湖北省饭豆地方种质资源鉴定与评价

2012-01-28万正煌陈宏伟仲建锋伍广洪

园艺与种苗 2012年11期

李莉，万正煌，陈宏伟，仲建锋，伍广洪

(湖北省农业科学院粮食作物研究所，湖北武汉 430064)

饭豆又叫做米豆、蔓豆、竹豆、精米豆和爬山豆等[1]。起源于喜马拉雅山到斯里兰卡的热带地区，属豆科蝶形花亚科豇豆属的一个栽培种。饭豆主要分布在亚洲东部和南部，主产国为中国、泰国、缅甸等。饭豆是短日性植物，耐高温，较抗旱，不耐涝，不耐寒冷，适宜生长的温度为18～30℃，对土壤要求不严，从轻松土到粘重土都能生长，pH6.8～7.5为宜。中国主产区为东北三省、内蒙古、山西等地。播种期有春播和夏播，中国北方于4月中旬至5月下旬播种，南方于5月下旬至7月初播种。湖北省饭豆资源分布广泛，资源丰富，国家种质资源编目饭豆目录中，收录湖北省饭豆地方种质资源291份，处于全国前列。湖北省饭豆种植从低山到平原都有，多为夏播，平作较少，一般与夏播主要农作物和幼林果园间作套种。

同其他作物一样，种质资源是开展饭豆育种及其相关科学研究的重要物质基础，因此对其进行全面和准确鉴定、分析和评价就成为饭豆资源研究的重要内容和主要任务[2-5]。为了推动湖北省饭豆种质资源保存和创新利用，发掘出一批对作物遗传育种有益的种质资源材料，特对湖北省农作物种质资源中期库中保存的291份饭豆资源材料进行了农艺性状的鉴定，并对这些资源材料的主要数量性状进行了评价，希望筛选出早熟、高产、优质的基因资源，供育种工作者直接和间接利用，达到有效保护和利用这批资源的目的。

1 材料与方法

1.1 材料来源

收集自湖北省43个县市的291份湖北饭豆地方种质资源材料，保存在湖北省农作物种质资源中期库。

1.2 研究方法

2010年5月到11月在湖北省监利县进行繁殖更新。试验材料按来源进行随机种植，田间管理同大田。田间观察记载生育期、花色、成熟荚色等；室内考种同一材料内随机取样10株，分别调查株高、分枝数、单株荚数、单荚粒数、荚长、粒色、百粒重和单株产量等农艺性状。性状记载和考种参照国家种质资源描述标准进行。

参加统计的所有性状的平均数、标准差和变异系数等的统计分析采用Excel(Microsoft office，2003)数据软件进行。各农艺性状间的相关分析用浙江大学唐启义、冯明光[6]编实用统计分析及其DPS数据处理系统进行分析。

2 结果与分析

2.1 种质资源分布的地理范围

湖北省境内地势起伏较大，全境地貌可划分为鄂西山地、鄂东北山地丘陵、鄂东南山地丘陵、鄂北丘陵岗地、江汉平原及鄂东沿江平原等6个区，有山地、丘陵、岗地、平原等多种地貌类型，分别占19.87%、13.16%、22.59%和44.38%。由于境内地形结构复杂，导致地区气候差异较大，形成一些各具特点的小气候区域，加上地形地势的天然阻隔作用，使得饭豆各地方种质间难以实现基因交流，为地方种质资源形成和演变提供了有利的条件。

采集的291份湖北省饭豆种质资源的地理分布范围在东经 105°38′～116°00′，北纬 29°30′～39°42′之间。其中海拔高度最低的为26 m，最高的为1 854 m（表1），分布在海拔高度100 m以下的最多（占43.30%），100～200 m之间的次之（占27.49%），海拔600 m以上的最少（占9.28%）。由此可知，湖北省的饭豆种质资源多半分布在海拔600 m以下（合计占90.72%），其中主要是海拔200 m以下的（占70.79%）；高山地区的种质资源比较少，海拔400～800 m的种质资源占资源总数的16.15%，海拔800 m以上的占8.59%。

表1 湖北省饭豆种质资源海拔分布

2.2 荚色、粒形、粒色

饭豆资源的花色包括3个类型，即浅黄色、黄色、黄带紫色。湖北饭豆资源的花色均为黄色，结荚习性均为无限结荚。

饭豆地方种质资源材料的成熟豆荚色有褐色、黄褐色、黑色、紫色4种。湖北饭豆资源中成熟荚色为褐色的资源有282份，占材料96.90%；黄褐色2份，占材料0.68%；黑色6份，占2.07%；紫色1份，占0.36%。说明湖北地方饭豆资源材料成熟豆荚色以褐色为主。

