马晓梅，赵淑琴，董承光，周小凤，王 新，李保成

(1.农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室/新疆农垦科学院棉花研究所 ，新疆石河子 832000；2.新疆维吾尔自治区种子管理总站，乌鲁木齐 830006)

0 引 言

【研究意义】株型与作物生产和育种关系密切，合理的株型可以提高叶面积系数、改良群体光合效率、提高作物耐肥性、增加收获指数。从研究早熟陆地棉株型性状与棉花产量相关性研究入手，寻找与产量相关的株型性状，对田间选择丰产型品种或制定高产型种植模式有实际意义。【前人研究进展】通过株型研究，可以为作物育种提供新的选择标准[1-4]。棉花株型包括棉株结铃形式和生长结构。主茎高度、 营养枝和果枝个数及长度、果枝间的主轴节间长度、果枝始节高度等是株型的主要构成成分[5]。其中，陆地棉影响机械采收和栽培措施的株型因子包括主茎叶片数、 株高、 果枝数、 果枝类型、 叶枝数等。通过合理密植、植物激素调控等栽培措施改良棉花群体结构，可达到增产目的[6-9]。棉花株型育种是通过选择合适的亲本杂交，后代株型性状选择，最终培育高产棉花品种。【本研究切入点】近年来关于棉花株型性状对棉花籽棉产量的影响报道较多，但多数是关于棉花田间栽培技术与田管方面，对北疆早熟棉区特殊生态区域、气候条件下，种质或育种群体进行株型与籽棉产量的相关研究不多。研究早熟陆地棉主要株型性状与产量的相关性。【拟解决的关键问题】以北疆早熟棉区各育种单位的主要品种为研究对象，利用变异、相关、通径和回归等方法，分析棉花株型性状与籽棉产量的相关关系，各株型性状在产量构成中的相对重要性，为棉花育种田间株型选择提供参数支持及理论依据。

1 材料与方法

1.1材料

供试材料为2017年度新疆早熟棉区预备试验中128个参试品种(系)。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验设5个点，分别在石河子、奎屯、博乐、下野地镇、玛纳斯县等地，于2017年进行，每个试验点重复2次，小区为4行区，小区面积10 m2，行距配置(30+50+60)cm,株距10 cm，密度15 734株/667 m2。4月中、下旬播种，7月10日左右打顶，其他田间管理同一般大田管理。8月底调查各性状。

1.2.2 测定指标

每个处理在长势均匀一致的地段定点选10株(外行5株，内行5株)调查株高(X1)、始节位(X2)、果枝数(X3)、单株铃数(X4)。收获时，按小区收获计产(Y)。

1.3 数据处理

采用EXCEL 2003对所测数据进行整理，用SPSS 19.0统计分析软件进行相关性分析、通径分析、逐步回归分析，并对相关系数进行分解，建立棉花产量与株型间的最优回归方程。

2 结果与分析

2.1 各性状的变异系数

性状分析以各品系平均数为单位。标准差是反映样本离散程度的指标之一。变异系数越小，变异(偏离)程度越小；反之，变异系数越大，变异(偏离)程度越大。研究表明，株型性状的标准差按大小顺序依次为：果枝始节位<单株结铃<单株果枝数<株高<平均籽棉产量。棉花株型性状中果枝始节位、单株结铃、单株果枝数的变异性、离散程度较小；平均籽棉产量的变异性、离散程度最大。主要株型性状的变异系数按大小依次为：株高<单株果枝数<果枝始节位<籽棉产量<单株结铃数。表1

2.2 各性状相关性

研究表明，始节位(X2)与籽棉单产(Y)呈负相关，但相关不显著；株高(X1)、单株果枝数(X3)、单株铃数(X4)与产量(Y)呈正相关，且相关极显著。各株型性状(Xi)与产量(Y)的相关系数大小依次是：果枝数(r=0.403)>单株铃数(r=0.381)>株高(r=0.344)>始节位(r=-0.110)。

株高(X1)与其他株型性状均呈正相关，且都显著相关。始节位(X2)与株高(X1)、铃数(X4)呈正相关，且与株高(X1)呈显著正相关；始节位(X2)与果枝数(X3)呈显著负相关。果枝数(X3)与株高(X1)、铃数(X4)呈显著正相关；与始节位(X2)呈显著负相关。铃数(X4)与其他株型性状均呈正相关，与株高(X1)、果枝数(X3)呈显著正相关。表2

