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Canonical correlation analysis of main agronomic and yield characteristics of India rapeseeds (Brassica juncea) in the Tibetan Plateau

西藏高原环境下印度芥菜型油菜农艺性状的典型相关分析



全 文 :中国生态农业学报 2012年 2月 第 20卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Feb. 2012, 20(2): 242−246


* 国家自然科学基金项目(30760122)、国家高新技术研究发展计划(863 计划)项目(2009AA101105)及国家农业部引进国际先进农业科学
技术项目(948项目)(2010-Z54)资助
** 通讯作者: 王建林(1969—), 男, 教授, 主要从事油菜生物多样性的研究工作。E-mail: xzwangjl@126.com
蒙祖庆(1983—), 男, 硕士, 讲师, 主要从事作物种质资源与遗传育种研究。E-mail: mengzuqing@yahoo.com.cn
收稿日期: 2011-03-18 接受日期: 2011-08-03
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.00242
西藏高原环境下印度芥菜型油菜农艺性状的
典型相关分析*
蒙祖庆 次仁央金 宋丰萍 王建林**
(西藏农牧学院 林芝 860000)
摘 要 为了调查西藏高原环境下, 印度芥菜型油菜的农艺性状表现, 本文以引进的 20 份印度芥菜型油菜为
材料, 采用单因素随机区组设计并结合典型相关分析方法, 对其主茎性状(4个变量)、分枝性状(3个变量)、角
果性状(3个变量)、生育期性状(4个变量)、产量性状(4个变量)等 5组农艺性状(共含 18个变量)间的典型相关
关系进行了研究。结果表明: 印度芥菜型油菜单株产量主要由单株有效角果数决定; 影响印度芥菜型油菜产量
性状最主要因素是角果性状, 其次是分枝性状、生育期性状和主茎性状; 印度芥菜型油菜在产量性状、角果性
状、分枝性状、生育期性状、主茎性状等 5 组性状间均有密切的联系。本文所得结论可为引进印度芥菜型油
菜新品种资源的开发和利用提供科学依据。
关键词 西藏高原 印度芥菜型油菜 农艺性状 典型相关
中图分类号: S565.4 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)02-0242-05
Canonical correlation analysis of main agronomic and yield characteristics of
India rapeseeds (Brassica juncea) in the Tibetan Plateau
MENG Zu-Qing, Cirenyangjin, SONG Feng-Ping, WANG Jian-Lin
(College of Tibet Agricultural and Animal Husbandry, Linzhi 860000, China)
Abstract To investigate the agronomic performance of India rapeseeds (Brassica juncea) under the Tibetan Plateau environment, a
randomized block experiment involving 20 Indian rapeseeds materials was conducted in Tibet. The canonical correlation analysis of
4 main stem characteristics (plant height, main stem basal diameter, main inflorescence length and first branch pod number), 3 branch
characters (branch height, effective branch number per plant and effective first branch number), 3 silique characters (pod length, pod
width and pod beak length), 4 phenophase characters (vegetative growth days, shared days of vegetative and reproductive growth,
reproductive growth days and entire growth period days) and 4 yield characters (effective pod number per plant, seed number per pod,
1000-grain weight and yield per plant) were analyzed. The results indicated that effective pod number per plant was the main factor
of Indian rapeseed yield components. Silique characters were most critical for high-yield, followed by branch, phenophase and main
stem characters. Main stem, branch, silique, phenophase and yield characters were closely related. The results provided the scientific
basis for the development and utilization of Indian rapeseeds in the Tibetan Plateau environment.
Key words Tibetan Plateau, Indian rapeseed (Brassica juncea), Agronomic characters, Canonical correlation analysis
(Received Mar. 18, 2011; accepted Aug. 3, 2011)
芥菜型油菜(Brassica juncea)是西藏主要栽培油
菜类型之一, 具有耐瘠薄、适应性广、抗寒、抗旱、
耐热、黄籽、抗裂荚等优良特点[1−2]。西藏油菜产区
海拔高、气温低、蒸发量大、降水少, 给油菜的生产
造成严重影响, 近年来自然灾害频发, 低温干旱等恶
劣天气给西藏地区油菜高产稳产带来极大困难 [3−4],
油菜的防灾减灾成了亟待研究的课题, 引种、筛选
和培育高产、高抗油菜新品种已经成为该区油菜生
第 2期 蒙祖庆等: 西藏高原环境下印度芥菜型油菜农艺性状的典型相关分析 243


