全 文 ：收稿日期:2010 － 05 － 30
基金项目:安徽省教育厅高校青年教师资助项目(2006 jql 194)。
作者简介:周玉丽(1975 －) ，女，甘肃省敦煌市人;实验师，主要从事蔬
菜栽培方面的研究工作。
通讯作者:舒英杰，E-mail:xuanxuan051010@ 163． com。
乌塌菜主要植物学性状的变异及主成分分析
周玉丽， 舒英杰， 常树强
(安徽科技学院， 安徽 凤阳 23310)
Variation and Principal Components Analysis on Primary Botanical Characters of Black
Cabbage(Brassica campesttris L． ssp． chinesis(L． )Makino var． rosularis Tsen et Lee)
ZHOU Yu-li，SHU Ying-jie，CHANG Shu-qiang
摘要:对 63 个乌塌菜品种的株高、最大展幅、单株叶片数、最大
叶片面积、最大叶柄长、最大叶柄宽、单株鲜重、单株叶片重、单
株叶柄重、最大叶片长、最大叶片宽、内叶色泽、外叶色泽、叶片
茸毛、叶柄色泽、叶柄凹平等 16 个植物学性状指标进行了观测
和主成分分析。结果表明，乌塌菜的主要植物学性状具有较丰
富的变异潜力，其中单株叶片数、单株叶片重、最大叶片面积、
单株叶柄重、最大叶柄长、单株鲜重、最大叶柄宽和株高变异幅
度较大，最大叶片长、最大叶片宽、最大展幅变异幅度较小;主
成分分析表明，株高、最大展幅、单株叶片数、最大叶片面积和
最大叶柄长 5 个植物学性状累积贡献率为 85． 100 7%，可反映
出乌塌菜主要植物学特征性状的基本信息。
关键词: 乌塌菜;植物学性状;变异;主成分分析
中图分类号: S 634． 4 文献标志码: A
文章编号:1001 － 4705(2010)08-0061-04
乌塌菜(Brassica campesttris L． ssp． chinesis(L．)
Makino var． rosularis Tsen etLee) ，别名塌菜、塌棵菜、
塌地菘、太古菜、黑菜等，为十字花科芸薹属芸薹种白
菜亚种的一个变种，是常规二倍体小白菜，原产中国，
主要分布在我国长江流域。乌塌菜叶色浓绿、叶片肥
嫩，口感清新爽脆，可炒食、作汤、凉拌，色美味鲜，营养
丰富。尤以秋栽一茬，经霜雪后，味更美而著名，被视
为白菜中的珍品［1，2］。
主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思
想，把多指标转化为少数几个综合指标［3］。在用统计
方法研究多变量问题时，变量太多会增加计算量和分
析问题的复杂性，人们希望在进行定量分析的过程中，
涉及的变量较少，得到的信息量较多。主成分分析正
是适应这一要求产生的，是解决这类题的理想工具。
能够反映不结球类白菜植物学性状的指标很多，它们
之间相互影响相互制约而且所反映的侧重点又各有不
同，因此，需要从这多个相互关联的性状指标中选出几
个新的综合变量，而又不丢失原来多个性状指标所提
供的主要信息，从而简化数据结构，降低分析难度［4］。
本试验应用主成分分析法，对 63 个乌塌菜品种的 16 个
植物学性状进行观测和主成分分析，以期为乌塌菜种质
资源的正确评价、分类以及合理开发利用提供参考。
1 材料和方法
1． 1 供试材料
材料收集自乌塌菜主栽区的 63个乌塌菜品种，其中
安徽省40份，其他省23份，具体名称、编号及来源见表1。
表 1 供试乌塌菜品种情况简介
品种
代号
品种
名称
种子
来源
品种
代号
品种
名称
种子
来源
品种
代号
品种
名称
种子
来源
W1 黑秀 002 安徽 W22 绿领黑心乌 江苏 W43 精选黑心乌 湖北
W2 黑心乌 安徽 W23 春和黑心乌 安徽 W44 金珠乌菜 安徽
