吕新华　刘彤　张霞

摘要：对10个不同来源的百日菊材料进行了主成分分析，根据6个性状计算了彼此间的遗传距离，并根据遗传距离将10个地理来源不同的材料进行分类。主成分分析结果显示，6个性状可简化为2个主成分，即株型因子和花朵观赏因子，2个主成分可保留81.54%的信息量，计算彼此间的遗传距离为0.601～8.881。根据遗传差异的大小进行聚类分析，10个材料可被分为两大类群：赤峰梦境、酒泉、美国、四川、北京、日本、云南当地、云南引种在第1个类群，新疆本地、野生百日草在第2个类群。

关键词：百日菊；遗传距离；主成分分析；聚类分析

中图分类号： S682.1+10.32文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0187-02

收稿日期：2014-03-10

基金项目：石河子大学优秀青年培育项目（编号：2013ZRKXYQ13）。

作者简介：吕新华（1979—），女，山东聊城人，硕士，讲师，主要从事植物遗传学研究。E-mail：1216747845@qq.com。百日菊（Zinnia elegans），别称百日草、对叶菊，花大色艳，开花早，花期长，株型美观，是常见的花坛、花境材料，目前世界各地均有分布。随着鲜花市场需求的扩大，百日菊也出现了规模式的栽培。高质量的鲜花需要有优良的种子。与国外近百年的观赏植物育种史相比，国内花卉育种起步晚，从事观赏植物的育种工作者相对较少，对大多数的观赏植物的园艺性状遗传规律的研究与积累较少。为了培育优良的百日菊品种，了解国内主要材料的特点及材料间的亲缘关系是亟待解决的问题。遗传距离（genetic distance）是衡量品种间若干性状综合遗传差异大小的指标，在水稻、玉米、大豆、烟草、蓖麻等作物上都有相关应用[1-2]。计算遗传距离的方法很多，目前常用的有生化标记方法、DNA分子标记方法、数量遗传学的方法等。本研究对10个不同来源的百日菊材料进行数量性状的遗传距离分析，旨在初步明确它们之间的亲缘关系，以期为杂交育种合理选配亲本提供一定的理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验材料分别来源于新疆本地、日本、酒泉、北京、云南引种、四川、美国、内蒙古赤峰、云南本地及野生百日菊。

1.2方法

试验在石河子大学试验站进行，田间种植采用随机区组设计，重复3次。每个品种随机抽取10株调查，记录植株的株高（x1）、叶片数（x2）、分支（x3）、冠幅（x4）、花径（x5）、重瓣数（x6）等6个性状，对10个百日菊样品进行遗传距离分析。

1.3统计分析

用SPSS 19.0对数据进行方差分析、主成分分析和聚类分析。

2结果与分析

2.1方差分析

根据主成分分析的原理，首先必须剔除品种中没有显著差异的性状，对考察的10个样品进行方差分析，结果（表1）表明所选性状品种间的差异都达到显著水平，符合主成分分析的要求。

表1百日菊6个性状的方差分析

性状样品间差异株高14.16**冠幅4.641**叶片数9.071**分支9.245**花径5.887**重瓣数20.469**注：“**”为0.01显著水平：“*”为0.05显著水平。

2.2主成分分析

对10份百日菊样品的6个性状进行主成分分析，计算得到6个特征根和6个相应的特征向量，从中选取2个最大的特征根，贡献率达约81.6%（表2）。

表2主因子方差解释

主因子数特征值方差贡献率

（%）累计方差贡献率

（%）株高2.78346.37546.375叶片数2.11435.23381.608分支0.79913.31094.929冠幅0.1692.82597.754花径0.1001.67399.427重瓣数0.0340.573100

从表3可以看出，第一主成分的向量中，载荷较高且符号为正的性状有叶片数、冠幅，其次为分支数，最后是株高。符号为负的为重瓣数和花径。第一主成分向量中叶片数及冠幅的贡献率较高，所以将第一主成分定义为株型因子。同样，在第二主成分的向量中，载荷较高且符号为正的性状有花径、重

