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user: 3. 结果与分析 3.1. 小黑麦各单项性状的抗旱系数及其相关分析 Table 1 The drought resistance coefficient of Triticale under drought stress condition 名称 varieties 株高 (plant height) 生育期 Growth stage 旗叶长 Flag leaf length 旗叶宽 Flag leaf width 穗下节长 Node length under the ear 有效穗数 Effective ear H16-5 0.69 0.69 0.9 0.51 0.67 0.55 H12-8 0.69 0.76 0.83 0.57 0.74 0.5 H17-13 0.67 0.67 0.73 0.58 0.78 0.51 H012-5 0.59 0.67 0.86 0.62 0.55 0.56 H8-23 0.62 0.56 0.77 0.62 0.68 0.54 H06-8 0.9 0.86 0.68 0.52 0.89 0.45 草鉴13 0.83 0.87 0.77 0.62 0.86 0.53 草品08 0.52 0.53 0.81 0.56 0.49 0.5 H11-8 0.79 0.85 0.72 0.29 0.75 0.43 H10-2 0.82 0.86 0.85 0.69 0.78 0.5 H11-7 0.83 0.86 0.52 0.37 0.87 0.49 H13-5 0.68 0.57 0.51 0.35 0.67 0.42 H07-2 0.75 0.77 0.81 0.52 0.79 0.45 H14-64 0.61 0.66 0.91 0.63 0.62 0.46 H15-12 0.71 0.71 0.98 0.4 0.68 0.53 H13-9 0.83 0.87 0.79 0.56 0.86 0.56 H09-12 0.8 0.82 0.57 0.94 0.77 0.66 H07-6 0.72 0.79 0.49 0.53 0.73 0.42 H14-3 0.65 0.74 0.7 0.51 0.65 0.37 新3号 0.63 0.75 0.86 0.44 0.68 0.49 名称 穗长 Ear length 主穗粒数 Grain number of the main stem ear 千粒重 1000 grain weight 容重 Bulk weight 籽粒亩产 Grain yield per unit area 鲜草产量 Fresh forage yield H16-5 0.55 0.58 0.59 0.64 0.52 0.69 H12-8 0.54 0.55 0.57 0.64 0.52 0.71 H17-13 0.6 0.51 0.56 0.63 0.51 0.63 H012-5 0.54 0.48 0.57 0.53 0.46 0.63 H8-23 0.52 0.49 0.7 0.84 0.5 0.58 H06-8 0.86 0.53 0.79 0.78 0.58 0.94 草鉴13 0.83 0.55 0.68 0.67 0.61 0.82 草品08 0.65 0.5 0.39 0.38 0.51 0.54 H11-8 0.87 0.68 0.84 0.85 0.67 0.76 H10-2 0.53 0.49 0.57 0.56 0.5 0.88 H11-7 0.77 0.54 0.63 0.57 0.35 0.82 H13-5 0.64 0.52 0.61 0.65 0.52 0.58 H07-2 0.58 0.51 0.6 0.69 0.57 0.79 H14-64 0.44 0.34 0.62 0.68 0.34 0.66 H15-12 0.44 0.65 0.65 0.31 0.66 0.72 H13-9 0.63 0.59 0.45 0.52 0.61 0.88 H09-12 0.67 0.46 0.46 0.55 0.45 0.85 H07-6 0.44 0.81 0.4 0.42 0.39 0.76 H14-3 0.64 0.69 0.51 0.52 0.52 0.63 新3号 0.9 0.5 0.87 0.89 0.95 0.72 表1. 小黑麦品种干旱胁迫条件下各性状的抗旱系数 各个参试的性状采用相对值可以很好的消除各个基因型间的固有差异，比相对值更能准确清晰的反映出小黑麦的抗旱能力大小。