红花种质资源农艺性状综合评价

李玥炯; 胡尊红; 王沛琦; 杨博; 杨谨; 杨丽蕊; 王秋霞; 胡学礼

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.10.021

安徽农学通报 >

2025 , Vol. 31 >Issue 10: 87 - 92

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.10.021

生物资源·利用

红花种质资源农艺性状综合评价

李玥炯 ¹ ,
胡尊红 ² ,
王沛琦 ² ,
杨博 ² ,
杨谨 ² ,
杨丽蕊 ¹ ,
王秋霞 ¹ ,
胡学礼 ²

展开

¹昆明学院农学与生命科学学院，云南昆明 650214
²云南省农业科学院经济作物研究所，云南昆明 650205

王秋霞（1979—），女，河南济源人，博士，副教授，从事兰科菌根生物学研究；胡学礼（1978—），男，云南曲靖人，硕士，研究员，从事红花育种与栽培工作。

李玥炯（1992—），男，四川资中人，硕士研究生，从事红花育种与栽培研究。

Copy editor: 吴思文

收稿日期: 2024-12-19

网络出版日期: 2025-06-03

基金资助

国家自然科学基金面上项目“基于红花核心种质的遗传变异图谱解析羟基红花黄色素A合成的分子机理”(32470395)

云南省教育厅科学研究基金项目“金沙江石斛高度自交亲和机制的研究”(2023Y0869)

云南省科技厅乡村振兴科技专项南涧县中药材红花产业科技特派团(20220413BI090049)

云南省科技厅重大科技专项计划“道地中药材红花品质提升技术研究及示范应用”(202402AA310008)

云南省科技厅科技人才与平台计划“科技创新人才培养对象项目”(202105AD160009)

收起

Comprehensive evaluation of agronomic traits of Carthamus tinctorius germplasm resources

LI Yuejiong ¹ ,
HU Zunhong ² ,
WANG Peiqi ² ,
YANG Bo ² ,
YANG Jin ² ,
YANG Lirui ¹ ,
WANG Qiuxia ¹ ,
HU Xueli ²

Expand

¹College of Agronomy and Life Sciences, Kunming University, Kunming 650214, China
²Industrial Crop Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205, China

Received date: 2024-12-19

Online published: 2025-06-03

Fold

摘要

本试验以PI 195895、PI 195825等202份红花种质为材料，采用变异系数、多样性指数、相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法，对株高、第一分枝高度等7个农艺性状进行综合评价。结果表明，202份红花种质资源的7个农艺性状平均变异系数在13.08%～63.80%，遗传多样性指数在1.812～2.063，供试材料间单株种子产量差异最大，变异系数为63.80%，株高遗传多样性指数最大，为2.063；7个农艺性状间相关性较高；主成分分析将7个农艺性状简化为3个主成分，其累计贡献率为75.703%，单株种子产量、第一分枝高度、百粒重是影响红花种质资源表型差异的关键因素；前10名的红花种质综合得分在-1.49～1.75分，包括F139、F157、F144等，其果球直径、单株有效果球数和百粒重均较高；聚类分析将202份红花种质资源分成4类，第Ⅰ类群包含46份红花材料；第Ⅱ类群仅包含1份种质（PI 369853），其单株种子数较多且单株种子产量较高；第Ⅲ类群包含24份红花材料；第Ⅳ类群包含30份红花材料。本研究为红花种质的有效利用以及品种选育提供参考。

关键词： 红花; 种质资源; 农艺性状; 主成分分析; 聚类分析; 遗传多样性

本文引用格式

李玥炯 , 胡尊红 , 王沛琦 , 杨博 , 杨谨 , 杨丽蕊 , 王秋霞 , 胡学礼 . 红花种质资源农艺性状综合评价[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(10) : 87 -92 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.10.021

