大豆耐荫性评价体系的建立与中国南方大豆资源耐荫性变异

孙祖东，张志鹏，蔡昭艳，曾维英，赖振光，陈怀珠，杨守臻，唐向民，苏燕竹,盖钧镒



大豆耐荫性评价体系的建立与中国南方大豆资源耐荫性变异

孙祖东1，张志鹏2，蔡昭艳1，曾维英1，赖振光1，陈怀珠1，杨守臻1，唐向民1，苏燕竹2,盖钧镒2

（1广西农业科学院经济作物研究所/农业部西南玉米大豆间套作区农业科学观测实验站，南宁530007；2南京农业大学大豆研究所/农业部大豆 生物学与遗传育种重点实验室，南京210095）

【目的】耐荫性是影响间套作大豆产量的重要因素，影响大豆间套作模式的应用与推广。建立高效、通用、稳定的耐荫性鉴定体系，以利于发掘耐荫种质，开展耐荫性育种。【方法】以60份不同耐荫性类型的大豆品种为材料，首先对15%、30%和60% 3个遮光度下倒伏品种比例等进行比较，确定遮光处理条件；其次对遮光后的株高、平均节间长、叶柄长和茎叶鲜重等17个性状进行筛选，选定耐荫鉴定指标；再比较播种后第40、50和60天3个时期耐荫指标的误差变异系数和表型变异系数等，明确鉴定时期，最后建立由遮光度、耐荫鉴定指标和鉴定时期构成的耐荫性评价体系；利用该体系对中国南方十二省区453份材料进行耐荫性鉴定和资源筛选。【结果】30%遮光度相对其他遮光梯度较优，表现为倒伏品种有而不太多（22%）、表型变异系数较高（25%）、品种间区分度较好。株高和平均节间长构成的耐荫指标相对其他指标具有以下优点：①较准确，误差变异系数低（9.36%），遗传率高（95.43%）；②较稳定，环境间相关系数高（0.92）；③品种间区分度较好，表型变异系数（31.25%）和遗传变异系数（30.52%）较大；④与田间目测耐荫级别相关性较高（0.73），较能反映田间实际情况。播种后50 d时相对其他时期耐荫指标各参数均最优，如环境间相关系数最大（0.87），误差变异系数最小（7.75%）。据此将30%遮光度条件下，播种后50 d株高和平均节间长相对值的平均数定为耐荫指数，指数越小则越耐荫。中国南方453份大豆耐荫指数的变幅为1.11—2.61，平均1.55，材料个体间差异极显著，且遗传率较高（91.13%），说明表型选择具有较高的准确性。Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ生态区内耐荫指数变幅分别为1.19—2.08、1.17—2.61、1.27—2.37和1.11—2.54，均存在大量的耐荫性变异，各生态区均有耐荫性材料。地方品种和育成品种耐荫指数变幅分别为1.11—2.61和1.17—2.54，都存在较丰富的耐荫性变异，在筛选出的11份耐荫资源中，有8份是育成品种，说明大豆育种过程中耐荫性已得到改良。【结论】由30%遮光度、播种后50 d的株高和平均节间长构成的耐荫指数是相对准确、稳定、灵敏、实用的耐荫性评价体系。中国南方大豆耐荫性存在较为丰富的变异，从453份南方材料中筛选到11份耐荫性强的种质资源。