表3主因子和综合主因子值

序号性状y1y21株高0.445-0.342 82叶片数0.9370.094 373分支0.7850.578 724冠幅0.8990.287 975花径-0.2950.906 176重瓣数-0.4410.865 21

瓣数，符号为负的为株高，定义第二主成分为观赏因子。

2.3聚类分析

筛选出特征根累计贡献率为81.6%的2个主成分，各品种主成分向量间的几何距离即为各百日菊材料间的遗传距离，本研究用欧式距离表示各材料之间的遗传距离。求出主成分向量间的遗传距离。

选取4个主成分分值建立主因子模型，计算主因子值（表4）。

y1=0.445x1+0.937x2+0.785x3+0.899x4-0.295x5-

表410个百日菊样品的主成分向量

由图1可知，10个百日菊样品可分成2个大类群，来源地为赤峰、酒泉、美国、四川、北京、日本、云南当地、云南引的材料分在第1个类群，新疆本地栽培的和野生百日草在第2个类群。第1个类群又可分成2个亚群，其中来源为日本、美国、赤峰、云南引种、北京和四川的在一个亚群，来源为云南和酒泉的在另一个亚群。

由图1还可以看出，来源为日本和美国的百日菊材料关系最近，二者杂交较难产生杂种优势；另外，来源为新疆本地的栽培种和野生百日菊以及来源为酒泉和云南的百日菊材料亲缘关系都较近，据此，材料之间的亲缘关系和地理环境之间并不存在直接关系。野生百日菊与各个来源的材料之间遗传关系都较远，这可能是在人们栽培百日菊的过程中，根据各种观赏目标做出选择的结果。新疆本地栽培的材料与各样品间的亲缘关系也都比较远，可能因为本地品种在新疆种植多年，对环境的适应使其与各不同来源的材料间存在较显著的遗传差异。

3结论与讨论

主成分分析是指在不损失或很少损失原有信息的前提下，将原来个数较多而且彼此相关的指标转换为新的个数较少而且彼此独立的综合指标，从而达到简化多指标分析目的的一种方法。在本试验中，将百日菊的6个性状简化成株型因子和观赏因子2个相互独立的主成分，这2个主成分对变异的累计贡献率达81.6%，其中以株型因子的贡献率最大，为46.4%。

百日菊作为一种园艺植物，在育种过程中，株型及花的观赏性都是需要考虑的因素，因此在主成分分析结果指导育种工作时，要综合考虑第一、第二主成分，并根据当地栽培种的特点，合理改善，优化其观赏价值。

利用多元分析估算品种间的遗传距离并进行聚类分析，是近年来经常采用的且被大多数试验证明有效的一种测定遗传距离的方法。遗传距离的大小在一定程度上反映了品种间遗传差异的大小，分类的结果在百日菊杂种优势利用上有一定指导作用。从聚类分析图谱看，不同地理来源的样品也可分为同一类，可见，地理差异与遗传距离并无直接联系。育种选配亲本时，不能仅以双亲地理上的差异来判断双亲遗传差异的大小，而近缘品种由于选择方向不同可能成为遗传远缘；遗传距离的研究结果表明，亲本遗传差异与地理差异无必然联系，不能将地理差异作为选配亲本的惟一指标。

参考文献：

[1]姜永平，吴春芳，陈惠. 12个鲜食大豆数量性状的主成分和遗传距离分析[J]. 中国农学通报，2007，23（8）：193-197.

[2]曾学礼，张祖新. 对湖北省20个玉米地方品种的数量性状分析和聚类分析[J]. 湖北农业科学，2001（5）：35-38.王水源，李伟，徐建刚. 基于低冲击开发理念的农业科教园区水景观生态化方法研究[J]. 江苏农业科学，2015，43（1）：189-194.