星座图聚类分析法在青海冬果种质资源分类上的应用

星座图聚类分析法在青海冬果种质资源分类上的应用 星座图聚类分析法在青海冬果种质资源分 类上的应用 第28卷第6期 2010年12月 青海大学(自然科学版) JournalofQinghaiUniversity(NatureScience) V01.28No.6 Dec.2010 星座图聚类分析法在青海冬果种质资源分类上的应用 郑淑霞 (青海大学农林科学院,青海西宁810016) 摘要:为了摸清青海栽培冬果的种质资源状况,根据果树育种理论与实践,用星座 图对青海省 冬果18个冬果种质资源的19个数量性状进行了聚类分析.在种质资源调查的基 础上,确定 各性状指标的合理权重,最终按星座图聚类分析法把冬果种质资源分为3个类群. 关键词:冬果种质资源;综合性状;星座图聚类;综合指标值 中图分类号:$665文献标志码:A文章编号:1006—8996(2010)06—0011—04 ClassificationofDoNGGUogermplasminQinghaiwith constellationdiagramclusteringanalysis ZHENGShuxia (AcademyofAgricultureandForestry,QinghaiUniversity,Xining810016,China) Abstract:InordertofindtheresourcesclassificationstatusofcultivatedDONGGUOinQing hai,weana. 1yzedtheirclusteringresultswith19quantitativeindicatorsof18cultivatedvarieties.Aftergi vingweights fordifferenttraitindicator,threegroupsaredistinguishedwithconstellationdiagramclusteri nganalysis.It providesthescientificbasisforthereasonabledevelopingofcultivatedDONGGUOinQingh ai. Keywords:DONGGUOgermplasm;comprehensivetrait;constellationdiagramclustering analysis; comprehensiveindicator 冬果梨属白梨(PyrbretschneideriRehd.),分布于青海各梨区,集中分布于民和县,贵德县,乐都县 和循化等地也有零星分布.是青海地产梨的主要优良水果之一.具有耐贮,润肺,止咳等多种优良特 性….2005--2006年青海省林科所对青海冬果果树资源进行了系统的调查,调查中发现,冬果树体和 果实外观上都有明显差异,特别是在单果重,着色程度和果实形状上差异显着.为了搞清青海冬果种质 资源详情,加大优良冬果种质资源的开发力度,用星座图聚类分析法进行冬果种质资源分类探讨. 星座图聚类分析法近年来在农作物种质资源的分类中应用较多.在林果分类上,目前常用的方法 多数是从一个或少数几个性状进行,有较大的局限性.本文通过选择有代性的冬果梨单株, 用星座图聚类法对各单株的多个性状指标进行综合分类研究,分析结果与实际调查情况相吻合.为果 树种质资源的划分提供了新方法,也为优良冬果种质资源的开发利用提供了科学依据. 1材料与方法 1.1供试材料与试验设计 自2005年起连续两年,以民和冬果主产区为重点,通过走访和实地调查相结合,选择林龄相同,生 长健壮,性状差异明显,管护条件相近的冬果梨单株,通过此次调查,共选择优良单 株18株.对于参选 单株,根据果树经济,生物学分类特征,确定了19个分类性状指标,对各项指标进行 翔实的测定,具体测 定状况见表1. 收稿日期:2010—09—13 基金项目:青海省科技厅重点攻关项目(2005一N一101) 作者简介:郑淑霞(1969一),女,河南新乡人,副研究员. l 雾 舞 器 札 鞣盲 跫 蛩 萋嚣 恒 ?j? 