申领艳，栗淑芳，康少辉，陈宝刚，苏浴源，石汶汶，闫凤岐

（1张家口市农业科学院，河北张家口 075000；2张家口市农业信息中心，河北张家口 075000）

0 引言

冀西北张家口坝上地区，气候环境特殊，属温带大陆性季风气候，年平均气温3.2℃，无霜期100天左右，年降水量300 mm左右。年蔬菜种植面积达到5.33万hm2，其中甘蓝1.2万hm2，主要供给北京及其周边地区，成为当地的支柱产业。由于该地区无霜期短、气候冷凉、昼夜温差大，同时采用膜下滴灌两茬种植模式，对甘蓝品种在这种特定环境条件下的综合农艺性状和品质有着特殊的要求。目前坝上甘蓝品种80%都是‘中甘21’，品种相对单一，已不能适应多样化市场变化的要求，成为制约当地甘蓝产业发展的瓶颈问题，迫切需要选育和推广抗逆性强、品质优良、类型丰富的品种。

对品种资源在特定环境下的重要农艺性状的评价，是了解其生长发育特点以及丰产稳产性能的基础，也是品种选育和新品种推广的前提。目前，综合农艺性状鉴定和多元统计分析方法已被广泛且有效地应用于玉米[1-3]、大豆[4-6]、豌豆[7]、小麦[8-10]、甜瓜[11-12]、番茄[13-14]、油菜[15-17]、花椰菜[18]、甘蓝[19-20]等农作物品种资源评价和遗传育种中。但在结球甘蓝作物上，针对冀西北特殊生态环境下品种农艺性状的表现评价和优异品种的筛选尚未见报道。因此，本研究着眼当地、兼顾全国，引进、研究、筛选在冀西北高寒环境下生长表现突出、商品品质优良的甘蓝品种，以满足市场的要求。同时，在客观鉴定结球甘蓝品种遗传差异的基础上，探寻评价育种材料的综合指标，合理利用甘蓝品种资源，为高寒地区春早熟甘蓝育种工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料和栽培地点

供试甘蓝品种35个，均由张家口市农业科学院蔬菜研究所收集的甘蓝品种，详见表1。

试验于2018年6月，在河北省张家口市农业科学院（张北喜顺沟）试验田进行，试验地周边地势开阔，无树木、建筑物等遮荫，地面平整、前茬作物一致、土壤及肥力均匀。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积6 m2；采用起垄黑地膜覆盖栽培，每垄2行，小行距40 cm，大行距60 cm，株距25 cm，每小区插牌作标记。试验地周围设保护行。春季4月30日催芽播种，采用72孔穴盘保护地育苗。苗期管理与当地甘蓝的苗期管理方法一致。

1.3 数据采集及其标准化法

在成熟期分别对35个品种的各小区随机抽样进行性状调查，获得每小区各性状的基础数据。调查的主要性状有41项，其中包括22个质量性状和19个数量性状。22个质量性状即外叶形状、外叶叶翼、叶球色、叶柄横切面形状、叶球形状、叶球内颜色、短缩茎侧茎、球顶形状、球底形状、株型、外叶叶缘、叶缘波纹大小、外叶裂刻、外叶叶面、外叶色、中肋颜色、叶面光泽、外叶叶脉、外叶翻卷、蜡粉、叶球外露性、叶球覆盖度；19个数量性状，即株高、株幅、外茎高、外茎粗、叶长、叶宽、叶形指数、中肋长、柄宽、柄厚、柄长、外叶数、外叶重、单球重、叶球纵径、叶球横径、球形指数、中心柱高、中心柱粗。收获前，每小区随机选取8株进行观察测量。

表1 供试甘蓝品种来源

1.3.1 质量性状调查和赋值 按照李锡香等[21]编著的《结球甘蓝种质资源描述规范和数据标准》进行各质量性状的观察和数据采集，并对甘蓝的质量性状予以赋值，然后进行分析（表2）。