W3 精选黑心乌 安徽 W24 菊花心 山东 W45 优选黄心菜 宁夏
W4 黑心乌 江西 W25 金寒玉 安徽 W46 绿领黄心乌 江苏
W5 金农绿金花 安徽 W26 原种黑金乌 安徽 W47 黄金乌 山东
W6 诚信寒玉 安徽 W27 雪里藏金 安徽 W48 东方明珠 安徽
W7 明珠 安徽 W28 黑乌一号 安徽 W49 绿叶菊花心 安徽
W8 黄心乌 安徽 W29 冬询黄心乌 安徽 W50 新皖金菊 安徽
W9 淮南黄心乌 河南 W30 精选黄心乌 江西 W51 金雪球 998 安徽
W10 黄心乌 7 号 安徽 W31 黄妃 江西 W52 雪里金花 河南
W11 精选菊花心 安徽 W32 淮南菊花心 安徽 W53 安徽黄地黄 安徽
W12 金黄冠 安徽 W33 绿圆菊花心 山东 W54 乌白菜 安徽
W13 黄雪球 安徽 W34 塌地乌三号 安徽 W55 优选黄芽 14 浙江
W14 精选黄心乌 河南 W35 塌地乌一号 安徽 W56 乌菜一号 安徽
W15 菊花心 河北 W36 塌地乌二号 安徽 W57 黑心乌 安徽
W16 雪莲 安徽 W37 绿领乌塌菜 江苏 W58 傲雪金花 安徽
W17 黄心乌 安徽 W38 塌地乌六号 安徽 W59 黄心 998 安徽
W18 瓢儿芽 江苏 W39 黑油白菜 宁夏 W60 精选黑心乌 河北
W19 矮黄乌菜 安徽 W40 精选黄心乌 湖北 W61 傲雪 安徽
W20 诚信满地金 安徽 W41 乌塌菜 安徽 W62 黑珍珠 安徽
W21 乌菜一号 安徽 W42 特选黄心乌 北京 W63 高产乌塌菜 河南
·16·
资源与利用 周玉丽 等:乌塌菜主要植物学性状的变异及主成分分析
DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2010.08.086
1． 2 试验方法
试验在安徽科技学院种植园内进行，材料于 2008
年 9 月 9 日播种育苗，10 月 9 日定植。每品种定植二
小区，小区面积 2 m2，定植株行距为 25 cm × 25 cm，每
小区 32 株，两次重复，随机排列。生育期内的管理按
常规方法进行，每次施肥、浇水、防治病虫害等措施各
品种间保持一致。于产品器官形成期各品种选有代表
性的 10 株测定相关指标，取 10 株的平均值作为该性
状的平均值。
1． 3 测定项目与方法
测定项目有:株高(x1)、最大展幅(x2) (以对角线
两叶片间最大值计)、单株叶片数(x3) (以叶面积大于
1 cm2 的叶片计)、最大叶片面积(x4) (用印相质量测
定法测定)、叶柄长(x5)、叶柄宽(x6)、单株鲜重(x7)、
单株叶片重(x8)、单株叶柄重(x9)、最大叶片长(x10)、
最大叶片宽(x11)、外叶色泽(x12)、内叶色泽(x13)、叶
片茸毛(x14)、叶柄凹平(x15)和叶柄色泽(x16)。
1． 4 分析方法
应用 DPS(6． 50)软件包中的主成分分析程序，由
样本相关矩阵出发，原始数据经标准化处理后，计算性
状相关矩阵 R 的特征值和规格化特征向量，并根据性
状特征值和原变量个数计算每个主成分的贡献率和累
计贡献率，以累计贡献率达到 85%以上确定主成分个
数，建立主成分方程，由此确定品种间的重要性状指
标［5，6］。
2 结果与分析
2． 1 乌塌菜主要植物学性状的变异
2． 1． 1 乌塌菜主要数量性状的变异
63 个乌塌菜品种的 11 个主要数量性状特征及变
异情况如表 2，由表 2 可以看出，63 个乌塌菜品种各
主要数量性状均存在不同程度的变异。通过具体分析
发现:单株叶片数、单株叶片重、最大叶片面积和单株
叶柄重的变幅最大，变异范围分别为 21 ～ 136 片、
0． 09 ～ 0． 56 kg、35． 27 ～ 373． 87 cm2 和 0． 07 ～ 0． 27 kg，