依据公式(1)分别求得每个参试性状的抗旱系数(表1)，由表1可知，不同品种经干旱胁迫处理后，参试的性状株高、生育期、旗叶长、旗叶宽、穗下节长、有效穗数、穗长、主穗粒数、千粒重、容重、籽粒亩产和鲜草产量和正常灌水对照相比，均有所下降( 抗 旱 系 数 ( α ) ≤ 100 % )，但是不同品系(种)各性状变化的幅度存在着差异，因而用不同单项性状的抗旱系数来评价小黑麦抗旱性则结果均不相同，这与谢楠等 [ 6 ] 研究的部分结果相一致。说明小黑麦抗旱性是一个复杂的综合性状，用任何单个性状来评价小黑麦抗旱性都存在一定的片面性。对参试的各农艺性状间进行简单相关分析可进一步阐明性状间是否存在着相关性以及相关性的大小和方向。由表2可知，每个性状对抗旱特性所起的作用大小都不完全相同，各农艺性状之间均存在不同程度的相关性，有达到0.05显著水平的，也有达到了0.01极显著性水平的，有正相关，也有负相关。说明这些性状之间的信息存在着交互重叠现象。结合表1和表2可知，参试的各单项指标在小黑麦抗旱性中所发挥的作用和大小也不尽完全相同，所以如直接利用这些性状对小黑麦的抗旱性进行评价，可能会造成不准确的结论。所以为了克服单个性状抗旱性评价结果的误差，需在这一基础上，采用多元统计分析方法来其挖掘深层次的规律性。 Table 2 The correlation matrix of the Triticale characteristics under drought condition 名称 株高 Plant height 生育期 Growth period 旗叶长 Flag leaf length 旗叶宽 Flag leaf width 穗下节长 The node length under the ear 有效穗数 Effective ear 生育期 0.87** 旗叶长 −0.33 −0.18 旗叶宽 0.01 0.05 0.06 穗下节长 0.92** 0.80** −0.34 0 有效穗数 0.08 0.04 0.23 0.63** 0.06 穗长 0.4 0.42 −0.26 −0.27 0.4 −0.09 每穗粒数 0.2 0.29 −0.3 −0.44* 0.14 −0.39 千粒重 0.2 0.18 0.21 −0.45* 0.23 −0.18 容重 0.13 0.09 0.01 −0.15 0.26 −0.14 籽粒亩产 0.04 0.14 0.36 −0.34 0.07 −0.02 鲜草产量 0.92** 0.92** −0.15 0.17 0.83** 0.18 名称 穗长 每穗粒数 千粒重 容重 籽粒亩产 每穗粒数 0 千粒重 0.57** −0.14 容重 0.54* −0.3 0.78** 籽粒亩产 0.54* 0.13 0.59** 0.39 鲜草产量 0.34 0.11 0.15 0.08 0.11 表2. 旱胁迫下小黑麦品种性状相关系数矩阵 *和**分别表示打到了0.05显著水平和0.01极显著水平。 3.2. 主成分分析 主成分分析方法是把多个指标简化为少数几个综合指标的统计分析方法，主要是通过对原始变量相关矩阵或协方差矩阵内部结构关系的研究，利用原始变量的线性组合形成几个综合指标(主成分)，在保留原始变量主要信息的前提下起到降维、简化问题与浓缩数据的作用，可以有效的补充单个性状抗旱性评价的很多不足。在实际研究中，为了全面分析问题，往往提出很多与本试验相关的变量(或因素)，因为每个变量都在不同程度上反映了该试验的某些信息。对12个单项性状的抗旱系数进行主成分分析，由表3可知，前5个综合评价性状CI1~CI5的贡献率分别为35.33%，22.642%，16.87%，9.477%，5.808%，这几个主成分的综合信息量已经能够代表原来参试性状的90%以上，因而这5个综合性状可以代表参试的12个性状的信息量，剩余综合变量信息可以忽略不计，将原来12个单项性状转换为5个新的相互独立的综合性状。 