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摘要：旨在为海岛棉新品种（系）综合评价、推广、利用以及早熟、丰产、优质亲本的选择和制定性状改良目标提供参考。利用2013-2014年新疆维吾尔自治区海岛棉53个预备试验品种（系）为材料，对供试材料20个性状进行变异性和相关性的研究，并进行因子分析和聚类分析。结果表明：海岛棉品种（系）早熟、丰产、优质性状中变异系数最大的为始节位、皮棉、伸长率，变异系数最小的是霜前花率、霜前皮棉、整齐度指數。测试指标之间存在错综复杂的关系。主成分分析表明前7个主成分的方差累积贡献率达87.25%，能够反映绝大部分性状信息；聚类分析将53个品种（系）分为4大类；在聚类分析的基础上对性状进行多元方差分析和综合评价，并提出性状改良方向。
关键词：海岛棉；区域试验；品种（系）；相关分析；因子分析；聚类分析；综合评价
0引言
南疆是中国唯一的海岛棉产区和出口基地，已有63年（1955-2017）种植和17年原棉出口的悠久历史。在全球86个植棉国中仅有美国、埃及、中国等几个国家能生产海岛棉，中国新疆出产的海岛棉属于“世无我有、世有我优”的稀缺农产品。中国海岛棉产业的科技进步对国计民生、纺织、汽车、航空、国防等工业以及整个国民经济的发展都具有举足轻重的作用。南疆海岛棉生产在确保国家优质棉供给，促进南疆经济发展，“富民固边、稳疆兴疆”方面具有重要的战略意义。海岛棉种质的创新或新品种选育是海岛棉产业链的源头性工作。在海岛棉育种工作中，新育成品种（系）有着较多优良性状，因而被作为重要的种质资源。合理地评价海岛棉种质资源，是海岛棉育种工作的重要环节，也是其育种的基础。研究海岛棉资源的特性及分类是亲本和杂交组合选配的基础，为确定今后的育种目标，扩大种质的利用，以提高选择的效率和鉴定的准确性。海岛棉早熟性、产量、品质之间关系错综复杂，受品种遗传、环境、栽培条件的影响。因子分析是一种利用降维的方法，将多个具有相关关系的指标综合为少数几个主因子，以便合理解释原变量的相关性。前人在粮食作物、豆类、麻类、蔬菜、经济作物、花卉、中药、南荻、蓖麻等作物广泛应用，在陆地棉资源、新品种、区试及预备试验以及新疆彩色棉已有报道，其结果对相应区域的棉花育种和生产都有较高的理论参考价值，对海岛棉的研究仅限于新海18号以前的老品种的数量性状的报道，截止2016年新疆海岛棉品种已审定命名至新海58号。有关国内海岛棉（Xinhai Cotton，新海棉）品种（系）区域试验的报道极少。美国海岛棉（Pima Cotton，皮马棉）品种（系）区试报告由美国农业部从1993年至2012年连续20年向世界发布；亚利桑那州的Marana、Maricopa和Safford农业中心皮马棉品种区试结果连续3年（1995、1997、1998）、7年（1992-1998）和10年（1994-2003）相继进行了报道；加利福尼亚州（美国皮马棉主产区）的PIMASJVCBVARIETYTRIALS测试报告2009-2014年连续6年网上发布。埃及海岛棉（Giza CoRon，吉扎棉）品种（系）区试资料未见公布。这些中外海岛棉的区试结果仅限于对参试材料的产量构成诸性状与6-7个纤维品质性状的报道，均未涉及这些性状之间的相关分析、因子分析和聚类分析等内容。本研究以2013-2014年新疆维吾尔自治区种子管理总站发布的海岛棉区域试验的53个预试品种（系）为材料，对其早熟性状、产量性状和纤维品质性状进行研究，探讨性状之间的相互关系，找出影响海岛棉早熟性、产量性状与纤维品质性状的主要因子，通过聚类分析，探讨今后改良的目标和方向，以期为海岛棉生产的合理布局、新品种（系）综合评价、推广、利用、高效高产栽培，早熟、高产优质亲本的选配和制定性状改良目标以及种质保护、创新等方面发挥一定的潜在作用效应，从而可缩短育种时间，加快育种进程，为推动中国优质海岛棉产业快速的发展提供参考。
1材料与方法
1.1实验材料及测定指标
试验材料来源于新疆维吾尔自治区2013-2014年南疆早熟海岛棉预备试验的新品种（系）53个。
1.2测试指标
