曾 怡，尹伟丹，揭红东，邢虎成,，揭雨成,

（1. 湖南农业大学苎麻研究所，长沙 湖南 410128；2. 湖南省草类作物种质创新与利用工程技术研究中心，长沙 湖南 410128）

目前，我国有关饲用薏苡种质资源的研究多集中于农艺性状[4-7]和分子标记的遗传多样性分析等[8-11]，关于植物饲用品质方面的报道较少。仅有四川农业大学玉米研究所选育出了国内第一个通过审定的饲用型薏苡“大黑山薏苡”[11]；孙福艾[12]杂交选育出了“薏苡丰牧88”；刘凡值等[13]比较分析了11 个薏苡属牧草品种，粗蛋白含量为11.03%～14.94%，粗脂肪含量为2.24%～4.47%，粗纤维含量为27.49%～36.37%，粗灰分含量为9.31%～4.17%，无氮浸出物含量为29.7%～42.67%，钙含量为0.37%～0.79%，磷含量为0.12%～0.31%；邓素芳等[14]发现了9 个薏苡资源的根茎叶中氨基酸含量差异显著。但开发本地优质饲用薏苡能有效避免该区牧草连作造成的草产量低且不稳的情况[15-16]，对畜牧业结构调整、草食动物产业发展和生态环境保护均具有重要意义。因此，本研究选取51 份野生薏苡种质，针对农艺性状、营养品质，借助多元统计分析评价方法，筛选出适宜湖南省不同地区推广的薏苡种质，为饲草型薏苡种质在湖南省的推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

参试野生薏苡共51 份，主要来自于湖南省、重庆市、四川省和云南省(表1)。

表1 供试薏苡种质及编号Table 1 Information of the tested Coix lacryma-jobi germplasms

本研究于浏阳试验基地进行，位于湖南省浏阳市沿溪镇(28°10′32″ N, 113°15′27″ E)，属亚热带季风气候，年日照时数约1 350 h，年平均气温18.3 ℃，年降水量约1 369 mm (图1)。试验地土壤pH 为6.33，有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为12.88、1.12、0.61 和13.65 g·kg−1。 2018 年4 月20 日采用直播法播种，每穴播3 粒种子，播种量6 kg·hm−2，单株留苗，播 种 后 施 复 合 肥(N ∶ P2O5∶ K2O = 15 ∶ 15 ∶ 15)375 kg·hm−2，采用随机区组设计，3 次重复，每个小区面积12 m2(6 m × 2 m)。野生薏苡大部分为多年生草本，次年会萌发成新的植株，苗期用苏云金杆菌乳剂300 倍液灌心叶防治玉米螟，生长期间进行一次除草，其他同常规大田管理，最终于7 月中旬测量相关指标，人工刈割取样。

图1 2018 和2019 年试验地月降水量和月均气温Figure 1 Monthly temperature and monthly preciptation at the experimental field in Liuyang in 2018 and 2019

1.2 测定指标及方法

1.2.1 表型性状

抽穗期采集表型数据的方法参照《薏苡种质资源描述规范和数据标准》[17]。从每个小区随机选取10 株薏苡进行株高、茎粗和分蘖数测定，分别记作X1、X2和X3，并距离地面5 cm 刈割，立即称鲜重，换算成鲜草产量，记作Y1。

1.2.2 营养成分

取抽穗期刈割的全株鲜草样500 g，于65～75 ℃烘箱中烘干至恒重后，粉碎并过0.425 mm 筛后，混合均匀，随机取3 份样品，参照《饲料分析及饲料质检测技术》[18]平行测定的指标有粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙和磷，分别记作T1、T2、T3、T4、T5和T6。

1.3 数据处理

优异资源筛选分析：采用综合性状的隶属函数评价法，以相关分析和主成分分析获得的指标进行隶属函数评价。

除国家图书馆外，中国国内公私收藏的敦煌文献约有3000号左右，已经公布图录的已有2000余号，还有1000号至今尚未公布。国内散藏敦煌文献绝大部分是佛经，也有少量佛教注疏。其抄写时代自北朝至宋初，以唐写本为多。非汉文文献主要是藏文写本，多收藏在河西走廊诸多地区的文博部门。