产的主攻目标[2,5−6]。引进国外高抗油菜品种(系)是快
速解决问题的有效办法之一。印度与我国西藏接壤,
具有许多抗寒抗旱的优良芥菜型油菜品种资源。为
此, 我们在农业部“948”项目的资助下, 从印度引进
20 份抗寒抗旱芥菜型油菜优良新品种, 但是印度芥
菜型油菜农艺性状间关系问题目前尚不清楚。本文
试图用典型相关分析方法, 对印度芥菜型油菜的主
茎性状、分枝性状、角果性状、生育期性状、产量
性状等 5组农艺性状 18个变量的相互关系进行研究,
以揭示印度芥菜型油菜各性状间的相互关系, 为印
度芥菜型油菜能更好地用于西藏油菜的生产和育种
提供科学依据。
1 试验材料和方法
1.1 试验材料
本试验材料为 20个印度芥菜型油菜新品系, 由
西藏农牧学院王建林教授从国外引进。材料名称见
表 1。

表 1 供试材料名称
Table 1 Name of the tested India rapeseeds (B. juncea )
序号 Number 名称 Name 序号 Number 名称 Name
1 JM018 11 RK-05-1
2 JM004 12 Kranti
3 JM016 13 Rohini
4 JR042 14 RK-05-2
5 JO009 15 JMWR-941-1-2
6 JO006 16 NDR05-2
7 RH-9902 17 RL-2106
8 JGM3-02 18 RM-110
9 PRB-2004-06 19 RH-0202
10 RRN-598 20 Varuna

1.2 试验方法
本试验于 2010 年在西藏农牧学院实验农场进
行, 选用引进的 20个印度油菜材料进行春播试验。
试验田为沙性土质, 前茬为玉米, 肥力中等。播种前
施底肥(磷酸二铵 40 kg·667m−2, 尿素 10 kg·667m−2),
后期不追肥。采用 30 cm×50 cm的株行距大田穴播
(直播)方法, 3 叶 1 心时定苗, 每穴留长势好的健康
苗 1株。每个品系播 1个面积为 12 m2的小区, 设 3
次重复。2010年 4月 4日播种, 4月 14日出苗, 8月
中下旬收获, 成熟期从每小区随机抽取 10株植株考
种分析, 考种及生育期各性状指标调查方法均参照
参考文献[7]。
将 20个材料的 18个性状分成 5组, 即: 主茎性
状, 包括株高 X1、主茎基部粗 X2、主花序长度 X3、
主花序角果数 X4; 分枝性状, 包括分枝高度 X5、单
株有效分枝数X6、一次有效分枝数X7; 角果性状, 包
括角果长度 X8、角果宽度 X9、果喙长度 X10; 生育期
性状, 包括营养生长天数 X11、营养与生殖生长并进
天数 X12、生殖生长天数 X13、全生育期天数 X14; 产
量性状, 包括单株有效角果数 X15、每角果粒数 X16、
千粒重 X17、单株产量 X18。所有数据采用统计软件
DPS 7.05进行分析和处理。
2 结果与分析
2.1 各农艺性状间的简单相关
表 2 简单相关分析结果表明, 产量性状中, 对单
株产量而言, 印度芥菜型油菜的单株产量与单株有
效角果数、主花序角果数、角果宽度、主花序长度、
一次有效分枝数、营养生长天数、全生育期天数呈极
显著正相关, 与单株有效分枝数显著正相关, 与分枝
部位呈极显著负相关。其相关系数绝对值表现为营养
生长天数>全生育期天数>主花序角果数>主花序长
度、一次有效分枝数>角果宽度>分枝部位>单株有效
角果数>单株有效分枝数。对单株有效角果数而言,
印度芥菜型油菜单株有效角果数与株高、主花序长
度、主花序角果数、角果长度、角果宽度、营养生长
天数、生殖生长天数极显著正相关, 与分枝部位极显
著负相关。其相关系数绝对值从大到小的顺序是主花
序长度>单株有效分枝数>一次有效分枝数>主花序
角果数>分枝高度、生殖生长天数>营养生长天数>株
高。对每角果粒数而言, 印度芥菜型油菜每角果粒数
与角果长度极显著正相关。对千粒重而言, 印度芥菜
型油菜千粒重与角果宽度极显著正相关。说明提高印
度芥菜型油菜单株产量主要靠提高单株有效角果数。
影响单株有效角果数的性状指标是主花序长度、单株
有效分枝数、一次有效分枝数、主花序角果数、分枝
高度、生殖生长天数、营养生长期和株高。影响每角
果粒数的性状指标是角果长度; 影响千粒重的性状
指标是角果宽度; 要筛选单株有效角果数多的材料,
应重点选择主花序长、单株有效分枝多、主花序角果
多、分枝部位低的材料为好; 要筛选每角果粒数多的
材料, 应重点选择角果较长的材料为好; 要筛选千粒
重大的材料, 应重点选择角果较宽的材料为好。
2.2 各农艺性状间的典型相关
由表 3 可知, 印度芥菜型油菜的产量性状和主
茎性状间, 第一典型相关系数 λ1 达到显著水平, 相
关信息占两组性状总相关信息的 63.62%; 产量性状
与分枝性状间, 第 1 典型相关系数 λ1达到显著水平,
相关信息占两组性状总相关信息的 76.85%; 产量性
状与角果性状间, 前两个典型相关系数 λ1、λ2达到极
显著水平 , 相关信息占两组性状总相关信息的
98.83%; 产量性状与生育期性状间, 第 1 典型相关
244 中国生态农业学报 2012 第 20卷


