玉米杂交种多点试验的相关评价研究
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作者: 李清超 马俊 吴瑞 田井平 郭龙富 陈启敏 李俊霖 彭德勇
摘要 为了探讨玉米杂交种与试点间的相互关系，采用系统聚类的中位数聚类法对2个玉米杂交种在6个试点下的11个农艺性状进行单杂交种和联合聚类分析，结果表明：在联合聚类分析中，Ⅰ类为WWN、WHZ、BWN和BHZ，Ⅱ类为WNY、BNY和WPX，Ⅲ类为WSC、WDF、BDF、BPX和BSC。仅对毕单17号进行聚类分析，将6个试点划分为3类，Ⅰ类为BDF、BPX和BSC，Ⅱ类为BWN和BHZ，Ⅲ类为BNY。仅对W4503进行聚类分析，将6个试点划分为3类，Ⅰ类为WWN和WHZ，Ⅱ类为WSC和WDF，Ⅲ类为WNY和WPX。研究结果明确了2个玉米杂交种与6个试点的相互关系，为玉米杂交种的选育、区域试验及推广应用提供科学依据。
关键词 玉米杂交种；多点试验；聚类分析
中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）15-0026-02
玉米杂交种适应性、丰产性和抗逆性等一直是玉米育种家最为关心的问题之一，探讨玉米杂交种与试点间的互作效应以及杂交种多点试验中试点的选择等问题，为玉米杂交种的选育、区域试验及推广应用提供科学依据。玉米是重要的粮食作物。聚类分析是对多维空间的若干样本点进行分类的一种多元统计方法[1]。近年来，该方法在水稻[2]、脐橙[3]、甘蔗[4]、红麻[5]、谷子[6]等作物中均得到广泛应用研究，而对玉米的研究主要集中在配合力[7-10]、氮素吸收利用效率[11]等方面，利用聚类分析法对玉米杂交种与试点间关系进行分析的研究还未见报道。因此，本研究采用聚类法的中位数聚类法对2个玉米杂交种在6个不同试点下的11个农艺性状进行聚类分析，探讨同一地点对不同杂交种的作用效应，同一杂交种对不同试点的作用效应，为杂交种多点试验中试点的选择等提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验概况
2个参试杂交种及其相关数据来源于2013年贵州省玉米新杂交种生产试验（高山组）结果，试验安排在纳雍县种子管理站、威宁县种子管理站、赫章县种子管理站、大方县种子管理站、水城县种子管理站、盘县农业科学研究所等6个试点实施。
1.2 试验设计
试验设2次重复，大区随机排列，大区面积100 m2，种植密度为52 500株/hm2，每小区525株，收获时全区收获计产，各个试点均按统一的试验方案实施[12]。
1.3 试验方法
采用Office2007和SPSS18.0软件进行数据处理与分析，采用系统聚类的中位数连接法，度量标准选择Euclidean距离平方。并分别绘制毕单17号、W4503以及2个杂交种联合聚类分析的冰状图和树状图。
2 结果与分析
2.1 各性状的描述性统计分析
由表1可知，2个杂交种的11个性状在6个试点下的变异系数变化范围较大，在3.12%～97.89%之间，其中，变异系数最小的农艺性状是穗粗，其次是生育期，变异系数最大的性状是秃尖长，其次是穗长。可见不同的性状变异系数不同，表明不同基因型的不同性状在不同试点下存在不同程度的遗传变异，这主要有2个方面的原因，一是杂交种间本身的差异造成的，二是不同地点对杂交种的基因型与环境互作效应（GEI）造成的。
2.2 2个杂交种联合聚类分析
采用系统聚类的中位数连接法，度量标准选择Euclidean距离平方，得出2个杂交种的系统聚类冰状图（图1）和树状图（图2），可看出，2个杂交种共12个杂交种试点被划分为3个类群，Ⅰ类为WWN、WHZ、BWN和BHZ，Ⅱ类为WNY、BNY和WPX，Ⅲ类为WSC、WDF、BDF、BPX和BSC。各类内部杂交种试点具有较高的相似性。
2.3 毕单17号各试点聚类分析
由图3和图4可以看出，仅对毕单17的11个性状在6个试点进行分析，将6个试点划分为3类，Ⅰ类为BDF、BPX和BSC，Ⅱ类为BWN和BHZ，Ⅲ类为BNY。
2.4 W4503各试点聚类分析
由图5和图6可以看出，仅对W4503的11个性状在6个试点进行分析，将6个试点划分为3类，Ⅰ类为WWN和WHZ，Ⅱ类为WSC和WDF，Ⅲ类为WNY和WPX。
3 结论与讨论
对2个杂交种进行联合聚类分析发现，可将12个杂交种试点划分为3类，Ⅰ类为WWN、WHZ、BWN和BHZ，Ⅱ类为WNY、BNY和WPX，Ⅲ类为WSC、WDF、BDF、BPX和BSC。威宁和赫章间、水城和大方试点间相似性较高，2个参试杂交种在威宁和赫章间、水城和大方间以及纳雍试点的表现相似，盘县对2个杂交种作用差异较大。单独对毕单17号进行聚类分析，将6个试点划分为3类，Ⅰ类为BDF、BPX和BSC，Ⅱ类为BWN和BHZ，Ⅲ类为BNY。表明大方、盘县和水城对毕单17号的GEI作用相似，威宁和赫章的作用相似。单独对W4503进行聚类分析，将6个试点划分为3类，Ⅰ类为WWN和WHZ，Ⅱ类为WSC和WDF，Ⅲ类为WNY和WPX。表明威宁和赫章、水城和大方、纳雍和盘县对W4503的作用相似。在育种实践中，可针对性地选择每一类中的一个试点进行多点适应性研究，从而减少不必要的试点，降低投入，同时有针对性地推广示范相应的杂交种。
聚类分析常用于进行杂交种或材料等的遗传多样性分析[1，7]，经过聚类分析，将相似的杂交种或材料聚为一类，可以直观地看出杂交种或材料间的差异。本研究采用聚类分析对毕单17号和W4503等2个杂交种在6个不同试验点下的11个性状进行研究，分析同一试点对不同杂交种的效应，探讨同一杂交种在不同试点下的表现，前人未曾利用聚类分析进行相关的研究，为杂交种试点等相关研究提供一种新的方法和途径。
联合聚类分析和单独聚类分析均发现，威宁和赫章、水城和大方对2个杂交种的作用效应是一致的，盘县对2个杂交种的效应有较大差异，在杂交种试点的选择上，经过聚类分析发现，毕单17号在进行多点试验鉴定时，仅需在大方、盘县和水城3点任选其一，在威宁和赫章2点任选其一，加上纳雍试验点，共3个试验点即可代替原来的6个试验点，W4503也可用3个试验点代替原来的6个点，在相同的选择作用效果下，大大节省人力、物力。同时该研究还将为2个杂交种的推广应用及区域布局提供参考。可见，聚类分析法可以很好地应用于玉米杂交种GEI效应及玉米试点选择等相关分析，为玉米杂交种的选育、区域试验及推广应用提供科学依据。
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