考察植株早熟性状：株高（plant height，PH，cm）、单株果枝数（number of fruitbranches per plant，NFB，台/株）、始节位（即第1果枝节位，first fruffing branchesnode，FFB，节）、生育期（growth period，GP，d）、霜前花率（percentage seedy cotton before the frost，PSCBF，%）；产量性状：单株铃数（number ofbolls per plant，NBP，个/株）、总铃数（total boll number，TBN，x10个/h㎡）、单铃重（boll weight，BW，g）、籽指（seed index，SI，g）、衣分（lint percentage，LP，%）、籽棉产量（seed cotton yield，SCY，x103 kg/h㎡）、霜前籽棉产量（seed coRon yieldbefore the frost，SCYBF，x103 kg/h㎡）、皮棉产量（lintcotton yield，LCY，x103 kg/h㎡）、霜前皮棉产量（lintcotton yield before the frost，LCYBF，x10kg/h㎡）：HVICC纤维品质性状：上半部平均长度（upper halfmean length，UHM，mm）、长度整齐度指数（fiberuniformity index，FUI，%）、马克隆值（micronaire，MIC，gg/Inch）、断裂比强度（strength toughness rmio，STR，cN/teX）、断裂伸长率（elongMionto break，ELO，%）、纺纱均匀性指数（spinning consistent index，SCI）等20个性状。变异系数（cv，%）。 1.3分析方法
采用因子分析聚类分析等多元统计方法，试验数据的统计分析使用Microsoft Excel 2010和DPSv14.50统计软件包进行数据分析。
2结果与分析
2.1南疆预试海岛棉早熟、丰产、优质纤维性状的变异性及其相关性
2.1.1预试海岛棉早熟、丰产、优质性状的变异性由表1可以看出，早熟性状中，霜前花率平均值为96.3%，变异系数0.92%最小。始节位平均值是3.10，變异系数8.03%最大，主要受遗传因子支配。产量性状中，霜前皮棉平均值为1.44x10（kg/h㎡），变异系数0.92%最小，其次是衣分和籽指其平均值为32.8%和12.70 g，变异系数为3.22和3.56，表明衣分和籽指是品种（系）的固有属性。皮棉变异系数最大，为10.95%，表明受环境及栽培条件影响较大。纤维品质性状中，各变异系数依次为整齐度指数（0.93%）<纤维长度（3.46%）<纺纱指数（4.86%）<马克隆值（5.96%）<比强度（6.77%）<伸长率（16.17%）。不同品种（系）的纤维长度、比强度、马克隆值、纺纱指数、伸长率有明显的差异，说明其具有较大的改良空间，而整齐度较一致。
2.1.2预试海岛棉品种（系）早熟、丰产、优质性状的相关性分析对20个性状的进行相关分析（表2），结果表明：在早熟性状中，株高与果枝数（r=0.338*，P<0.05）显著正相关，与前花率（r=-0.281*，P<0.05）显著负相关；果枝数和始节位（r=0.392**，P<0.01）呈极显著正相关；生育期与始节位（r=0.490***，P<0.001）呈极显著正相关，其余指标间不显著。在产量性状中，单株铃数与皮棉产量（r=0.485***）、霜前皮棉（r=0.465***），总铃数与单铃重之间（r=0.831***）分别呈极显著正相关（P<0.001）；总铃数和单铃重与籽棉、霜前籽棉、皮棉、霜前皮棉产量的r值依次为0.764***、0.767***、0.743***、0.748***和0.498***、0.510***、0.473***、0.483***，均达极显著正相关（P<0.001）；籽指与产量（0.329*、0.318*、0.324*、0.319*）达显著水平（P<0.05）。