全 文 ：第２０卷　第１期
　Ｖｏｌ．２０　 Ｎｏ．１
草　地　学　报
ＡＣＴＡ　ＡＧＲＥＳＴＩＡ　ＳＩＮＩＣＡ
　　　２０１２年　 １月
　 Ｊａｎ．　　２０１２
作物灰色育种理论在杂交黑麦草新品系筛选中的应用
陈　奥，龙明秀＊，张　维，马文文
（西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌　７１２１００）
摘要：根据作物灰色育种学的理论和方法，对黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍｓｐｐ．）杂交Ｆ４ 代８个品系的单株产量、株高、分蘖数、
有效分蘖率、茎粗、叶宽、叶长、茎叶比、生育期、初花期净光合作用速率进行目标性状灰色关联分析，并在此基础
上，对黑麦草杂交Ｆ４ 代８个品系进行灰色多维综合评估。结果表明：黑麦草单株鲜重与分蘖数（ｒ＝０．７９６８）、茎粗
（ｒ＝０．７４７２）、叶长（ｒ＝０．７１１６）关联度最高；茎叶比与有效分蘖率（ｒ＝０．７６３１）、株高（ｒ＝０．７４６８）关联度较高；而初
花期净光合作用速率与叶宽（ｒ＝０．８４３１）和生育期（ｒ＝０．８２６４）关联最为密切。可根据育种目标，对与目标性状关
联度较高的性状进行针对性选择。Ｆ４＿５（卓越×百盛）、Ｆ４＿６（多福×卓越）、Ｆ４＿８（百盛×多福）３个杂交新品系综合
性状最好，综合评估关联度分别为０．８５８２，０．７５２７和０．７３４０。
关键词：杂交品系筛选；作物灰色育种；目标性状灰色关联分析；灰色多维综合评估；黑麦草
中图分类号：Ｓ３３　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００７－０４３５（２０１２）０１－０１０２－０６
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｒｏｐ　Ｇｒｅｙ　Ｂｒｅｅｄｉｎｇ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｉｎ　Ｎｅｗ　Ｒｙｅｇｒａｓｓ　Ｓｔｒａｉｎ　Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ
ＣＨＥＮ　Ａｏ，ＬＯＮＧ　Ｍｉｎｇ－ｘｉｕ＊，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ，ＭＡ　Ｗｅｎ－ｗｅｎ
（Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｎｉｍａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ　＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｇｒｅｅ　ａｍｏｎｇ　１０ｔｒａｉｔｓ（ｆｒｅｓｈ　ｗｅｉｇｈｔ，ｐｌａｎｔ　ｈｅｉｇｈｔ，ｔｉｌｅｒ　ｎｕｍｂｅｒ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔｉｌｅｒ
ｒａｔｉｏ，ｓｔｅｍ　ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｂｌａｄｅ　ｌｅｎｇｔｈ，ｂｌａｄｅ　ｂｒｅａｄｔｈ，ｓｔｅｍ－ｌｅａｆ　ｒａｔｉｏ，ｇｒｏｗｔｈ　ｐｅｒｉｏｄ　ａｎｄ　ｎｅｔ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｒａｔｅ）ｏｆ　ｅｉｇｈｔ　ｎｅｗ　ｒｙｅｇｒａｓｓ（Ｌｏｌｉｕｍｓｐｐ．）Ｆ４ｈｙｂｒｉｄ　ｓｔｒａｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ．
Ａｌ　ｓｔｒａｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｒｅ－
ｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｉｌｅｒ　ｎｕｍｂｅｒ（ｒ＝０．７９６８），ｓｔｅｍ　ｄｉａｍｅｔｅｒ（ｒ＝０．７４７２）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｌａｄｅ　ｌｅｎｇｔｈ（ｒ＝
