摘 要：為了解所收集到的不同紅麻品種(系)農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性，在紅麻工藝成熟期對(duì)其10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了考察及進(jìn)一步分析。結(jié)果表明，13個(gè)紅麻品種(系)的變異系數(shù)范圍為3.85%～13.67%，變異系數(shù)最大的性狀是單株鮮皮重，最小的性狀是莖粗；主成分分析結(jié)果表明，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為85.458%；對(duì)供試紅麻品種(系)進(jìn)行聚類分析，在遺傳距離為10時(shí)，可分為3個(gè)類群，其中第I類群綜合表現(xiàn)較好；隸屬函數(shù)值分析結(jié)果顯示，‘浙蕭麻2號(hào)’、‘湘紅1號(hào)’、‘H368’等供試材料排名靠前，具有優(yōu)異種質(zhì)的培育潛力，可在后續(xù)育種過程中加以利用。
關(guān)鍵詞：紅麻；農(nóng)藝性狀；變異系數(shù)；主成分分析
紅麻(Kenaf)，學(xué)名Hibiscus cannabinus L.，又名“洋麻”、“槿麻”、“鐘麻”，是錦葵科(Malvaceae)木槿屬(Hibiscus)一年生草本植物，也是重要的韌皮纖維作物之一，其纖維柔軟、拉力強(qiáng)、吸濕性好，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊(熊和平，2008)。
紅麻起源于非洲東部，為二倍體(2n=36)，其野生和近緣植物資源非常豐富，主要有玫瑰麻(H. sabdariffa var. altissima Wester)、玫瑰茄(H. sabdariffa L.)、刺芙蓉(H. surattensis L.)等14個(gè)種或亞種(熊和平，1989，中國麻作，11(3)：18-22； 陶愛芬等，2016)。紅麻分布范圍很廣，遍及世界各地，主要集中在亞洲和拉丁美洲等熱帶、亞熱帶地區(qū)。紅麻在中國屬外來植物，自1908年從印度引進(jìn)后發(fā)展迅速。紅麻在中國的種植區(qū)域廣闊，栽培面積較大的地區(qū)主要以黃淮海地區(qū)、華南地區(qū)以及長江流域?yàn)橹?粟建光等，2004，中國麻業(yè)，26(1)：5-9，14)。
紅麻對(duì)環(huán)境和氣候都有很強(qiáng)的適應(yīng)性，耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿，在熱帶、溫帶氣候下均可生長(趙信林等，2020)。紅麻生長周期短、生物量大、具有很高的二氧化碳同化能力，其全稈抄制紙漿品質(zhì)可與闊葉林相媲美，是公認(rèn)的可替代木漿的新型造紙材料(李德芳，2007，中國麻業(yè)科學(xué)，29(S)：2)。紅麻也是傳統(tǒng)麻紡織業(yè)的重要原料作物，除了用作生產(chǎn)麻袋、地毯底布、墻布等產(chǎn)品外，由于紅麻纖維抑菌、透氣、可降解等優(yōu)點(diǎn)，其也被用來研發(fā)生產(chǎn)汽車內(nèi)襯、輕型板材、麻塑、活性炭等(程舟等，2001，中國麻業(yè)，23(3)：16-24； 劉倩等，2013)。此外，由于紅麻巨大的生物量，以及不進(jìn)入食物鏈等優(yōu)良特性，其也被用于重金屬污染土壤的修復(fù)(BadaandRaji，2010； 黃玉敏等，2018； 李文略等，2018； 尹明等，2020)。
種質(zhì)資源是品種遺傳改良和生產(chǎn)利用的重要基礎(chǔ)，中國在作物種質(zhì)資源收集、保存、鑒定、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新和利用等方面都取得了重要成果。截止2017年12月底，已有2175份紅麻種質(zhì)資源收集保存于國家麻類中期庫，中國擁有的紅麻種質(zhì)資源數(shù)量居世界第一位(粟建光等，2019)。在本研究中，我們利用變異系數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、主成分分析、聚類分析等手段，對(duì)已收集到的13個(gè)紅麻品種(系)的農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，可為后續(xù)優(yōu)質(zhì)紅麻種質(zhì)資源的選育提供一定的參考。
1結(jié)果與分析
1.1不同紅麻品種(系)農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)分析