表1 产量和株型性状表型统计Table1Phenotypicstatisticoftheplanttypetraitsandseedcottonyield

性状Trait平均值Mean标准差Standarddeviation变异系数c.v. (%)株高(X1)Plant height(X1) (cm)70.544.957.02果枝始节位(X2)Node of first fruiting branch(X2)5.680.457.97果枝数(X3)Number of sympodias(X3) (台)7.320.537.19单株铃数(X4)The boll number(X4) (个)5.280.499.29平均籽棉单产(Y)Seed cotton yield(Y) (kg/667 m2)349.4731.809.10

表2 籽棉产量与株型指标相关系数
Table 2 Phenotypic correlation betyween the plant architecture traits and seed cotton yield

性状Trait株高Plant height(X1)始节位Node of first fruiting branch(X2)果枝数Number of sympodias(X3)铃数The boll number(X4)平均籽棉667 m2产量Seed cotton yield(Y)株高(X1)Plant height(X1)1果枝始节位(X2)Node of first fruiting branch(X2)0.306**1果枝数(X3)Number of sympodias(X3)0.361**-0.258**1铃数(X4)The boll number(X4)0.194*0.0960.501**1平均籽棉667 m2产量(Y)Seed cotton yield(Y)0.344**-0.1100.403**0.381**1

注：*表示差异显著，**表示差异极显著

Note:*and**indicate the significant confidence at 0.05 and 0.01 levels, respectively

2.3 各主要株型性状与籽棉产量通径系数

研究表明，早熟陆地棉品种株型表型性状对籽棉产量的通径系数分别为：P1=0.322 1；P2=-0.216 2；P3=0.082 0；P4=0.298 1，对产量的直接作用，由强到弱依次为：株高(X1)、铃数(X4)、始节位(X2)、果枝数(X3)；同时，各株型性状(Xi)通过其他性状对产量也产生很强的间接作用。表3

表3株型性状(Xi)与籽棉产量(Y)通径系数

Table 3 Path analysis of plant architecture traits to seed cotton yield

自变量Independent variable 直接通径系数Direct path coefficient间接通径系数 Indirect path coefficientX1→YX2→YX3→YX4→YX1→Y0.322 1-0.066 20.029 60.057 8X2→Y-0.216 20.098 6-0.021 20.028 6X3→Y0.082 00.116 30.055 80.149 4X4→Y0.298 10.062 5-0.020 80.041 1

注：X1、X2、X3、X4、Y分别为株高、果枝始节位、果枝数、单株铃数、籽棉产量

Note:X1,X2,X3,X4,Yrepresent plant height, Node of first fruiting branch, Number of sympodias,the boll number, seed cotton yield

2.4 逐步回归分析

研究表明，将多个株型性状作为自变量，籽棉产量作为因变量，进行逐步回归分析，得出在输入株高(X1)、始节位(X2)、单株铃数(X4)时，得到产量与表型指标的最优回归方程(模型5)，方程为：Y=173.898+2.279X1-17.632X2+21.795X4(R=0.527，P<0.01)，方差分析的F值为15.90，达到极显著水平(P<0.01)。经标准化后的方程为Y=0.355X1-0.251X2+0.336X4(R=0.527，P<0.01)。表4～6

表4 株型性状对籽棉产量回归模型
Table 4 The model of stepwise analysis betweenthe plant type traits and seed cotton yield

模型ModelRR2调整R2Adjust the R2估计标准误Standard error of estimate10.4030.1630.15629.212 720.4560.2080.19528.529 930.4990.2490.23127.886 840.5300.2810.25827.395 350.5270.2780.26027.350 1

表5 多元回归系数的参数估计值检验
Table 5 Multiple regression correlation

模型ModelB值B value标准误差Standard error标准系数Standard factorst值t valueP值P value1 (常量) (Constant)170.99236.162-4.7270.000果枝数 Number of sympodias24.3944.9280.4034.9500.0002 (常量) (Constant)104.24943.280-2.4090.017果枝数 Number of sympodias19.4295.1610.3213.7650.000株高 Plant height1.4600.5480.2282.6650.0093 (常量) (Constant)76.99943.570-1.7670.080果枝数 Number of sympodias12.3915.7180.2052.1670.032株高 Plant height1.4370.5360.2242.6820.008铃数 The boll number15.2385.8290.2352.6140.0104 (常量) (Constant)151.58253.343-2.8420.005果枝数 Number of sympodias4.9606.4510.0820.7690.443株高 Plant height2.0680.5910.3223.4980.001铃数 The boll number19.3305.9870.2983.2290.002果枝节位 Node of first fruiting branch-15.1826.480-0.216-2.3430.0215 (常量) (Constant)173.89844.681-3.8920.000株高 Plant height2.2790.5230.3554.3610.000铃数 The boll number21.7955.0480.3364.3180.000果枝节位 Node of first fruiting branch-17.6325.633-0.251-3.1300.002