０．７１１６）ｈａｄ　ａ　ｈｉｇｈｅｒ　ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｇｒｅｅ　ｗｉｔｈ　ｆｒｅｓｈ　ｗｅｉｇｈｔ．Ｓｔｅｍ－ｌｅａｆ　ｒａｔｉｏ　ｈａｄ　ｈｉｇｈｅｒ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｇｒｅｅ
ｗｉｔｈ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔｉｌｅｒ　ｒａｔｉｏ（ｒ＝０．７６３１）ａｎｄ　ｈｅｉｇｈｔ（ｒ＝０．７４６８）．Ｎｅｔ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｒａｔｅ　ｈａｄ　ｈｉｇｈｅｒ　ｒｅｌａ－
ｔｉｏｎａｌ　ｄｅｇｒｅｅ　ｗｉｔｈ　ｂｌａｄｅ　ｗｉｄｔｈ（ｒ＝０．８４３１）ａｎｄ　ｇｒｏｗｔｈ　ｐｅｒｉｏｄ（ｒ＝０．８２６４）．Ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎ－
ｓｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｔｈａｔ　３ｎｅｗ　ｓｔｒａｉｎｓ，Ｆ４＿５（Ｌ．ｐｅｒｅｎｎｅ‘Ｅｍｉｎｅｎｔ’×Ｌ．×ｂｏｕｃｈｅａｎｕｍ‘Ｂｉｓｏｎ’），
Ｆ４＿６（Ｌ．ｐｅｒｅｎｎｅ‘Ｔｏｖｅ’×Ｌ．ｐｅｒｅｎｎｅ‘Ｅｍｉｎｅｎｔ’）ａｎｄ　Ｆ４＿８（Ｌ．×ｂｏｕｃｈｅａｎｕｍ ‘Ｂｉｓｏｎ’×Ｌ．ｐｅｒｅｎｎｅ
‘Ｔｏｖｅ’），ｈａｄ　ｂｅｔｔｅｒ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｔｈａｎ　ｏｔｈｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｒｅｙ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｒｅｌａｔｉｏｎ－
ａｌ　ｄｅｇｒｅｅ　ｗａｓ　０．８６４７，０．７６２５ａｎｄ　０．６９３２ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｎｅｗ　ｓｔｒａｉｎｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ；Ｃｒｏｐ　ｇｒｅｙ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｔｈｅｏｒｙ；Ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；Ｒｙｅｇｒａｓｓ
　　灰色系统理论自２０世纪８０年代创立以来［１］，
已广泛应用于管理决策、社会经济、气象、生态、建
筑、水利等领域。其在育种中的首次应用是１９８６年
李晓方等［２］利用灰色理论评述油菜 （Ｂｒａｓｓｉｃａ
ｃａｍｐｅｓｔｒｉｓ）主要品质性状间的关系。１９９５年郭瑞
林提出建立作物灰色育种学［３］。目前作物灰色育种
学已在小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ　ａｅｓｔｉｖｕｍ）［４～７］、玉米（Ｚｅａ
ｍａｙｓ）［８］、大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ　ｍａｘ）［９］、甜菜（Ｂｅｔａ　ｖｕｌｇａｒ－
ｉｓ）［１０］、水稻 （Ｏｒｙｚａ　ｓａｔｉｖａ）［１１］、南瓜 （Ｃｕｃｕｒｂｉｔａ
ｍｏｓｃｈａｔａ）［１２］等作物育种中加以运用，并培育出小
麦新品种：豫麦３５和豫麦５７等［１３］。不过作物灰色
育种理论在牧草育种上的应用较少［１４～１７］，尤其在黑
麦草杂交育种方面，暂无相关报道。
黑麦草系禾本科（Ｇｒａｍｉｎｅａｅ）黑麦草属（Ｌｏｌｉｕｍ）
收稿日期：２０１１－０７－０７；修回日期：２０１１－１１－２３
基金项目：国家科技支撑项目（２０１１ＢＡＤ１７Ｂ０５）；西北农林科技大学回国人员科研启动费（Ｚ１１１０２０８２７）；西北农林科技大学唐仲英育种基
