烤烟DH群体农艺性状的聚类分析
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摘 要：对K326 ×中烟90 组合的DH群体的主要农艺性状进行聚类分析，初步形成了其中119份材料的系统聚类，结果表明在欧氏距离3.13处可划分为5个类群。第一类群6份材料，第二类群43份材料，第三类群38份材料，第四和第五类群各16份材料。综合看第一类群表现不佳，第二类群经济性状表现良好，第三类群表现居中，第四类群表现最优，第五类群产量最高。
中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）06-57-03
烟草是我国重要的经济作物。优良的品种是烟叶生产的重要条件[1]，不仅中国而且世界上种植面积最大的烟草类型是烤烟，对烤烟而言，影响烟叶品质的首要因素是生态环境，其次是品种[2]，培育优质、抗逆性强、适产的烤烟品种非常必要。日益成熟的单倍体技术给烟草育种提供了更多可能性，单倍体由于染色体倍性的特点，使其在作物育种中具有很高的应用价值[3]。以作物的农艺性状进行聚类分析，已在水稻[4]、烟草[5-9]、花生[10]、油菜[11]等作物中有报道，说明此方法可行。笔者以在湖南农业大学培养的烤烟DH（doubled haploid）群体的133份材料的主要农艺性状进行调查，对供试的DH群体进行初步分类，以找出这个DH群体的数量特征，为培育烤烟新品种提供参考。
1 材料和方法
1.1 试验材料 供试的133份材料于2011年在湖南农业大学生科院实验室，用花药培养技术获得K326×中烟90组合的DH群体，分别从1编号到133。其中，33、59、60、65、80、88、97、101、102、104、106、111、112、127共14份材料因出苗率低或移栽后发病死亡，无法进行后续试验。
1.2 试验方法 试验于2013年3月到2013年8月在湖南省长沙市浏阳永安镇烟草实验基地进行。试验地前作水稻，肥力均匀，生态环境较好。随机区组排列，2次重复。共266个小区，每小区种植30株，行距120cm×45cm，四周设有保护行。田间按一般栽培管理进行。整个生育期进行打顶，打顶后10d每小区随机选取5个单株，分别测量每单株的打顶株高、茎围、节距、腰叶的长和宽及总叶片数。分小区挂牌，适时采收，分级计产（国家42级标准），计算各材料产量、产值、均价和上中等烟比例。
1.3 数据分析 数据先用Excel 2003进行整理，再用DPS7.05进行分析。
2 结果与分析
2.1 基于农艺性状的聚类分析 将整理的数据用软件DPS 7.05先对数据进行规格化转换，采用欧氏距离，利用离差平方和法对DH群体的119份材料主要农艺性状进行聚类分析。在欧氏距离3.13处平切（图1），获得5个类群（表1），第一类群包括6份材料，占5%；第二类群包括43份材料，占36%；第三类群包括38份材料，占32%；第四类群包括16份材料，占13.5%；第五类群包括16份材料，占13.5%。
2.2 各类群农艺性状及经济性状的综合表现 由表2 可知，第一类群的6份材料主要表现为株型较矮小、茎秆细小、腰叶长和腰叶宽均最小、总叶数最少，节距则极显著大于其他类群。第二类群的43份材料的主要表现为茎围较细小、腰叶长较小、叶数较多。第三类群的38份材料主要表现为株型较矮小、茎秆粗壮、节距最短。第四类群的16份材料主要表现为株型较高大、茎秆粗壮、腰叶长和腰叶宽均极显著大于其他类群。第五类群的16份材料主要表现为株型高大、茎秆较粗壮、腰叶长较大、腰叶宽较小、总叶数极显著大于其他类群。
由表3可知，各类群间的产量都达极显著差异，其中第二类群最低，第五类群最高，两者相差266.69kg/hm2。各类群间的产值也都达极显著差异，第四类群>第二类群>第三类群>第五类群>第一类群。上中等烟比例以第四类群最高，达92.8%，第五类群最低为66.61%，各类群间的均价也都达到了极显著差异，以第四类群的19.12元最高、第五类群的14.47元最低。
从表现型相关上看，前人已发现株高、叶数、腰叶长、茎围与产量之间具有较高的正相关性[12-14]。本试验中，株高最高的第五类群平均值达109.11cm，极显著高于其他类群，最矮小的第一类群平均株高仅为67.35cm，各类群间都达极显著差异，说明第五类群在株高上有高产的表现；从总叶数看，第五类群平均达25.8片叶，与其它类群达极显著差异，第一类群总叶数最少，与第五类群相差8.28片叶，说明第五类群在总叶数上有高产的表现；腰叶属第四类群最长，第五类群>第三类群>第二类群>第一类群但相差不大，说明从腰叶长来看，第四类群有高产的潜力；从茎围来看，第三类群=第四类群>第五类群>第二类群>第一类群，第三类群与第四类群茎围平均值相等，与其他类群达极显著差异，第一类群茎围最小，说明第三类群和第四类群从茎围方面看有高产的潜力。综合看，第五类群和第四类群最具有高产的潜力，而第一类群在产量方面表现不佳。由表3的产量数据可知，第五类群>第四类群>第三类群>第一类群>第二类群，且各类群间都达极显著差异。
3 讨论
已有研究从种质资源[5]、晾晒烟[6]、白肋烟[7]、烤烟农艺性状[8]、种质资源农艺性状[9]等对烟草进行聚类分析研究，但对于烤烟DH群体农艺性状的聚类分析尚不多见。本试验是对K326×中烟90组合的DH群体的119份材料主要农艺性状初步的聚类分析，获得了五个类群，克服了依靠经验直观分类的弊端。
第一类群属于矮小纤细、长节距、少叶品种，且叶面积最小使光合作用面积降低，经济性状表现都较差。第二类群农艺性状表现居中，产量最低，但产值和上中等烟比例较高使得均价也较高，有着良好的经济价值表现。第三类群属于茎秆粗壮较矮小、短节距品种，节距最短却因株高无优势使得总叶数较少，经济性状表现居中。第四类群属于较高大粗壮品种，上中等烟比例最高，叶面积最大利于光合作用，叶数较少但产量较高，从一定程度上反应了其品质的优良，产值和均价都极显著高于其他类群。第五类群属于高大多叶品种，叶面积也较大，产量最高，但最低的上中等烟比例使得产值较低，要提高此类群的品质才能发挥其高产的优势，取得良好的经济价值。
聚类分析使部分农艺性状相近的为一类，应当再利用分子技术手段从遗传学角度进行分析，种质方面从符合优质、适产、抗逆性等国内外烟草育种目标出发去综合鉴定品种[3]，以满足卷烟工业对原料的需求。且评选适合区试的优良品种需要进行多年多点试验，本次试验是一年一点试验，必定存在一定的误差。由于2013年5～6月期间，长沙气温在19～37℃且多阴雨天气，湿热的环境使烟株易发病，致使此次试验的DH群体部分材料大面积死亡，未能进行后续试验，应将这些材料纳入下年试验进行比较。综合来看，第四类群最具有优质、适产的表现，应当在下年试验中重点观察；第二类群数量占DH群体总量的36%，有些产量高的材料包含其中，应当进行类群内的比较，选取产量高的材料进入下年试验观察；第五类群虽然最具有高产品种的表现，本次试验也是产量最高的，但经济性状表现较差，可选择类群内上中等烟比例较高的材料进行下年试验观察；第一类群与第三类群则表现不佳，不推荐选入下年的试验。
参考文献
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（责编：张长青）