基于不同方法的133份茴香种质资源综合评价

《Horticulturae》：Comprehensive Evaluation of 133 Fennel (Foeniculum vulgare Mill.) Germplasm Resources Based on Different Methods

　　

为了筛选蔬菜用茴香的优质种质资源，研究人员对133份茴香种质进行了系统评价。采用变异分析、相关分析、主成分分析（PCA）、灰色关联分析（GRA）和聚类分析等方法，对11个农艺性状进行了综合分析。结果表明，各种质间数量性状的变异系数（CV_among）介于27.40%至72.93%之间。单株重量的变异最大，表明该性状在遗传改良方面具有巨大潜力。在大多数性状之间检测到了极显著或高度显著的相关性，尤其是叶片长度与单株重量之间。PCA提取了前6个主成分，其累积贡献率达到83.536%。茎粗、叶长、叶宽和单株重量是值得关注的主要性状。基于综合评价和加权灰色关联排序，有7份种质始终位列前十，在本试验条件下表现出较高的综合得分。聚类分析将所有茴香种质划分为4个类群，其中第IV类群表现出最高的产量潜力。同时，第I和第II类群包含以植株较小和叶片形态独特为特征的个体。这些发现为蔬菜用茴香种质的多变量评价提供了初步的方法学参考，并为后续的多环境试验和分子标记辅助选择奠定了数据基础。

茴香是一种具有药用和营养双重价值的多年生草本植物，其嫩茎叶富含多种生物活性成分。尽管研究人员尝试了杂交和数量性状基因座（QTL）分析等育种方法，但全球茴香栽培品种依然单调，遗传背景狭窄且种子价格高昂，严重制约了茴香产业的可持续发展。因此，收集和评价多样化的种质资源对于高产优质品种的选育至关重要。然而，目前全球茴香的研究主要集中在精油提取和栽培技术上，对种质资源的综合评价关注有限。在这种背景下，研究人员开展了这项研究，论文发表在《Horticulturae》上。该研究通过多元统计方法初步筛选了在标准化田间环境下表现优异的候选茴香种质，为后续多环境验证提供了坚实的材料基础，具有重要的农业育种意义。

在关键技术方法方面，研究人员以133份茴香种质为实验材料（样本队列主要来源于中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供并在南京农业大学保存的种质），基于变异分析、相关分析、主成分分析（PCA）、灰色关联分析（GRA）和聚类分析这5种主要统计方法，对7个数量性状和4个质量性状进行了综合评价与降维分析。

在研究结果方面，具体分为以下部分：

变异分析：通过计算各性状的最大值、最小值及变异系数等指标，得出了茴香种质各材料间变异系数（CV_among）均值达到43.73%，且均显著高于材料内变异系数（CV_within）。其中，单株重量的CV_among最高（72.93%），说明该性状具有极大的选择响应潜力和遗传改良价值；叶长则表现出相对稳定的遗传特性。

数量性状的相关分析：通过Pearson相关性检验，发现各数量性状间均呈极显著正相关。其中，叶长与单株重量的相关系数最高，茎粗也与此二者表现出强正相关，表明植株形态特征与生物量的积累密切相关，为消除信息冗余提供了依据。

质量性状的分布频率：通过表型观察与频数统计，发现直立型叶簇（65.4%）和绿色叶片（66.2%）占比最高。此外，几乎所有种质均表现为全裂叶和针状小叶，表明这些质量性状在茴香群体中遗传极其稳定。

农艺性状的主成分分析：通过特征值和累积贡献率计算，提取了前6个主成分，累积贡献率达83.536%。其中，第1主成分主要由茎粗、叶长和单株重量构成；第2和第3主成分主要反映了叶宽、株高以及单株叶片数等空间结构与产量特征。通过计算综合评价得分（F值），筛选出33份综合表现优良的种质。

农艺性状的灰色关联分析：通过构建“参考品种”并计算灰色关联系数与关联度，发现株高与叶长的关联系数最高。结合F值排名，7份种质在PCA与GRA中均位列前十，表现出了卓越的综合性状。

农艺性状的聚类分析：运用分层聚类法将133份材料划分至4个类群。第IV类群材料最少，但在多数性状上均值最高，且株型最为直立，具备最高的产量潜力；第II和第III类群产量次之；第I类群各性状均值最低但叶色较深，此外部分类群具备特殊的非针状小叶形态。

在讨论与总结部分，研究人员指出变异系数、相关性等分析揭示了单株重量和叶部性状在茴香遗传改良中的重要性。PCA与GRA方法的结合保留了核心性状信息并相互验证，提高了筛选效率。聚类分析也验证了第IV类群在产量与机械化栽培方面的潜力。但研究也指出，本试验仅局限于宿迁单一年份环境，具有时空局限性。结论表明，133份茴香种质存在丰富的表型多样性，且遗传变异未受实验误差掩盖；综合筛选出的T30、T114、T65、T98、T99、T47、T87等7份优异种质可作为后续多环境试验的候选材料。未来研究还应整合全基因组关联分析（GWAS）分子标记以及干旱、盐胁迫等抗逆性状，以全面解析茴香的内在遗传差异并选育优质品种。