金（Ａ２１２０２０９０１）资助
作者简介：陈奥（１９８８－），男，四川成都人，硕士研究生，主要从事草地生态学研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｏｌｄｃｈｅｎａｏ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ；＊通信作者 Ａｕｔｈｏｒ　ｆｏｒ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｏｎｇｍｉｎｇｘｉｕ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ
第１期 陈奥等：作物灰色育种理论在杂交黑麦草新品系筛选中的应用
一年生或多年生植物。其叶量丰富，茎叶柔嫩，适口
性好，是马、牛、羊、兔草食家畜的优质牧草，可青饲、
青贮或调制干草，也适于放牧利用。由于其根系发
达，生长迅速，耕地种植可增加土壤有机质，改善种
植地土壤的物理结构；坡地种植，可护坡固土，防止
土壤侵蚀，减少水土流失，恢复生态；在湿地生态净
化、氮磷废水治理方面也有一定的效果。
本试验在前期研究工作的基础上，运用灰色理
论，对黑麦草杂交后代目标性状与其他性状进行灰
色关联分析，研究各农艺性状与其产量、品质性状的
关联度，为黑麦草新品种（系）的选择和利用提供依
据；并对黑麦草杂交后代进行品种灰色多维综合评
估，为黑麦草新品种（系）的筛选提供新的思路。
１　材料和方法
１．１　试验地概况
试验地设在陕西杨凌西北农林科技大学动科学
院草业科学教学试验区，该园区位于 Ｎ　３４．２１′、Ｅ
１０８．１０′，海拔４５５．３１ｍ，年均日照时数２１５０ｈ，年
均气温１２～１４℃，最高气温３９～４０℃，最低气温
－２１～－１５℃，年均降水量６２１．６０ｍｍ，属暖温带
半湿润气候［１８］。土壤为黄壤土，ｐＨ 值７．５０，有机
质含量１６．８４０ｇ·ｋｇ－１，有效氮含量３４８．７８ｍｇ·ｋｇ－１，
有效磷含量５３．２７ｍｇ·ｋｇ－１，有效钾含量３２８．２３
ｍｇ·ｋｇ－１。
１．２　植物材料
供试材料为黑麦草百盛（Ｌｏｌｉｕｍ ×ｂｏｕｃｈｅａ－
ｎｕｍ ‘Ｂｉｓｏｎ’）、邦 德 （Ｌ．ｍｕｌｔｉｆｌｏｒｕｍ ‘Ａｂｕｎ－
ｄａｎｔ’）、卓越（Ｌ．ｐｅｒｅｎｎｅ‘Ｅｍｉｎｅｎｔ’）、多福（Ｌ．ｐｅ－
ｒｅｎｎｅ‘Ｔｏｖｅ’）的８个杂交Ｆ４ 代品系，分别记为Ｆ４＿１，
Ｆ４＿２，Ｆ４＿３，Ｆ４＿４，Ｆ４＿５，Ｆ４＿６，Ｆ４＿７和Ｆ４＿８，具体情
况如表１所示。
表１　黑麦草杂交组合
Ｔａｂｌｅ　１　Ｈｙｂｒｉｄｉｚｅｄ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｒｙｅｇｒａｓｓ　ｃｕｌｔｉｖａｒｓ
父本♂ Ｍａｌｅ　ｐａｒｅｎｔ
品种
Ｃｕｌｔｉｖａｒ
百盛
Ｂｉｓｏｎ
邦德
Ａｂｕｎｄａｎｔ
卓越
Ｅｍｉｎｅｎｔ
多福
Ｔｏｖｅ
母本♀
Ｆｅｍａｌｅ　Ｐａｒｅｎｔ
百盛Ｂｉｓｏｎ － － Ｆ４＿８
邦德 Ａｂｕｎｄａｎｔ　 Ｆ４＿２ Ｆ４＿４ －
卓越 Ｅｍｉｎｅｎｔ　 Ｆ４＿５ Ｆ４＿７ Ｆ４＿１
多福 Ｔｏｖｅ － Ｆ４＿３ Ｆ４＿６
１．３　田间设计及研究内容
８个杂交黑麦草Ｆ４ 代品系于２００９年１０月６
日播种，采用完全随机试验设计，小区２ｍ×５ｍ，行
距２５ｃｍ，株距７～１０ｃｍ。每个品系中选取５株优
株，于初花期测定其净光合作用速率。随后对入选
材料进行单株收获并测定鲜重，室内考种性状还包
括株高、分蘖数、有效分蘖数、茎粗、叶宽、叶长、茎叶
比、越冬率、生育期。净光合速率于初花期晴天上午
１０点利用ＣＩ－３４０便携式光合测定系统进行测定；
选取植株倒数３个叶片测定叶长和叶宽［１９］；茎粗为
地上第２～３节间直径［２０］；茎叶比是茎（包含花序）
与叶片干重之比［２１］；生育期是从返青到初花期所经
历的天数。
１．４　统计方法
１．４．１　目标性状灰色关联分析
根据作物灰色育种理论［３］，分别以供试杂交新
品系的单株鲜重、茎叶比、净光合作用速率为参考性
状，即目标性状，其值记为Ｘ０，以其余各性状为比较
性状，其值记为Ｘｉ，计算目标性状与比较性状的关