饭豆的粒形有长圆柱形和长柱形2类，湖北饭豆种质粒形为中长圆柱的材料有159份，占总材料的54.6%；长柱粒形资源有132份，占总材料的45.4%。湖北省饭豆粒色有红色、黄色、黑花斑、麻色和深紫色5种，湖北资源以红色和黄色最多，共276份，占总材料的94.85%，其次为黑花斑，共11份，占总材料的3.78%，粒色为麻色和深紫色资源较少，共4份，占1.37%。

2.3 生长习性、株高

湖北饭豆地方种质资源有半蔓生、蔓生、直立3种生长方式。直立资源株有17份，占5.84%，株高72～90 cm，平均株高为81.4 cm；半蔓生资源株高91～130 cm，平均株高为112.7 cm，有35份，占12.03%；而蔓生资源最多，株高131.0～404.5 cm，平均株高为221.9 cm，占材料总数的82.13%。湖北饭豆资源不同生长习性类型的数量为蔓生＞半蔓生＞直立资源。湖北饭豆资源中株高低于80 cm的种质有5份，分别为D0001236、D0001351、D0001283、D0001308和D0001251。

2.4 全生育日数

饭豆资源全生育日数在89～209 d之间，平均为146.1 d，极差为120 d，生育期分布较宽，成熟期差异较大。以140 d为界，140 d以下资源有151份，140 d以上资源有140份，占资源总份数的48.11%。291份饭豆资源中，生育日数短于100 d的早熟材料有9份，其中特早熟资源有3份，都来自于湖北省十堰市竹山县，分别为 D0001292、D0001293、D0001358。总体来说，湖北饭豆资源的生育期比较长，因此在对湖北地方饭豆资源的利用上和生产中要注意安排好与其他作物的接茬问题。

2.5 分枝数、单株荚数、单荚粒数、百粒重、单株产量

分枝数、单株荚数、单荚粒数、百粒重和单株产量是形成饭豆产量的5个主要数量性状，通过下表2、图1可以看出。分枝数0.2～17.6个，平均值为4.8，标准差为2.75；单株荚数最多为413.0个，最少为28.0个，单株荚数平均值为160.2个，标准差为101.8；单荚粒数4.2～12.2粒，平均值为8.18粒，标准差为1.12。湖北饭豆资源单株产量10.4～244.9 g，平均值为70.2 g，标准差为45.4，其中单株产量在150.0 g以上资源有17份，200.0 g以上有2份；百粒重最大值为10.0 g，最小值为2.3 g，百粒重的平均值为5.7 g，标准差为1.14。

性状的变异频率是性状遗传多样性的数量化体现，变异系数越大，选择优异资源的范围越广。从图1中可以看出，湖北饭豆资源的分枝数、单株荚数、单荚粒数、百粒重和单株产量5个主要数量性状的变异系数分别为 0.569、0.635、0.137、0.200、0.647。分析可知，分枝数、单株荚数和单株产量这3个数量性状的变异程度都大于50%，说明湖北饭豆资源在这3个性状上有丰富的遗传变异和多样性；而饭豆资源的单荚粒数、百粒重的变异程度小于或等于20%，表明湖北饭豆资源材料在这2个性状上的遗传变异相对较少，多样性没有其他农艺性状丰富。

表2 湖北省饭豆种质资源产量性状表

图1 数量性状的变异情况

2.6 湖北饭豆各性状间相关性分析

通过对部分重要性状进行相关分析，可以找到不宜直接选择的、又与目标相关具有较高遗传力的性状，并可以有意识地减少因对一些性状的利用导致另一些性状劣变的情况发生[7]。通过对性状间的紧密关系进行预测，提高育种的选择效果，从而培育出综合性状优良的中间材料和品种[8]。由表3可知，饭豆全生育期与株高、分枝数、单株荚数、产量、荚长呈极显著正相关，株高与分枝数、单株荚数和单株产量呈极显著正相关，与单荚粒数、百粒重呈显著负相关。总体来说就是，分枝数较多的品种其单株荚数和单株产量也较高，单荚粒数则明显减少，百粒重也极显著降低。

饭豆单株荚数、单荚粒数、百粒重是构成单株产量的3个主要因素。单株结荚数是单株产量中变异最大的一个数量性状，相关分析表明，该性状与所有性状都显著相关，其中与饭豆单株产量的影响最明显，呈极显著正相关；对百粒重的影响也极为显著，呈极显著负相关。单荚粒数是一个相对稳定的产量性状，相关分析表明，荚粒数受分枝数的影响最大，分枝越多，则单荚粒数越少；单荚粒数还和荚长极显著正相关，单荚粒数多的资源，荚长也长。百粒重是饭豆所以数量性状中最为稳定的，但会受单株荚数的影响，单株荚数多的资源，百粒重较小。因此在实际中，育种者需要综合考虑各相关性状间的依存关系，有目的的选择有优异性状的种质资源作为育种改良材料，提高育种效率。

