魏常敏，宋萬友，周文偉，許衛(wèi)猛，邢永鋒，張傳量，李桂芝

(周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 周口 466000)

甜玉米因其乳熟期果穗糖含量高，營養(yǎng)豐富，口感好而深受消費者青睞，有“水果玉米”“蔬菜玉米”之稱[1]。甜玉米的利用方式主要以鮮食果穗為主，也可以加工成速凍籽粒或罐頭玉米[2]。品質(zhì)是甜玉米品種選育的重要指標(biāo)，目前甜玉米品種的選育主要依據(jù)理化性質(zhì)和蒸煮品質(zhì)等十多個指標(biāo)進行，然而這些性狀指標(biāo)多為數(shù)量性狀，在育種過程中不易把握，簡化篩選指標(biāo)顯得尤為重要。主成分分析將多個具有一定相關(guān)性的指標(biāo)，重新組合成一組新的、互相無關(guān)的或者相關(guān)度較小的因子來代替原來的指標(biāo)，這少數(shù)的幾個因子可以代表全部指標(biāo)的遺傳信息。張振良等[3]以49份甜糯玉米雜交新組合和蘇玉糯5號為試驗材料，通過主成分分析將16個性狀降維為5個主成分，這5個主成分能解釋表型變異的89.42%，并篩選到9個優(yōu)異甜糯玉米雜交組合。潘天遵等[4]對玉米的21個測定指標(biāo)進行主成分分析，提取了7個主成分，從21個品種中篩選出9份優(yōu)良雜交組合。褚能明等[5]對鮮食甜糯玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行主成分分析，結(jié)果表明，不同品種的鮮食甜糯玉米均含有獨特的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組合，揮發(fā)性風(fēng)味成分的差異在一定程度上反映了不同品種鮮食甜糯玉米之間的風(fēng)味差異。和鳳美等[6]等以30個超甜玉米自交系為試驗材料，對12個性狀進行主成分分析，提取了前7個主成分，主要包括產(chǎn)量因子、穗行數(shù)因子、穗粗因子、粒重因子、株高因子、莖粗因子和禿尖長因子。目前，甜玉米研究主要集中在農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量，作為首要指標(biāo)的品質(zhì)卻研究較少，本研究采用主成分分析法，對參加黃淮海鮮食甜玉米區(qū)域試驗的13個玉米品種的皮渣率、水溶性多糖、還原糖、氣味、風(fēng)味、色澤、甜度、柔嫩性、皮厚薄和專家總評分進行綜合評價，找到影響甜玉米品質(zhì)的主要因素，篩選出品質(zhì)優(yōu)良的品種，以期為甜玉米品質(zhì)的綜合評價和目標(biāo)性狀篩選提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗所用甜玉米品種為參加2018年黃淮海鮮食甜玉米區(qū)域試驗的13個品種：斯達甜221(T1)、洛單甜2號(T2)、鄭甜177(T3)、滬甜2號(T4)、斯達甜222(T5)、雙甜2018(T6)、鄭甜186(T7)、晶甜9號(T8)、BM380(T9)、京白甜452(T10)、高原王子(T11)、高原麗人(T12)和中農(nóng)大甜413(T13，CK)。13個試驗點分布在8個省(市)：安徽、北京、山東、天津、陜西、陜西、江蘇、河南和河北。

1.2 處理設(shè)計

田間試驗采用間比法排列，以品種為處理，小區(qū)面積為24 m2，6行區(qū)，行長6.7 m，行距0.6 m，種植密度為5.25萬株·hm-2。在甜玉米果穗吐絲前將每個品種套袋20穗，自交授粉后繼續(xù)隔離21 d至最佳采收期后取樣分析。

1.3 品質(zhì)檢測與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

品質(zhì)檢測在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家玉米改良分中心進行，測定索取樣品的皮渣率(X1)、水溶性多糖(X2)和還原糖(X3)。將所取甜玉米樣品按照國標(biāo)甜玉米(NY/T 523—2002)進行品嘗鑒定，鑒定項目包括氣味(X4)、風(fēng)味(X5)、色澤(X6)、甜度(X7)、柔嫩性(X8)、皮厚薄(X9)和專家總評分(X10)。

數(shù)據(jù)分析采用統(tǒng)計分析軟件Excel 2010和DPS 9.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 性狀變異

參試的13個甜玉米品種的品質(zhì)測定、品嘗鑒定結(jié)果如表1。從表1可知，品質(zhì)測定試驗中，高原麗人的皮渣率最低，中農(nóng)大甜413的水溶性多糖最高，洛單甜2號的還原糖最高；品嘗鑒定試驗中，中農(nóng)大甜413的綜合評分為85分，其余12個品種中，只有洛單甜2號、斯達甜222號、雙甜2018和高原王子綜合得分高于85。

表1 參試品種的性狀指標(biāo)

