鲜食大豆种质资源农艺性状遗传多样性分析

陈宏伟 朱珍珍 李莉 刘良军 刘昌燕 万正煌 沙爱华

摘 要 以来自全国各地及日本的67份鲜食大豆种质资源为材料，利用主成分分析和聚类分析的方法，对9个农艺性状进行分析评价。结果表明，参试资源的农艺性状具有豐富的遗传多样性;变异系数最高的是有效分枝数（44%），其次是主茎节数（30%）。采用SPSS 19.0软件对参试资源9个农艺性状的主成分分析结果表明，前4个主成分因子累计贡献率达78.124%。Ward法聚类将参试的67份鲜食大豆资源划分为4大类群，其中第1类群属于大粒、高产种质，具有很高的增产潜力，为湖北省杂交育种亲本选择提供了原材料。

关键词 鲜食大豆;种质资源;遗传多样性

中图分类号：S565.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.29.089

鲜食大豆又称菜用大豆、毛豆，是鼓粒末期（R6～R7）豆粒饱满到开始转色时收获的未成熟大豆。它富含蛋白质和维生素B1、B2，并含有钙、铁、磷等多种矿物质元素，食味鲜美，营养丰富，甜香柔糯，深受城乡居民喜爱，在我国南方栽培普遍，是重要的蔬菜品种[1]。随着高效农业的不断发展和种植业结构的深入调整，鲜食大豆种植面积不断扩大，目前我国已成为世界最大的鲜食大豆生产国和出口国[2]。

分析鲜食大豆遗传多样性，不仅有利于挖掘优异种质资源，而且对鲜食大豆的生产和育种具有重要指导意义。国内外专家已对多种作物种质资源开展了遗传多样性分析，如Gemechu等[3]利用12个农艺性状对148份埃塞俄比亚豌豆地方品种进行多样性分析，发现这些地方品种资源具有丰富的遗传多样性。

主成分分析和聚类分析是遗传育种和种质资源遗传多样性研究中普遍采用的方法，已在小麦、大豆、蚕豆等多种作物种质资源中得到广泛应用[4-7]。本研究利用来自全国各地及国外的67份鲜食大豆种质资源的9个农艺性状进行分析，评估种质资源的遗传多样性，为湖北省鲜食大豆种质资源的深入研究和合理配置育种亲本提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试鲜食大豆种质资源67份，从各地引进，具体见表1。

1.2 试验设计与性状调查

参试资源于2019年4月播种于湖北省农业科学院南湖试验基地内，每份种子资源播种2行，行长4 m，行距

50 cm，株距10 cm，点播。试验地为水浇地，黏土，肥力中等，适时进行田间管理。2019年5—7月进行田间数据采集与整理。

田间性状调查参照《大豆种质资源描述规范和数据标准》进行[8]。待植株生长至成熟期时调查株高、生长日数、底荚高度、主茎节数、有效分枝数、单株荚数、单株荚重、鲜百粒质量、出仁率，各鉴定项目标准见表2。

1.3 数据处理及统计分析

采用Microsoft Excel 2016计算标准差、平均数和变异系数;采用SPSS 19.0软件对产量性状数据进行相关性和主成分分析;采用SPSS 19.0软件并使用Ward法进行种质资源产量性状聚类分析[9]。

2 结果与分析

2.1 鲜食大豆种质资源农艺性状的变异分析

由表3可知，67份鲜食大豆种质资源间的9个农艺性状均存在显著差异，其变异系数从大至小依次为有效分枝数（44%）>主茎节数（30%）>株高（29%）>底荚高度（23%）>单株荚数（20%）>单株荚重（19%）>鲜百粒质量（12%）>生长日数（11%）>出仁率（4%），不同品种间有效分枝数差异较大，出仁率差异较小。因此，67份鲜食大豆种质资源表现出不同程度的遗传多样性。

2.2 鲜食大豆种质资源农艺性状的相关性分析

67份鲜食大豆种质资源农艺性状的相关性分析结果如表4所示。

株高与生长日数呈现极显著（P<0.01，下同）正相关，和有效分枝数呈极显著负相关;生长日数与有效分枝数、出仁率均呈现极显著负相关;底荚高度与主茎节数、主茎节数与鲜百粒重和出仁率、有效分枝数与出仁率、单株荚数与单株荚重、单株荚重与鲜百粒质量均呈现极显著正相关。

2.3 鲜食大豆种质资源农艺性状的主成分分析

为研究鲜食大豆种质资源农艺性状变异的主要来源，对67份鲜食大豆种质资源的9个农艺性状进行主成分分析，并计算出相关特征值的累计贡献率，结果如表5所示。其中，前4个主成分的总贡献率达78.124%，对前4个主成分与相应农艺性状的关系进行分析发现，主成分1与有效分枝数、单株荚数和出仁率的相关系数较大;主成分2与生长日数、底荚高度、主茎节数和鲜百粒质量相关系数较大;主成分3与底荚高度和出仁率相关系数较大;主成分4与株高、单株荚数和出仁率相关系数较大。综合分析4个主成分对应的农艺性状，结果发现，底荚高度、主茎节数、有效分枝数、单株荚数、单株荚重、鲜百粒质量、出仁率9个农艺性状均可作为大豆品种特点鉴定与评价的重要指标。