表2 甘蓝品种质量性状赋值

1.3.2 数量性状调查与标准化 按照《结球甘蓝种质资源描述规范和数据标准》[21]进行各数量性状的测量和数据采集（表3）。

1.4 统计分析方法

对甘蓝品种调查的原始数据保存于Excel 2003，用DPS软件计算数量性状的最大值、最小值、平均值、标准差、变异系数，并进行主成分分析的数据处理。用软件NTSYS-pc2.11进行农艺性状聚类分析，先对质量性状数据进行赋值，并对数量性状的数据进行分级处理，即分成10级，1级＜x-2δ，10级≥x+2δ（x为均值，δ为标准差），每级间隔0.5δ[22-23]。将数据转换为0，1格式，最后进行农艺性状聚类分析。

2 结果与分析

2.1 数量性状比较与分析

2.1.1 数量性状变异的基本统计 数据的基本统计量见表4。各性状变异系数从大到小依次为：外叶重＞外茎高＞中肋长＞外叶数＞株高＞叶柄厚＞单球重＞外叶长＞外茎粗＞叶球横径＞球形指数＞中心柱高＞株幅＞叶柄宽＞外叶宽＞中心柱粗＞叶形指数＞叶球纵径。外叶重的变异系数最大，为37.09%；其次外茎高、中肋长2个性状变异系数在20%～30%之间；株高、外叶数、叶柄厚、单球重、外叶长、外茎粗、叶球横径、球形指数、中心柱高9个性状变异系数在10%～20%之间；株幅、外叶宽、叶形指数、叶柄宽、叶球纵径、中心柱粗6个性状变异系数在5%～10%之间。

表3 甘蓝品种数量性状观测项目

表4 甘蓝品种各性状变异

2.1.2 数量性状的主成分分析 对数量性状进行主成分分析，因子的筛选及其贡献率结果列于表5，可见信息主要集中在前4个主成分中，其累计贡献率达到84.31%，说明已覆盖数量性状的主要信息。其主成分1的贡献率最大，为52.68%，主成分2的贡献率次之，为13.67%，主成分3、4的贡献率分别为7.21%和5.65%。

表5 特征值、贡献率、累计贡献率比较

由表6可知，第1主成分的特征向量中，载荷绝对值较高，向量为正的性状有外叶长、株高、外叶重、株幅、叶柄厚、叶球横径、叶形指数、叶柄长、外叶宽、外叶数、单球重，这几个性状呈正相关，说明株高越高，叶片大而多，叶柄越粗壮，单球重越重，产量就越高。较高向量为负的性状有叶球纵径、球形指数，说明叶球纵径越大，球形指数越大。向量为正和负的这2类性状呈负相关，说明植株越高大，球形指数越小，单球重越重，产量越高。此类性状均与产量性状直接有关，可认为是产量因子。

第2主成分的特征向量中，载荷绝对值较高，向量为正的性状有中心柱高、叶球纵径、外茎高。较高向量为负的性状只有外叶数。向量为正和负的这2类性状呈负相关，说明中心柱越高，叶球纵径越大，外茎越高，外叶数越少。此类性状均与外叶数有关，可认为是外叶因子。

第3主成分的特征向量中，载荷绝对值较高，向量为正的性状有叶柄宽、中肋长。特征向量值分别为0.61和0.56，向量为负的是叶柄长为-0.31，前2个性状与后1个性状呈负相关，说明叶柄越宽，中肋越长，叶柄越短，可认为是叶柄因子。