变异系数分别为 43． 15%、38． 64%、34． 32% 和
31． 41%;最大叶柄长度和单株鲜重的变幅次之，变异
范围分别为 5． 20 ～ 18． 37 cm 和 0． 18 ～ 0． 59 kg;变异
系数分别为 28． 92%和 26． 98%;最大叶柄宽度和株高
的变幅较小，变异范围分别为 1． 47 ～ 5． 23 cm和 11． 00
～ 25． 27 cm;变异系数分别为 19． 34%和 18． 87%;最
大叶片长、最大叶片宽和最大展幅的变幅最小，变异范
围分别为 7． 73 ～ 24． 03 cm、7． 17 ～ 19． 70 cm 和 28． 03
～ 55． 57 cm;变异系数分别为 16． 72%、16． 18% 和
14． 89%。
11 个数量性状变异系数从大到小依次为:单株叶
片数 ＞单株叶片重 ＞最大叶片面积 ＞单株叶柄重 ＞最
大叶柄长 ＞单株重 ＞最大宽 ＞株高 ＞最大叶片长 ＞最
大叶片宽 ＞最大展幅。
表 2 乌塌菜主要数量性状指标特征及其变异
性状 变幅 平均值 标准差
变异系数
(%)
株高(cm) 11． 00 ～ 25． 27 15． 48 2． 92 18． 87
最大展幅(cm) 28． 03 ～ 55． 57 38． 40 5． 72 14． 89
单株叶片数 21 ～ 136 31． 08 13． 74 43． 15
最大叶片面积(cm2) 35． 27 ～ 373． 87 187． 19 64． 24 34． 32
最大叶柄长(cm) 5． 20 ～ 18． 37 8． 43 2． 44 28． 92
最大叶柄宽(cm) 1． 47 ～ 5． 23 3． 48 0． 67 19． 34
单株鲜重(kg) 0． 18 ～ 0． 59 0． 35 0． 09 26． 98
单株叶片重(kg) 0． 09 ～ 0． 56 0． 17 0． 06 38． 64
单株叶柄重(kg) 0． 07 ～ 0． 27 0． 15 0． 04 31． 41
最大叶片长 (cm) 7． 73 ～ 24． 03 16． 62 2． 78 16． 72
最大叶片宽 (cm) 7． 17 ～ 19． 70 14． 87 2． 41 16． 18
2． 1． 2 乌塌菜部分质量性状的变异
对 63 个乌塌菜品种的外叶色泽、内叶色泽、叶片
茸毛、叶柄色泽和叶柄凹平等 5 个质量性状的变异情
况进行了统计，结果见图 1。外叶色泽为浅黄色、淡绿
色和墨绿色的品种分别有 15 个、39 个和 9 个，分别占
供试品种的 23． 81%、61． 90%和 14． 29%;内叶色泽为
橘黄色、浅黄色、淡绿色和墨绿色的品种分别有 26 个、
12 个、20 个和 5 个，分别占供试品种的 41． 27%、
19． 05%、31． 75%和 7． 93%;叶片有茸毛的品种 9 个，
占 14． 29%，叶片无茸毛的品种 54 个，占 85． 71%;叶
柄凹陷的品种 15 个，占 23． 81%，叶柄扁平的品种 48
个，占 76． 19%;绿色叶柄的品种 19 个，占 30． 16%，白
色叶柄的品种 44 个，占 69． 84%。
图 1 乌塌菜部分质量性状指标分布图
·26·
第 29 卷 第 8 期 2010 年 8 月 种 子 (Seed) Vol． 29 No． 8 Aug． 2010
2． 2 乌塌菜主要植物学性状的主成分分析
2． 2． 1 特征值与贡献率
主成分的特征值和贡献率是选择主成分的依据。
表 3 列出了乌塌菜的 16 个原性状指标转化为 16 个主
成分的详细信息。从表 3 可以看出，第 1 个主成分(株
高)的特征值为 7． 003 0，贡献率为 43． 769 0%，代表了
全部性状信息的 43． 769 0%，是最重要的主成分;第 2
个主成分(展幅)的特征值为 3． 089 8，贡献率为
19． 311 2%;第 3 个主成分(叶片数)的特征值为 1． 813