2.4 鲜食大豆种质资源农艺性状的聚类分析

利用SPSS 19.0软件对67份参试鲜食大豆种质资源的9个数量性状进行聚类分析，以欧氏距离为遗传距离，聚类方法采用Ward法。聚类分析结果见图1，在欧式距离D2等于15时，可将67份种质资源划分为四大类群。

第1类群包括41份种质，占供试种质资源的61.19%，包括绿领2份，科源2份，华裕隆2份，辽宁1份，和信4份，新农2份，上海1份，润丰1份，大小田2份，日本1份，川禾3份，鼎新2份，新选1份，台湾2份，铁岭1份，权成2份，昌源1份，韩伟3份，平豇3份，于氏2份，金正1份，赣萌1份，振龙1份。其主要特征是鲜百粒质量大，单株荚数多，单株荚重大，有效分枝较少，生长日数较短，增产潜力较大。

第2类群包括23份种质，占供试种质资源的34.33%，包括振龙3份，鼎新1份，绿领1份，金正1份，润丰1份，翠冠1份，于氏4份，韩伟2份，平豇2份，和信2份，佑民1份，大小田1份，昌源2份，权成1份。其主要特征是生长日数较长，单株荚数较多，有效分枝较多，出仁率较高。

第3类群包括2份种质，占供试种质资源的2.99%;包括台湾1份，沈阳1份。这两份材料鲜百粒质量超過了100 g，可作为育种的特殊亲本材料。

第4类群包括1份种质，占供试种质资源的1.75%。这份材料来源于科力源，鲜百粒质量较小，单株荚数少，单株荚重较低。

通过对各个类群的具体分析可以发现，来源于同一地的资源分布在不同的类群，表明聚类结果与种质地理来源并不一致。

3 讨论

农艺性状的鉴定和描述是研究农作物种质资源的基本方法和途径[10]。通过对全国各地及日本的67份鲜食大豆种质资源9个农艺性状遗传多样性分析，发现这些资源具有丰富的遗传变异性。其中性状变异系数最大的是有效分枝数，其次是主茎节数，然后是株高。充分利用各地鲜食大豆资源，拓宽遗传背景，将会为湖北省鲜食大豆新品种选育奠定基础。

对株高等9个农艺性状进行主成分分析，其中前4个主成分的总贡献率达78.124%，反映了9个性状的主要信息，4个主成分包含的性状信息具有一定的相关性。通过聚类分析，67份种质资源分为4大类群，其中第1类群鲜百粒质量大，单株荚数多，单株荚重大，有效分枝较少，生长日数较短，增产潜力较大，为湖北省杂交育种亲本选择提供了原材料。

传统的育种方法主要是根据形态学标记进行选择，而形态特征是遗传和环境综合作用的结果，易受环境的改变而改变，有很大的局限性。而随着分子生物学的发展，分子标记技术已成为农作物遗传改良的重要手段[11]。形态标记和分子标记结合使用，将会在农作物的遗传改良和种质资源的利用方面发挥巨大作用。

参考文献：

[1] 姜永平，吴春芳，陈惠.12个鲜食大豆数量性状的主成分和遗传距离分析[J].中国农学通报，2007（8）：193-197.

[2] 王学军，郝德荣，顾国华，等.鲜食大豆主要农艺性状的遗传变异、相关性和主成分分析[J].金陵科技学院学报，2008（3）：61-64.

[3] Gemechu K，Mussa J，Tezera W，et al.Extent and pattern of genetic diversity for moroho-agronomictraits in Ethiopian high landpulse land races：Field pea（Pisum sativum L.）[J].Genetic Resources and Crop Evolution，

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[4] 裴鑫德.多元统计分析及其应用[M].北京：北京农业大学出版社，1990.

[5] 彭芹，戴双，郭骞欢，等.1950年以来山东省主推小麦品种的遗传多样性演变[J].分子植物育种，2012，10（2）：228-237.

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[8] 邱丽娟，常汝镇.大豆种质资源描述规范和数据标准[M].北京：中国农业出版社，2006.

[9] 李月，石桃雄，顾亮亮，等.苦荞地方资源子实主要性状的遗传变异研究[J].植物遗传资源学报，2014，15（3）：504-510.

[10] 刘金，关建平，徐东旭，等.小扁豆种质资源形态标记遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报，2008（2）：173-179.

[11] 宗緖晓关建平，顾竟，等.中国和国际豌豆核心种质群体结构与遗传多样性差异分析[J].植物遗传资源学报，2009，10（3）：347-353.

（责任编辑：刘昀）