第4主成分的特征向量中，载荷绝对值较高，向量为正的性状是中心柱粗、叶形指数、外叶数、叶球纵径、球形指数，这5个性状呈正相关。说明中心柱越粗，叶形指数越高，外叶数越多，叶球也高，球形指数就越大。此类性状对叶球形状有影响，可认为是球形因子。2.1.3品种主成分因子得分及排名 各品种的综合得分=52.68%×Seores(Prin1)+13.67%×Seores(Prin2)+7.21%×Seores(Prin3)+5.65%×Seores(Prin4)。由表7可知，品种标准化主成分的综合得分越低，甘蓝的综合数量性状表现越差。综合得分分别为第一、第二、第三、第四名的甘蓝品种是G26、G29、G24、G28，叶球均呈扁圆形，株型半直立，蜡粉多，植株高大，株幅大，外叶叶面积大，外叶数多，叶球色呈绿白。单球产量从高到低依次为G26＞G29＞G28＞G24，单株产量比其他所有参试品种高。其他综合得分依次为G5，G4，G1，G17，G32，G20，G23，G35，G2，G30，其叶球呈近圆形，叶球色均呈绿，植株高度适中，单球产量从高到低依次为G4＞G30＞G1＞G32＞G35＞G5＞G23＞G2＞G17＞G20。 叶球呈椭圆形的有G11，G12，G13，G14，G15，G21，G22，其综合得分在第18名之后。

表6 入选的特征向量

表7 各品种标准化的主成分总分及名次

2.2 基于农艺性状的甘蓝品种聚类分析

对参试材料的所有性状的数据进行标准化处理后，采用UPGMA法对35份甘蓝品种材料进行聚类分析，由图1可以看出，大多数品种间的相似性比较高，在相似系数0.80处可以将所有参试材料分为3个类群。第I类群30份甘蓝品种，包括：G1、G6、G10、G35、G7、G2、G21、G3、G9、G12、G14、G4、G19、G11、G13、G16、G18、G22、G15、G25、G23、G8、G30、G32、G31、G33、G34、G17、G20、G27；第II类群包括5份甘蓝品种：G24、G26、G29、G28；第III类仅仅只有G5。第I类群甘蓝品种的叶球色仅G8呈绿白外，其他品种叶球色均为绿色，球形呈近圆形和椭圆形，叶球内颜色呈乳白色和浅黄色，球顶形状呈阔圆形和圆形，株高30.27 cm，株 幅 57.77 cm，叶 长 32.85 cm，叶 宽32.00 cm，外叶数11.29片，外叶重616.97 g，球重1244.61 g，球形指数0.97；第II类群甘蓝品种的叶球色均呈绿白，球形均呈扁圆，叶球内颜色呈黄色，球顶形状呈平形，株型均为半直立，中肋颜色为绿，蜡粉多，株高 46.58 cm，株幅 72.92 cm，叶长 46.16 cm，叶宽38.69 cm，外 叶 数 15.72，外 叶 重 1344.64 g，球 重1665.25 g，球形指数0.71；第III类群，叶球色为黄绿、球形呈近圆形，中肋颜色为绿白。结果表明叶球形状呈近圆和椭圆在农艺性状表现上较大相似性归为一类群，而叶球形状呈扁圆归为一类群。

3 讨论与结论

目前，市场上农作物品种的同质化程度较高。总体而言，本研究中35个甘蓝品种的质量性状存在明显变异，数量性状的变异系数差异也较大，尤其外叶重性状变异系数最大为37.09%，与任喜波等[24]的研究结果一致，但与赵乐杰等[25]、方荣等[26]的研究结果不一致，这可能因所测的性状项目不完全相同、试验材料不同、地域环境不同等有关。株幅、外叶宽、叶形指数、叶柄宽、叶球纵径、中心柱粗6个性状变异系数较小，选择范围不大。聚类分析表明，绝大多数杂优品种之间的亲缘关系较远，但是G9和G12，G33和G34的相似性很高。聚类分析与主成分分析的结果显示了较好的吻合性，主成分综合得分排在前列的G24，G26，G28和G29在聚类分析中归为一类。这些结果为了解品种特性及其遗传背景，正确选择利用和推广品种奠定了基础。