大豆；耐荫；变异；种质资源

0 引言

【研究意义】大豆耐荫性是决定其与玉米、甘蔗、木薯和果树等作物间套作模式推广的重要因素[1]。目前需要建立高效、通用、稳定的耐荫性鉴定体系对大豆耐荫性进行评价，明确育种材料的耐荫性变异情况，发掘耐荫性种质，研究其遗传机制，用于大豆耐荫性育种，从而促进大豆间套作模式的推广和大豆产业的发展。【前人研究进展】耐荫性一般是指植物通过株型、组织结构和生理生化的适应，使植物能够在荫蔽的环境下持续生长发育，表现为茎秆和叶柄相对较弱的伸长机制和植株较低的生长率[2-4]。大豆对弱光胁迫的响应前人已做过相关研究：（1）表型：弱光胁迫后大豆植株高度、节间长、最低分枝高度、子叶节高度极显著增加，而茎粗、有效分枝数、主茎节数极显著降低[5-7]；茎叶性状中，叶形指数变异最小，柄角的变异最大[8]；刘婷等[9]认为同一遮荫程度下强耐荫性品种茎秆抗折力和抗倒伏指数均显著高于不耐荫品种；王一等[10]、李初英等[11]发现不同生育时期遮荫和不同的遮光强度处理对各形态指标影响程度不同。（2）生理生化：刘卫国等[12]研究表明强耐荫性品种通过降低GA3含量、维持低水平的乙烯释放量，实现其正常的茎秆形态建成，防止倒伏的发生。罗玲等[13]认为套作下植株株高的增加来源于节间的伸长，而非节数的增多；大豆株高的增加源于细胞的伸长，非细胞的分裂。Gong等[14]表明大豆叶片通过生长激素水平和糖类代谢来适应间套种带来的荫蔽胁迫。王一等[15]认为出苗至盛花期遮荫对大豆叶片光合及叶绿素荧光特性的影响大于盛花期至完熟期遮荫。杨峰等[16]对套作大豆冠层光谱响应进行了特征分析。（3）耐荫性鉴定指标：陈怀珠等[17]以结荚期生物产量、收获期株高、最低结荚高度、单株荚数、单株粒数、单株粒重和百粒重各指标性状的耐荫系数累加，求出平均值即得出大豆品种的综合耐荫系数，用来评定大豆品种资源的耐荫性。黄其椿等[18]以标准荚数、标准荚重、百粒重、小区产量、株高、主茎节数、单株单粒荚、单株荚重、标准荚长等9个指标的综合耐荫系数判断大豆的耐荫性。李春红等[19]通过逐步回归建立大豆耐荫性评价数学模型，并筛选出主茎节数、分枝数、节间长、抗倒性、单株荚数、百粒重和单株粒重7个鉴定指标。武晓玲等[20]认为通过测定叶片干重、气孔导度、株高和暗下最大荧光产量4个鉴定指标可进行大豆苗期耐荫性强弱的快速鉴定和预测。上述各指标均鉴定到一些种质资源，对大豆耐荫鉴定具有一定参考价值。【本研究切入点】目前的耐荫鉴定方法中，不同研究者所用指标不同，有些性状，如产量有关的性状，易受环境影响，不够准确，分辨率较低，且性状较多，工作量大，难以满足规模化筛选的需要，并不适合用作耐荫性指标。生长性状区分度大，稳定且误差小，是遮荫后最直观的变化，也是产量的基础，因此，可从生长性状开始进行指标筛选，并构建田间简易、可规模化鉴定的耐荫性评价体系。【拟解决的关键问题】本研究旨在确定遮光条件、耐荫指标和鉴定时期，建立田间高通量大豆耐荫性评价体系，并对南方种质资源耐荫性变异进行评价，以发掘耐荫材料用于间套作大豆品种的选育。

1 材料与方法

1.1 遮荫棚设计

广西农业科学院南宁科研基地遮荫棚长35 m×宽32 m×高2.5 m；里建基地遮荫棚共12个，长42 m×宽6.5 m×高2.5 m，棚之间互不影响，棚顶及四周用银白色遮荫网覆盖，并留20 cm空隙（图1）。试验遮荫棚利用照度计（T-10M，日本，柯尼卡美能达）选取遮光度：在棚内和对照田内均匀选取离地面高度0.8 m的五点取样，在每日中午12 h测定光强，连续测5 d，求平均，计算遮光度。

1.2 遮光度筛选试验

适宜的遮光度应具备的条件：能区分品种间的差异；倒伏品种比例较低；符合田间实际。根据2012年和2013年对1 468份材料田间遮光后初荚期株高和田间表现，选取60份试验材料，2013年在广西农业科学院南宁科研基地设置15%、30%和60% 3个遮光梯度[11]，播种后开始遮荫，每个遮光度为一个重复，对照一个重复，每个区组随机排列，每个品种种植3行，行长1.2 m，行距0.4 m，株距0.1 m，施肥灌水保持均匀，正常田间管理，测定播种后50 d株高和记录倒伏率（倒伏率=倒伏植株/小区内所有植株），倒伏率大于75%，定为倒伏，再计算倒伏品种比例。各试验根据遮荫处理后大豆品种在田间的生长状况记录田间综合耐荫性表现，用以作为筛选指标的参考。综合表现分五级（定为田间目测耐荫级别），一级：植株生长健壮，主茎直立向上，茎秆强度大，叶柄夹角小，株型收敛，生育正常；二级：植株生长较健壮，主茎上部稍细，稍倾斜，生育正常；三级：主茎下部直立，中上部节间伸长，弯曲但不缠绕，有少量落花落荚；四级：主茎下部直立，中上部细长爬蔓缠绕，落花落荚严重；五级：茎枝细长徒长蔓生，缠绕，生育失常。

