李文略 陳常理 駱霞虹 柳婷婷 安 霞 金關(guān)榮 朱關(guān)林

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院浙江省園林植物與花卉研究所（浙江省蕭山棉麻研究所），311251，浙江杭州）

紅麻（Hibiscus cannabinus L.）亦稱洋麻、槿麻，是錦葵科（Malvaceae）木槿屬（Hibiscus）一年生韌皮纖維植物[1]。紅麻是重要的粗紡原料作物，主要用于生產(chǎn)麻袋、繩索、地毯底布和汽車內(nèi)飾等[2]。此外，因其具有生長周期短、植株高大和生物產(chǎn)量高等特點(diǎn)，被用于生產(chǎn)復(fù)合材料、環(huán)保產(chǎn)品和飼料等，被視為21世紀(jì)極具潛力的纖維作物[3-6]。

因麻袋具有易干燥、防腐和耐磨等特點(diǎn)，主要用作糧食、食糖和食鹽外包裝，消費(fèi)量巨大。20世紀(jì)50-60年代，因西方國家封鎖，我國麻袋進(jìn)口受到限制，紅麻作為戰(zhàn)略物資受到各級政府高度重視[7-8]。浙江省是我國較早發(fā)展紅麻生產(chǎn)的省份之一，紅麻產(chǎn)量居我國前列。至20世紀(jì)80年代初，浙江紅麻最高種植面積約3.81萬hm2，長期研究積累了一批有特色的紅麻品種資源，其中“浙蕭麻1號”、“浙8310”和“浙832”等品種在浙江紅麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[9]。20世紀(jì)90年代末，受化學(xué)工業(yè)發(fā)展的影響，麻袋逐步被廉價的聚乙烯等塑料替代，紅麻原材料需求量逐漸下降，加之人工和土地成本的上升，紅麻在浙江種植面積大幅縮減，目前僅有少量種植。

但近年來，治理“白色污染”受到各級政府高度重視。隨著《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》的發(fā)布，紅麻生產(chǎn)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，極具市場潛力[10]。本研究對22份浙江紅麻資源進(jìn)行了繁殖更新和鑒定評價，借助主成分分析、聚類分析和隸屬函數(shù)法等對其16個產(chǎn)量和品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，為紅麻種質(zhì)資源的利用和遺傳改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

22份紅麻品種（系）均為浙江地方資源，由浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院收集，并保存于國家麻類中期庫。經(jīng)過3年繁殖更新和提純復(fù)壯，達(dá)到常規(guī)生產(chǎn)水平，材料信息見表1。

表1 供試紅麻品種（系）及來源Table 1 The tested kenaf varieties (lines) and their origins

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)材料分別于2016年5月20日和2017年5月 13日種植在浙江省蕭山棉麻研究所頭蓬試驗(yàn)基地，該區(qū)年均氣溫16.1℃，年均降雨量1402.5mm，年均日照時數(shù) 2006.9h，土壤為砂質(zhì)壤土，含有機(jī)質(zhì)1.52%、速效磷28.77mg/kg、速效氮42.00mg/kg、速效鉀6.30mg/kg，pH 7.46。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)長4.00m，畦寬1.40m，一畦兩行撒條播，田間管理同常規(guī)大田生產(chǎn)。

1.3 指標(biāo)調(diào)查及方法

分別于2016年10月8日和2017年9月28日在紅麻工藝成熟期調(diào)查各小區(qū)有效株數(shù)，并隨機(jī)取樣20株，測量株高、莖粗、韌皮厚度、單株鮮皮重、單株鮮莖重、單株干皮重和單株纖維重等，并計算干皮精洗率和鮮莖干皮率，方法參照《紅麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]。收獲后的紅麻韌皮脫膠后，委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物纖維產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實(shí)驗(yàn)室檢測紅麻纖維強(qiáng)力和纖維支數(shù)。干皮精洗率（%）=纖維重/干皮重×100；鮮莖干皮率（%）=干皮重/鮮莖重×100。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，計算各指標(biāo)的平均值和變異系數(shù)；利用SPSS 23.0進(jìn)行主成分分析和聚類分析，采用最大方差法進(jìn)行主成分分析，取特征值大于1的特征根，采用系統(tǒng)聚類組間聯(lián)接歐氏距離法進(jìn)行聚類分析。為全面評價紅麻資源，引入“隸屬函數(shù)”：式中Xij代表i基因型中j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，X為參試種質(zhì)某性狀的測定值，Xmin為對應(yīng)該性狀的最小測定值，Xmax為對應(yīng)該性狀的最大測定值[11-12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅麻資源表型性狀的描述性統(tǒng)計分析