Abstract

202 Carthamus tinctorius germplasm samples such as PI 195895 and PI 195825 were used as materials. Methods such as coefficient of variation analysis, diversity index analysis, correlation analysis, principal component analysis, and cluster analysis were adopted to conduct a comprehensive evaluation of seven agronomic traits including plant height and the height of the first branch. The results showed that the average coefficient of variation of the 7 agronomic traits of 202 Carthamus tinctorius germplasm resources ranged from 13.08% to 63.80%, and the genetic diversity index ranged from 1.812 to 2.063. The difference in seed yield per plant among the tested materials was the greatest, with a coefficient of variation of 63.80%, and the genetic diversity index of plant height was the largest, which was 2.063. The correlations among the 7 agronomic traits were relatively high. Principal component analysis simplified the 7 agronomic traits into 3 principal components, with a cumulative contribution rate of 75.703%. The seed yield per plant, the height of the first branch, and the weight of 100 seeds were the key factors affecting the phenotypic differences of safflower germplasm resources. The comprehensive scores of the top 10 safflower germplasms ranged from -1.49 to 1.75 points, namely F139, F157, F144, etc. Their fruit ball diameters, the number of effective balls per plant and the weight of 100 seeds were all relatively high. Cluster analysis classified 202 Carthamus tinctorius germplasm resources into 4 categories. Group Ⅰ contained 46 Carthamus tinctorius materials. Group Ⅱ contained only 1 germplasm (PI 369853), with the large number of seeds per plant and the high seed yield per plant. Group Ⅲ contained 24 Carthamus tinctorius materials. Group Ⅳ contained 30 Carthamus tinctorius materials. This study provides a reference for the effective utilization of Carthamus tinctorius germplasm and variety breeding.

Key words： Carthamus tinctorius; germplasm resources; agronomic traits; principal component analysis; cluster analysis; genetic diversity

红花（Carthamus tinctorius）是菊科（Compositae）红花属（Carthamus）一年生草本植物^[1-2]。其具有耐寒、耐旱、耐贫瘠等特性，栽培历史悠久，主要分布于新疆、云南、四川等地^[3-5]。红花籽的油分含量较高，亚油酸的比例甚至能够超过80%，在降血脂和防止动脉粥样硬化等方面发挥了重要的功效^[6-8]。目前，现代分子育种技术发展迅速，红花育种和品种改良等方面的研究取得较大进步。侯献飞等^[9]应用形态学和统计学分析方法从多个角度对红花种质资源进行全面客观的分析，为红花品种选育奠定基础。许兰杰等^[10]研究表明，顶果球质量、顶果球着粒数等对红花籽粒质量影响较为明显。郭丽芬等^[11]运用主成分分析和聚类分析等方法将66份红花种质资源聚类并划分为6大类群。覃尔岱等^[12]研究认为，株高、分枝高度、顶端分枝高度等12个红花农艺性状能有效评估不同地区、不同特征的种质资源。郭丽芬等^[13]研究表明，云南红花种质资源具有丰富的遗传多样性，果球着粒数的多样性指数最高。王沛琦等^[14]将312份红花种质进行聚类并划分为7大类群，第Ⅰ类群果球大、顶果球着粒数多，具有增产潜力和良好的变异性。本试验以PI 195895、PI 195825等202份红花种质为材料，采用变异系数、多样性指数、相关性分析等方法，对株高、第一分枝高度等7个农艺性状进行综合评价，为后续红花优异种质筛选和品种培育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

202份红花种质均由云南省农业科学院经济作物研究所提供，其基本信息如表1所示。试验材料于2023年10月9日至 2024年7月10日种植于云南省楚雄州元谋县南繁村基地（101°52'51" E，25°43'55" N）。每份材料定植10株，设3次重复，行距40 cm，株距10 cm。