变异系数赋权公式如下：

式中：Wi为第i指标的百分率，Vi为i指标的变异系数，Vn为所求的n个变异系数之和[19-20]。

综合隶属函数计算方法如下：

式中：X为测定值，Xmax为最大值，Xmin为最小值，U(Xij)为i品种j指标的隶属函数值，Wn为指标百分率总和。

采用Excel 2019 整理数据，SPSS 19 进行差异显著性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同薏苡种质品质和产量性状

51 份薏苡种质资源的粗蛋白含量为8.94%～12.60%，粗灰分含量为9.82%～14.29%，粗脂肪含量为1.71%～5.73%，粗纤维含量为26.06%～32.78%。其中YY-07 的粗蛋白含量最高，为12.60%；YY17-26的粗灰分含量最高，为14.29%；YY03-02 的粗脂肪含量最高，为5.73%；XYS17 的磷含量最高，为0.50%；YY17-07 的钙含量最高，为0.61%；YY17-30 的粗纤维含量最低，为26.06%。6 种品质性状的变异系数为5.74%～30.91%，其中粗脂肪、磷和钙的变异幅度较大，变异系数分别为30.91%、18.54% 和16.59%，鲜草产量的变异系数为28.58% (表2)。

表2 51 份薏苡种质营养性状方差分析Table 2 Variance analysis of the nutritional traits of 51 Coix lacryma-jobi germplasms

2.2 供试薏苡种质的相关性分析

鲜草产量与茎粗、株高和分蘖呈极显著正相关关系(P< 0.01)，与粗灰分含量、磷含量和钙含量呈正相关关系，与粗纤维、粗脂肪含量和粗蛋白含量呈负相关关系，但不存在显著性，表明鲜草产量高的种质不利于粗蛋白及粗脂肪的累积。而粗蛋白与株高和粗脂肪均呈显著负相关关系，钙和磷呈显著相关关系(P< 0.05) (表3)。

表3 51 份薏苡种质评价指标的相关性分析Table 3 Correlation analysis of the evaluation indices of 51 Coix lacryma-jobi germplasms

2.3 供试薏苡种质的主成分分析

主成分分析中提取特征值大于1 的主成分[19]，发现前4 个主成分的特征值均大于1，累计贡献率达66.16%，可以反映10 个性状的基本特征。第1 主成分的贡献率最大，为27.04%，特征向量值较大的性状是株高、鲜草产量，特征向量均为正值且高达0.5 以上，这类性状与产量有关，因此，第1 主成分为产量因子。第2 主成分的贡献率为15.686%，决定第2 主成分大小的主要有钙和磷，因此，第2 主成分为矿物质因子。第3 主成分的贡献率为12.31%，特征向量值最大的是粗灰分，因此，第3 主成分为粗灰分因子。第4 主成分的贡献率为11.13%，特征向量值最大的是粗脂肪，因此，第4 主成分为粗脂肪因子(表4)。

表4 51 份薏苡种质主成分特征向量、特征值、贡献率及累积贡献率Table 4 Principal component characteristic vectors, eigenvalues, contribution rates, and cumulative contribution rates of 51 Coix lacryma-jobi germplasms

2.4 供试薏苡种质的聚类分析

由于各指标间量纲不相同，因此根据主成分分析得出的8 个评价指标后采用SPSS 软件将其进行标准化转化(Z-score)，依据标准化后的各指标对51 个种质进行聚类，如图2 所示，在距离为15 时，可将51 个薏苡种质分成3 大类。第Ⅰ类包含30 个种质，占总数的58.82%；第Ⅱ类包含10 个种质，占总数的19.61%；第Ⅲ类包含11 个种质，占总数的21.57%。

图2 51 份薏苡种质的聚类分析Figure 2 Cluster analysis of 51 Coix lacryma-jobi germplasms

类群Ⅰ饲草产量较低，营养价值较高；类群Ⅲ饲草产量最高，营养价值较低；类群Ⅱ所有指标在两类群之间，属于中间型种质(表5)。

表5 3 个类群材料8 个评价指标的平均值Table 5 Average values of eight evaluation indices of the three groups of materials

