长江中下游中籼迟熟水稻新品种稻米品质性状的主成分及聚类分析
摘要 对长江中下游14个中籼迟熟水稻新品种的6项稻米品质性状分析结果表明：稻米品质性状间存在复杂的相关性；前3个主成分的累计贡献率高达93.15%；14个新品种可分为4类，其中以第4类的稻米品质性状表现最好，第3类次之，第1、第2类最差。
关键词 籼稻；新品种；稻米品质；主成分；长江中下游地区
中图分类号 S511文献标识码A文章编号1007-5739（2008）05-0136-03
长江流域是中国籼稻的主产区之一，及时了解该地区新品种的选育状况，对促进品种更新和提高育种水平具有积极的意义[1]。随着生活水平的不断提高，人们对稻米的消费已由过去的数量型向现今的质量-适口型转变[2]，为此，水稻育种工作者也加强了对水稻的品质育种。稻米品质是一个综合性状，它涉及到碾米品质、外观品质、蒸煮食味品质等方面的多项指标[3]。近年来，国内对稻米品质的研究涉及到了稻米品质现状分析[4]、环境因子对稻米品质的影响[5-6]、稻米品质性状的变异性研究[2-3]、稻米品质性状间的相关和聚类分析[7-9]及稻米品质性状遗传分析[10-11]等多个方面。但目前，有关新品种的稻米品质性状的研究却鲜为报道。鉴于此，笔者在前人研究的基础上，运用主成分及聚类分析法，研究了2006年国家审定通过的长江中下游中籼迟熟水稻新品种各稻米品质性状间的相互关系，并对稻米品质性状进行了评价，以期为水稻稻米品质的进一步改良提供参考。
1材料与方法
1.1供试品种
从中华人民共和国农业部第706号公告可知，2004～2005年连续参加长江中下游中籼迟熟组品种区域试验，并于2006年通过国家审定的中籼迟熟新品种共有14个，分别为三香优410、内2优6号、科优8377、绿丰20、K优52、Ⅱ优1259、冈优188、协优107、Ⅱ优3229、Ⅱ优1308、协优4090、丰优22、两优0293和中浙优634，为表述方便，依次将它们编号为1～14，并与其品质性状整精米率（X1）、长宽比（X2）、垩白粒率（X3）、垩白度（X4）、胶稠度（X5）和直链淀粉含量（X6）的具体数值同时列于表1。
1.2数据分析
采用SPSS软件进行主成分及聚类分析。首先，对6项稻米品质性状进行主成分分析，构建主成分方程，其中各品质性状数值的标准化采用公式：（式中x为平均值，S为标准差，具体值见表1）；然后，用构建好的主成分方程计算出各品种的主成分值，并以这些主成分值为指标，运用离差平方和法对14个品种进行聚类分析。最后，对聚类后各类水稻品种的稻米品质进行综合评比，具体的评分标准参考优质稻谷标准GB/T17-1999制定，详见表2。
2结果与分析
2.1稻米品质性状的主成分分析
根据表1中的数据，求得各性状间的相互关系矩阵（见表3）。由表3可知，各性状间存在较为复杂的相关关系，其中长宽比与垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量间均存在极显著负相关关系（-0.781**、-0.810**、-0.704**），而与胶稠度则呈正相关关系（0.459*），且达到了显著水平；垩白粒率与垩白度和直链淀粉含量分别呈极显著和显著正相关关系（0.952**、0.605*），且垩白度与直链淀粉含量的正相关关系也达到了极显著水平（0.662*）；胶稠度与直链淀粉含量呈显著的负相关关系（-0.590*）。由此可见，协调好各品质性状间的关系，对稻米品质性状的改良具有重要的意义。
稻米品质性状的6×6阶相关矩阵的特征根及其贡献率见表4。从表4得知，前3个特征根的累计贡献率为93.15%。因此，选择前3个主成分，其相应的特征向量见表5。第1主成分的贡献率达60.25%，其中垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量具有较大的正系数，且与长宽比和胶稠度的负系数的绝对值相接近，表明该主成分反映的是垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量与长宽比和胶稠度的对比；第2主成分的贡献率为19.56%，且整精米率有较大的正系数，因此本主成分是整精米率的一个综合反映；第3主成分的贡献率为13.35%，其中胶稠度有较大的正系数，说明该主成分综合反映了胶稠度这一稻米品质性状。
根据公式，对稻米品质性状的数值标准化后，可获得3个主成分与6项稻米品质性状的线性方程，具体如下：
Y1=5.459-0.043X1-2.205X2+0.037X3+0.244X4-0.058X5 + 0.198X6
Y2=-12.478+0.222X1-1.013X2-0.005X3+0.032X4+ 0.007X5 + 0.032X6
Y3=-3.110+0.001X1–0.315X2+0.011X3+0.009X4+0.066X5-0.062X6
2.2稻米品质性状的聚类分析
由3个主成分方程计算得出的各个品种的主成分值见表6。根据表6中的数据对14个品种进行聚类分析，得到聚类谱系图（见图1）。从图1可以看出，当聚合水平取5时，可将14个品种分为4类。其中，以第4类所包含的品种数最多，共有5个，占总品种数的35.7%，它们分别是内2优6号、丰优22、三香优410、两优0293和中浙优634；其他3类均是3个品种，各占总品种数的21.4%，Ⅱ优1259、Ⅱ优3229和协优4090属于第1类，冈优188、Ⅱ优1308和K优52属于第2类，科优8377、绿丰20和协优107属于第3类。对4类中籼迟熟水稻新品种的综合评比表明（见表7），稻米品质性状表现最好的是第4类，但该类品种在垩白粒率和垩白度仍表现出了一定的不足；其次为第3类，主要是直链淀粉含量制约了该品种品质性状的表现；第1、第2类品种表现最差，其中第1类除了整精米率和胶稠度外，其他性状都处于较低水平，而第2类则是仅有整精米率一个性状表现好。此外，从表7中还可以看出，4类中籼迟熟水稻新品种的垩白粒率和垩白度表现普遍不好，这说明垩白粒率和垩白度是稻米品质的主要因子。
3结论与讨论
稻米品质性状不仅受遗传性状控制，同时还受到环境因子的影响，而且稻米品质性状间存在难以调和的遗传相关，这都已被前人的研究所证实[9， 12-15]。本研究显示，14个中籼迟熟水稻新品种的6项稻米品质性状间呈极显著或显著负相关关系的有：长宽比与垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量，胶稠度与直链淀粉含量；呈极显著或显著正相关关系的有：长宽比与胶稠度，垩白粒率与垩白度和直链淀粉含量，垩白度与直链淀粉含量。由此可见，外观品质（长宽比、垩白度和垩白粒率）的提高有利于蒸煮食味品质（直链淀粉含量和胶稠度）的改善。通过进一步分析，又得到了3个具有不同意义的主成分，其累计贡献率高达93.15%，信息损失仅为6.85%，而且以这3个主成分为指标可将14个品种聚为4类，其中以第4类的品质性状表现最好，第3类次之，第1、第2类的最差。此外，还发现4类中籼迟熟水稻新品种垩白粒率和垩白度表现普遍不好，这也与朱智伟等[16]和姜萍等[17]对其他水稻品种的研究结果相一致，这说明垩白度和垩白粒率是比较难达到优质标准的性状。因此，协调各稻米品质间的关系，降低垩白粒率和垩白度将是今后水稻品质育种的重点。
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