系数 λ1 达到极显著水平, 相关信息占两组性状总相
关信息的 68.01%。表明印度芥菜型油菜产量性状与
角果性状间的相关系数最大, 其次是分枝性状、生
育期性状和主茎性状。若改善印度芥菜型油菜的产
量性状, 重点要抓好角果性状, 其次是分枝性状、生
育期性状和主茎性状。

表 2 印度油菜 18个农艺性状变量间的相关系数
Table 2 Correlation coefficients between 18 variables of agronomic characters of Indian rapeseeds (B. juncea)
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18
X1 1.00
X2 −0.04 1.00
X3 0.39 −0.14 1.00
X4 0.24 −0.10 0.61** 1.00
X5 −0.29 0.10 −0.45* −0.60** 1.00
X6 0.08 −0.14 0.72** 0.79** −0.48* 1.00
X7 −0.01 −0.01 0.69** 0.57** −0.46* 0.71** 1.00
X8 −0.02 −0.42 −0.04 0.03 −0.17 −0.15 0 1.00
X9 0.11 0.21 0.37 0.19 −0.09 0.15 0.40 0.02 1.00
X10 0.15 0.11 −0.10 0.10 −0.07 −0.05 −0.24 0.15 −0.01 1.00
X11 0.07 −0.20 0.66** 0.59** −0.44* 0.55** 0.66** 0.04 0.53* −0.17 1.00
X12 0.16 0.23 −0.23 0.21 −0.33 −0.02 −0.13 0.05 0.31 0.18 0.09 1.00
X13 0.36 −0.21 0.63** 0.34 −0.31 0.37 0.50* 0.11 0.65** −0.30 0.76** 0.14 1.00
X14 0.20 −0.03 0.41 0.36 −0.38 0.30 0.43* 0.12 0.68** −0.20 0.80** 0.50* 0.87** 1.00
X15 0.49* −0.09 0.80** 0.60** −0.56** 0.78** 0.70** −0.11 0.18 0 0.55** −0.03 0.56** 0.42 1.00
X16 −0.20 −0.29 0.12 0.18 −0.19 0.03 0.10 0.78** 0.29 0.29 0.25 −0.07 0.21 0.18 −0.08 1.00
X17 −0.08 0.17 0.24 0.13 −0.02 0.18 0.36 −0.35 0.77** −0.11 0.39 0.18 0.43 0.43 0.04 0.03 1.00
X18 0.17 −0.14 0.62** 0.70** −0.58** 0.53* 0.62** 0.14 0.60** −0.01 0.90** 0.36 0.74** 0.84** 0.57** 0.28 0.39 1.00
X1: 株高 Plant height; X2: 主茎基部粗 Basal diameter of main stem; X3: 主花序长度 Length of main inflorescence; X4: 主花序角果数 Pod
number of the first branch; X5: 分枝高度 Branching height; X6: 单株有效分枝数 Effective branch number per plant; X7: 一次有效分枝数 Effec-
tive first branch number; X8: 角果长度 Pod length; X9: 角果宽度 Pod width; X10: 果喙长度 Pod beaks length; X11: 营养生长天数 Vegetative
growth days; X12: 营养与生殖生长并进天数 Shared days of vegetative growth and reproductive growth; X13: 生殖生长天数 Reproductive growth
days; X14: 全生育期天数 Days of whole growth period; X15: 单株有效角果数 Effective pod number per plant; X16: 每角果粒数 Seed number per
pod; X17: 千粒重 1000-grain weight; X18: 单株产量 Yield per plant; 下同 The same below.