對(duì)13個(gè)紅麻品種(系)的10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(表1)，結(jié)果顯示，在株高、莖粗、鮮皮厚、單株干皮重方面，居于首位的分別是‘ZH-01’(437.95cm)、‘湘紅1號(hào)’(17.77mm)、‘浙8310’(1.46mm)、‘H368’(56.5g)，‘航優(yōu)1號(hào)’在這四方面均居于末位；在單株鮮莖重、單株鮮皮重、單株干莖重方面，‘湘紅1號(hào)’均居于首位，居于末位的分別是‘浙蕭麻3號(hào)’(467.00g)、‘浙蕭麻1號(hào)’(207.00g)、‘浙蕭麻3號(hào)’(118.25g)；在單株鮮葉重方面，‘向陽1號(hào)’最高(130g)，‘福紅991’最低(90g)；在鮮莖干皮率、鮮皮曬干率方面，‘H368’(10.91%)、‘浙蕭麻1號(hào)’(17.00%)分別居于首位，‘紅引135’在這兩方面均最低。
對(duì)13個(gè)紅麻品種的農(nóng)藝性狀進(jìn)行進(jìn)一步的分析(表2)，發(fā)現(xiàn)各性狀在變異系數(shù)方面存在較大差異，變異系數(shù)最大的性狀是單株鮮皮重(13.67%)，其次是單株鮮葉重(10.73)，變異系數(shù)最小的是莖粗(3.85%)。在多樣性指數(shù)方面，10個(gè)性狀的多樣性指數(shù)范圍為0.1413～0.1925，其中多樣性指數(shù)最大的是鮮皮曬干率，最小的是莖粗。
表1 13個(gè)紅麻品種(系)農(nóng)藝性狀表現(xiàn)
表2 13個(gè)紅麻品種(系)農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)分析
1.2不同紅麻品種(系)農(nóng)藝性狀的主成分分析
對(duì)13個(gè)紅麻品種(系)的10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析(表3)，發(fā)現(xiàn)主要信息集中在前3個(gè)主成分中，累計(jì)貢獻(xiàn)率率為85.458%。其中，第1主成分特征值為4.310，貢獻(xiàn)率為43.104%，載荷較高的性狀有單株鮮莖重、單株鮮皮重和單株干皮重；第2主成分特征值為2.831，貢獻(xiàn)率為28.311%，載荷較高的性狀有株高、鮮莖干皮率、單株干莖重；第3主成分特征值為1.404，貢獻(xiàn)率為14.043%，載荷較高的性狀為鮮皮厚和莖粗。
表3紅麻農(nóng)藝性狀主成分分析
1.3聚類分析
聚類分析結(jié)果顯示，在遺傳距離為10時(shí)，13個(gè)紅麻品種(系)可被分成3個(gè)類群。第I類包含6個(gè)紅麻品種(系)，分別為‘H368’、‘紅優(yōu)2號(hào)’、‘湘紅1號(hào)’、‘向陽1號(hào)’、‘浙8310’、‘浙蕭麻2號(hào)’，該類群整體在單株鮮莖重、單株鮮皮重、單株鮮葉重、單株干莖重等方面表現(xiàn)較優(yōu)異；第II類群也包含6個(gè)紅麻品種(系)，分別為‘ZH-01’、‘ZHKX-01’、‘福紅991’、‘紅引135’、‘浙蕭麻1號(hào)’、‘浙蕭麻3號(hào)’，該類群的株高較高、鮮皮曬干率較高；第III類只有1個(gè)紅麻品種(系)，為‘航優(yōu)1號(hào)’，表現(xiàn)較差。
圖1 13個(gè)紅麻品種(系)的聚類分析
注：1：‘H368’；2：‘ZH-01’；3：‘ZHKX-01’；4：‘福紅991’；5：‘航優(yōu)1號(hào)’；6：‘紅引135’；7：‘紅優(yōu)2號(hào)’；8：‘湘紅1號(hào)’；9：‘向陽1號(hào)’；10：‘浙8310’；11：‘浙蕭麻1號(hào)’；12：‘浙蕭麻2號(hào)’；13：‘浙蕭麻3號(hào)’
1.4隸屬函數(shù)值分析
利用隸屬函數(shù)對(duì)不同紅麻品種(系)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)(表4)，結(jié)果顯示，‘浙蕭麻2號(hào)’的平均隸屬函數(shù)值最高，其次依次為‘湘紅1號(hào)’、‘H368’、‘向陽1號(hào)’、‘紅優(yōu)2號(hào)’、‘浙8310’，以上6個(gè)紅麻品種(系)均屬于聚類分析中的第I類群；排名第7到第12的分別是‘ZH-01’、‘浙蕭麻1號(hào)’、‘福紅991’、‘紅引135’、‘浙蕭麻3號(hào)’、‘ZHKX-01’，皆屬于聚類分析中的第II類群；平均隸屬函數(shù)值最低的是‘航優(yōu)1號(hào)’，屬于聚類分析中的第III類群。
2討論
種質(zhì)資源的遺傳多樣性是作物新品種選育及遺傳改良的基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)代種業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展起到重要作用。本研究對(duì)13個(gè)紅麻品種(系)的10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，各紅麻品種(系)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)范圍為3.85%～13.67，其中單株鮮皮重的變異系數(shù)最大，莖粗的變異系數(shù)最小，說明這13個(gè)紅麻品種(系)在鮮皮產(chǎn)量方面具有較大的差異。本研究的13個(gè)紅麻品種(系)的變異系數(shù)低于前人的研究結(jié)果(李文略等，2022，作物雜志，(1)：50-55； 張加強(qiáng)等，2016)，可能與供試材料的來源多樣性有關(guān)。在香農(nóng)多樣性指數(shù)方面，不同紅麻品種(系)的鮮皮曬干率的香農(nóng)多樣性指數(shù)最大，說明各供試材料在鮮皮曬干率方面具有較為豐富的遺傳變異。