在纤维品质性状中，纤维长度、整齐度与马克隆值（-0.210、-0.121）之间呈不显著负相关，与比强度（-0.695***，-0.553***）和马克隆值（-0.794***，-0.508***）呈极显著负相关（P<0.001），与纺纱指数（0.451***）和整齐度（0.506V**）呈极显著正相关（P<0.001）；马克隆值与伸长率（0.318*）、（0.489***）、纺纱指数（0.739***）呈显著、极显著正相关（P<0.05～0.001）；伸长率与比强度（0.623***）呈极显著正相关，与纺纱指数（-0.281***）呈显著负相关。早熟性状与品质性状中，株高与纤维长度（0.296*，P<0.05）和整齐度（0.450***，P<0.001）呈显著、极显著正相关，与比强度（-0.391**）呈显著负相关；果枝数与马克隆值r o.273*），、纺纱指数（0.321*）、比强度（0.409**）呈显著、极显著正相关（P<0.05-0.01）；始节位与生育期（0.490***）、单铃重（0.326*）、4种产量（0.449***、0.443**、0.384**、0.383**）、马克隆值（0.552***）和纺纱指数（0.458***）呈显著、极显著正相关（P<0.05～0.001）；果枝数与生育期（0.419**）、4项产量（0.529***、0.503***、0.507***、0.488***）、马克隆值（0.362**）、比强度（0.331**）呈极显著正相关（P<0.01-0.001），与整齐度（-0.350*）呈显著负相关（P<0.05）；霜前花率与霜前籽棉产量（0.288*）和马克隆值（0.277*）呈显著正相关（P<0.05）。产量性状与品质性状中，单铃重与纺纱指数（-0.341**）和马克隆值（-0.400**）呈极显著负相关（P<0.01），；籽指与马克隆值（0.581***）和纺纱指数（0.522***）呈极显著正相关（P<0.001）；马克隆值与产量（0.299*、0.275*、0.317*、0.307*）呈显著正相关（P<0.05）。鉴于海岛棉20个指标存在错综复杂的关系，它们提供的相关信息出现重叠交错，很难找出它们的变化规律。因此，有必要再进行因子分析，找出主要因子。
2.2南疆预试海岛棉早熟、丰产、优质纤维性状的因子分析
2.2.1初始因子荷载矩阵由表3可知，前7个公因子累积方差贡献率达87.25%，基本能够涵盖20个指标绝大部分相关信息，既保留绝大部分信息，又达到降维的目的。共同度是全部公因子对该性状的总方差所作的贡献，其数值大小表明所选主成分能反映该变量变异信息的多少，共同度越大，说明所选公因子代表该变量的效果越好。在表2中共同度较大的为总铃数单铃重（98.63%）和（98.58%），其次为纺纱指数（95.99%）、单株铃数（95.37%）、籽指（95.34%）、籽棉产量（95.26%）、生育期（93.23%）、比强度（92.02%）。共同度最小的为马克隆值为（75.31%）、果枝数（75.52%）、皮棉产量（78.73%），其余各性状的共同度均超过80%，表明所选的7个公因子能较好地反映全部性状所包含的相关信息。
2.2.2初始因子载荷矩阵方差极大化旋转由表4可见，第1公因子中荷载值较大的性状是株铃数（0.9107）、总铃数（0.9715）、单铃重（0.9696）和比强度（0.8227）载荷值较高，可称为产量因子，比强度与单铃重呈极显著正相关，说明选择大铃品种（系）有助于提高比强度。第2公因子中荷载值较大的性状是株高（0.7699）、衣分（0.7359）和马克隆值（0.8361），可称为早熟和品质因子，衣分与株高和马克隆值呈极显著正相关，选择植株和衣分偏高的性状，有利于提高马克隆值。第3公因子中荷载值较大的性状是生育期（0.9526）、始节位（0.8023）和霜前花率（-0.8398），可称为早熟因子，生千育期与霜前花率呈负极显著相关，说明生育期过长导致霜前花率变低。第4、5公因子中荷载值较大的是籽指（0.9582）、籽棉产量（0.9582）和皮棉产量（0.8597），可称为产量因子，籽指与产量呈正相关，增加籽指重量可以提高海岛棉产量。第6、7公因子中荷载值较大的性状是纤维长度（-0.7436）、整齐度指数（-0.6390）和纺纱指数（0.9619），可称为纤维品质因子。鉴于海岛棉生育期、产量与品质性状间存在错综复杂的相互关系，在今后新品种（系）的选择中，选择合适生育期、株高、株铃数适中品种（系）实现对产量改良，同时注重株高和马克隆值的关系，实现高产优质的结合。2.3南疆预试海岛棉早熟、丰产、优质纤维性状的聚类分析