表 3 印度芥菜型油菜各农艺性状间的典型相关系数
Table 3 Canonical correlation coefficients between agronomic characters of Indian rapeseeds (B. juncea)
第 1组 First group 第 2组 Second group 典型相关系数
Canonical correlation coefficient (λ)
卡方值统计量
χ2 statistic
Df λ2/∑λ2
λ1=0.876 1* 28.257 5 16 0.636 2
λ2=0.511 3 7.096 0 9 0.216 7
λ3=0.327 8 2.701 4 4 0.089 1
产量性状(4个变量)
Yield character (four variables)

主茎性状(4个变量)
Main stem character (four variables)

λ4=0.264 7 1.053 2 1 0.058 1
λ1=0.872 1* 25.174 9 12 0.765 8
λ2=0.393 1 3.737 5 6 0.155 6
产量性状(4个变量)
Yield character (four variables)

分枝性状(3个变量)
Branch character (three variables)
λ3=0.279 5 1.220 0 2 0.078 7
λ1=0.908 1** 44.447 4 12 0.534 5
λ2=0.836 7** 18.336 5 6 0.453 8
产量性状(4个变量)
Yield character (four variables)
角果性状(3个变量)
Silique character (three variables)
λ3=0.134 1 0.274 4 2 0.011 7
λ1=0.960 0** 44.702 6 16 0.680 1
λ2=0.622 1 7.777 7 9 0.285 6
λ3=0.168 3 0.682 1 4 0.020 9
产量性状(4个变量)
Yield character (four variables)



生育期性状(4个变量)
Phenophase character (four variables)


λ4=0.134 8 0.265 7 1 0.013 4
λ1=0.584 8 9.157 4 12 0.654 7
λ2=0.373 4 2.880 5 6 0.266 9
角果性状(3个变量)
Silique character (three variables)

主茎性状(4个变量)
Main stem character (four variables)
λ3=0.202 4 0.627 7 2 0.078 4
λ1=0.548 6 7.526 2 9 0.713 8
λ2=0.334 6 1.976 6 4 0.265 5
角果性状(3个变量)
Silique character (three variables)

分枝性状(3个变量)
Branch character (three variables)
λ3=0.093 4 0.135 7 1 0.020 7
λ1=0.896 4** 29.447 4 12 0.733 5
λ2=0.517 1 5.038 6 6 0.244 1
分枝性状(3个变量)
Branch character (three variables)