1.3 耐荫指标筛选试验

依据性状遮荫后的相对值（遮荫后的相对值=遮光处理表型值/对照表型值）的以下参数确定耐荫指标：（1）误差变异系数小和遗传率高则指标准确；（2）不同环境间相关系数越大越稳定；（3）表型变异系数和遗传变异系数大则指标灵敏；（4）与田间目测耐荫级别的相关系数越大越能反映实际耐荫的情况。2014年将上述60份材料在广西农业科学院南宁科研基地（经度108.33，纬度22.84）及里建科研基地（经度108.27，纬度23.17）进行试验，南宁地处南亚热带西部气候区，里建地处南亚热带中部气候区，两地区降水较充沛，光照丰富、无霜期为339—365 d，土壤均为酸性红壤土。田间种植同上述遮光度筛选试验。播期分别在3月14日和3月18日，设30%遮光度和正常光照，各3个区组。在中间行随机选取5株，参照邱丽娟等[21]标准测定播种后32、50和63 d株高，并在播种后63 d测定第五节间长、倒三节间长、第五节间粗、倒三节间粗、主茎节数、叶长、叶宽、柄长、茎叶鲜重、茎叶干重和分枝数，并计算叶形指数和平均节间长，其中，叶形指数=叶长/叶宽。利用Green Seeker Handheld Crop Sensor（Trimble，美国）光谱仪测定离冠层80 cm的反射光谱。

1.4 耐荫性鉴定时期筛选和南方大豆群体耐荫性鉴定试验

从2012和2013年预试验中依据初荚期株高遮荫后的相对值和田间观察选出453份材料，于2015年在广西农业科学院里建基地3月15日和7月18日播种，参考2014年指标筛选结果，为进一步确定较准确的鉴定时期，分别设定播种后40、50和60 d 3个时期，并进行筛选。在确定合适的鉴定时期后，对南方大豆耐荫性进行描述统计分析。

1.5 数据处理

遮光处理和对照表型值以各遮光和对照区组的平均值进行统计，计算各性状遮荫后的相对值。各性状的相关参数都是以该性状遮荫后的相对值进行统计分析。用SAS9.2中PROC MEAN和PROC CORR软件进行描述统计和相关分析；多环境中表型数据的方差分析用PROC GLM进行，统计学模型为：

Yij=μ+αi+βj+(αβ)ij+ε

式中，为群体表型数据的平均值，α为第个基因型的效应，β为第个环境的效应，(αβ)代表基因型与环境间的互作效应，为残差。运算过程中，所有变异来源，即环境，重复，基因型，基因型与环境互作，均作为随机效应处理。表型变异系数（phenotypic coefficient of variation，），广义遗传率（h），遗传变异系数（genotypic coefficient of variation，）等相关参数计算如下：

=标准差/平均数

h2=(MSg-MSε)/MSg(单环境)

h2=(MSg-MSe)/MSg(多环境)

GCV(%)=σg/μ×100%

式中,MS为基因型均方，MS为基因型与环境互作均方，MS为模型误差均方，σ为遗传标准差。

2 结果

2.1 遮光度筛选试验

图2所示为不同遮光度下播种后50 d，遮荫后的株高相对值、倒伏品种比例、表型变异系数及株高相对值与目测耐荫级别的相关系数的变化，其中株高相对值以所有品种的平均数进行分析。15%、30%和60%遮光度下，株高相对值分别为1.46、1.67和1.92，倒伏品种分别占18%、22%和83%，表型变异系数分别为0.23、0.25和0.29，株高相对值和目测耐荫级别的相关系数分别是0.60、0.66和0.64。可见，随着遮光度的增强，倒伏品种比例和株高相对值也随之增大。15%遮光度下株高相对值和表型变异系数较小说明遮荫处理较弱；60%遮光度下大多数品种发生倒伏，说明遮荫处理过度。而在30%遮光度下，倒伏品种比例（22%）和表型变异系数（0.25）能满足耐荫鉴定的要求，且株高相对值和目测耐荫级别相关系数最大（0.66）；另外30%的遮光与生产实际较接近[17]，因此，大豆耐荫性鉴定遮光度设在30%较合理。