关键词：海岛棉；区域试验；品种（系）；相关分析；因子分析；聚类分析；综合评价
0引言
南疆是中国唯一的海岛棉产区和出口基地，已有63年（1955-2017）种植和17年原棉出口的悠久历史。在全球86个植棉国中仅有美国、埃及、中国等几个国家能生产海岛棉，中国新疆出产的海岛棉属于“世无我有、世有我优”的稀缺农产品。中国海岛棉产业的科技进步对国计民生、纺织、汽车、航空、国防等工业以及整个国民经济的发展都具有举足轻重的作用。南疆海岛棉生产在确保国家优质棉供给，促进南疆经济发展，“富民固边、稳疆兴疆”方面具有重要的战略意义。海岛棉种质的创新或新品种选育是海岛棉产业链的源头性工作。在海岛棉育种工作中，新育成品种（系）有着较多优良性状，因而被作为重要的种质资源。合理地评价海岛棉种质资源，是海岛棉育种工作的重要环节，也是其育种的基础。研究海岛棉资源的特性及分类是亲本和杂交组合选配的基础，为确定今后的育种目标，扩大种质的利用，以提高选择的效率和鉴定的准确性。海岛棉早熟性、产量、品质之间关系错综复杂，受品种遗传、环境、栽培条件的影响。因子分析是一种利用降维的方法，将多个具有相关关系的指标综合为少数几个主因子，以便合理解释原变量的相关性。前人在粮食作物、豆类、麻类、蔬菜、经济作物、花卉、中药、南荻、蓖麻等作物广泛应用，在陆地棉资源、新品种、区试及预备试验以及新疆彩色棉已有报道，其结果对相应区域的棉花育种和生产都有较高的理论参考价值，对海岛棉的研究仅限于新海18号以前的老品种的数量性状的报道，截止2016年新疆海岛棉品种已审定命名至新海58号。有关国内海岛棉（Xinhai Cotton，新海棉）品种（系）区域试验的报道极少。美国海岛棉（Pima Cotton，皮马棉）品种（系）区试报告由美国农业部从1993年至2012年连续20年向世界发布；亚利桑那州的Marana、Maricopa和Safford农业中心皮马棉品种区试结果连续3年（1995、1997、1998）、7年（1992-1998）和10年（1994-2003）相继进行了报道；加利福尼亚州（美国皮马棉主产区）的PIMASJVCBVARIETYTRIALS测试报告2009-2014年连续6年网上发布。埃及海岛棉（Giza CoRon，吉扎棉）品种（系）区试资料未见公布。这些中外海岛棉的区试结果仅限于对参试材料的产量构成诸性状与6-7个纤维品质性状的报道，均未涉及这些性状之间的相关分析、因子分析和聚类分析等内容。本研究以2013-2014年新疆维吾尔自治区种子管理总站发布的海岛棉区域试验的53个预试品种（系）为材料，对其早熟性状、产量性状和纤维品质性状进行研究，探讨性状之间的相互关系，找出影响海岛棉早熟性、产量性状与纤维品质性状的主要因子，通过聚类分析，探讨今后改良的目标和方向，以期为海岛棉生产的合理布局、新品种（系）综合评价、推广、利用、高效高产栽培，早熟、高产优质亲本的选配和制定性状改良目标以及种质保护、创新等方面发挥一定的潜在作用效应，从而可缩短育种时间，加快育种进程，为推动中国优质海岛棉产业快速的发展提供参考。
1材料与方法
1.1实验材料及测定指标
试验材料来源于新疆维吾尔自治区2013-2014年南疆早熟海岛棉预备试验的新品种（系）53个。
1.2测试指标