塞 青海大学第28卷 .N,一,0上}{f0善 剞,I;_士聒,蟮上丰捆一g瞧糍匿蔷趔磐冥一寒鞲霞眯辎区一n,N,一暴姥,导,蛩嚣 亲髓蛩谜一 寸一0.0卜卜.00 卜0.0n?.00 寸寸0.0卜.00 ?0.0卜n0.一0 —0.0【6一.一N 【,0.0N.00 卜寸0.0??.00 n0.0卜卜.00 0.0?一0 0.0?.00 寸0.0.00 00.0.0一 寸o(一.0寸?卜.00 nc1.00.一0 _【0.0卜寸0._【0 一0.0??.00 一0.0n0一.一0 一.0 ?..0一卜.n寸0.一n.寸n一?.一 ?.寸".0一.n寸一一.一卜一.一 ?..=n一!.一.一一.一 ?.一一.一n0.n寸卜0.一N甘寸一.一 N?..0一.n口一.一 N?..一一N.n?0.一.?一N.一 ..0一.n?.0.卜卜寸.一 0.一.寸0._【 ..?.n0.一.?一.一 .nnN一.?蓦.一0一.一 ?.n.?.n卜0一.一.一Il?一.一 n.n..n0.一一.一一一n.一 一.一0.一.,卜.0一【】.?.n卜.卜nn.一寸.,}(1=)窆 .?.寸?.一?.n.卜.n卜.一0.,{(1r】菩譬一 ?.一?卜.0一.卜.一?寸.一?n.寸,{峰(Ir】窆 【】.一卜.一..n.寸.一??.寸一上忡0r】窆窨寸一 寸n.卜.??卜?寸.0..0n.一寸N??【lu菩一 卜.一寸卜.0卜0.??一.寸一0.n.寸寸n.一甘.寸一??0u窨喜一 寸.卜卜.0.?.c10.寸.n.一n.?0r)塞一一 ?卜寸.?.?寸.?0.n.寸.一一寸.寸0r】苫塞0一 .n{=.寸n0.??寸0.卜0.n?.n卜.一.n一?雯lIu菩 0寸n卜.寸寸.寸??.0—0..寸n.一?卜寸(I=)窆? 0.卜.N卜0...?N.一一.一.00苫岂卜 .一卜一.一n.卜.一N0..寸寸0.一卜n【Ir)苫0 ?.cz乙90N一.0n口.n一,,.一.n(I^=皇n 卜.n?.n.n?.一0.N.卜.一一寸.寸nn(Ir】菩蓦寸 寸.N?.寸??.一0.n一.一寸.寸n.一(1r】窑{= ?.一寸寸..???N.n寸卜...(;n一.一n寸n(【r)窆 .一寸.寸0.n.寸一.一寸寸一(Ir)窆笺一 _矗 \眯.靠 \暴 姐眯 \瓣好 蜊啦眯 \靛零\爵\癸 眯眯眯导 l,/.译颦0\,1 \蟹\静酞徭\毒4射心 察酶 00fjz00-|0?0?.I0?0.I碍一Tl?_【0皿?岛0砖0?cl0?.10?】一II一一.I 霞蜷嚣蕊峰嚣蜷褂眯姆,l,?一_【 第6期郑淑霞:星座图聚类分析法在青海冬果种质资源分类上的应用13 1.2分析方法 1.2.1对原始数据进行极差变换 对18个冬果种质资源的19个性状观测数据进行极差变换,并使变换后的数据落 在[0,订]的区间 内,极差变换的公式为:=(一;)/(一)×叮『.公式中表示极差变换值,Xki表示第K 个种质资源第i个性状的观测值,…表示18个冬果种质资源第i个性状的最大观测值,Xmin表示18个 冬果种质资源第个性状的最小观测值. 1.2.2确定各性状的权重 m 根据每一指标对系统变换的影响度,分别赋予权重W,使0<Wi<1,且 ,m; W=1,i:1,2,… 白 其中m为指标个数. 1.2.3各项指标直角坐标变换 对18个种质资源的极差变换值进行直角坐标变换.计算公式为:=×c.s;= ×sin式中,表示第个种质资源的横坐标;表示第K个种质资源的纵坐标;Wi表示第i个指标 的权重. 1.2.4绘制星座图 先画半径为1的一个上半圆,以圆心0为坐标圆点,以半圆底边直径为横轴,建立直角坐标系;然后 根据第个样点的横,纵坐标值,,确定出其在半圆内的星点位置.综合性状相近的种质资源的代 表星点将聚在一起,形成一个"星座",最后勾画出不同星座界限,便可得出冬果种质资源分类图. 1.2.5计算综合指标值 计算公式为:Tk=Wi×(i=1,2,…,19).式中,Tk表示第个单株的综合指标值;表示 极差变换值,=("一)/(一). 2结果分析 2.1星座图聚类 2.1.1各性状指标权重确定结果 在利用星座图对种质资源进行综合性状评价时,如何合理确定权重,对聚类结果影响很大.