2.2 耐荫指标筛选试验

表1为2014年各性状遮荫后相对值的描述统计结果，以2个环境的平均值进行分析。误差变异系数（7.17%—18.9%）、遗传率（51.4%—95.59%）、两环境间相关系数（0.35—0.92）、表型变异系数（5.43%—34.04%）、遗传变异系数（4%—31.17%）和与目测耐荫级别的相关系数（-0.26—0.73）在各性状间均表现出不同的变异，说明遮荫对大豆植株各性状影响程度不同。其中，茎叶鲜重、茎叶干重、第五节间粗、倒三节间粗和分枝数遮荫后的相对值误差变异系数较大（分别为15.33%、16.14%、16.98%、17.04%和18.9%），不够准确；叶长、叶宽、柄长、叶形指数、光谱和节数遮荫后的相对值在品种间的表型变异系数较小（分别为11.65%、13.39%、13.97%、5.43%、8.7%和8.99%），不能有效地区分耐荫和不耐荫材料；且以上各性状遮荫后的相对值与目测耐荫级别相关不显著（表1），不适合作田间耐荫性鉴定指标。

表1 60份材料各性状遮荫后的相对值统计分析

PH32:播种后32 d株高；PH50：播种后50 d株高；PH63：播种后63 d株高；MIL：平均节间长；FIL：第五节间长；AIL：倒三节间长；NMS：主茎节数；FID：第五节间粗；AID：倒三节间粗；LL：叶长；LW：叶宽；LSI：叶形指数；PL：柄长；SFW：茎叶鲜重；SDW：茎叶干重；BN：分枝数；SP：光谱。STI：耐荫指数；a：两环境间表型相关系数；2：遗传率；：遗传变异系数；b：性状遮荫后的相对值与目测耐荫级别的相关系数。除PH32和PH50其余性状均在播种后63 d测定。*和**分别表示在5%和1%水平差异显著。下同

PH32: Plant height of the thirty-second day after sowing; PH50: Plant height of the fiftieth day after sowing; PH63: Plant height of the sixty-third day after sowing; MIL: Mean internode length; FIL: Fifth internode length; AIL: Antepenult internode length; FID: Fifth internode diameter; AID: Antepenult internode diameter; NMS: Nodes of main stem; LL: Leaf length; LW: Leaf width; LSI: Leaf shape index; PL: Petiole length; SFW: Shoot fresh weight; SDW: Shoot dry weight; BN: branch number; SP: Spectral. STI: Shading tolerance index;a: Correlation between the phenotype values in two environments;2: Heritability;: Genotypic coefficient of variation;b: Correlation between relative value under shade and visual shade tolerance level. All traits measured at the sixty-third day after sowing except PH32and PH50. * and ** represent significance at 5% and 1% level, respectively. The same as below

播种后32、50和63 d株高及第五节间长、倒三节间长和平均节间长等株高相关的性状中，播种后32 d株高遮荫后的相对值表型变异系数和遗传变异系数最小（15.89%和14.9%），区分度不够；播种后63 d株高、第五节间长和倒三节间长遮荫后的相对值误差系数较大（15.44%、16.67%和17.4%），影响耐荫鉴定结果的准确性；播种后50 d株高和平均节间长遮荫后的相对值误差变异系数较小（12.82%和13.49%）、遗传率高（89.3%和92%）、两环境间相关系数也较大（0.82和0.87）、表型变异系数（31.69%和31.47%）和遗传变异系数（30.26%和30.17%）较大，与目测耐荫级别相关系数分别达到0.73和0.72。因此，播种后50 d株高和平均节间长都适合作耐荫性鉴定指标。

由于50 d株高和平均节间长遮荫后的相对值相关系数较大（0.95），可将二者的平均数作为大豆耐荫指数，计算公式：耐荫指数=（株高遮荫后的相对值+平均节间长遮荫后的相对值）/2。其误差变异系数由12.82%和13.49%降低至9.36%，遗传率由89.83%和92%上升到95.43%，环境间相关性由0.82和0.87上升到0.92，表型变异系数基本不变（分别为31.69%、31.47%和31.25%），遗传变异系数由30.26%和30.17%升高到30.52%；与目测耐荫级别相关系数为0.73，达到极显著水平（表1）。因此，将50 d株高和平均节间长综合起来作为鉴定大豆耐荫性的指标较其他指标更优。