45，贡献率为 11． 334 1%;第 4 个主成分(叶片面积)的
特征值为 1． 075 68，贡献率为 6． 722 9%;第 5 个主成
分(叶柄长度)的特征值为 0． 634 16，贡献率为
3． 963 5%。其他主成分的贡献率依次明显减少，前 5
个主成分的累积贡献率为 85． 100 7%，基本反映了乌
塌菜主要特征性状的信息。
表 3 乌塌菜主要植物学性状的特征值与贡献率
主
成分
特征值 贡献率
累计
贡献率
主
成分
特征值 贡献率
累计
贡献率
1 7． 003 0 43． 769 0 43． 769 0 9 0． 260 9 1． 630 6 95． 841 8
2 3． 089 8 19． 311 2 63． 080 2 10 0． 246 5 1． 540 4 97． 382 2
3 1． 813 6 11． 334 1 74． 414 3 11 0． 149 1 0． 931 6 98． 313 8
4 1． 075 7 6． 722 9 81． 137 2 12 0． 092 5 0． 577 8 98． 891 6
5 0． 634 2 3． 963 5 85． 100 7 13 0． 076 6 0． 478 7 99． 370 3
6 0． 545 2 3． 407 3 88． 508 0 14 0． 046 2 0． 288 7 99． 659 0
7 0． 515 2 3． 219 7 91． 727 7 15 0． 029 2 0． 182 7 99． 841 7
8 0． 397 4 2． 483 5 94． 211 2 16 0． 025 3 0． 158 3 100
2． 2． 2 主成分函数
主成分是原变量的正规化线性组合。主成分中各
性状载荷值的大小体现了各性状在主成分中的重要程
度［7，8］。表 4 列出了前 5 个主成分各性状相关矩阵的
特征向量，前 5 个主成分的函数表达式分别为:
y1 = 0． 302 9 x1 + 0． 319 6 x2 － 0． 126 1 x3 + 0． 348 6
x4 + 0． 265 5 x5 + 0． 178 6 x6 + 0． 322 3 x7 + 0． 281 3 x8 +
0． 321 5 x9 + 0． 354 2 x10 + 0． 347 8 x11 + 0． 132 5 x12 +
0． 101 5 x13 + 0． 032 2 x14 + 0． 061 8 x15 + 0． 026 6 x16
……(1)
y2 = 0． 141 0 x1 － 0． 033 0 x2 + 0． 206 9 x3 － 0． 077 2
x4 + 0． 063 3 x5 － 0． 215 3 x6 － 0． 093 0 x7 + 0． 009 7 x8 －
0． 029 6 x9 － 0． 089 0 x10 － 0． 100 3 x11 + 0． 390 1 x12 +
0． 502 1 x13 + 0． 044 8 x14 + 0． 467 7 x15 + 0． 476 7 x16
……(2)
y3 = － 0． 037 5 x1 + 0． 255 1 x2 + 0． 011 2 x3 －
0． 057 5 x4 + 0． 434 9 x5 － 0． 406 2 x6 － 0． 106 8 x7 －
0． 102 9 x8 － 0． 062 2 x9 － 0． 028 4 x10 － 0． 050 8 x11 +
0． 167 6 x12 － 0． 069 7 x13 + 0． 660 0 x14 － 0． 183 6 x15 －
0． 210 9 x16
……(3)
y4 = － 0． 123 1 x1 + 0． 014 8 x2 + 0． 791 4 x3 －
0． 059 4 x4 + 0． 027 05 x5 － 0． 029 2 x6 + 0． 357 0 x7 +