表3 湖北饭豆种质资源主要农艺性状间相关分析

2.7 湖北饭豆资源聚类分析

对湖北省291份饭豆资源的5个产量性状进行聚类分析，以欧式距离为遗传距离，采用最短距离法，5个产量性状分别为分枝数、单株荚数、单荚粒数、单株产量、荚长和百粒重。结果表明，最具有特异性的资源分别为 D0000207、D0000206、D0000217和D0000254，其他资源可为3类。第Ⅰ类为包括D0000483和D0000170在内的159份种质，这类资源分枝数和单株荚数相对较多，单株产量高；第Ⅱ类包括D0001235和D0001378在内的122份种质，这类资源的分枝数和单株荚数相对较少，单株产量相对较低；第Ⅲ类为包括D0000205和D0000236在内的4份种质，这类资源的单株分枝、单株产量和百粒重等产量性状的表现较其他资源差。

2.8 鉴定出优异饭豆种质资源2份

在对291份资源的观察鉴定中发现了2份优异资源，它们都是具有2项以上优异性状且丰产性好的种质，可直接应用于生产，同时也是很好的育种亲本材料，也可作为中间材料利用。现介绍如下：

（1）编号为D0000206的蔓豆，来自湖北汉川，蔓生，全生育期为177 d左右，株高为395.0 cm，单株分枝数为10.9个，单株结荚数为399.0个，单荚粒数为9.9粒，百粒重4.8 g，单株产量为244.9 g，综合性状好。

（2）编号为D0000207的白蔓豆，来自湖北汉川，蔓生习性，全生育期为176d左右，株高为353.0 cm，单株分枝数为11.9个，单株结荚数为320.0个，单荚粒数为8.4粒，百粒重8.6 g，单株产量为230.1 g，属大粒高产种质。

3 结论与讨论

农作物种质资源是人类生存和发展最有价值的宝贵财富，是国家重要的战略性资源，是作物育种、生物科学研究和农业生产的物质基础[9]，是实现粮食安全、生态安全与农业可持续发展的重要保障[10-11]。资源是基因的载体，对饭豆种质资源的研究是一项基础性工作，对饭豆种质资源的鉴定评价可以更好的对种质进行开发利用，是新品种选育的重要亲本来源，饭豆生产发展很大程度上取决于对优异资源的研究深度。

作物品种的遗传改良很大一部分决定于对不同类型品种资源的挖掘和利用价值明确。通过对湖北省291份饭豆种质资源的观察调查，比较客观全面的了解了湖北饭豆地方种质资源状况。综合来看，来自于湖北汉川县和襄阳县饭豆资源的各产量性状表现突出，作为亲本资源有很好利用价值，是饭豆育种坚实的物质基础。分析湖北饭豆种质资源的遗传多样性发现，饭豆在单株荚数、单株产量、分枝数等几个重要农艺性状上均表现出基因宽泛的变异性，其中表现突出的资源材料（如文中列举的D0000206和D0000207）为饭豆新品种选育提供了优良的亲本材料。作物育种的成效在很大程度上取决于拥有的种质资源数量、对种质资源特性特征及其遗传规律研究的深入程度[12-13]。文中列举2份优异的资源都是具有2项以上优异性状，且丰产性好，可直接应用于生产，同时也是很好的育种中间材料，对进一步培育饭豆新品种具有重要的利用价值。

湖北地形地貌多样，多年来形成了丰富多样的饭豆遗传资源，但对湖北饭豆育种的贡献还有待充分发掘，究其根源与对现有饭豆种质资源的挖掘和利用不够有很大的关系。本研究主要对饭豆资源的形态学性状进行了鉴定和评价，文章中还有一些重要的品质、抗性性状，由于工作量太大，难以在这以前的研究中完成或完备，有待于今后有针对性的观察、补充或深入研究。另外，形态性状差异易受环境修饰而发生变化，而目前现代生物技术，尤其是采用个体、细胞、分子不同水平的配套技术是传统单一技术的发展与补充，为资源鉴定提供有效的手段[14-15]。下一步工作重点将是继续做好优异种质资源收集、整理和保存的基础上，进一步加大优异基因资源的挖掘，继续饭豆品种资源的品质及分子水平等鉴定研究，开展优异种质资源重要性状基因的发掘，同时利用现代生物学技术将多个优异基因聚合到一个品种中，以创造具有突破性的优异种质资源，加快饭豆基因创新和育种进程。高抗逆性、高适应性等具有突破性的新品种选育和持续提高饭豆遗传改良研究水平，是今后饭豆种质资源研究一个重要方向。

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