表6 多元回归方差
Table 6 ANOVA of multiple regression of rams

模型Model平方和Quadratic sum自由度Degrees of freedom均方Mean squareF值F valueP值P value120 911.002120 911.00224.5040.000226 692.156213 346.07816.3960.000332 005.893310 668.63113.7190.000436 125.25649 031.31412.0340.000535 681.608311 893.86915.9000.000

3 讨 论

3.1 籽棉产量与株型性状的表型统计量

变异系数又称离散系数，它反映的是标志变动相对程度的指标[10]。产量(Y)、单株结铃(X4)的变异系数较其他性状大，且单株结铃变异系数最大，为9.29%，研究表明，早熟陆地棉品种籽棉产量及单株结铃变异幅度较株高、始节位、单株果枝数的变异幅度较大，其中单株结铃具有最大的选择与提高潜力。株高、始节位、果枝台数变异系数相对较小，早熟陆地棉株高、始节位、果枝台数的变异幅度较小。

3.2 籽棉产量与株型性状相关性

相关系数是衡量两个随机变量间的表现相关程度的指标，由于没有消除其他变量对这两个变量的影响，所以表型相关系数不能真实地反映自变量、因变量的相关关系[11]。只能反映该自变量对因变量的综合作用程度。研究表明，除了始节位与籽棉产量呈负相关，且相关性不显著外，株高、果枝数、铃数与产量均有极显著的相关性(P<0.01)，其表型相关系数分别为：0.344、0.403、0.381、-0.110。株型性状中，株高、果枝数、铃数对籽棉产量的综合作用较大，其表现为直接作用和辅助其他性状对产量的间接作用皆有。说明产量与株型性状是相互关联的，在选择育种中对各个性状的选择要综合考量，才可以达到最优的选育效果。该结论与齐海坤等[12]研究的结论一致；与刘继国等[13]研究的结论不同，其结论为株高对产量产生的作用较小，相关性不显著，这可能与地域、气候、研究对象的差异有关；付远志等[14]研究的结论为，株高对皮棉产量的直接贡献因不同年度，表现方向相反，肯定了通过主茎长度或株高使产量有较大提升。

3.3 产量与株型性状的通径分析

通径系数表示自变量对因变量的直接作用大小，其真实地反映了两个变量间的直接相关程度，它是标准化的偏回归系数[15]。通过对株型、产量性状的通径分析，得出各株型性状对产量的直接作用，由大到小依次是：株高(X1)、单铃重(X4)、第一果枝始节位(X2)、单株果枝数(X3)；通径系数依次为：0.322 1、0.298 1、-0.216 2、0.082。

株高、单株铃数对产量有显著的直接正相关作用，同时辅助其他性状对产量有间接作用；第一果枝始节位与产量有显著直接负相关关系，但通过株高、单株铃数对产量的间接正相关，导致相关系数相关性不显著；单株果枝数对产量的直接作用较之其他性状，表现最小，但通过单株铃数、株高对产量的间接作用较强，且表现为正相关。因此，在选择育种中，考虑的选择条件依次为：要选择株高相对较高，铃数较多，且果枝始节位较低，果枝台数相对较多的材料。

3.4 株型性状对籽棉产量的逐步回归分析

通过对株型性状与籽棉产量的逐步分析，可以得出株型性状对产量的最优回归方程：Y=173.898+2.279X1-17.632X2+21.795X4。方程组排除了果枝数指标，因对逐步回归系数的显著性检验中，果枝数P=0.443>0.05，回归系数显著程度不高，予以排除，其结果与通径分析的结果相一致。

4 结 论

4.1 早熟陆地棉株型性状中株高、始节位、铃数对产量即有较强的直接作用，直接通径系数分别为0.322 1、-0.216 2、0.298 1；又通过辅助其他性状对产量产生较强的间接作用。而果枝台数对产量的直接作用不显著，直接通径系数为0.082 0，主要通过对株高、果枝始节位、铃数的作用间接对产量发生作用，间接通径系数分别为0.116 3、0.055 8、0.149 4，且作用显著。

4.2 早熟陆地棉株型性状对产量的最优回归方程为：Y=173.898+2.279X1-17.632X2+21.795X4(R=0.527，P<0.01)。影响棉花产量的主要株型性状是株高、果枝始节位、铃数，这3个性状对产量的总影响顺序为：铃数>果枝始节位>株高。提高棉花产量特别要注意铃数、果枝始节位、株高等性状，其中铃数最重要。

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