由表2可知，不同表型性狀間變異系數(shù)存在較大差異。變異系數(shù)以纖維強(qiáng)力最大（20.10%），變幅為205.00～452.00N；其次是生物量、精麻產(chǎn)量、干皮產(chǎn)量、單株鮮皮重、單株鮮重、單株鮮莖重、單株纖維重、單株干皮重、有效株數(shù)和鮮皮厚，變異系數(shù)在8.22%～17.45%之間；莖粗、鮮莖干皮率、干皮精洗率、纖維支數(shù)和株高變異較小，變異系數(shù)在3.49%～5.74%之間，其中株高最小。

表2 浙江紅麻資源表型性狀的描述性統(tǒng)計分析Table 2 Descriptive statistics of the characters of Zhejiang kenaf resources

2.2 紅麻資源表型性狀的主成分分析

如表 3所示，前 3個主成分的特征值分別為8.543、2.604和1.774，累計貢獻(xiàn)率達(dá)80.753%，可代表所考察性狀的絕大部分信息。對公因子進(jìn)行方差最大正交旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣。其中第1主成分在單株鮮莖重、單株鮮重、單株鮮皮重、單株干皮重、單株纖維重、莖粗和鮮皮厚有較大載荷，主要反映紅麻個體產(chǎn)量信息，貢獻(xiàn)率為53.391%；第2主成分在生物量、有效株數(shù)、干皮產(chǎn)量和精麻產(chǎn)量有較大載荷，反映群體產(chǎn)量信息，貢獻(xiàn)率為16.273%；第3主成分在纖維強(qiáng)力和干皮精洗率有較大載荷，反映麻率和纖維品質(zhì)相關(guān)信息，貢獻(xiàn)率為11.089%。

表3 浙江紅麻資源主成分分析前3個主成分的因子載荷矩陣及特征值描述Table 3 The component matrix and eigenvalues of the first three principal components in principal component analysis of Zhejiang kenaf resources

2.3 紅麻資源表型性狀的聚類分析

如圖1所示，在歐式距離為10時，可以將22份浙江紅麻資源分為3類。不同類群紅麻資源產(chǎn)量和品質(zhì)性狀具有一定差異，各類的主要性狀見表4。Ⅰ類包含浙431、浙8310和浙83-13等16份資源，占比72.7%，該類材料植株高大、粗壯，具有較大單株和群體產(chǎn)量，可作為選育高產(chǎn)栽培紅麻品種的目標(biāo)親本加以利用。Ⅱ類僅包含浙 83-15，該材料單株和群體產(chǎn)量性狀低于Ⅰ類，但纖維強(qiáng)力表現(xiàn)優(yōu)異，較Ⅰ類高出約66.5%，可作為選育高纖維強(qiáng)力的紅麻親本加以利用。Ⅲ類材料包含浙45、浙蕭麻1號、浙3130、ZH-01和向陽1號，共5份資源，其中除浙3130和浙45外，其他3份資源均為中熟資源，該類材料植株相對矮小、瘦弱，單株和群體產(chǎn)量較低。

表4 3類紅麻資源主要性狀特征Table 4 The main characters of three group resources

圖1 基于產(chǎn)量和品質(zhì)性狀構(gòu)建的浙江紅麻種質(zhì)系統(tǒng)聚類圖Fig.1 Cluster diagram of Zhejiang kenaf resources based on yield and quality characteristics

2.4 紅麻資源表型性狀的綜合評價

浙江紅麻16個性狀的隸屬函數(shù)值見表5，浙1-96的平均隸屬函數(shù)值最高，為0.827，主要表現(xiàn)有植株高大、粗壯和單株生物量高等特點(diǎn)，歸屬于聚類分析的Ⅰ類。航優(yōu)1號、浙江2號、ZHKX-01、浙4438和浙8310等15份資源的平均隸屬函數(shù)值在0.510～0.771之間，分列2～16位，主要表現(xiàn)出較高的單株和群體產(chǎn)量，均歸屬于聚類分析的Ⅰ類。浙83-15平均隸屬函數(shù)值為0.459，排名第17位，表現(xiàn)出較高的出麻率和纖維強(qiáng)力，歸屬于聚類分析的Ⅱ類。浙45、ZH-01、向陽1號、浙3130和浙蕭麻1號平均隸屬函數(shù)值在0.205～0.420之間，分列18～22位，歸屬于聚類分析的Ⅲ類，這類群體植株相對矮小，產(chǎn)量較低。從上述結(jié)果可以看出，聚類分析的結(jié)果與隸屬函數(shù)綜合性狀分析結(jié)果較為一致。聚類關(guān)系越近的品種（系），其綜合隸屬函數(shù)值不一定相近，如在歐式距離4.5時，Ⅰ類又可以分為2個亞類，其中浙832、浙83-12、浙38-2、浙江2號、浙1-96和浙241聚為一類，這6個品種均表現(xiàn)出較高的單株產(chǎn)量水平，但在群體產(chǎn)量水平和纖維品質(zhì)方面存在較大差異，因此，綜合隸屬函數(shù)平均值排名比較分散，分列第18、12、11、3、2、1和7位。