联度。
由于各性状原始数据的量纲各不相同，生物学
意义和物理意义各异，且数值大小相差悬殊，难以进
行直接比较。因此首先需要对各性状的原始数据进
行无量纲化处理：Ｘｉ（ｋ）＝Ｘｉ（ｋ）／Ｘｉ。式中，Ｘ′ｉ（ｋ）
表示品系ｋ性状ｉ的原始数据值；Ｘ′ｉ（ｋ）表示其经
无量纲化处理后的值；Ｘｉ 为所有品系性状ｉ的平均
值。使用无量纲化处理后的数据计算杂交品系ｋ的
比较性状ｉ与目标性状的关联系数ξｉ（ｋ）以及比较
性状ｉ与目标性状间的关联度ｒｉ。
ξｉ（ｋ）＝
ｍｉｎｍｉｎ
ｉ　　ｋ
Δｉ（ｋ）＋ρ·ｍａｘｍａｘｉ　　ｋ Δｉ
（ｋ）
Δｉ（ｋ）＋ρ·ｍａｘｍａｘｉ　　ｋ Δｉ
（ｋ）
ｒｉ＝１８∑
８
ｋ＝１ξｉ
（ｋ）
式中：Δｉ（ｋ）＝｜Ｘ′０（ｋ）－Ｘ′ｉ（ｋ）｜；ｍｉｎｍｉｎ
ｉ　　ｋ
Δｉ（ｋ）
为二级最小差，ｍａｘ
ｉ
ｍａｘ
ｋ
Δｉ（ｋ）为二级最大差；ρ为
分辨系数，取值为［０，１］，本文取０．５。
１．４．２　品种灰色多维综合评估
品种灰色多维综合评估是一种利用比较品种与
理想品种之间灰色关联度来综合评估品种或品系的
方法［３］。理想品种是试验中各性状最优值的集合。
品种（系）性状在品种（系）评价中的重要程度不
尽相同。因此在品种（系）综合评价过程中，要对这
些性状进行权重赋值。本研究采用最大离差化法赋
值。性状ｉ的权重为 Ｗｉ＝Ｖｉ／Ｖ，式中性状ｉ的离差
３０１
草　地　学　报 第２０卷
Ｖｉ＝∑
８
ｋ＝１
∑
８
ｈ＝１
｜Ｘ′ｉ（ｋ）－Ｘ′ｉ（ｈ）｜，所有性状的总离差
Ｖ＝∑
１１
ｉ＝１
∑
８
ｋ＝１
∑
８
ｈ＝１
｜Ｘ′ｉ（ｋ）－Ｘ′ｉ（ｈ）｜，其中ｋ和ｈ都表示
杂交组合。
令品系ｋ的性状ｉ与理想品种该性状间的灰色
关系数为ξｉ（ｋ），则品系ｋ与理想品种的综合评估关
联度为ｒ（ｋ）＝∑
１１
ｉ＝１ξｉ
（ｋ）·Ｗｉ。根据综合评估关联度
的大小，即可排定各参试品种的优劣顺序。综合评
估关联度越大，参试品种（系）就越接近理想品种，综
合性状就越优良。
２　结果与分析
２．１　目标性状灰色关联分析
原始数据（表２）无量纲化处理结果如表３
所示。
表２　黑麦草杂交Ｆ４ 代各品系性状的平均值
Ｔａｂｌｅ　２　Ｍｅａｎ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｒｙｅｇｒａｓｓ　Ｆ４ｈｙｂｒｉｄ　ｓｔｒａｉｎ　ｔｒａｉｔｓ
品系
Ｓｔｒａｉｎ
株高
Ｈ／ｃｍ
鲜重
ＦＷ／ｇ
分蘖数
ＴＮ
有效分蘖率
ＥＴＲ／％
茎粗
ＤＳ／ｍｍ
叶宽
ＢＷ／ｍｍ
叶长
ＢＬ／ｃｍ
茎叶比
ＳＬＲ／ｇ·ｇ－１
生育期
ＧＰ／ｄ
净光合作用速率
Ｐｎ／μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１
Ｆ４＿１　 ９９．３　 ２０１．８　 ４９．５　 ６７．７　 ２．８１　 ９．９３　 ２５．５２　 ２．８　 ９７　 ２６．７３
Ｆ４＿２　 １１７．０　 １７３．６　 ３５．７　 ６９．２　 ３．０１　 １１．１２　 ２２．５３　 ４．２　 ９２　 ２７．１０
Ｆ４＿３　 １１０．５　 １３９．３　 ３２．０　 ７８．９　 ２．３６　 １０．１０　 ２１．４９　 ４．６　 ９２　 ２７．１１
Ｆ４＿４　 １１０．７　 １１８．７　 ２２．０　 ９５．５　 ２．８１　 ９．７９　 ２５．５７　 ４．３　 ９２　 ２１．１６
Ｆ４＿５　 ９４．０　 ３３９．６　 ５４．０　 ４２．６　 ３．３９　 １０．３９　 ２９．７７　 ２．６　 ９８　 ２６．３１
Ｆ４＿６　 １０２．２　 ２４１．１　 ４０．２　 ５６．７　 ３．２９　 １０．６４　 ３１．１１　 ２．４　 ９３　 ２７．６８
Ｆ４＿７　 １１８．７　 ２９５．９　 ５１．０　 ７９．７　 ２．８１　 ９．０６　 ２６．５２　 ３．６　 ９２　 ２７．０２
Ｆ４＿８　 １０４．２　 ２９４．５　 ３７．２　 ６８．３　 ３．６７　 １２．１１　 ２７．２１　 ３．０　 ９５　 ３０．２１