表 1 试验材料基本信息

编号	种质名称	编号	种质名称	编号	种质名称	编号	种质名称
F1	PI 195895	F52	荷兰红花-2-1	F103	YN抗锈-010	F154	PI 369853
F2	PI 195825	F53	荷兰红花-2-2	F104	YN抗锈-046	F155	PI 386172
F3	PI 198844	F54	列日红花	F105	YN条纹壳-050	F156	鱼台红花
F4	PI 198845	F55	朝鲜红花	F106	YN无刺-046-1	F157	纹上红花
F5	PI 198845	F56	PI 250066	F107	YN无刺-046-2	F158	YN抗锈-170
F6	PI 208678	F57	PI 250076-1	F108	YN早-015	F159	YN红-028
F7	PI 237542-1	F58	PI 250076-2	F109	YN无刺-037	F160	YN-Z070
F8	PI 237542-2	F59	PI 251289	F110	YN-Z053	F161	YN无刺-037
F9	PI 237549	F60	PI 253896-1	F111	YN无刺-024	F162	YN无刺-021
F10	PI 237551	F61	PI 253896-2	F112	YN大粒-006	F163	YN抗锈-006
F11	PI 248881	F62	PI 253911	F113	YN大粒-004	F164	YN抗锈-144
F12	PI 251284	F63	PI 304467-1	F114	YN抗锈-073	F165	YN抗锈-163
F13	PI 251285	F64	PI 304467-2	F115	YN抗锈-055	F166	YN无刺-079
F14	PI 251291	F65	PI 304474	F116	YN抗锈-144-1	F167	YN抗锈-004
F15	PI 253384	F66	PI 304507	F117	YN抗锈-144-2	F168	YN无刺-071
F16	PI 253385	F67	PI 306849	F118	YN抗锈-143	F169	YN抗锈-071
F17	PI 253386	F68	PI 307103-1	F119	YN无刺-052	F170	YN-Z037
F18	PI 253389	F69	PI 307103-2	F120	YN抗锈-093	F171	YN无刺-006
F19	PI 253513	F70	PI 343774	F121	YN抗锈-020	F172	YN无刺-086
F20	PI 253517-1	F71	PI 343782	F122	YN红-030	F173	XJ无刺-021
F21	PI 253517-2	F72	PI 386172	F123	YN-Z014	F174	XJ黄花-024
F22	PI 253517-3	F73	PI 407605-1	F124	YN红-003	F175	XJ-Z007
F23	PI 253518	F74	PI 407605-2	F125	YN抗锈-103	F176	XJ红-004
F24	PI 253520-1	F75	811-11-4	F126	YN无刺-036	F177	XJ无刺-010
F25	PI 253520-2	F76	张掖红花	F127	YN大球-001	F17	XJ红-028
F26	PI 253521	F77	赵县红花	F128	YN抗锈-058	F179	XJ条纹壳-005
F27	PI 253524-1	F78	淇县红花	F129	YN抗锈-059	F180	XJ红-003
F28	PI 253524-2	F79	杞县红花	F130	YN抗锈-075	F181	XJ红-019
F29	PI 253534-1	F80	束鹿红花	F131	YN抗锈-078	F182	ZHH00072
F30	PI 253534-2	F81	永年红花	F132	YN条纹壳-040	F183	PI 369853
F31	PI 253540	F82	大名红花	F133	YN抗锈-089	F184	晋县红花
F32	PI 253541-1	F83	成武红花	F134	YN-Z030	F185	营山红花
F33	PI 253541-2	F84	虞城红花	F135	YN-Z011	F186	单县红花
F34	PI 253554-1	F85	宿县红花	F136	YN白花-013	F187	曹县红花
F35	PI 253554-2	F86	陵县红花	F137	YN条纹壳-078	F188	柘城红花
F36	PI 253564-3	F87	舒城红花	F138	YN大粒-034	F189	YN无刺-010
F37	PI 253758-1	F88	淮阳红花	F139	YN抗锈-197	F190	YN抗锈-069
F38	PI 253758-2	F89	邹平红花	F140	XJ无刺-018	F191	YN大球-001
F39	PI 279345	F90	射阳红花	F141	XJ-Z010	F192	YN抗锈-063
F40	PI 286199	F91	泰兴红花	F142	XJ红-005	F193	YN抗锈-106
F41	PI 292000	F92	濮阳红花	F143	XJ红-026	F194	ZHH00013
F42	PI 304595	F93	YN抗锈-211	F144	XJ红-015	F195	PI 253390
F43	PI 311738	F94	YN抗锈-139	F145	XJ亚油酸-002	F196	PI 407605-1
F44	PI 367833	F95	YN抗锈-079-1	F146	XJ无刺-011	F197	PI 407605-2
F45	PI 369854	F96	YN抗锈-079-2	F147	XJ红-024	F198	南京红花
F46	PI 386174	F97	YN抗锈-039	F148	XJ无刺-013	F199	YN无刺-102
F47	PI 387821-1	F98	YN抗锈-088	F149	XJ红-020	F200	YN无刺-033
F48	PI 387821-2	F99	YN无刺-004	F150	XJ条纹壳-018	F201	YN部分壳-005
F49	PI 426524	F100	YN抗锈-110	F151	PI 262418	F202	YN无刺-074
F50	PI 426525	F101	YN无刺-051	F152	PI 305181
F51	7-79-2	F102	YN抗锈-095	F153	PI 306829

1.2 性状调查

田间性状依据《红花种质资源描述规范和数据标准》^[15]开展调查。在红花成熟期，从每个小区中选取3株，测定其株高、第一分枝高度、顶果球直径、单株有效果球总数、单株种子产量、单株种子数和百粒重。