表5 浙江紅麻資源16個指標(biāo)的隸屬函數(shù)值分析Table 5 The subordinate function analysis of 16 characteristics in Zhejiang kenaf resources

3 討論

紅麻種質(zhì)資源是新品種選育、理論研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前我國麻類中期庫收集保存紅麻資源2175份，居世界首位[13]。對紅麻種質(zhì)的遺傳多樣性、產(chǎn)量構(gòu)成和性狀遺傳相關(guān)等方面開展了較多研究[14-17]。為了更好地利用已收集的紅麻種質(zhì)資源，已開發(fā)多種分子標(biāo)記用于紅麻種質(zhì)鑒定和分類研究[2,18-21]。區(qū)別于分子標(biāo)記，基于植物表型性狀進(jìn)行鑒定和分類是最直觀、簡便的方法，已被用于不同作物的分析和評價[22]。

主成分分析和聚類分析是目前作物數(shù)量性狀分析和綜合評價的主要手段[22-23]。陶愛芬等[4]基于9個產(chǎn)量和品質(zhì)性狀對 40份紅麻材料進(jìn)行主成分分析，提取韌皮纖維產(chǎn)量構(gòu)成因子、皮骨比構(gòu)成因子和纖維品質(zhì)構(gòu)成因子，3個因子累計貢獻(xiàn)率達(dá)86.0%；張加強(qiáng)等[17]對40份紅麻種質(zhì)的9個產(chǎn)量性狀進(jìn)行多樣性分析，變異系數(shù)在5.13%～25.33%，主成分分析提取的重量因子、生長和曬干率因子解釋了原始性狀85.9%的變異；洪建基等[23]對不同來源74份紅麻資源的 10個產(chǎn)量和品質(zhì)性狀進(jìn)行了分析，提取的4個因子解釋了85.61%的信息。

在本研究中，供試22份浙江紅麻資源的16個產(chǎn)量和品質(zhì)性狀存在不同程度差異，變異系數(shù)范圍在3.49%～20.10%，以纖維強(qiáng)力變異最大，變異系數(shù)稍低于前人研究[17]結(jié)果，推測與試驗(yàn)材料均來源于同一紅麻產(chǎn)區(qū)有關(guān)。主成分分析提取前3個主成分因子，這3個因子分別反映了紅麻個體產(chǎn)量特征、群體產(chǎn)量特征和纖維品質(zhì)特征，代表了 16個原始因子80.753%的信息，這與前人研究[4,17,23]結(jié)果較為一致。聚類分析將22份浙江紅麻資源劃分為3類，其中Ⅰ類紅麻表現(xiàn)為高產(chǎn)量，Ⅱ類表現(xiàn)出較高的纖維強(qiáng)力，浙45、浙3130、浙蕭麻1號、ZH-01和向陽1號都被歸為Ⅲ類，主要表現(xiàn)為產(chǎn)量低、纖維強(qiáng)力中等，其中浙蕭麻1號、ZH-01和向陽1號均為中熟資源，因此推測在紅麻品種選育中，為達(dá)到較高的產(chǎn)量應(yīng)盡量選擇晚熟品種。隸屬函數(shù)法綜合分析結(jié)果顯示，Ⅰ類紅麻資源綜合性狀表現(xiàn)排名靠前，Ⅲ類排名靠后，進(jìn)一步說明聚類分析結(jié)果的可靠性。

4 結(jié)論

針對 22份浙江紅麻種質(zhì)資源的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀進(jìn)行分析和評價，初步鑒定出浙 1-96、航優(yōu) 1號、浙江2號、ZHKX-01、浙4438和浙8310具有高產(chǎn)潛力，浙83-15具有高纖維強(qiáng)力，但缺乏與國內(nèi)外主推紅麻品種的比較，因此今后還需將這些初步篩選的資源與其他來源的紅麻種質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)比較分析，從而更好地對這些資源進(jìn)行綜合評價。