^**	-0.347^**	-0.458^**	-0.255^*	-0.357^**	-0.339^**	-0.195	-0.447^**	0.190	0.355^**	0.452^**	0.337^**	0.051	-0.234	-0.222	0.005	0.068	0.170	0.950^**	0.261^*	0.471^**	1.000

表3

表4

表5

表6

表7

参考文献 38

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项目 Item	株高 PH (cm)	重心高度 CG (cm)	穗长 SL (cm)	穗粒数 KPS	穗重 PW (g)	植株鲜重 PFW (g)	茎秆强度 SS (N)	抗倒伏指数 LRI (g/cm)
最小值Minimum	71.90	48.93	6.60	20.20	3.30	7.13	0.12	3.11
最大值Maximum	130.70	80.33	12.80	51.00	8.45	18.76	0.27	19.34
均值Mean	96.85	60.60	9.26	34.12	4.95	10.80	0.18	11.43
标准差Standard deviation	14.39	7.36	1.14	6.42	0.93	2.03	0.03	4.02
方差Variance	210.56	55.03	1.32	41.91	0.87	4.18	0.00	16.47
偏度Skewness	1.03	1.01	0.58	0.16	1.11	1.38	0.65	0.19
峰度Kurtosis	0.11	0.00	1.12	0.18	2.48	3.75	0.35	-0.44
变异系数CV (%)	14.86	12.15	12.31	18.82	18.79	18.80	16.67	35.17

项目 Item	第一节间 1st internode			第二节间 2nd internode					第三节间 3rd internode			第四节间 4th internode			第五节间 5th internode
项目 Item	茎长 SL (cm)	茎粗 ST (mm)	茎重 SW (g)	茎长 SL (cm)	茎粗 ST (mm)	茎重 SW (g)	抗折力 FS	壁厚 WT (mm)	茎长 SL (cm)	茎粗 ST (mm)	茎重 SW (g)	茎长 SL (cm)	茎粗 ST (mm)	茎重 SW (g)	茎长 SL (cm)	茎粗 ST (mm)	茎重 SW (g)
最小值Minimum	1.00	2.78	0.07	3.97	3.29	0.20	1.98	0.53	7.85	3.57	0.58	12.22	3.64	0.73	22.88	2.86	0.22
最大值Maximum	8.19	4.94	0.65	25.49	4.71	1.11	13.08	1.24	18.56	5.06	2.65	33.87	5.20	4.79	52.14	5.27	4.70
均值Mean	3.82	3.42	0.25	8.22	3.94	0.62	6.79	0.78	12.53	4.28	1.04	22.06	4.53	1.70	36.62	3.81	1.88
标准差Standard deviation	1.40	0.34	0.10	3.06	0.29	0.18	2.25	0.14	2.41	0.31	0.33	4.09	0.38	0.59	5.38	0.46	0.72
方差Variance	2.00	0.12	0.01	9.50	0.08	0.03	5.16	0.02	5.90	0.10	0.11	17.05	0.15	0.35	29.40	0.22	0.52
偏度Skewness	0.48	1.25	0.88	3.25	0.20	0.45	0.49	1.03	0.47	-0.07	2.15	0.51	-0.35	2.73	0.26	0.46	1.47
峰度Kurtosis	1.23	4.95	3.18	16.23	0.04	0.33	0.18	1.26	0.02	-0.38	8.24	0.55	-0.60	12.11	0.50	0.65	3.98
变异系数CV (%)	36.65	9.94	40.00	37.22	7.36	29.03	33.14	17.95	19.23	7.24	31.73	18.54	8.39	34.71	14.69	12.07	38.30