2.5 薏苡种质优异资源的筛选

隶属函数分析法是运用模糊数学的原理，对种质从多个性状进行鉴定评价的一种科学方法[20-21]。其中D 值为每个种质的综合评价得分，根据综合评价模型，计算出不同薏苡种质的各指标综合得分和排序结果(表6)，发现综合得分排在前10 位的薏苡种质分别为隆回薏苡、YY03-02、小黑壳、YY-37、YY-21、YY17-32 、YY17-07 、YY03-09 、YY17-12 和YY17-03，品质表现优良的种质为隆回薏苡，其茎粗、鲜草产量、粗蛋白、粗灰分、粗脂肪、磷和钙的隶属函数值排名分别是第1、1、4、3、4、2 和3 (表6)。

表6 51 份薏苡种质的隶属函数分析Table 6 Membership function analysis of 51 Coix lacryma-jobi germplasms

续表6Table 6 (Continued)

3 讨论

51 份薏苡种质的10 个指标均有不同程度变异，变异系数为5.74%～30.91%，其中粗脂肪及鲜草产量变异系数较大，反映了不同薏苡种质在这2 个方面的离散程度较高。饲草产量是评价饲草生产性能的重要指标[22]，本研究中供试的51 份薏苡种质间的鲜草产量差异明显，为18.03～55.56 t·hm−2。本研究鲜草产量的结果与刘凡值等[13]11 个薏苡品种饲草鲜草产量(61.93～94.22 t·hm−2)差异较大；与高立芳等[23]在重庆地区进行的大黑山薏苡饲草产量研究的报道结果(鲜草产量111 t·hm−2)和叶贵凯等[24]和陈奕希[25]对不同品种产量的研究结果均有较大差异。这可能与品种特性、生境条件、种植密度、栽培方式和刈割次数的不同有关[26]。粗蛋白是评定饲草饲用价值的一个重要指标[27]，本研究中，抽穗期的全株薏苡粗蛋白含量为8.94%～12.60%，平均含量为10.17%，与田兵等[28]和刘国道等[29]的结果基本一致，高于时维静等[30]的研究结果(7.65%)，低于刘凡值等[13]在拔节期取样的结果，高于其他同一时期刈割的禾本科五节芒(Miscanthus floridulus)、蔗茅(Erianthus rufipilus)[31]、狗尾草(Setaria viridis)和黄背草(Themeda japonica)[32]，这可能与收割时间和栽培措施有关[33]。

株高、分蘖数与鲜草产量极显著正相关，表明株高和分蘖数的高低是影响产量的重要因素，与前人的研究结果一致。近年来，主成分分析和聚类分析被广泛用于高粱(Sorghum bicolor)[34-35]和玉米(Zea mays)[36-37]等植物的营养成分分析与评价。本研究运用主成分分析法，将测定的薏苡营养成分及农艺性状的多个指标降维至8 个主要指标，更加直观地揭示了变量之间的关系，避免了繁杂数据的干扰。在除去多余因子的基础上，利用聚类分析将不同种质间性状相近的划分为一类。而隶属函数计算得出综合得分排在前10 位的薏苡种质与聚类结果一致，可信度较高。

本研究对51 份薏苡种质的农艺性状和品质性状进行综合评价，筛选出10 份综合性状优良的种质，这为在本地资源中选育饲草品种提供了可能。但是建立饲用薏苡资源的评价体系是一个复杂的过程，需要通过大量的资源数据的鉴定分析，还要考虑实际生产与科学研究的异同，同时兼顾行业发展趋势[5]。除本研究中10 个主要指标外，还有待增加更多评价指标建立更加全面的评估体系。

4 结论

不同种质薏苡植株的粗蛋白、粗纤维、钙和磷等含量差异明显，这些差异是选育饲用薏苡品种的基础因素。不同种质薏苡植株的各个性状之间存在一定的相关性；通过运用相关分析和主成分分析等方法，将51 份薏苡种质分为3 类，并通过隶属函数综合评价筛选出10 份，可作为功能性产品原材料开发利用，这为今后研究薏苡的抗逆性等提供了基础数据，为饲用薏苡育种、品质改良及薏苡资源开发利用提供了丰富的资源。