Table 3 The coefficient of the comprehensive characteristics and the accumulative contribution rat 主成分 CI 1 CI 2 CI 3 CI 4 CI 5 株高 0.440 −0.211 −0.017 0.009 −0.130 生育期 0.426 −0.191 −0.014 0.187 −0.082 旗叶长 −0.137 0.174 0.364 0.605 −0.414 旗叶宽 −0.076 −0.384 0.431 −0.119 0.157 穗下节长 0.431 −0.167 0.004 −0.079 −0.155 有效穗数 −0.023 −0.252 0.509 0.157 0.415 穗长 0.326 0.267 0.051 −0.186 0.537 每穗粒数 0.102 −0.037 −0.560 0.370 0.221 千粒重 0.236 0.462 0.160 −0.040 −0.220 容重 0.201 0.383 0.238 −0.391 −0.150 籽粒亩产 0.164 0.399 0.124 0.453 0.397 鲜草产量 0.417 −0.240 0.098 0.152 −0.138 特征值 4.240 2.717 2.025 1.137 0.697 百分率% 35.330 22.642 16.870 9.477 5.808 累计百分率% 35.330 57.971 74.842 84.319 90.127 表3. 各综合性状的系数以及累计贡献率 3.3. 品(系)种综合评价和聚类分析 3.3.1. 隶属函数值分析 在干旱胁迫下，采用单一性状不能客观有效的评价参试小黑麦各品种的抗旱性，更无法给出相应的抗旱等级。隶属函数法可以将各抗旱指标进行综合定量评价，能够更加全面地综合评价不同品种的抗旱性 [ 14 ]。根据公式(2)计算不同品种(系)小黑麦各综合性状的抗旱隶属函数值 u ( X j ) ，由表4可知，对于同一个综合性状经干旱胁迫处理后，每个品种表现出的抗旱性强弱存在着差异，也即品系H06-8在CI 1 处因子得分最高，但在CI 2 、CI 3 、CI 4 和CI 5 处因子得分且并不算很高，甚至在CI 4 和CI 5 处还偏低，品系H09-12在CI 3 和CI 5 处因子得分最高，但在CI 2 处因子得分且是最低，因此为了能够更加真实的反应出每个品种(系)的综合评价值，需要结合权重考虑。根据各综合性状贡献率的大小，用公式(3)求得各个综合性状的权重，计算结果分别为0.392、0.251、0.187、0.105和0.064。 Table 4 The comprehensive score， weight and comprehensive evaluation valu CI 1 CI 2 CI 3 CI 4 CI 5 H16-5 −1.034 0.186 0.499 0.814 −0.213 H12-8 −0.420 −0.236 0.252 0.331 −0.515 H17-13 −0.865 −0.082 0.257 −0.636 0.135 H012-5 −2.711 −0.159 1.093 0.246 0.200 H8-23 −1.892 1.188 1.292 −1.211 −0.209 H06-8 4.016 0.485 0.237 −0.736 −0.481 草鉴13 2.623 −0.208 0.931 0.187 0.489 草品08 −4.274 0.199 −0.256 0.152 1.371 H11-8 2.788 2.741 −1.284 0.098 0.090 H10-2 1.075 −1.709 0.994 0.632 −1.117 H11-7 2.322 −1.017 −1.282 −1.428 −0.174 H13-5 −1.255 1.423 −1.758 −1.844 0.340 H07-2 0.707 0.157 0.108 0.089 −0.990 H14-64 −2.509 0.130 1.433 −1.048 −2.061 H15-12 −1.054 0.086 −0.532 3.036 −0.409 H13-9 1.806 −1.875 0.262 1.364 0.360 H09-12 0.762 −3.516 2.327 −0.953 1.691 H07-6 −0.358 −2.322 −3.607 0.079 0.158 H14-3 −1.045 0.337 −2.430 0.136 0.182 新3号 1.318 4.191 1.463 0.693 1.155 u1 u2 u3 u4 u5 D值 综合评价 H16-5 0.391 0.480 0.692 0.545 0.492 0.492 3级抗旱 H12-8 0.465 0.426 0.650 0.446 0.412 0.484 3级抗旱 H17-13 0.411 0.446 0.651 0.248 0.585 0.459 3级抗旱 H012-5 0.189 0.436 0.792 0.428 0.603 0.415 4级抗旱 H8-23 0.287 0.610 0.826 0.130 