13個品種的性狀變異分析見表2，由表2可知，參試品種的性狀差異較大，變異系數(shù)范圍為1.4%～11.0%。品嘗鑒定指標(biāo)的變異系數(shù)差別較小，其中變異系數(shù)最小的性狀是皮厚薄，其變異系數(shù)為1.8%；變異系數(shù)最大的性狀是色澤，其變異系數(shù)為4.0%；專家總評分變異系數(shù)為2.3%。品質(zhì)測定指標(biāo)的變異系數(shù)差別較大，水溶性多糖的變異系數(shù)僅為1.4%，而皮渣率達到11.0%，這說明參試品種的皮渣率波動范圍較大，結(jié)合前面皮厚薄的變異系數(shù)僅為1.8%，說明甜玉米品種中，不僅僅是皮厚薄影響皮渣率。

表2 參試品種的性狀變異分析

2.2 主成分分析

對13個參試品種的10個性狀指標(biāo)進行主成分分析，根據(jù)累計貢獻率≥85%具代表性原則，提取了前3個主成分(表3)，累計貢獻率達到85.20%，可以代表10個品質(zhì)性狀所反應(yīng)的遺傳信息。第1主成分，貢獻率為58.08%，主成分特征值為5.807 8，對應(yīng)的特征向量為專家總評分、氣味、風(fēng)味和色澤，這些性狀與風(fēng)味有關(guān)，稱為風(fēng)味因子；第2主成分特征值為1.555 2，貢獻率為15.56%，主要為水溶性多糖和還原糖，這些性狀與含糖量相關(guān)，稱為糖分因子；第3主成分的特征值為1.156 7，貢獻率為11.57%，對應(yīng)的特征向量為甜度和柔嫩性，這些性狀與口感有關(guān)，稱為口感因子。前3個主成分的函數(shù)表達式如下：

Y1=0.045 6X1-0.007 1X2-0.071 7X3+0.386 9X4+0.388 3X5+0.386 1X6+0.361 3X7+0.331 1X8+0.354 9X9+0.402 7X10；

Y2=0.484 6X1-0.689 9X2-0.509 0X3+0.046 1X4+0.071 1X5-0.043 8X6-0.038 2X7+0.053 7X8-0.110 6X9+0.066 7X10；

Y3=-0.503 8X1+0.050 2X2+0.578 5X3-0.118 8X4+0.037 6X5-0.157 8X6+0.201 2X7+0.293 7X8-0.006 2X9-0.013 8X10。

表3 入選的3個主成分及其特征向量

2.3 參試品種的綜合評價

計算各品種的主成分得分，得到Z1、Z2和Z3，以3個主成分的貢獻率為權(quán)重，其權(quán)重分別為0.581、0.156和0.116，構(gòu)建主成分綜合評價模型公式：F=0.581Z1+0.156Z2+0.116Z3，得到13個參試品種的綜合得分(表4)。從表中可以看出，各品種間存在較大的差異，對照中農(nóng)大甜413得分為1.107，排在第3位，其余的12個品種中，只有斯達甜222和高原麗人的綜合得分超過對照，說明這2個品種的綜合品質(zhì)較好，其余品種均低于對照。

表4 參試品種的主成分因子綜合得分

3 小結(jié)與討論

品質(zhì)優(yōu)，口感好一直是鮮食玉米育種追求的首要目標(biāo)之一，品質(zhì)口感受到品種的甜度、糯度、皮厚薄、柔嫩性和個人偏好等多種因素影響[7-8]，給甜玉米的綜合品質(zhì)評價帶來了一定的困難。主成分分析法將復(fù)雜的數(shù)據(jù)集簡化，將多個相互關(guān)聯(lián)的性狀指標(biāo)換成較少的獨立或相關(guān)性較小的指標(biāo)，這種降維思路為綜合評價提供了有力的理論依據(jù)和技術(shù)支持[9]。主成分綜合評價也被廣泛應(yīng)用于玉米[10]、高粱[11]等農(nóng)作物新品種的篩選方面。王俊花等[12]從26個超甜玉米雜交組合中，篩選出8個產(chǎn)量高、品質(zhì)好、綜合性狀好的優(yōu)良組合。董海合等[13]利用主成分分析對普通甜玉米品種進行了分析，得到生育期因子、糖分因子、賴氨酸因子、口感因子和鮮果穗產(chǎn)量因子5個主成分，累計貢獻率達85.51%。本研究通過對黃淮海甜玉米品質(zhì)相關(guān)性狀進行主成分分析，得到3個主成分(風(fēng)味因子、糖分因子和口感因子)，3個主成分的累計貢獻率達85.20%，兩者分析中，風(fēng)味和口感都是影響甜玉米品質(zhì)的重要因子，這些結(jié)果表明風(fēng)味和口感是影響品質(zhì)的關(guān)鍵因素，因此，在甜玉米選育過程中，品質(zhì)方面應(yīng)加強對風(fēng)味和口感的選擇。

本研究通過對黃淮海甜玉米品質(zhì)性狀進行主成分分析，得到可以代表10個品質(zhì)性狀所反映遺傳信息的3個主成分：第1主成分風(fēng)味因子主要包括專家總評分、氣味、風(fēng)味和色澤，第2主成分為糖分因子，主要為水溶性多糖和還原糖，第3主成分為口感因子，包括甜度和柔嫩性。基于主成分的綜合評價分析，篩選出2個優(yōu)質(zhì)的甜玉米品種，分別為斯達甜222和高原麗人，可以進一步進行綜合評價利用。