　　Ｎｏｔｅ：Ｈ，ｈｅｉｇｈｔ；ＦＷ，ｆｒｅｓｈ　ｗｅｉｇｈｔ；ＴＮ，ｔｉｌｅｒ　ｎｕｍｂｅｒ；ＥＴＲ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔｉｌｅｒ　ｒａｔｉｏ；ＤＳ，ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｓｔｅｍ；ＢＷ，ｂｌａｄｅ　ｂｒｅａｄｔｈ；ＢＬ，
ｂｌａｄｅ　ｌｅｎｇｔｈ；ＳＬＲ，ｓｔｅｍ－ｌｅａｆ　ｒａｔｉｏ；ＧＰ，ｇｒｏｗｔｈ　ｐｅｒｉｏｄ；Ｐｎ，ｎｅｔ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｒａｔｅ．Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ａｓ　ｂｅｌｏｗ（下同）
表３　黑麦草杂交Ｆ４ 代各品系性状无量纲化值
Ｔａｂｌｅ　３　Ｎｏｎ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｒｙｅｇｒａｓｓ　Ｆ４ｈｙｂｒｉｄ　ｓｔｒａｉｎ　ｔｒａｉｔｓ
品系
Ｓｔｒａｉｎ
株高
Ｈ
鲜重
ＦＷ
分蘖数
ＴＮ
有效分蘖率
ＥＴＲ
茎粗
ＤＳ
叶宽
ＢＷ
叶长
ＢＬ
茎叶比
ＳＬＲ
生育期
ＧＰ
净光合作用速率
Ｐｎ
Ｆ４＿１　 ０．９３　 ０．８９　 １．２３　 ０．９７　 ０．９３　 ０．９６　 ０．９７　 ０．８０　 １．０３　 １．００
Ｆ４＿２　 １．０９　 ０．７７　 ０．８９　 ０．９９　 １．００　 １．０７　 ０．８６　 １．２３　 ０．９８　 １．０２
Ｆ４＿３　 １．０３　 ０．６２　 ０．８０　 １．１３　 ０．７８　 ０．９７　 ０．８２　 １．３３　 ０．９８　 １．０２
Ｆ４＿４　 １．０３　 ０．５３　 ０．５５　 １．３７　 ０．９３　 ０．９４　 ０．９８　 １．２７　 ０．９８　 ０．７９
Ｆ４＿５　 ０．８８　 １．５１　 １．３４　 ０．６１　 １．１２　 １．００　 １．１４　 ０．７６　 １．０４　 ０．９９
Ｆ４＿６　 ０．９５　 １．０７　 １．００　 ０．８１　 １．０９　 １．０２　 １．１９　 ０．６９　 ０．９９　 １．０４
Ｆ４＿７　 １．１１　 １．３１　 １．２７　 １．１４　 ０．９３　 ０．８７　 １．０１　 １．０４　 ０．９８　 １．０１
Ｆ４＿８　 ０．９７　 １．３１　 ０．９３　 ０．９８　 １．２２　 １．１７　 １．０４　 ０．８８　 １．０１　 １．１３
２．１．１　单株鲜重灰色关联分析
根据作物灰色育种理论，首先以单株鲜重为参
考性状Ｘ０，其余性状为比较性状Ｘｉ，经灰色关联分
析，得出单株鲜重与其余各性状的关联度，并进行排
序（表４）。单株鲜重与其他性状关联度大小次序
为：分蘖数 （０．７９６８）＞ 茎粗 （０．７４７２）＞ 叶长
（０．７１１６）＞ 净光合作用速率 （０．６９７４）＞ 叶宽
（０．６８０８）＞ 生育期（０．６５６６）＞株高（０．６５１４）＞有
效分蘖率（０．６０３８）＞茎叶比（０．５４１７）。其中单株鲜
重与分蘖数、茎粗、叶长的关联度列前３位，并均大
于０．７０，表明此３组关联度最高。因此，在黑麦草
育种中可通过对分蘖数、茎粗、叶长的选择来实现对
单株产量的改良。
表４　单株鲜重、茎叶比以及净光合作用速率
与其他性状的关联度及关联序
Ｔａｂｌｅ　４　Ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｇｒｅｅｓ　ａｎｄ
ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ａｍｏｎｇ　ＦＷ，ＳＬＲ，Ｐｎａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｔｒａｉｔｓ
性状 Ｔｒａｉｔ
关联度及关联序Ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｇｒｅｅ　ａｎｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ
鲜重ＦＷ 茎叶比ＳＬＲ 净光合作用速率Ｐｎ
鲜重ＦＷ － ０．５０２３（９） ０．５７５（８）
净光合作用速率Ｐｎ ０．６９７４（４） ０．６５５４（４） －
茎叶比ＳＬＲ　 ０．５４１７（９） － ０．５６５６（９）