1.3 综合评价

根据3个主成分因子Factor 1、Factor 2和Factor 3的贡献率权重（贡献率/累计贡献率）0.479、0.324和0.197计算每份材料的综合得分，得分越高表示材料综合评价越好，计算如式（1）。

F综合=0.479×Factor 1+0.324×Factor 2+0.197×Factor 3（1）

1.4 数据分析

使用SPSS 25.0软件进行相关性分析和主成分分析，运用Origin 2024软件进行聚类分析。采用Excel 2019软件对供试材料的各指标进行计算，变异系数、遗传多样性指数计算如式（2）～（3）。

变异系数（%）=（标准差/平均值）×100（2）

遗传多样性指数（H'）=-∑P _i×lnP_i （3）

式（2）中，P_i 为每一级相对频率（某性状第i级别内包含材料数占总材料数的百分比）。

2 结果与分析

2.1 7个农艺性状的变异与遗传多样性

由表2可知，红花种质资源7个农艺性状变异系数在13.08%～63.80%。其中，变异系数最大的是单株种子产量，为63.80%；单株种子数、单株有效果球数次之，变异系数分别为63.36%和43.41%；株高变异系数最小，为13.08%。遗传多样性指数在1.812～2.063，其中株高遗传多样性指数最大，为2.063；百粒重次之，为1.998；第一分枝高度最小，为1.812。结果表明，202份红花种质在农艺性状方面具有丰富的遗传多样性，为红花品种改良提供了科学依据。

表2 红花种质资源7个农艺性状的变异系数与遗传多样性指数

性状	最小值	最大值	平均值	标准差	变异系数/%	遗传多样性指数（H′）
株高/cm	89.67	200.67	153.72	20.11	13.08	2.063
第一分枝高度/cm	28.33	214.33	76.96	21.54	27.98	1.812
果球直径/cm	1.13	3.55	2.26	0.34	14.92	1.959
单株有效果球数/个	6.00	82.00	27.84	12.08	43.41	1.991
单株种子产量/g	0.53	115.30	29.02	18.52	63.80	1.959
单株种子数/粒	116.00	2 153.00	743.20	470.89	63.36	1.918
百粒重/g	1.95	7.90	4.05	0.89	22.05	1.998
平均值					35.51	1.957

2.2 7个农艺性状的相关性分析

由表3可知，株高与第一分枝高度、果球直径呈正相关（P<0.01），与单株种子产量、单株种子数呈正相关（P<0.05）；第一分枝高度与果球直径呈正相关（P<0.01），与单株有效果球数呈负相关（P<0.01）；果球直径与单株种子产量、单株种子数呈正相关（P<0.01）；单株有效果球数与单株种子产量、单株种子数呈正相关（P<0.01）；单株种子产量与单株种子数呈正相关（P<0.01），且相关系数最大；单株种子数与百粒重呈负相关（P<0.01）。

表3 红花种质资源7个主要农艺性状的相关性分析

性状	株高	第一分枝高度	果球直径	单株有效果球数	单株种子产量	单株种子数	百粒重
株高	1
第一分枝高度	0.486^**	1
果球直径	0.213^**	0.230^**	1
单株有效果球数	-0.040	-0.302^**	-0.022	1
单株种子产量	0.179^*	-0.001	0.376^**	0.523^**	1
单株种子数	0.171^*	-0.002	0.327^**	0.519^**	0.953^**	1
百粒重	0.025	0.019	0.064	-0.015	-0.027	-0.264^**	1

注：*、**分别表示相关性在0.05、0.01水平上具有统计学意义。

2.3 7个农艺性状的主成分分析

由表4可知，7个主要农艺性状的前3个主成分贡献率分别为36.286%、24.513%和14.904%，累计贡献率达75.703%，其特征值均大于1。第1主成分的特征值为2.540，贡献率为36.286%，该主成分中特征值最大的是单株种子产量；第2主成分的特征值为1.716，贡献率为24.513%，该主成分中特征值最大的是第一分枝高度；第3主成分的特征值为1.043，贡献率为14.904%，该主成分中特征值最大的是百粒重。结果表明，7个主要农艺性状的前3个主成分是单株种子产量、第一分枝高度、百粒重，其是影响红花种质资源表型差异的关键因素，也是红花种质评价的主要指标。