2.3 鉴定时期筛选试验

通过对453份南方材料在2个环境中播种后40、50和60 d的耐荫指数进行统计分析（表2）。结果表明，误差变异系数分别为7.99%、7.75%和8.01%，遗传率分别为83.65%、91.13%和80.57%；环境间相关系数分别为0.75、0.87和0.69；表型变异系数为9.93%、13.55%和12%，遗传变异系数为9%、13.01%和10.03%；与目测耐荫级别相关系数为0.71、0.73和0.70。在30%遮光度下，播种后50 d相对于40 d和60 d的耐荫指数，其遗传率、环境间相关系数、表型变异系数、遗传变异系数及与目测耐荫级别的相关系数均是最高，而误差系数最小，且环境间误差不显著，品种与环境间互作较小（表3）。因此，在30%遮光度下，大豆耐荫性在播种后50 d鉴定较准确。

表2 2015里建基地大豆耐荫鉴定试验各时期耐荫指数统计分析

表3 2015年不同环境间各时期耐荫指数联合方差分析

Env：环境Environment

2.4 中国南方大豆群体耐荫性鉴定试验

表3显示材料个体间差异均达到极显著水平，虽然环境和个体间存在着互作，耐荫性状受环境等外界因素影响，但遗传率较高，约有91%的表型变异由遗传变异解释。以2个环境下耐荫指数的平均值进行分析，耐荫指数越小则该品种越耐荫，越大则该品种越不耐荫。南方453份大豆耐荫性状存在广泛的变异，变幅是1.11—2.61，平均值是1.55，表型变异系数为13.55%，遗传变异系数是13.01%（表4）。次数分布显示，群体偏向耐荫指数较小一侧，是由于试验群体加入预试验中的耐荫材料。依据2个环境间耐荫指数的平均数升序排名，群体前5%（23份材料）为耐荫材料，考虑到其稳定性，选出在各环境中排名都在前5%的11个品种（表5）作为耐荫种质资源，田间表现为植株生长健壮，主茎直立向上，茎秆强度大，株型收敛（图3）。

依据盖钧镒等[22]生态区划分，453份材料分布在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ4个生态区（表4）。各生态区的材料都存在丰富的遗传变异，耐荫指数变幅分别为1.19—2.08、1.17—2.61、1.27—2.37和1.11—2.54，为各生态区改良该性状提供材料基础。各生态区间耐荫指数平均值差异不显著，误差变异系数、遗传率、遗传变异系数及与目测耐荫级别相关系数相近。地方品种与栽培大豆耐荫指数变幅分别为1.11—2.61和1.17—2.54，都存在着大量变异，值得注意的是，上述选出较稳定的11份耐荫资源中（表5），地方品种有3个，栽培品种有8个，这可能与长期的人工选择有关。

表4 中国南方大豆耐荫指数频率分布及描述统计分析

15-LJ1：2015年在里建第一次试验；15-LJ2：2015年在里建第二次试验；下同。Ⅲ：长江中下游二熟制春夏作大豆品种生态区；Ⅳ：中南多熟制春夏秋作大豆品种生态区；Ⅴ：西南高原二熟制春夏作大豆品种生态区；Ⅵ：华南热带多熟制四季大豆品种生态区。C：育成品种；L：地方品种。标以相同字母的值表示不同生态区间在=0.05水平上差异不显著

15-LJ1: The first experiment at Lijian in 2015; 15-LJ2: The second experiment at Lijian in 2015; the same as below. Ⅲ: Middle and Lower Changjiang Valley Double Cropping, Spring and Summer Planting Eco-Region; Ⅳ: South Central Multiple Cropping, Spring, Summer and Autumn Planting Eco-Region; V: Southwest Plateau Double Cropping, Spring and Summer Planting Eco-Region; Ⅵ: South China Tropical Multiple, All Season Planting Eco-Region. C: Released cultivar; L: Landrace. Values followed by same letter are not significantly different between eco-regions at= 0.05

表5 从453份大豆材料中筛选出的耐荫资源

3 讨论

3.1 耐荫鉴定体系的建立

耐荫性评价体系包括遮光条件的确定、鉴定指标选择及设定鉴定时期等。间套作物和间套时间的不同使得大豆受荫蔽情况十分复杂。在大田与高杆作物间套作模式下鉴定出的耐荫资源仅适合该作物与大豆间套作，且试验的误差较大，条件难以控制（如遮光条件不均一、间套时间难以控制）。本研究采用银白色遮阳网田间人工遮光，遮光均匀，误差小，可减少光质选择吸收，易于控制并可大规模多环境进行鉴定，筛选出来的种质资源可满足与多种作物多个时期进行间套种。