0． 126 0 x8 + 0． 346 7 x9 － 0． 136 5 x10 － 0． 140 0 x11 +
0． 070 4 x12 － 0． 111 5 x13 － 0． 074 0 x14 － 0． 092 4 x15 －
0． 141 3 x16
……(4)
y5 = 0． 061 2 x1 － 0． 046 8 x2 － 0． 114 0 x3 － 0． 181 8
x4 + 0． 275 0 x5 + 0． 359 1 x6 + 0． 199 2 x7 － 0． 590 7 x8 +
0． 354 3 x9 － 0． 142 5 x10 － 0． 112 9 x11 － 0． 219 5 x12 －
0． 117 3 x13 + 0． 178 2 x14 + 0． 276 2 x15 + 0． 162 3 x16
……(5)
从函数表达式可以看出，在第一主成分中，按系数
值的大小排列，叶片长(x10)、叶片面积(x4)、叶片宽
(x11)、单株重(x7)、叶柄重(x9)、展幅(x2)6 个性状具
有较大的正系数值，而叶片数(x3)具有负系数值，表明
第一主成分主要反映的是乌塌菜叶片形状指标。在第
2 主成分中，系数值较大的指标有 4 个，按其大小排列
分别为内叶色泽(x13)、叶柄色泽(x16)、叶柄凹平
(x15)、外叶色泽(x12)且全部为正值，表明第二主成主
要分反映的是乌塌菜植株色泽性状指标。在第三主成
分中叶片茸毛(x14)值最大，叶柄长(x5)也有相对较大
的正系数值，而叶片长(x10)、株高(x1)、叶片宽(x11)、
叶片面积(x4)、叶柄重(x9)、内叶色(x13)叶片重(x8)、
单株重(x7)、叶柄凹平(x15)、叶柄色泽(x16)、叶柄宽
(x6)均为负系数值，因此第三主成主要分反映的是乌
塌菜叶片表面性状指标。在第四主成分中叶片数(x3)
数值最大(0． 791 4) ，单株重(x7)、叶柄重(x9)也有相
对较大的正系数值，而叶柄宽(x6)、叶片面积(x4)、茸
毛有无(x14)、叶柄凹平(x15)、内叶色泽(x13)、株高
(x1)、叶片长(x10)、叶片宽(x11)、叶柄色泽(x16)均为
负系数值，所以第四主成主要分反映的是乌塌菜的叶
片数指标。在第五主成分中叶柄宽(x6)、叶柄重
(x9)、叶柄凹平(x15)和叶柄长(x5)4 个数值较大，且
全部为正值，表明第五主成主要反映的是乌塌菜叶柄
形态指标。
2． 2． 3 主成分值分析
根据供试各乌塌菜品种的主成分值可知，第 1 主
成分值最小值为 － 5． 978 7(W37) ，最大值为 6． 108 0
(W55) ;第 2 主成分值最小值为 － 2． 597 1 (W46) ，最大
值为 2． 735 2(W63) ;第 3 主成分值最小值为 － 2． 383 0
(W45) ，最大值为 9． 424 1(W7) ;第 4 主成分值最小值
·36·
资源与利用 周玉丽 等:乌塌菜主要植物学性状的变异及主成分分析
表 4 供试乌塌菜品种的规格化特征向量
主成分 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8
1 0． 302 9 0． 319 6 － 0． 126 1 0． 348 6 0． 265 5 0． 178 6 0． 322 3 0． 281 3
2 0． 141 0 － 0． 033 0 0． 206 9 － 0． 077 2 0． 063 3 － 0． 215 3 － 0． 093 0 0． 009 7
3 － 0． 037 5 0． 255 1 0． 011 2 － 0． 057 5 0． 434 9 － 0． 406 2 － 0． 106 8 － 0． 102 9