主茎性状(4个变量)
Main stem character (four variables)
λ3=0.156 5 0.372 1 2 0.022 4

第 2期 蒙祖庆等: 西藏高原环境下印度芥菜型油菜农艺性状的典型相关分析 245


2.3 各农艺性状间典型变量的构成与分析
2.3.1 产量性状与主茎性状间典型变量的构成及分析
由表 4 可知, 印度芥菜型油菜产量性状与主茎
性状间, 第 1 对典型变量相关显著。在第 1 对典型
变量中, U1中单株有效角果数 X15的系数最大, 单株
产量X18的系数较大; V1中主花序长度X3的系数最大,
主花序角果数 X4系数较大。说明印度芥菜型油菜产
量性状与主茎性状典型变量间典型相关显著主要是
由单株产量、单株有效角果数与主花序长度、主花
序角果数相关密切引起的。要选择单株产量、单株
有效角果数优良的材料主要应考察主花序长度、主
花序角果数等性状。
2.3.2 产量性状与分枝性状间典型变量的构成及分析
由表 4 可知, 印度芥菜型油菜产量性状与分枝
性状间, 第 1 对典型变量相关显著。在第 1 对典型
变量中, U1中单株有效角果数 X15的系数最大, 单株
产量 X18、千粒重 X17的系数较大; V1中主花序长度
X3、单株有效分枝数 X6、一次有效分枝数 X7的系数
最大, 说明印度芥菜型油菜产量性状与分枝性状间
相关显著主要是由单株产量、单株有效角果数、千
粒重与单株有效分枝数、一次有效分枝数相关密切
引起的。要选择单株产量、单株有效角果数优良的
材料应从单株有效分枝数、一次有效分枝数等性状
方面选择为好。
2.3.3 产量性状与角果性状间典型变量的构成及分析
由表 4 可知, 印度芥菜型油菜产量性状与角果
性状间, 第 1 对典型变量相关显著。在第 1 对典型
变量中, U1 中千粒重 X17 的系数最大, 每角果粒数
X16的系数虽为负值, 但绝对值较大; V1中角果长度
X8的系数虽为负值但绝对值最大, 角果宽度 X9的系
数较大。U2 中每角果粒数的系数虽为负值, 但绝对
值最大, 千粒重、单株产量的系数虽为负值, 但绝对
值也较大。V2中角果宽度 X9的系数虽为负值但绝对
值最大, 角果长度 X8 的系数虽为负值, 但绝对值也
较大。说明印度芥菜型油菜产量性状与角果性状间
相关显著主要是由单株产量、每角果粒数、千粒重
与角果长度、角果宽度相关密切引起的。要选择单
株产量、每角果粒数、千粒重优良的材料, 从角果
长度、角果宽度等性状方面选择为好。
2.3.4 产量性状与生育期性状间典型变量的构成及
分析
由表 4 可知, 印度芥菜型油菜产量性状与生育
期性状间, 第 1 对典型变量相关显著。在第 1 对典
型变量中, U1中单株产量的系数最大; V1中营养生长
天数 X11的系数最大, 营养与生殖生长并进天数 X12、
生殖生长天数 X13的系数都较大, 全生育期天数 X14
的系数虽为负值, 绝对值也较大。说明印度芥菜型
油菜产量性状与生育期性状间相关显著主要是由单
株产量与营养生长天数、营养与生殖生长并进天数、
生殖生长天数、全生育期天数相关密切引起的。印
度芥菜型油菜的选育中, 若要筛选单株产量高的材
料, 应选择前期营养生长较长、全生育期较短的材
料(即早熟材料)。
2.3.5 分枝性状与主茎性状间典型变量的构成及分析
由表 4 可知, 印度芥菜型油菜分枝性状与主茎
性状间, 第 1 对典型变量相关显著。在第 1 对典型
变量中, U1中单株有效分枝数 X6、一次有效分枝数
X7 的系数虽为负值但绝对值最大; V1 中主花序长度
X3、主花序角果数 X4的系数虽为负值但绝对值最大。
说明印度芥菜型油菜分枝性状与主茎性状间相关显
著主要是由单株有效分枝数、一次有效分枝数与花
序长度、主花序角果数相关密切引起的。筛选单株
有效分枝、一次有效分枝优良的材料, 应该选择主
花序长、主花序角果数多的材料。