株高 Ｈ　 ０．６５１４（７） ０．７４６８（２） ０．７５０２（４）
分蘖数 ＴＮ　 ０．７９６８（１） ０．５５３９（８） ０．６０１８（７）
有效分蘖率 ＥＴＲ　 ０．６０３８（８） ０．７６３１（１） ０．６５３２（６）
茎粗 ＤＳ　 ０．７４７２（２） ０．６０７２（７） ０．７５８８（３）
叶宽ＢＷ　 ０．６８０８（５） ０．６４２４（５） ０．８４３１（１）
叶长ＢＬ　 ０．７１１６（３） ０．６２７８（６） ０．７３２１（５）
生育期 ＧＰ　 ０．６５６６（６） ０．６６６０（３） ０．８２６４（２）
４０１
第１期 陈奥等：作物灰色育种理论在杂交黑麦草新品系筛选中的应用
２．１．２　茎叶比灰色关联分析
以茎叶比为参考性状Ｘ０，其余性状为比较性状
Ｘｉ，经计算得出茎叶比与其他各性状的灰色关联度
次序为 （表 ４）：有效分 蘖 率 （０．７６３１）＞ 株 高
（０．７４６８）＞生育期（０．６６６０）＞净光合作用速率
（０．６５５４）＞叶宽（０．６４２４）＞叶长（０．６２７８）＞茎粗
（０．６０７２）＞分蘖数（０．５５３９）＞鲜重（０．５０２３）。其中
茎叶比与有效分蘖率和株高的关系最为密切，关联
度达０．７４以上。因此控制有效分蘖率、适当限制株
高可间接降低茎叶比，提高其品质。
２．１．３　净光合作用速率灰色关联分析
以Ｐｎ 为参考性状Ｘ０，其余性状为比较性状
Ｘｉ，经计算得出Ｐｎ 与其他各性状的灰色关联序为
（表４）：叶宽（０．８４３１）＞生育期（０．８２６４）＞茎粗
（０．７５８８）＞株高（０．７５０２）＞叶长（０．７３２１）＞有效分
蘖率（０．６５３２）＞分蘖数（０．６０１８）＞鲜重（０．５７５０）＞
茎叶比（０．５６５６）。其中，Ｐｎ 与叶宽和生育期的关联
程度最高，均大于０．８２。因此在选育黑麦草高光效
品种时，可重点考虑晚熟、叶宽的品系。
２．２　品种灰色多维综合评估
根据常规育种目标与前文目标性状灰色关联分
析结果，构建理想品种（表５）。鲜重以及与鲜重关
联度较大的分蘖数、茎粗、叶长取８个品系中的最大
值；茎叶比以及与茎叶比关联度较大的有效分蘖率
取最小值；Ｐｎ 与Ｐｎ 关系密切的生育期、叶宽取最大
值。株高是产量性状的重要构成因素，但株高过高
植株易倒伏，所以株高取８个品系的平均值。越冬
率取８个品系的最高值为９３．１６％。
以理想品种各性状为Ｘ０，比较品种各性状为
Ｘｉ，进行灰色关联分析，得到各比较品种各性状与
理想品种各性状的关联系数 （表６）。
表５　理想品种各性状值
Ｔａｂｌｅ　５　Ｔｒａｉｔｓ　ｏｆ　ｉｄｅａｌ　ｖａｒｉｅｔｙ
株高
Ｈ／ｃｍ
鲜重
ＦＷ／ｇ
分蘖数
ＴＮ
有效分蘖率
ＥＴＲ／％
茎粗
ＤＳ／ｍｍ
叶宽
ＢＷ／ｍｍ
叶长
ＢＬ／ｃｍ
茎叶比
ＳＬＲ／ｇ·ｇ－１
生育期
ＧＰ／ｄ
净光合作用速率
Ｐｎ／μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１
越冬率
ＷＳＲ／％
理想品种
Ｉｄｅａｌ　ｖａｒｉｅｔｙ
１０７．１　 ３３９．６　 ５４．００　 ４２．５９　 ３．６７　 １２．１１　 ３１．１１　 ２．４　 ９８　 ３０．２１　 ９３．１６
表６　比较品种与理想品种各性状间的关联系数
Ｔａｂｌｅ　６　Ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｄｅａｌ　ｖａｒｉｅｔｙ　ａｎｄ　ｈｙｂｒｉｄ　ｓｔｒａｉｎｓ
品系
Ｓｔｒａｉｎ
株高
Ｈ
鲜重
ＦＷ
分蘖数
ＴＮ
有效分蘖率
ＥＴＲ
茎粗
ＤＳ
叶宽
ＢＷ
叶长
ＢＬ
茎叶比
ＳＬＲ
生育期
ＧＰ
净光合作用速率
Ｐｎ
越冬率
ＷＳＲ
Ｆ４＿１　 ０．７２９３　０．４５９１　０．８０５２　 ０．４８１７　 ０．５９５０　０．６５６８　０．６５７２　 ０．７０９３　 ０．９７１２　 ０．７４９０　 １．００００
Ｆ４＿２　 ０．３３４３　０．４１３４　０．５０３７　 ０．４７２８　 ０．６５７８　０．８０７６　０．５５５６　 ０．４４０５　 ０．８４９１　 ０．７６９７　 ０．９１９７
Ｆ４＿３　 ０．３３８４　０．３６８８　０．４５８２　 ０．４２８１　 ０．４９１０　０．６７４２　０．５２７１　 ０．４１６０　 ０．８４９１　 ０．７７０２　 ０．９５４５