0.494 0.466 3级抗旱 H06-8 1.000 0.519 0.648 0.227 0.421 0.695 2级抗旱 草鉴13 0.832 0.429 0.765 0.416 0.680 0.665 2级抗旱 草品08 0.000 0.482 0.565 0.409 0.915 0.329 4级抗旱 H11-8 0.852 0.812 0.391 0.398 0.573 0.690 2级抗旱 H10-2 0.645 0.234 0.775 0.507 0.252 0.527 3级抗旱 H11-7 0.796 0.324 0.392 0.085 0.503 0.508 3级抗旱 H13-5 0.364 0.641 0.312 0.000 0.640 0.403 4级抗旱 H07-2 0.601 0.477 0.626 0.396 0.286 0.532 3级抗旱 H14-64 0.213 0.473 0.849 0.163 0.000 0.378 4级抗旱 H15-12 0.388 0.467 0.518 1.000 0.440 0.500 3级抗旱 H13-9 0.733 0.213 0.652 0.657 0.645 0.574 3级抗旱 H09-12 0.608 0.000 1.000 0.183 1.000 0.509 3级抗旱 H07-6 0.472 0.155 0.000 0.394 0.592 0.304 4级抗旱 H14-3 0.390 0.500 0.198 0.406 0.598 0.397 4级抗旱 新3号 0.674 1.000 0.854 0.520 0.857 0.785 2级抗旱 权重 0.392 0.251 0.187 0.105 0.064 表4. 各品种(系)的综合性状得分、权重及综合评价值 3.3.2. 品种综合评价和聚类分析 用公式(4)计算各个品种(系)综合抗旱评价值D，为了更加科学的评价参试材料的综合抗旱性，采用系统聚类分析最小距离法进行聚类，结果见图1，根据图1可知，参试的20个品种(系)共划分为3大类，其中第一类共计包括4个品种(系)，分别是新小黑麦3号、草鉴13、H11-8和H06-8为2级抗旱型，即中度抗旱型。第二类共计包括10个品种(系)，分别是H16-5、H15-12、H12-8、H17-13、H8-23、H10-2、H07-2、H11-7、H09-12和H13-9为3级抗旱型，即中间型，第三类共计包括6个品种(系)，分别是H012-5、H13-5、H14-3、H14-64草品08和H07-6为4级抗旱型，即干旱较敏感型，本试验参试的材料中无1级抗旱型，即高抗旱型品种(系)。景蕊莲等学者 [ 15 ] 在研究小麦抗旱性时认为小麦抗旱种质资源表现多种抗旱类型，有些材料对水分条件敏感，有些材料则比较敏感。品种间抗旱性的遗传差异也是进行抗旱筛选的理论基础。 聚类分析是数理统计中研究“物以类聚”的一种多元统计学方法。它将一批样品或变量按照它们在性质上的亲疏程度进行分类。首先将n个样品自成一类，然后每次将具有最小距离的两类合并，合并后重新计算大类之间的距离，将此过程一直继续到所有样品归为一类为止，最后把这个过程做成聚类谱系图。本研究中我们采用此方法评价小黑麦抗旱性。 另外，由上面的聚类分析结果可知，本研究中2级抗旱型和3级抗旱型品种的综合评价D值与传统的分类方法一致，但是4级抗旱型品种中的H13-5的D值为0.403，H012-5的D值为0.415与兰巨生、冯德益和楼世博等 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 分类法不一致，把本应属于3级抗旱型的材料划入到了4级抗旱类型中。 图1. 聚类分析结果 3.4. 回归方程建立及农艺性状筛选 为了分析参试品种各个性状与抗旱性之间的关系，筛选出可用于外推的抗旱性状，建立可用于小黑麦抗旱评价的数学模型，本试验中参照戴海芳等 [ 10 ] 的研究方法，把抗旱综合评价值(D值)作因变量，把参试的各单项农艺性状的抗旱系数作自变量进行逐步回归分析，建立最优回归方程：D = −0.483 + 0.297X 6 + 0.205X 7 + 0.387X 9 + 0.333X 11 + 0.411X 12 (X 6 代表有效穗数，X 7 穗长，X 9 千粒重，X 11 籽粒亩产，X 12 鲜草产量)，该方程的决定系数是0.9815，方程的显著性水平P = 0.0001，由该数学模型可知，参试的12个农艺产量性状中，对小黑麦抗旱性有极显著作用的性状共有5个，且这5个性状均为产量性状。