遮光强度加大，倒伏率显著增加，影响植株的生长性状，加大鉴定试验的误差。本研究对不同遮光梯度进行筛选，结果表明，在30%遮光度下，品种倒伏率（22%）适宜，且区分度较好（表型变异系数25%）。大豆与高秆的玉米、木薯、甘蔗等作物间种，随生育期的推进大豆受荫蔽影响逐渐加重，鼓粒期到成熟时大豆受荫蔽程度一般在30%左右，较接近生产实际[17]。

前人耐荫评价指标多采用多个指标综合鉴定[17-20]，规模受到限制，只是从较小群体中（分别有34、32、30和19个供试材料）选出的相对耐荫资源。本研究结果表明有的性状在田间大规模鉴定时不够准确，如茎粗、分枝数、茎叶鲜重和茎叶干重等性状在大规模田间鉴定时，遮荫后的相对值误差较大（如茎粗误差变异系数达到17%），并不适合进一步分析；叶形指数、柄长、叶长和叶宽等性状遮荫后的相对值品种间变异较小（如叶形指数遮荫后的相对值表型变异系数只有5%），灵敏度不够，也不适合作耐荫鉴定指标。大豆遮光后株高和节间长首先发生变化[7-14,17-20]，是引起其他生长性状变化的原因，也是大豆耐荫性最直接的反映，且将株高和节间长综合起来后，各参数均优于单个性状（如误差变异系数由12.82%和13.49%降低至9%），更适合作为大豆耐荫鉴定指标。南方大豆在播种后50 d，大部分进入R2—R3期，生育期较长的也已进入R1期，大豆植株由营养生长进入生殖生长后，生长速度开始下降，此时也是品种间差异达到最大的时期[25]，因此是鉴定耐荫性较佳时期；这与王一等[15]认为盛花期前遮荫的影响大于盛花期至完熟期遮荫的结论一致。

3.2 中国南方大豆资源的耐荫性认识

中国南方大豆耐荫性存在较为丰富的遗传变异，是由于中国南方大豆复种制度多样、生态环境多样、栽培历史悠久、分布广、用途多，形成了丰富的遗传类型和相应的特异种质[23-24]。耐荫表型广泛的变异背后必然存在特定的遗传机制，但环境和个体间存在着明显的互作，表明耐荫性状也受环境等外界因素影响。中国南方大豆耐荫性遗传率（91.13%）较高，说明耐荫性主要受遗传因素控制，具有较高的选择效率。

各生态区内耐荫指数均存在一定差异，因此，在各地区均能找出特异资源并利用其遗传特性开展有针对性的育种工作。本研究筛选出11份极耐荫材料，其中有8份为育成品种，而不耐荫材料则全部为地方品种。该结果暗示该性状在育种过程中存在被选择的趋势，耐荫性与倒伏性密切相关（相关系数达0.85），而倒伏性则是育种家考虑的重要性状，说明长期生产过程和科学育种中是单向选择耐荫种质，因此育成品种多为耐荫抗倒，而在地方品种中则存在着更为广泛的耐荫性变异。

上述鉴定方法的建立及强耐荫种质资源的发掘为后续开展大豆耐荫基因的定位、克隆和分子育种奠定了基础。

4 结论

30%人工遮光条件下，播种后50 d的株高和平均节间长构成的耐荫鉴定体系准确、稳定、灵敏、简单、实用，适用于大规模耐荫性鉴定。利用该鉴定体系对来源于南方十二省的453份大豆进行2个环境的耐荫性鉴定，发现中国南方大豆耐荫性存在广泛变异（耐荫指数变幅为1.11—2.61），主要受遗传因素控制，共筛选到11份稳定的耐荫种质资源。

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（责任编辑 李莉）

Establishment of an Evaluation System of Shade Tolerance in Soybean and Its Variation in Southern China Germplasm Population

SUN ZuDong1, ZHANG ZhiPeng2, CAI ZhaoYan1, ZENG WeiYing1, LAI ZhenGuang1, CHEN HuaiZhu1, YANG ShouZhen1, TANG XiangMin1, SU YanZhu2, GAI JunYi2

