亚麻（Linum usitatissimum L.）是亚麻科亚麻属一年生或多年生草本植物^[1],生产上栽培的亚麻可分为油用型、纤维用型和油纤兼用（两用）型,是我国西北、华北地区重要的油料作物和经济作物。种质资源是作物育种的重要基础性材料,在育种过程中我国亚麻优良亲本有限,长期使用几个综合性状优良的骨干亲本,导致亚麻品种遗传基础狭窄,因此急需引进国外资源以促进国内亚麻产业的发展。供试的170份种质资源（已经繁殖、鉴定,并存入国家作物种质长期保存库）丰富了我国亚麻种质资源。

主成分分析和聚类分析是遗传育种和种质资源分析研究的主要方法之一^[2,3],采用聚类分析的方法将引进的资源按照不同特征组成不同类群,从而进行鉴别和研究,对挖掘和使用优良资源、特异性状具有重要意义,目前已在小麦^[4,5,6]、水稻^[7]、大豆^[8]、芝麻^[9]等多种作物种质资源中应用。本研究对来自五大洲33个国家的170份亚麻种质资源的9个农艺性状进行了主成分分析和聚类分析,明确亚麻种质资源的遗传基础,并为亚麻深入研究和遗传改良提供理论依据。

自2008年到2014年,张家口市农业科学院油料研究所从国内外引进亚麻种质资源材料170份,其中涵盖了欧洲（95份）、亚洲（27份）、美洲（37份）、非洲（8份）和大洋洲（3份）五大洲33个国家的亚麻种质资源（表1）。

试验于2015年在河北省张家口市农业科学院坝上试验基地进行,试验地位于北纬41°09′,东经114°42′,海拔1 450m。土壤养分情况:有机质19.8g/kg,全氮0.119%,全磷862mg/kg,全钾0.565%,碱解氮78.4mg/kg,速效磷59.6mg/kg,速效钾167mg/kg,pH 8.25。

参试材料每份种植2行,行长2m,行距20cm,田间管理同一般大田。亚麻成熟后,每小区随机收获10株用于考种,按照地方标准DB1307/T 149-2013进行考种,考察株高（X₁）、工艺长（X₂）、分茎数（X₃）、主茎分枝数（X₄）、单株果数（X₅）、无效果数（X₆）、单株产量（X₇）、果皮颜色（X₈）、果实形状（X₉）。

采用Excel进行数据统计,用SPSS 20.0进行各农艺性状的相关分析、主成分分析和聚类分析。

对170份亚麻种质资源9个农艺性状的调查结果表明,不同性状在不同种质间表现出较大的差异,变异丰富（表2）。各农艺性状的变异系数大小顺序为无效果数>分茎数>单株产量>单株果数>果实形状>果皮颜色>主茎分枝数>工艺长>株高,其中,无效果数变异系数最大,说明无效果数可以通过良种选配和改善栽培措施等方法获得较大程度的改善;株高的变异系数最小,说明株高受环境的影响小,选择范围较窄。

对X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇等7个农艺性状进行相关性分析（表3）,有10对性状呈极显著相关。株高分别与工艺长、主茎分枝数、单株果数、单株产量呈极显著正相关,说明株高的增加有利于主茎分枝数、单株果数、单株产量的增加;分茎数分别与主茎分枝数、单株果数、单株产量呈极显著正相关,说明分茎数的增加有利于主茎分枝数、单株果数、单株产量的增加;主茎分枝数分别与单株果数、单株产量呈极显著正相关,说明主茎分枝数越多,单株果数、单株产量越高;单株果数与单株产量呈极显著正相关,说明单株果数越多,单株产量越高。其中,株高、分茎数、主茎分枝数、单株果数均与单株产量呈极显著正相关,作用效应为单株果数>主茎分枝数>分茎数>株高。

对7个性状进行主成分分析（表4）,根据特征值大于1的原则提取了3个因子,这3个因子所解释方差占整个方差的74.705%,能比较全面地反映所有信息。主成分1贡献率最大,为35.564%,主成分2、3贡献率分别为24.753%、14.388%。

第1主成分的特征值为2.490,特征向量中无效果数载荷为负值,其余均为正值。其中,单株果数、单株产量、主茎分枝数和分茎数4个性状载荷较高,他们相互之间均为极显著正相关（表3）,与产量有直接关系,可称为产量因子。第2主成分的特征值为1.733,载荷较高的性状为工艺长和株高,可称为纤维因子。第3主成分的特征值为1.007,载荷较高的性状为无效果数,可称为无效因子。