表 4 印度芥菜型油菜各农艺性状间相关显著的各对典型变量的构成
Table 4 Formation of canonical variables for correlation significance between agronomic characters of Indian rapeseeds (B. juncea)
性状 Character 典型变量的构成 Formation of canonical variable
U1=0.789 2X15+0.130 5X16+0.091 5X17+0.275 2X18 产量性状与主茎性状 Yield and main stem characters
V1=0.098 4X1−0.011 5X2+0.706 9X3+0.341 9X4
U1=0.822 4X15+0.124 2X16+0.170 8X17+0.210 1X18 产量性状与分枝性状 Yield and branch characters
V1 =−0.270 7X5+0.446 7X6+0.455 8X7
U1=0.091 5X15−0.571 0X16+0.804 5X17+0.060 5X18
V1=−0.791 3X8+0.575 1X9−0.155 7X10
U2=0.077 8X15−0.692 2X16−0.350 8X17−0.389 8X18
产量性状与角果性状 Yield and silique characters



V2=−0.531 0X8−0.818 4X9−0.109 7X10
U1=0.076 0X15−0.035 3X16+0.097 0X17+0.923 2X18 产量性状与生育期性状 Yield and phenophase characters
V1=1.096 6X11+0.615 8X12+0.640 7X13−0.873 1X14
U1=0.139 4X5−0.733 9X6−0.2425 0X7 分枝性状与主茎性状 Branch and main stem characters
V1=0.265 7X1+0.004 6X2−0.587 2X3−0.595 5X4

246 中国生态农业学报 2012 第 20卷


3 讨论与结论
典型相关分析结果表明 : 在西藏高原环境下 ,
印度芥菜型油菜产量性状与角果性状、分枝性状、
生育期性状和主茎性状均存在密切联系。影响印度
芥菜型油菜产量性状的主要是角果性状, 其次是分
枝性状、生育期性状和主茎性状。该结果在简单相
关分析的基础上明确了各相关变量的显著关系, 根
据试验及相关文献 , 典型相关结果更符合实际情
况。进一步指示实践生产中选择各农艺性状时综合
考察各性状的实际情况并做出全面分析, 得出比较
符合实际的结论, 有助于更清晰地了解印度芥菜型
油菜不同类型变量间的综合表现。
在西藏高原环境下, 印度芥菜型油菜的产量性
状中的各产量构成因素分别与角果性状中的角果
长、角果宽, 分枝性状中的单株有效分枝数、一次
有效分枝数, 主茎性状中的主茎花序长度、主花序
角果数等性状相关显著。因此选育单株产量较高的
印度芥菜型油菜种质资源, 应重点选择角果长宽比
例适中、主花序较长、主花序角果数较多的材料; 同
时注重有效分枝数较多、一次有效分枝多的材料选
择。以上各性状间的趋同演变规律及其各性状与产
量之间的相互关系, 为印度芥菜型油菜种质资源的
开发利用、亲本选育、后代选择提供了技术支持。
在物候性状中, 印度芥菜型油菜营养生长期、
全生育天数与产量性状相关性显著。在西藏高原环
境下, 印度芥菜型油菜生育期表现较短, 这与西藏
气候有着密不可分的联系; 同时前期营养生长天数
较长的材料, 单株产量表现较好。这可能是单株产
量形成与油菜早期的器官分化及营养物质积累有
关。因此在西藏气候条件下, 进行印度芥菜型油菜
的选育, 在选择全生育期天数较短即早熟材料的同
时, 应参考前期营养生长的天数, 尽量选择前期营
养生长时间较长的材料。
在相关变量较多的情况下 , 采用典范相关分
析能够抓住众多相关变量的主要矛盾 , 从而反映
两组性状间相关性的本质 , 这是简单相关所不能
解决的 [8−11], 典型相关分析已成功应用在多种农作
物的研究中[12−14]。故本文所得结论能为印度芥菜型
油菜新品种资源的开发和利用提供科学依据, 同时
对油菜杂交育种中亲本培育、选配、后代选择及杂
种优势的利用等具有一定的参考价值。
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