图1 35份甘蓝品种农艺性状的聚类结果

利用主成分分析将在冀西北高寒条件下生长的35个结球甘蓝品种19个数量性状归为4个主成分，即产量因子、外叶因子、叶柄因子、叶球因子，它们对综合表现的累计贡献率达到84.31%。主成分1至4，贡献率依次减小，说明对品种农艺综合表现的影响依次减小。因此，在生产实践中，应首先注重对贡献率大的主成分因子的改良，即甘蓝综合农艺表现的遗传改良工作的重点应放在对产量及外叶性状的改良上。同时，也可以通过对各品种农艺性状主成分的综合得分排名，选出适合冀西北等特殊生态条件下优质高产品种。采用此方法选出优质的品种，前人已有研究，如任喜波等[24]对6个早熟甘蓝品种进行主成分分析法，并筛选出3个综合得分较高品种。赵乐杰等[25]对11份秋甘蓝种质资源进行成分分析和聚类分析，筛选出了性状优良的秋甘蓝育种亲本材料。但同时采用主成分综合得分排名和表型性状聚类法，且主成分综合得分排在前列的品种在聚类分析中归为一类，结果显示了较好的吻合性，且不多见。

冀西北地区海拔跨度从几百米到两千多米，呈现出不同的气候梯度和立体气候特点。其中，800 m以上的，夏季气候冷凉，夏季高温月份7月的平均气温为17～25℃，且昼夜温差大，呈现出冬长春短无夏、气候冷凉的特点，为甘蓝提供了适宜的生产条件，也是夏季蔬菜优势带。坝上地区6月初定植甘蓝，7月底份采收，很好地弥补了这一蔬菜供应淡季。

在冀西北鲜食甘蓝生产中，习惯种植叶球呈近圆形，叶球色均呈绿的品种。叶球呈扁圆形的甘蓝品种，在冀西北只能作为深加工品种。通过综合评分，筛选出了15个综合性状表现突出的品种‘：YR-湖南’‘、亚利郎’‘、绿石70’、‘巨野70’‘、赞美55号’、‘新里绿’、‘秀绿’、‘球王 19’、‘中甘 15 号’、‘月季冠’、‘春望’、‘中甘21’‘、绿福圆’‘、宝甘一号’和‘铁头四号’。其中‘YR-湖南’‘、亚利郎’‘、绿石70’、‘巨野70’这4个品种综合性状得分排名前4，即植株高大，株幅大，株型半直立，蜡粉多，叶球呈扁圆形，单球重较大，这类品种可以进行深加工，制成脱水菜和腌菜，供出口。其他11个品种综合性状得分也较高，叶球呈近圆形，叶球色均呈绿，植株高度适中等特点，这类品种适合鲜食和熟食，其应用价值颇高，可作为优良的推广品种和潜在的育种材料。

由于本试验分析了35个材料的41个重要农艺性状的变异分析，主成分和聚类分析，结果显示数量性状的变异系数从大到小依次为：外叶重＞下茎高＞中肋长＞外叶数＞株高＞柄厚＞单球重＞外叶长＞下茎粗＞叶球横径＞球形指数＞中心柱高＞展开度＞叶柄宽＞外叶宽＞中心柱粗＞叶形指数＞叶球高；主成分分析将数量性状归为4个主成分，即产量因子、外叶因子、叶柄因子、叶球因子，它们对综合表现的累计贡献率达到84.31%。主成分1至4，贡献率依次减小，说明对品种农艺综合表现的影响依次减小；表型性状聚类在主成分分析的基础上进行分析，田间农艺性状特征进行分析发现，第I类群甘蓝品种叶球形呈近圆形和椭圆形，叶球内颜色呈乳白色和浅黄色；第II类群甘蓝品种的叶球形均呈扁圆，叶球内颜色呈黄色；第III类群甘蓝品种叶球形呈近圆形，叶球内颜色呈黄绿。但表型聚类分析的结果不但受基因型，而且也受环境影响。必须严格控制环境、合理的试验设计、田间管理的一致性，是确保聚类分析结果才更准确。另外由于样本数量偏少，且未对抗性及营养成分进行鉴定，研究结果具有一定的局限性。如要取得更可靠的数据支撑，应增加样本数量，进一步进行分子鉴定、抗性及品质分析，客观全面来评价参试材料亲缘关系和性状之间的变异特性及规律，可准确的筛选出综合性状较好的材料，为推广品种和潜在的育种材料选择提供更高的理论参考。