Ｆ４＿４　 ０．３３８３　０．３４６２　０．３６７６　 ０．３８３５　 ０．５９６４　０．６４２１　０．６５９２　 ０．４３０８　 ０．８４９１　 ０．５３４７　 ０．７４９１
Ｆ４＿５　 ０．６３６７　１．００００　１．００００　 １．００００　 ０．８１７６　０．７０７０　０．８８８９　 ０．７８００　 １．００００　 ０．７２７４　 ０．９８３０
Ｆ４＿６　 ０．８０４３　０．５４２９　０．５７４１　 ０．５８０４　 ０．７７１４　０．７３９３　１．００００　 １．００００　 ０．８７１０　 ０．８０４２　 ０．９６０７
Ｆ４＿７　 ０．３３３３　０．７２８２　０．８６１１　 ０．４２５１　 ０．５９４２　０．５７７７　０．７００４　 ０．５０７５　 ０．８４９１　 ０．７６５２　 ０．５３８６
Ｆ４＿８　 ０．８７０２　０．７２１７　０．５２５５　 ０．４７８０　 １．００００　１．００００　０．７３３５　 ０．６０９１　 ０．９１８４　 １．００００　 ０．６９３１
　　用最大离差化法对性状进行权重赋值，分别为
株高０．１８５、鲜重０．１５５、分蘖数０．１３０、有效分蘖数
０．１０１、茎粗０．０７２、叶宽０．０４８、叶长０．０６８、茎叶比
０．１２０、越冬率０．０６０、生育期０．０１５、净光合作用速
率０．０４６。其中株高、鲜重、分蘖数、有效分蘖率、茎
叶比权重赋值较高，大于０．１，与育种目标相符。
根据综合评估关联度计算方法，将各参试品系
与理想品种的综合评估关联度进行排序（表７）：Ｆ４＿
５（０．８５８２）＞Ｆ４＿６（０．７５２７）＞Ｆ４＿８（０．７３４０）＞Ｆ４＿
１（０．６７２６）＞Ｆ４＿７（０．５８８７）＞Ｆ４＿２（０．５１９５）＞Ｆ４＿
３（０．４８１６）＞Ｆ４＿４（０．４５５５）。其中Ｆ４＿５（卓越×百
盛）表现最好，综合评估关联度为０．８５８２；Ｆ４＿６（多
福×卓越）、Ｆ４＿８（百盛×多福）分列第２、３位，有较
好的推广前景，Ｆ４＿２（邦德×百盛）、Ｆ４＿３（多福×邦
德）、Ｆ４＿４（邦德×卓越）表现较差。
３　讨论与结论
３．１　作物性状间关系复杂，且受到环境的影响，是
一个具有许多不确定因素的灰色系统。近年发展起
来的灰色关联分析是通过分析性状变化趋势的相似
程度，来衡量性状间的关联程度高低。这种方法能
５０１
草　地　学　报 第２０卷
表７　黑麦草杂交新品系综合评估关联度
Ｔａｂｌｅ　７　Ｇｒｅｙ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ
ｄｅｇｒｅｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｄｅａｌ　ｖａｒｉｅｔｙ　ａｎｄ　ｈｙｂｒｉｄ　ｓｔｒａｉｎｓ
品系Ｓｔｒａｉｎ
综合评估关联度及序列
Ｇｒｅｙ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｇｒｅｅ　ａｎｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ
Ｆ４＿１　 ０．６７２６（４）
Ｆ４＿２　 ０．５１９５（６）
Ｆ４＿３　 ０．４８１６（７）
Ｆ４＿４　 ０．４５５５（８）
Ｆ４＿５　 ０．８５８２（１）
Ｆ４＿６　 ０．７５２７（２）
Ｆ４＿７　 ０．５８８７（５）
Ｆ４＿８　 ０．７３４０（３）
在数据较少、信息不完整、分布不典型的情况下，得
到较为可靠的结果［１２，１４］。以本研究为例，在黑麦草
育种过程中，优株的数量有限，可获得的数据量较
少。但基于灰色关联的作物灰色育种系统仍能良好
地对其进行分析，并得出量化的结果。
３．２　黑麦草品种多样性丰富，性状间关系复杂，明
确这些关系对其育种具有重要的指导意义。目前，
高产、优质是黑麦草育种的主要目标。而本研究选
取黑麦草单株鲜重、茎叶比、净光合作用速率作为目
标性状。结果表明：黑麦草单株鲜重与分蘖数、茎
粗、叶长关联度最大。这与伊利等［１４］在研究杂交高
丹草（Ｓｏｒｇｈｕｍ　ｂｉｃｏｌｏｒ×Ｓ．ｓｕｄａｎｅｎｓｅ）时所得结果
相符。多分蘖是禾本科牧草高产的基础，茎粗和叶