性状Trait	SL	KPW	PFW	PH	CG	₁ISL	₂ISL	₃ISL	₅ISL	₂IST	₃IST	₄IST	₂FS	₂WT	SS
SL	-0.0502	-0.0009	-0.0395	0.0190	-0.0564	0.0032	-0.0001	0.0000	0.0023	-0.0002	0.0031	-0.0024	0.4150	0.0041	0.0000
KPW	-0.0213	-0.0022	-0.0562	-0.0035	0.0088	0.0039	-0.0002	-0.0002	0.0082	-0.0011	0.0122	-0.0087	0.5618	0.0021	0.0003
PFW	-0.0234	-0.0015	-0.0848	0.0317	-0.1037	-0.0068	0.0006	0.0002	-0.0061	-0.0007	0.0070	-0.0059	0.5744	0.0069	0.0000
PH	-0.0147	0.0001	-0.0414	0.0649	-0.2333	-0.0141	0.0014	0.0007	-0.0270	0.0010	-0.0104	0.0038	-0.0807	0.0030	-0.0006
CG	-0.0114	0.0001	-0.0352	0.0607	-0.2495	-0.0137	0.0015	0.0008	-0.0313	0.0009	-0.0105	0.0038	-0.1754	0.0013	-0.0007
₁ISL	0.0044	0.0002	-0.0155	0.0246	-0.0918	-0.0373	0.0012	0.0007	-0.0149	0.0000	-0.0036	0.0037	-0.1279	0.0019	-0.0003
₂ISL	0.0019	0.0001	-0.0184	0.0342	-0.1368	-0.0165	0.0027	0.0009	-0.0272	-0.0001	-0.0029	0.0017	-0.1979	0.0014	-0.0002
₃ISL	0.0009	0.0003	-0.0138	0.0302	-0.1260	-0.0161	0.0017	0.0015	-0.0246	0.0006	-0.0039	0.0072	-0.1948	-0.0020	-0.0002
₅ISL	0.0023	0.0004	-0.0105	0.0355	-0.1584	-0.0113	0.0015	0.0007	-0.0492	0.0008	-0.0072	0.0048	-0.2577	0.0019	-0.0005
₂IST	-0.0026	-0.0008	-0.0198	-0.0203	0.0755	0.0004	0.0000	-0.0003	0.0126	-0.0031	0.0190	-0.0115	0.2998	0.0051	0.0004
₃IST	-0.0062	-0.0011	-0.0236	-0.0271	0.1048	0.0053	-0.0003	-0.0002	0.0143	-0.0023	0.0250	-0.0113	0.3710	0.0035	0.0004
₄IST	-0.0067	-0.0011	-0.0275	-0.0136	0.0530	0.0077	-0.0003	-0.0006	0.0130	-0.0020	0.0157	-0.0180	0.3113	0.0053	0.0004
₂FS	-0.0218	-0.0013	-0.0510	-0.0055	0.0458	0.0050	-0.0006	-0.0003	0.0133	-0.0010	0.0097	-0.0059	0.9545	0.0081	0.0008
₂WT	-0.0073	-0.0002	-0.0203	0.0068	-0.0116	-0.0025	0.0001	-0.0001	-0.0033	-0.0006	0.0030	-0.0033	0.2707	0.0286	0.0006
SS	0.0000	-0.0003	-0.0016	-0.0193	0.0828	0.0050	-0.0003	-0.0002	0.0131	-0.0007	0.0048	-0.0039	0.3785	0.0079	0.0021

成分 Component	初始特征值Initial eigenvalue			提取平方和载入Extract square sum loading
成分 Component	特征值EV	方差贡献百分比VCP (%)	累计贡献率CP (%)	特征值EV	方差贡献百分比VCP (%)	累计贡献率CP (%)
1	4.903	32.685	32.685	4.903	32.685	32.685
2	3.315	22.097	54.782	3.315	22.097	54.782
3	1.547	10.314	65.096	1.547	10.314	65.096
4	1.285	8.563	73.659	1.285	8.563	73.659
5	0.965	6.430	80.090
6	0.660	4.397	84.487
7	0.524	3.493	87.980
8	0.416	2.776	90.756
9	0.375	2.501	93.257
10	0.321	2.139	95.396
11	0.266	1.772	97.168
12	0.197	1.310	98.478
13	0.116	0.773	99.251
14	0.071	0.475	99.726
15	0.041	0.274	100.000

性状 Trait	成分Component
性状 Trait	1	2	3	4
穗长SL	0.700	0.151	0.417	-0.126
穗重PW	-0.394	0.678	0.098	-0.350
植株鲜重PFW	-0.028	0.896	-0.152	-0.225
株高PH	0.736	0.495	-0.285	-0.035
重心高度CG	0.776	0.463	-0.210	-0.071
₂SL	0.633	0.420	0.285	0.272
₅SL	-0.304	0.525	-0.433	0.225
₃SL	0.807	0.333	0.292	0.016
₅SL	0.733	0.246	0.111	0.151
₂ST	-0.587	0.397	0.474	0.157
₃ST	-0.666	0.365	0.495	-0.019
₄ST	-0.593	0.472	0.218	0.047
₂FS	-0.512	0.540	-0.206	0.605
₂WT	-0.164	0.373	-0.376	0.089
茎秆强度SS	-0.057	-0.030	0.235	0.735