这与冀天会等 [ 16 ] 学者在小麦抗旱性研究方面得出的结论有异曲同工之效。冀天会等 [ 16 ] 学者在研究小麦抗旱性上认为从农业生产的目的出发，有必要选择小麦品种全生育期综合抗旱性评价指标，即产量指标评价品种的抗旱性。胡福顺，张燕之等学者 [ 17 ] [ 18 ] 认为作物的抗旱性最重要体现在产量上，产量是育种过程和生产中最终追求的目标。 利用逐步回归所建立的最优回归方程包含了对因变量有显著影响的自变量，不包含对因变量没有显著影响的自变量 [ 19 ]。根据方程筛选出一些对抗逆性有显著影响的指标后，可在相同的逆境条件下测定其它品种的这些指标 [ 20 ]。该数学模型的拟合精度评价结果见表5，由表5可知，该模型对参试品种(系)的拟合精度均大于92%，证明了该模型中的5个农艺性状对小黑麦的抗旱性作用达到了极显著的水平，说明该模型可用于小黑麦在南疆阿克苏地区的抗旱性评价。 Table 5 The fitting accuracy of the regression equatio 品种 variety 观测值 Observation value 拟合值 Fitting value 拟合误差 Fitting error 拟合精度% Fitting accuracy H16-5 0.492 0.478 0.014 97.13 H12-8 0.484 0.462 0.023 95.35 H17-13 0.459 0.437 0.022 95.12 H012-5 0.415 0.426 −0.011 97.33 H8-23 0.466 0.459 0.007 98.58 H06-8 0.695 0.712 −0.017 97.63 草鉴13 0.665 0.648 0.017 97.38 草品08 0.329 0.341 −0.012 96.45 H11-8 0.690 0.683 0.007 99.03 H10-2 0.527 0.523 0.004 99.18 H11-7 0.508 0.517 −0.009 98.18 H13-5 0.403 0.420 −0.017 95.91 H07-2 0.532 0.516 0.016 96.99 H14-64 0.378 0.368 0.010 97.33 H15-12 0.500 0.532 −0.032 94.04 H13-9 0.574 0.551 0.023 96.03 H09-12 0.509 0.527 −0.018 96.53 H07-6 0.304 0.329 −0.025 92.46 H14-3 0.397 0.387 0.010 97.56 新3号 0.785 0.796 −0.011 98.66 表5. 回归方程的拟合精度分析 3.5. 小黑麦品种(系)抗旱类群特征比较 综合聚类分析以及逐步回归分析结果，比较各鉴定指标，在小黑麦不同抗旱类群间的表现特征，进一步挖掘导致南疆小黑麦品种(系)抗旱性能级别差异的原因。经干旱胁迫后各类群农艺性状的抗旱系数具体表现特征见表6。 Table 6 The drought resistance expressive characteristics of the yield traits for the Triticale varieties (line 类群 group 有效穗数 Effective ear 穗长 Ear length 千粒重 1000 grain weight 籽粒亩产 Grain yield 鲜草产量 Fresh forage yield 2级抗旱型 0.475 0.865 0.795 0.703 0.810 3级抗旱型 0.529 0.583 0.578 0.519 0.755 4级抗旱型 0.455 0.558 0.517 0.457 0.633 表6. 各类群品种(系)产量性状的抗旱系数表现特征 由表6可以看出，第一类2级抗旱型品种(系)：穗长、千粒重、籽粒亩产和鲜草产量明显高于3级抗旱型和4级抗旱型品种，而有效穗数则介于两者之间。第二类群为3级抗旱型品种(系)，具体表现为有效穗数明显高于2级抗旱性和4级抗旱型品种(系)，而穗长、千粒重、籽粒亩产和鲜草产量则介于前两者之间。第三类群为4级抗旱型品种(系)具体表现特征为有效穗数、穗长、千粒重、籽粒亩产和鲜草产量均低于2级抗旱性和3级抗旱型品种(系)，由此可知小黑麦不同品种(系)间抗旱性存在着较大遗传差异，这也与冀天会等 [ 16 ] 学者在小麦抗旱性研究上发现的观点相一致。景蕊莲等学者 [ 15 ] 认为小麦品种抗旱性存在一定的复杂性，不同品种适应干旱的方式是多种多样的，一些品种具有多个综合的性状，多个综合的机制共同作用于抗旱性。