主成分分析和聚類分析是對(duì)作物種質(zhì)資源進(jìn)行分析和綜合評(píng)價(jià)的重要手段，已在多個(gè)物種中進(jìn)行應(yīng)用。張加強(qiáng)等(2016)對(duì)26個(gè)黃麻品種(系)的8個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析，前3個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為88.247%，聚類分析將26份材料分成4大類，有助于在后續(xù)黃麻育種工作中根據(jù)需要加以利用。在本研究中，我們對(duì)13個(gè)紅麻品種(系)的10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85.458%，能夠覆蓋絕大多數(shù)的農(nóng)藝性狀信息；聚類分析結(jié)果顯示，13個(gè)紅麻品種(系)可被分成3個(gè)類群，其中第I類群整體在單株鮮莖重、單株鮮皮重等方面表現(xiàn)較優(yōu)異。采用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合分析，‘浙蕭麻2號(hào)’、‘湘紅1號(hào)’、‘H368’的排名居于前三位，且這三者均在聚類分析中屬于第I類群，具備優(yōu)質(zhì)新品種的選育潛力。
作物種質(zhì)資源是開展育種研究工作的基礎(chǔ)，農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)則是作物種質(zhì)資源研究中比較基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)、直觀的一種手段(曹洪勛等，2019； 崔瀟等，2022)。在本研究中，我們對(duì)收集到的13個(gè)紅麻品種(系)的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了考察，分析了不同紅麻品種(系)的遺傳多樣性，為進(jìn)一步推動(dòng)紅麻種質(zhì)資源利用和遺傳育種工作提供參考依據(jù)。
表4 13個(gè)紅麻品種(系)10個(gè)農(nóng)藝性狀的隸屬函數(shù)值分析
3材料與方法
3.1試驗(yàn)材料
供試紅麻品種(系)共13個(gè)，分別為‘H368’、‘ZH-01’、‘ZHKX-01’、‘福紅991’、‘航優(yōu)1號(hào)’、‘紅引135’、‘紅優(yōu)2號(hào)’、‘湘紅1號(hào)’、‘向陽1號(hào)’、‘浙8310’、‘浙蕭麻1號(hào)’、‘浙蕭麻2號(hào)’、‘浙蕭麻3號(hào)’。
3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)在浙江省蕭山棉麻研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試紅麻品種(系)于2021年4月30日進(jìn)行播種，每小區(qū)長5.00m、寬1.35m。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。試驗(yàn)地的田間管理與常規(guī)大田生產(chǎn)相同。工藝成熟期時(shí)，從每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)選取20株紅麻進(jìn)行考察，考察內(nèi)容包括株高、莖粗、鮮皮厚、單株鮮莖重、單株鮮皮重、單株鮮葉重、單株干皮重、單株干莖重、單株干皮重等，并計(jì)算鮮莖干皮率(%)和鮮皮曬干率(%)，具體考察方法參照《紅麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》(粟建光和龔有才，2005)。
3.3數(shù)據(jù)分析與處理
利用Excel2019軟件對(duì)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析；香農(nóng)多樣性指數(shù)的計(jì)算方式參照彭?xiàng)鞯?/font>(2021)；使用SPSS25.0軟件進(jìn)行主成分分析、聚類分析等。
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文章摘自：柳婷婷，駱霞虹，李文略等.13個(gè)紅麻品種(系)農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析[J/OL].分子植物育種：1-10[2023-08-07].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20230710.1410.003.html
