摘要：应用主成分分析和聚类分析方法研究了23个籼型杂交稻品种11个品质指标的变异情况，对其稻米品质性状进行了综合评价及分类。结果表明，11个稻米品质指标主要由4个主成分构成，其中外观品质对稻米品质的贡献率最大，占40.23%；聚类分析根据稻米品质表现将23个品种分为3类。

　　关键词：籼型杂交稻；品质性状；主成分分析；聚类分析；综合评价

　　中图分类号：S511.2+1文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）15-3488-04

　　食用稻米品质一般是从碾磨品质、外观品质、蒸煮食味品质与营养品质4个方面进行评价，而稻米品质通过糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度、粒长、长宽比、直链淀粉含量、胶稠度、碱消值等指标间接反映出来。GB1350-1999对籼稻上述品质指标表现划分为5个等级，以3级稻为中等水平，低于5级的为等外稻谷，为强制执行标准；GB/T17891-1999将优质籼稻分为3个等级，任何一项指标达不到3级要求时不能作为优质稻谷，作为推荐执行标准[1]。笔者以23个籼型杂交稻品种的11个品质指标作为研究对象，运用主成分分析和聚类分析对23个品种进一步分类，以期为完善和细化优质稻谷国家标准提供一些依据。

　　1材料与方法

　　1.1材料

　　材料选用南方稻区近年来新选育的23个籼型杂交稻品种，分别是Y两优646（1）、广两优矮93（2）、广优明118（3）、Y两优3399（4）、两优8106（5）、C两优70124（6）、科优16（7）、天优8012（8）、两优689（9）、Y58S/P102（10）、两优676（11）、齐丰1068（12）、金农2优3号（13）、两优616（14）、红香2A/香恢68（15）、两优0367（16）、两优383（17）、欣荣优华占（18）、盐两优2208（19）、两优1198（20）、两优3905（21）、Ⅱ优838（22）、丰两优4号（23）。试验于2010-2011年在湖南、江西、湖北、安徽、浙江、福建、江苏和河南8个省15个试验点进行。由安徽省种子管理站、湖北省京山县农业局和河南省信阳市农业科学研究院3个单位分别单独种植生产提供样品，农业部稻米及制品质量监督检验测试中心（杭州）负责检测，测定稻米品质性状合计11个指标。

　　1.2统计分析方法

　　1.2.1主成分分析以23个籼型杂交稻的11个品质变量（糙米率、精米率、整精米率、粒长、长宽比、垩白粒率、垩白度、透明度、碱消值、胶稠度和直链淀粉含量）为指标构成主成分分析的相关矩阵，根据主成分分析的结果对杂交稻品质进行评价。

　　1.2.2聚类分析采用系统聚类分析，以上述11个品质指标对23个杂交稻品种进行聚类。数据转换方式为标准化转换，聚类距离为欧氏距离，聚类方法为离差平方和法（与其他聚类方法比较后，确定离差平方和法效果最好）。

　　2结果与分析

　　2.1不同籼型杂交稻品种稻米品质性状的变异情况

　　由表1可以看出，不同杂交稻品质性状具有较大的差异。其中，垩白度、垩白粒率、透明度、直链淀粉含量和碱消值5个指标的变异系数较大，分别为70.16%、49.44%、45.27%、21.02%和18.04%，表明不同杂交稻品种间上述5个品质指标的差异较大。相比较而言，外观品质中的糙米率、精米率、粒长、长宽比及胶稠度的变异系数较小，均在10%以下，表明不同杂交稻品种间的这5个指标相对稳定，糙米率和精米率最稳定，变异系数仅为0.81%和1.06%。

　　2.2不同籼型杂交稻品种稻米品质性状的主成分分析

　　为进一步明确各个品质性状的相对重要性，对稻米的11个品质性状进行了主成分分析，计算出特征值和贡献率。通过主成分分析，以特征值累计贡献率大于85%为标准，确定主成分为4个，累计贡献率为85.54%（表2）。其中，第一主成分的贡献率为40.23%，第二主成分的贡献率为24.42%，第三主成分的贡献率为12.28%，第四主成分的贡献率为8.61%。

　　4个主成分各因子的载荷矩阵见表3。由表3可知，第一主成分主要由垩白度、长宽比、垩白粒率及透明度决定，呈现出较强的负相关，反映稻米的外观品质；第二主成分主要由糙米率、精米率、碱消值和直链淀粉含量决定，呈现出正相关，反映稻米的碾磨品质和蒸煮食用品质；第三主成分主要由胶稠度和整精米率决定，与胶稠度呈正相关，与整精米率呈负相关，反映稻米的蒸煮品质和碾磨品质；第四主成分主要由精米率和整精米率决定，呈现出正相关，反映稻米的碾磨品质。

　　2.3不同籼型杂交稻品种稻米品质性状的聚类分析

　　通过以上主成分分析的结果，根据品质指标的主成分分析值，采用科学合理的分类方法，对上述23个籼型杂交稻品种进行分类，以期达到客观公正评价稻米品质的目的。聚类分析主要是用来研究各种事物或现象的分类，而系统聚类是在各个领域中使用最多的一种方法。其基本思想是将各个样本各自看成一类，然后定义样品之间的距离及类与类之间的距离，利用逐步并类法，将距离最近两类合并，直至所有的样品都成为一类为止。

　　由图1可知，通过聚类分析将上述23个籼型杂交稻品种分为3类。第Ⅰ类包括C两优70124、两优676、齐丰1068、盐两优2208、两优3905、Y两优3399、丰两优4号、Y两优646、两优689、Y58S/P102、两优0367、广两优矮93；第Ⅱ类包括两优1198、Ⅱ优838、广优明118、天优8012、科优16、两优383；第Ⅲ类包括两优8106、金农2优3号、两优616、红香2A/香恢68、欣荣优华占。由表4可知，在所有稻米品质指标中，反映外观品质的参数（粒长、长宽比、垩白粒率、垩白度和透明度）及整精米率和碱消值以第Ⅰ类表现最好，而糙米率、精米率、胶稠度和直链淀粉含量等指标均处于较好水平。这与主成分分析的结果相一致，即第一主成分（外观品质）在所有稻米品质指标中贡献率是最重要的。