本 研究在实际调查的基础上,依据果树育种目标和树木分类实践,结合分类目标中不同性状的相对重要程 度,赋予各指标相应的权重,19个性状指标权重赋值如下:以下7个性状指标赋值0.028,分别为:叶柄 长(,),萌芽率(),成枝力(),长果枝率(),中果枝率(),短果枝率(),短果枝群率(). 以下l1个个性状指标赋值0.055,分别为:每果台座果数(.),风味(),果皮厚薄(),石细胞含 量(W.),大于0.5mm石细胞含量(W..),叶纵径/,t-横径(),果台连续结果率(w9),单果重(,), 果纵径/果横径(.),果面(,,),固形物含量(W.).性状指标——盖色(W.)赋值0.2. 2.】.2星座图绘制结果 根据各性状指标权重进行直角坐标计算,根据变换结果绘制出各单株的星座聚类图,见图1.同时 计算各单株综合指标值,将综合指标按大小进行排序分类,18个单株共划分为3个类群,结果见表2. 青海大学第28卷 3结果与分析 在实验中选择光谱仪的分辨率要适中,因为 分辨率的提高是以降低信噪比为代价的,在光谱 测量中分辨率设定为0.5cm,,在室温条件下, 用FTIR光谱仪测量得到不同浓度HC1气体的红 外光谱图,运行TQ分析软件得到定量分析结果 (表1),经过多次实验得到分析结果的平均相对 误差小于2%. 4结论 表1HC1气体实际值与测得值的比较 Tab.1comparisonofHC1gasactual valveandthemeasuredvalue%口 实际值测得值 O.o05 0.015 0.025 5.000 1O.0H00 O.o05O9 0.01497 0.025O3 5.Ooo4 9.9995 F丫rIR方法具有快速,灵活等特点,基于此方法的气体浓度监测技术检测灵敏度高,选择性强,可以 检测的气体种类多,成本较低,可以对低浓度气体进行检测,检测限可达到%.级,FTIR方法是定量分析 各种气体组分的有效手段,是气体浓度检测的理想工具,在化工行业和环境监测以及相关领域具有重要 的应用价值. 参考文献: [1]Eslermb,GriffithDWr,WilsonSR,eta1.PrecisiontracegasanalysisbyFFIRspectroscop y1.sim--ultaneousanalysisofCO2,CO,CH4and N2Oinair[J].AnalChem,2000,72(1):206—215. [2]SchaeferK,HausR,HelandJ,eta1.Measure?mentsofatmospherictracegasesbyemissio nandabsorp.tionspectroscopywithFFIR,Bet. Bunsen—GesJ.PhysChem,1995,99(3):405—41】 [3]朱军,刘文倩,刘建同,等.FTIR光拟合方法在反演气体浓度中的应用[J].光谱学与光谱分析,2005,25(10):1573—1576. (责任编辑李渝珍) (上接第14页) 3结论 (1)通过星座聚类分析,把青海冬果大体分为三类,分别为小冬果,大冬果和红冬果. 与实际调查情况相吻合,表明星座图聚类分析法用于冬果种质资源分类是完全可行的. (2)青海冬果长期以来种质资源不清,经营管理粗放,严重影响了冬果产业的良性发展. 析结果为青海冬果种质资源的合理开发利用提供了科学依据. 分类结果 该聚类分 (3)星座图聚类法原理易懂,而且可以借助计算机对各种质资源的多个观测指标值进行结果处理, 用各种质资源的多项量化指标进行具体的分类研究,它为果树资源分类提供了一种科学的分类方法. 参考文献: [1:郭映智.青海的果树fM.两宁:青海人民}I_j版社,1991:36—56. [2j杜红,路红卫,梅四卫,等.利用星座图聚类法对棉花单株进行综合评价[J].河南农业科学,1999(9):15—16. [3]郭振升,曹宗波,纪耀坤.大豆品种综合性状的星座图聚类分析[J].安徽农业科学,2007,35(20):6072—6075 (责任编辑杨君丽)