4 － 0． 123 1 0． 014 8 0． 791 4 － 0． 059 4 0． 027 0 － 0． 029 2 0． 357 0 0． 126 0
5 0． 061 2 － 0． 046 8 － 0． 114 0 － 0． 181 8 0． 275 0 0． 359 1 0． 199 2 － 0． 590 7
主成分 x 9 x 10 x 11 x 12 x 13 x 14 x 15 x 16
1 0． 321 5 0． 354 2 0． 347 8 0． 132 5 0． 101 5 0． 032 2 0． 061 8 0． 026 6
2 － 0． 029 6 － 0． 089 0 － 0． 100 3 0． 390 1 0． 502 1 0． 044 8 0． 467 7 0． 476 7
3 － 0． 062 2 － 0． 028 4 － 0． 050 8 0． 167 6 － 0． 069 7 0． 660 0 － 0． 183 6 － 0． 210 9
4 0． 346 7 － 0． 136 5 － 0． 140 0 0． 070 4 － 0． 111 5 － 0． 074 0 － 0． 092 4 － 0． 141 3
5 0． 354 3 － 0． 142 5 － 0． 112 9 － 0． 219 5 － 0． 117 3 0． 178 2 0． 276 2 0． 162 3
为 － 1． 573 7(W53) ，最大值为 6． 179 2(W37) ;第五主成
分值最小值为 － 3． 711 6(W55) ，最大值为 2． 032 0
(W43)。这些结果与实际所观察到的植物学性状基本
相符。主成分的生物学内涵表明，上述 5 个主成分已
较好地综合了乌塌菜品种的 16 个主要植物学性状特
征，代表性达到 85． 100 7%。经过主成分分析，将 16
个植物学性状转化为 5 个独立的指标，降低了乌塌菜
品种性状分析的难度，具有很强的直观性。同时，由于
综合的信息量大，具有较强的代表性，增加了分析的可
靠性和稳定性。
3 小结与讨论
试验中的 63 个乌塌菜品种的 11 个数量性状的变
异系数存在显著差异，各数量性状变异系数从大到小
依次排序为:单株叶片数(43． 15%)、单株叶片重(38．
64%)、最大叶片面积(34． 32%)、单株叶柄重(31．
41%) ，叶柄长(28． 92%)、单株鲜重(26． 98%) ，叶柄
宽(19． 34%)、株高(18． 87%)、叶片长(16． 72%)、叶
片宽(16． 18%)和最大展幅(14． 89%)。
由本试验可以看出，前 5 个变异较大的性状中单
株叶片数、最大叶片面积、叶柄长均与乌塌菜的产量性
状有关，这说明与乌塌菜产量相关的性状变异系数较
大，而与外形相关的性状如叶柄宽、叶片长、叶片宽等
变异相对稳定，这与查振英［9］的研究结论相似。因此
从产量分析上来看，可将单株叶片数、最大叶片面积和
叶柄长作为品种选择的目标性状。
通过主成分的分析表明，株高、最大展幅、单株叶
片数、最大叶片面积和最大叶柄长的贡献率分别为
43． 8%、19． 3%、11． 3%、6． 7%和 3． 9%，这 5 个主成
分在所研究的主成分中是贡献率较大的主成分，累计
贡献率达 85． 100 7%，故其所表达的综合信息可以用
来表示所观测的乌塌菜全部植物学性状信息。在育种
过程中往往不可能同时考虑到所有的性状，逐个性状
进行改良，所以在乌塌菜育种工作中，可以尝试集中考
察能反映乌塌菜综合性状的株高、最大展幅、单株叶片
数、最大叶片面积和最大叶柄长这 5 个植物学性状指
标，而忽略其他的一些次要性状指标，以提高乌塌菜新
品种选育的效率。
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第 29 卷 第 8 期 2010 年 8 月 种 子 (Seed) Vol． 29 No． 8 Aug． 2010