表4 红花种质资源7个主要农艺性状主成分分析

性状	因子1	因子2	因子3
株高	0.092	0.766	-0.016
第一分枝高度	-0.181	0.838	-0.054
果球直径	0.367	0.541	0.230
单株有效果球数	0.738	-0.340	0.057
单株种子产量	0.943	0.184	0.015
单株种子数	0.929	0.168	-0.226
百粒重	-0.084	0.018	0.975
特征值	2.540	1.716	1.043
贡献率/%	36.286	24.513	14.904
累计贡献率/%	36.286	60.799	75.703

2.4 7个农艺性状的综合评价

202份材料的综合得分在-1.49～1.75分。前10名的红花种质综合得分在1.05～1.75分，分别是F139、F157、F144等，其果球直径在2.1～3.0 cm，单株有效果球数在23～82个，百粒重在3.02～5.78 g（表5）。

表5 排名前10的红花种质资源综合得分及排序

材料编号	主成分因子分值/分			综合得分（F值）/分	排名
材料编号	Factor 1	Factor 2	Factor 3	综合得分（F值）/分	排名
F139	4.074 78	-0.099 03	-0.856 28	1.75	1
F157	0.978 51	2.974 22	0.064 80	1.45	2
F144	1.879 52	1.420 12	0.308 83	1.42	3
F147	1.695 41	1.074 48	0.845 35	1.33	4
F162	1.568 34	1.653 81	-0.324 90	1.22	5
F109	1.566 06	0.033 47	2.066 46	1.17	6
F43	1.528 18	1.473 35	-0.331 74	1.14	7
F82	1.945 62	0.490 63	0.298 72	1.15	8
F33	3.676 39	-1.478 72	-0.538 67	1.18	9
F198	0.999 88	1.704 83	0.113 75	1.05	10

2.5 7个农艺性状的聚类分析

由图1可知，根据202份红花种质的7个农艺性状的不同表型，在欧式距离为5的位置将各参试材料分为4大类群。根据聚类分类的结果，第Ⅰ类群包含46份红花材料，其农艺性状一定程度上能反映群体的平均水平；第Ⅱ类群仅有1份红花材料PI 369853，其株高177 cm，第一分枝高度86.33 cm，果球直径2.1 cm，单株种子数较多且单株种子产量较高，为74.06 g；第Ⅲ类群包含24份红花材料，株高、第一分枝高度均高于平均值，果球直径偏小；第Ⅳ类群包含30份红花材料，其单株有效果球数多，单株种子产量高于平均值。

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图1 202份红花种质资源7个农艺性状的聚类结果

3 结论与讨论

红花品质主要受种质基因型的影响，遗传多样性研究是种质资源评价和利用的基础^[16]。本研究所用的红花种质药油两用价值较高，是红花育种工作中应用较为广泛的栽培种。长时间的人为选择和自然选择导致红花的遗传资源相对较少^[17]。对主要农艺性状的鉴别与描述，是进行种质资源研究的重要手段之一^[18]。本研究结果表明，202份红花种质株高、第一分枝高度等7个农艺性状的变异系数在13.08%～63.80%，除株高、果球直径外，其余5个农艺性状的变异系数均在15.00%以上；遗传多样性指数在1.812～2.063，除第一分枝高度的遗传多样性指数为1.812外，其他均超过了1.900，本研究结果与侯献飞等^[9]、王沛琦等^[14]研究结果基本一致。合理开发和利用种质资源的表型性状，是拓展种质资源育种的重要途径之一。

本研究中，主成分分析的前3个主成分累积贡献率为75.703%，7个农艺性状的前3个主成分是单株种子产量、第一分枝高度、百粒重。202份材料的综合得分在-1.49～1.75分，其中F139、F157、F144、F147、F162、F109、F43、F82、F33、F198的综合得分较高。聚类分析作为一种重要的分析手段，已被广泛应用于资源遗传多样性分析以及差异评价^[19-20]。聚类分析将202份红花种质资源分成4类，同一类群种质间性状相似，而不同类群间性状差异明显。其中，第Ⅱ类群仅包含1份种质（PI 369853），其单株种子数较多且单株种子产量较高；第Ⅳ类群的种质具备高产、优质、适应性强等特性，可作为高产育种和栽培的亲本材料。

综上，本研究通过对202份红花种质的主要表型性状进行综合分析，有助于揭示红花种质资源的遗传多样性和亲缘关系，为种质资源的分类、保存和利用提供参考。在实际育种中，综合运用分子育种技术，充分发挥种质资源的优势，以加速红花新品种的选育进程，满足不断增长的市场需求和农业生产的实际需要，推动红花产业的持续发展。

参考文献

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