长也从茎、叶两方面间接影响了黑麦草的产量。茎
叶比是反应牧草品质的重要指标［２２］。灰色关联分
析表明：茎叶比与有效分蘖率、株高关联度较大。由
于在茎叶分离时，花序合并在茎中，所以植株有效分
蘖率越低，则茎叶比越小。在选育时适当限制株高
也可降低茎叶比，从而提高黑麦草的品质。净光合
作用速率是筛选高光效、高水分利用效率品系的重
要指标。灰色关联分析结果表明：与净光合作用速
率有较大关联度的性状是叶宽和生育期。因此，在
筛选高光合品系时应选择叶片较宽、生育期较长的
品系。
３．３　品种多维综合评估程序能够同时考虑多个育
种目标性状，对品系或品种进行综合评估，因此其分
析结果更为客观、全面，功能远强于传统的分析方
法。类似的方法已应用于三叶草（Ｔｒｉｏｆｌｉｕｍ　ｒｅ－
ｐｅｎｓ）的生产性能以及营养价值的评价中［２３］。本试
验品种灰色多维综合评估结果表明：Ｆ４＿５（卓越×百
盛）、Ｆ４＿６（多福×卓越）、Ｆ４＿８（百盛×多福）这３个
品系的综合性状最好。在以往的引种评价中，唐成
斌和龙绍云［２４］认为鸭茅罗托（Ｄａｃｔｙｌｉｓ　ｇｌｏｍｅｒａｔａ
‘Ｌｏｔｅｒ’）与其理想品种关联度最大，为０．８０；蒋齐
和徐荣［２５］认为草坪草草地早熟禾瓦巴斯（Ｐｏａ
ｐｒａｔｅｎｓｉｓ‘Ｗａｂａｓｈ’）表现最好，综合评估关联度为
０．７４；田伯红等［１４］则认为草地早熟禾亨特（Ｐ．
ｐｒａｔｅｎｓｉｓ‘Ｈｕｎｔｓｖｉｌｅ’）的综合评估关联度最高，为
０．６５。而本研究中Ｆ４＿５，Ｆ４＿６和Ｆ４＿８的综合评估
关联度都大于０．７，最高的Ｆ４＿５为０．８５８２，这也间
接地说明Ｆ４＿５，Ｆ４＿６和Ｆ４＿８这３个新品系具有较
大的发展潜力。
Ｆ４＿５单株鲜重高、分蘖力强、生育期较长，而植
株高度较矮、茎叶比低。Ｆ４＿６和Ｆ４＿８株丛高度较
高，单株产量、分蘖力稍逊于Ｆ４＿５，但其净光合作用
速率较高。但Ｆ４＿８品系越冬率较低，不适合北方早
霜冻、多雪、低温天气，还需进一步改良。
３．４　在目标性状灰色关联分析中，灰色关联度描述
的是２个性状在坐标轴上形成的２条折线之间的近
似程度。近似度越高，关联度越大。因此，灰色关联
分析可对正相关的２个性状做出合理判断，而对负
相关性状无法给出准确结论。例如叶长与茎叶比成
极显著负相关［２２］，但灰色关联分析并未显示此结
果。如何利用灰色关联理论对负相关数据进行分析
还需进一步研究。
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（责任编辑　李美娟
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《草地学报》２０１２年新版块简介
为了进一步提升《草地学报》的影响力和质量，学报将从２０１２年开始改为５个版块，分别是：前
沿进展、研究论文、技术创新、研究简报、硕博论文精要。
前沿进展：学报是学术机构对外交流的窗口，增设此版块专门刊载国内外草地科学研究及相关
领域的新进展和新方向，以及对国内相关新政策的解读和分析探讨，促进草地科学及相关领域对外
的交流。
研究论文：学报是学术成果传播的载体，此版块主要刊登国内外草地科学研究及相关领域的新
成果、新理论、新进展；以学报为载体，促进各高校、各科研院所以及各基层站点相互交流了解。
技术创新：学报是理论技术创新的平台，增设此版块主要是面向基层和生产前线的科研及工作
人员，刊载基于多年实践工作经验所得到的理论及技术创新，促进创新技术的推广和应用。
研究简报：为进一步做好学术成果的传播交流，此版块将为初期研究成果及阶段性成果提供展
示及交流的平台。
硕博论文精要：学报是培养学术新人的园地，此版块主要面向各高校及各科研院、所、站毕业的
硕士、博士研究生，可将自己所做的研究内容精炼至１５００～２０００字进行投稿，不需要英文对照。要
包括所从事领域的研究进展、方法以及研究结果。
２０１２年，《草地学报》将迎来一个新的起点，欢迎国内外从事草地科学、草地生态、草地畜牧业和
草坪业及相关领域的高校师生，科研院、所、站的科研和工作人员投稿，我们将竭诚为您提供最好的
平台和服务。
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