(1Institute of Economic Crops, Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Ministry of Agriculture Southwest Experimental Station of Maize-Soybean Intercrop, Nanning 530007;2Soybean Research Institute of Nanjing Agricultural University/Ministry of Agriculture Key Laboratory for Soybean Biology, Genetics and Breeding, Nanjing 210095)

【Objective】Shade tolerance is an important factor that affects the yield of intercropped soybean, thus limiting the extension of intercropping patterns of soybean. It is necessary to establish an efficient, versatile and reliable shade tolerance identification system to be used in identifying the shade tolerant sources from germplasm populations, which can be used for shade tolerance breeding. 【Method】Samples of 60 soybean varieties with different shade-tolerance levels were chosen from the germplasm storage in Guangxi Academy of Agricultural Sciences were used in this study. Firstly, the suitable shading treatment for shade tolerance evaluation was chosen among the three shading levels (i.e. 15%, 30% and 60%) according to a reasonable lodging rate of the tested varieties. Secondly, the suitable shade tolerance indicators were chosen from the 17 traits, including plant height, mean internode length, petiole length, shoot fresh weight and so forth. Then, the suitable measuring time was chosen among the three dates, i.e. on the 40th, 50th and 60th day after sowing according to the error coefficient of variation and phenotypic coefficient of variation of the selected shade tolerance indicator. Finally, the shade tolerance evaluation procedure was assembled to include the suitable shading level, shade tolerance indicator and measuring time. Using the designed procedure, the shade tolerance of 453 soybean varieties from southern China was evaluated, from which the tolerant sources were screened out. 【Result】The 30% shading intension condition was better than other shading degrees. More specifically, there showed lower lodging rate of accessions (22%), higher phenotypic coefficient of variation (25%), and better distinction among accessions. The shade tolerance indicator which composed of the plant height and the average internode length is better than other indicators after comprehensive tradeoff, with advantages as follows: i) It is more accurate due to its smaller error coefficient of variation (9.36%) and higher heritability (95.43%); ii) It is more stable, as its correlation (0.92) between two environments is the largest; iii) It has a better distinction degree, because its phenotypic coefficient of variation (31.25%) and genotypic coefficient of variation (30.52%) are larger; iv) It is more consistent to the field shade tolerance situation with the highest correlation (0.73) between the indicator and visual shade tolerance level. Compared to other measuring times, the shade tolerance indicator on the 50th day after sowing is better, for example its correlation (0.87) between two environments is the highest and error coefficient of variation (7.75%) is the smallest. Therefore, the average of relative plant height and average length of internode was defined on the 50th day after sowing under 30% shading intension condition as the shade tolerance index (STI). The smaller STI, the more shade tolerance of the accession. The STI of 453 soybean varieties from southern China ranged from 1.11 to 2.61, with an average of 1.55 and there showed significant differences among the accessions. In addition, the heritability (91.13%) of these soybean varieties indicated that soybean shade tolerance had high accuracy from phenotypic selection. The STI in eco-region Ⅲ, Ⅳ,Ⅴand Ⅵ showed abundant variations with the range of 1.19-2.08, 1.17-2.61, 1.27-2.37, and 1.11-2.54, respectively, which provide materials for the improvement of shade tolerance. Furthermore, the released cultivars and landraces also have abundant variations with the range of 1.11-2.61 and 1.17-2.54, respectively. However, eight of the eleven accessions with high shade tolerance in two environments were released cultivars, which implies the achievement in shade tolerance breeding of soybeans. 【Conclusion】The shade tolerance indicator which composed of plant height and average internode length on the 50th day after sowing was concluded to be accurate, stable, sensitive and authentic. Using this evaluation system, a number of shade tolerant soybean varieties were screened out from the southern China germplasm population.

soybean; shade tolerance; variation; germplasm

2016-09-02；接受日期：2016-11-10

农业部国家大豆产业技术体系CARS-04项目、广西科学研究与技术开发计划（桂科合14125008-2-16）、广西农业科学院科技发展基金（桂农科2013YQ14）

孙祖东，E-mail：sunzudong639@163.com。张志鹏，Tel：18260085782；E-mail：2014201026@njau.edu.cn。孙祖东和张志鹏为同等贡献作者。 通信作者盖钧镒，Tel：025-84395405；E-mail：sri@njau.edu.cn