考察植株早熟性状：株高（plant height，PH，cm）、单株果枝数（number of fruitbranches per plant，NFB，台/株）、始节位（即第1果枝节位，first fruffing branchesnode，FFB，节）、生育期（growth period，GP，d）、霜前花率（percentage seedy cotton before the frost，PSCBF，%）；产量性状：单株铃数（number ofbolls per plant，NBP，个/株）、总铃数（total boll number，TBN，x10个/h㎡）、单铃重（boll weight，BW，g）、籽指（seed index，SI，g）、衣分（lint percentage，LP，%）、籽棉产量（seed cotton yield，SCY，x103 kg/h㎡）、霜前籽棉产量（seed coRon yieldbefore the frost，SCYBF，x103 kg/h㎡）、皮棉产量（lintcotton yield，LCY，x103 kg/h㎡）、霜前皮棉产量（lintcotton yield before the frost，LCYBF，x10kg/h㎡）：HVICC纤维品质性状：上半部平均长度（upper halfmean length，UHM，mm）、长度整齐度指数（fiberuniformity index，FUI，%）、马克隆值（micronaire，MIC，gg/Inch）、断裂比强度（strength toughness rmio，STR，cN/teX）、断裂伸长率（elongMionto break，ELO，%）、纺纱均匀性指数（spinning consistent index，SCI）等20个性状。变异系数（cv，%）。 1.3分析方法
采用因子分析聚类分析等多元统计方法，试验数据的统计分析使用Microsoft Excel 2010和DPSv14.50统计软件包进行数据分析。
2结果与分析
2.1南疆预试海岛棉早熟、丰产、优质纤维性状的变异性及其相关性
2.1.1预试海岛棉早熟、丰产、优质性状的变异性由表1可以看出，早熟性状中，霜前花率平均值为96.3%，变异系数0.92%最小。始节位平均值是3.10，變异系数8.03%最大，主要受遗传因子支配。产量性状中，霜前皮棉平均值为1.44x10（kg/h㎡），变异系数0.92%最小，其次是衣分和籽指其平均值为32.8%和12.70 g，变异系数为3.22和3.56，表明衣分和籽指是品种（系）的固有属性。皮棉变异系数最大，为10.95%，表明受环境及栽培条件影响较大。纤维品质性状中，各变异系数依次为整齐度指数（0.93%）<纤维长度（3.46%）<纺纱指数（4.86%）<马克隆值（5.96%）<比强度（6.77%）<伸长率（16.17%）。不同品种（系）的纤维长度、比强度、马克隆值、纺纱指数、伸长率有明显的差异，说明其具有较大的改良空间，而整齐度较一致。
2.1.2预试海岛棉品种（系）早熟、丰产、优质性状的相关性分析对20个性状的进行相关分析（表2），结果表明：在早熟性状中，株高与果枝数（r=0.338*，P<0.05）显著正相关，与前花率（r=-0.281*，P<0.05）显著负相关；果枝数和始节位（r=0.392**，P<0.01）呈极显著正相关；生育期与始节位（r=0.490***，P<0.001）呈极显著正相关，其余指标间不显著。在产量性状中，单株铃数与皮棉产量（r=0.485***）、霜前皮棉（r=0.465***），总铃数与单铃重之间（r=0.831***）分别呈极显著正相关（P<0.001）；总铃数和单铃重与籽棉、霜前籽棉、皮棉、霜前皮棉产量的r值依次为0.764***、0.767***、0.743***、0.748***和0.498***、0.510***、0.473***、0.483***，均达极显著正相关（P<0.001）；籽指与产量（0.329*、0.318*、0.324*、0.319*）达显著水平（P<0.05）。在纤维品质性状中，纤维长度、整齐度与马克隆值（-0.210、-0.121）之间呈不显著负相关，与比强度（-0.695***，-0.553***）和马克隆值（-0.794***，-0.508***）呈极显著负相关（P<0.001），与纺纱指数（0.451***）和整齐度（0.506V**）呈极显著正相关（P<0.001）；马克隆值与伸长率（0.318*）、（0.489***）、纺纱指数（0.739***）呈显著、极显著正相关（P<0.05～0.001）；伸长率与比强度（0.623***）呈极显著正相关，与纺纱指数（-0.281***）呈显著负相关。