对170份种质资源的7个农艺性状进行聚类分析,聚类方法采用类平均法,在遗传距离为5处将参试材料分为5个组群（图1）。第Ⅰ类包括140份亚麻种质,主要特点是株高在27.4~98.3cm,工艺长在16.1~52.2cm,分茎数在0.1~2.3个,主茎分枝数在2.6~17.4个,单株果数在9.0~41.3个,无效果数在0.1~4.9个,单株产量在2.6~19.5g,该类种质资源工艺长较长,分枝数较少,单株产量较低。第Ⅱ类只有1份材料,其无效果最多,达22.0个,单株产量相对较低,为10.0g。第Ⅲ类包括24份亚麻种质,株高在30.1~66.8cm,工艺长在11.9~44.3cm,分茎数在0.5~5.6个,主茎分枝数在3.7~12.2个,单株果数在23.9~66.0个,无效果数在0.1~2.4个,单株产量在9.0~28.3g,该类型分茎数、主茎分枝数较多。第Ⅳ类包括4份亚麻种质,株高在50.6~58.7cm,工艺长在13.5~34.6cm,分茎数在0.6~2.8个,主茎分枝数在3.6~8.8个,单株果数在83.0~119.0个,无效果数在1.3~3.0个,单株产量在4.0~35.8g,该类型株高较高,单株果数较多。第Ⅴ类仅包括1份材料,其株高较低,工艺长较短,分茎数、单株果数、无效果数较少,单株产量较高。

170份种质资源分别来自于五大洲33个国家,其中来自亚洲8个,非洲3个,欧洲16个,美洲5个,大洋洲1个。对这33个国家类群进行聚类分析,共划分为3个组群（图2）。第Ⅰ类来自22个国家,其亚麻主要特点是分茎数、主茎分枝数、单株果数、无效果均较少,单株产量较低。第Ⅱ类来自9个国家,其亚麻株高较矮,工艺长较短,其他性状相对居中。第Ⅲ类来自尼加拉瓜和叙利亚2个国家,其亚麻株高较高,工艺长较长,分茎数、主茎分枝数、单株果数、无效果均较多,单株产量相对较高。通过聚类显示,洲际之间种质资源在组群中相互渗透。

综合分析国内外亚麻种质资源的农艺性状,有助于我国亚麻育种亲本选配。通过引进大量国外亚麻资源材料,极大丰富了我国亚麻种质资源,对我国亚麻育种工作具有重要作用。本研究对五大洲33个国家170份亚麻种质资源进行分析,各种质都能够在冀北坝上高寒区完成其整个生育过程,但9个主要农艺性状间存在显著差异。在相同条件下鉴定植物不同特征的多样性能够较好地揭示其遗传本质^[10,11]。其中,无效果数、分茎数、单株产量的变异系数较大,说明这些性状的遗传多样性丰富,资源可选范围大。对7个农艺性状进行相关性分析,有10对性状呈极显著相关。其中,株高、分茎数、主茎分枝数、单株果数均与单株产量呈极显著正相关,作用效应为单株果数>主茎分枝数>分茎数>株高。

本研究采用主成分和聚类分析方法,主要是为了避免农艺性状的研究以及杂交育种过程中亲本选配的盲目性^[12]。对7个性状进行主成分分析,其中前3个主成分的累积贡献率为74.705%,反映了7个性状的主要信息。第1主成分单株果数、单株产量、主茎分枝数和分茎数4个性状载荷较高,可称为产量因子;第2主成分工艺长和株高载荷较高,可称为纤维因子;第3主成分无效果数载荷较高,可称为无效因子。这与张丽丽等^[13]研究结果一致。对170份种质资源7个性状进行聚类分析,将性状相似的聚为一类,共分为5类,各个类群之间差异明显。其中,第Ⅰ类工艺长较长;第Ⅱ类无效果最多;第Ⅲ类分茎数、主茎分枝数较多;第Ⅳ类株高较高,单株果数较多;第Ⅴ类单株产量较高。通过对各个类群的分析,发现部分来源于同一个国家的种质资源分布在不同的类群,表明聚类结果与种质的地理来源没有明显的关联。对33个国家的亚麻种质资源类群进行聚类分析,分为3个组群,地理来源相同的种质被归为不同类群,洲际之间在组群中相互渗透,这可能由于亚麻不同的选择方向,选用的育种资源错综复杂,并且各大洲之间相互交换种质,种质资源相互渗透。因此,在亚麻育种时不仅要考虑地理来源,还应考虑类群归属。

目前,我国亚麻产量低、长麻率不高,与国外先进亚麻产区相比还存在很大差距。本研究通过引进国外种质资源,综合分析和评估其农艺性状,可充分、有效利用国外种质资源,改良遗传背景,拓宽血缘,提高遗传潜能,为我国亚麻种质资源改良和育种奠定基础。