早熟性状与品质性状中，株高与纤维长度（0.296*，P<0.05）和整齐度（0.450***，P<0.001）呈显著、极显著正相关，与比强度（-0.391**）呈显著负相关；果枝数与马克隆值r o.273*），、纺纱指数（0.321*）、比强度（0.409**）呈显著、极显著正相关（P<0.05-0.01）；始节位与生育期（0.490***）、单铃重（0.326*）、4种产量（0.449***、0.443**、0.384**、0.383**）、马克隆值（0.552***）和纺纱指数（0.458***）呈显著、极显著正相关（P<0.05～0.001）；果枝数与生育期（0.419**）、4项产量（0.529***、0.503***、0.507***、0.488***）、马克隆值（0.362**）、比强度（0.331**）呈极显著正相关（P<0.01-0.001），与整齐度（-0.350*）呈显著负相关（P<0.05）；霜前花率与霜前籽棉产量（0.288*）和马克隆值（0.277*）呈显著正相关（P<0.05）。产量性状与品质性状中，单铃重与纺纱指数（-0.341**）和马克隆值（-0.400**）呈极显著负相关（P<0.01），；籽指与马克隆值（0.581***）和纺纱指数（0.522***）呈极显著正相关（P<0.001）；马克隆值与产量（0.299*、0.275*、0.317*、0.307*）呈显著正相关（P<0.05）。鉴于海岛棉20个指标存在错综复杂的关系，它们提供的相关信息出现重叠交错，很难找出它们的变化规律。因此，有必要再进行因子分析，找出主要因子。
2.2南疆预试海岛棉早熟、丰产、优质纤维性状的因子分析
2.2.1初始因子荷载矩阵由表3可知，前7个公因子累积方差贡献率达87.25%，基本能够涵盖20个指标绝大部分相关信息，既保留绝大部分信息，又达到降维的目的。共同度是全部公因子对该性状的总方差所作的贡献，其数值大小表明所选主成分能反映该变量变异信息的多少，共同度越大，说明所选公因子代表该变量的效果越好。在表2中共同度较大的为总铃数单铃重（98.63%）和（98.58%），其次为纺纱指数（95.99%）、单株铃数（95.37%）、籽指（95.34%）、籽棉产量（95.26%）、生育期（93.23%）、比强度（92.02%）。共同度最小的为马克隆值为（75.31%）、果枝数（75.52%）、皮棉产量（78.73%），其余各性状的共同度均超过80%，表明所选的7个公因子能较好地反映全部性状所包含的相关信息。
2.2.2初始因子载荷矩阵方差极大化旋转由表4可见，第1公因子中荷载值较大的性状是株铃数（0.9107）、总铃数（0.9715）、单铃重（0.9696）和比强度（0.8227）载荷值较高，可称为产量因子，比强度与单铃重呈极显著正相关，说明选择大铃品种（系）有助于提高比强度。第2公因子中荷载值较大的性状是株高（0.7699）、衣分（0.7359）和马克隆值（0.8361），可称为早熟和品质因子，衣分与株高和马克隆值呈极显著正相关，选择植株和衣分偏高的性状，有利于提高马克隆值。第3公因子中荷载值较大的性状是生育期（0.9526）、始节位（0.8023）和霜前花率（-0.8398），可称为早熟因子，生千育期与霜前花率呈负极显著相关，说明生育期过长导致霜前花率变低。第4、5公因子中荷载值较大的是籽指（0.9582）、籽棉产量（0.9582）和皮棉产量（0.8597），可称为产量因子，籽指与产量呈正相关，增加籽指重量可以提高海岛棉产量。第6、7公因子中荷载值较大的性状是纤维长度（-0.7436）、整齐度指数（-0.6390）和纺纱指数（0.9619），可称为纤维品质因子。鉴于海岛棉生育期、产量与品质性状间存在错综复杂的相互关系，在今后新品种（系）的选择中，选择合适生育期、株高、株铃数适中品种（系）实现对产量改良，同时注重株高和马克隆值的关系，实现高产优质的结合。2.3南疆预试海岛棉早熟、丰产、优质纤维性状的聚类分析