花生种质资源表型鉴定及多样性分析

饶庆琳，吕建伟，胡廷会，成良强，王 军

(贵州省农业科学院油料研究所，贵阳 550006)

花生(ArachishypogaeaL.)是重要的油料作物之一，占世界食用油籽总产量8%，占中国食用油籽总产量30%，近年来，花生在油脂合成方面取得显著进展[1-6]。花生也是我国重要的经济作物之一，我国常年种植面积约为5.0×106hm2，2018年花生种植面积4.74×106hm2左右，占五大油料作物种植面积的19%，仅次于油菜和大豆，总产和单产居全国油料作物之首[7]，总产约占我国油料产量的50%，产出比例占世界的1/3以上[8-10]。花生具有很高的营养价值，在农产品市场中占有非常重要的地位[11]，内含丰富的脂肪、蛋白质、糖等。据汤松等[12]，吴广辉等[13]研究报道，花生籽仁内脂肪含量为44%～45%，蛋白质含量为24%～36%，含糖量为20%左右，并含有硫胺素、核黄素、尼克酸等多种维生素，矿物质含量也很丰富，特别是含有人体必需的氨基酸，有促进脑细胞发育，增强记忆力的功能。

中国保存有丰富的普通花生种质资源，截止2019年，中国农业科学院作物科学研究所编目入库的普通花生有1 239份。精准化鉴定评价库存种质资源是挖掘优异种质资源并将其转化为基因资源的基础。花生形态标记测定简单、表现直观等特点，是评价作物遗传多样性的有效手段之一。王兰芬等[14]对普通菜豆种质资源表型鉴定及多样性分析，筛选出具有特异性状的种质资源35分。冯章丽等[15]对东北部分地区山荆子种质资源表型多样性及聚类分析，将参试的239份山荆子划分为两个大类7个亚类。李春华等[16]对云南苦荞种质资源的主要农艺性状进行鉴定，将48份苦荞资源分为低产型、矮杆高产型、中杆高产型3类。然而关于花生种植资源的表型鉴定的报道很少，牟书靓等[17]对108份花生种质资源的13个农艺性状进行评价分析，结果分为4大类；陈红等[18]对21份重庆花生的9个农艺性状进行评价分析，该21份花生在结果枝数、主茎高等表现出了明显的遗传差异。

本研究对498份普通花生核心种质资源的11个农艺性状进行精准鉴定，分析我国保存的普通花生种质资源的遗传多样性，可为花生繁殖更新和安全保存提供有效信息，为花生全基因组关联提供可靠的表型鉴定数据，挖掘更重要的农艺性状基因。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料498份来自国内9个不同的省份，其中安徽158份、福建14份、广东19份、广西19份、贵州173份、海南7份、河北13份、河南41份、湖南54份。

1.2 试验地点、土壤类型

试验在贵州省农业科学院试验基地进行。土壤为壤土，肥力中等。

1.3 试验方法

以三元复合肥为基肥，中耕除草2次，试验种植随机排列，每个材料种植2行，每行13穴，每穴3粒种子，留2苗，行长2.5 m，行距40 cm。参考姜慧芳等[19]的方法，在花生成熟期收获后进行田间调查和考种，分别记录主茎高、侧枝长、分枝数、结果枝数、结果数、总株数、鲜果总重、干果总重、百果重、百果仁重和百仁重。

1.4 数据处理

利用Excel和SPSS 21.0软件进行数据统计分析，利用DPS软件进行主成分分析和聚类分析，其中聚类方法采用离差平方和法，种质间遗传距离为欧式距离。

2 结果与分析

2.1 花生种质资源表型性状多样性分析

498份花生种质资源11个表型性状的统计如表1所示。结果表明，不同种质间存在很大差异，表现出很高的多样性。变异系数介于21.06%～62.03%之间，其中，变异幅度最大的是与产量相关的性状，鲜果重为62.03%，干果重为22.94%，百果重为45.56%，百果仁重为49.01%，百仁重为21.06%；变异幅度较小的是与形态特征相关的性状，主茎高为26.01%，第一侧枝长为25.94%，总分枝数为29.15%，结果枝数为25.79%，单株结果数为36.81%，总株数为21.92%。农艺性状的变异系数从大到小依次是鲜果重>百果仁重>百果重>单株结果数>总分枝数>主茎高>第一侧枝长>结果枝数>干果重>总株数>百仁重。平均鲜果重为1.33 kg，介于0.36～17.9 kg之间；平均百果仁重为132.95 g，介于61.9～144 9 g之间；平均百果重为179.19 g，介于91～1 818.20 g之间；平均单株结果数为15.68个；变异范围为5.20～101个；平均总分枝数为5.63个，变异范围为3～24个；平均主茎高为33.76 cm，变异范围为17.2～169 cm；平均第一侧枝长为37.60 cm，变异幅度为19.2～199 cm；平均结果枝数为5.20个，变异幅度为2.20～24个；平均干果重为866.18 g，变异幅度为263～1 550 g；平均总株数为44.40株，变异范围为0.93～96株；平均百仁重为67.97 g，变异幅度为13～108.9 g。上述结果表明，不同地点来源的花生资源材料农艺性状差异较大，这种差异会因为品种不同而变化。

表1 花生种质资源11个表型性状多样性分析

表2 花生种质资源11个表型性状相关性分析

表4 花生种质资源不同组表型性状多样性分析

2.2 花生种质资源表型性状相关性分析

利用SPSS 21.0软件对498份花生资源进行相关性分析，结果见表2。主茎高与第一侧枝长(p=0.949**)、总分枝数(p=0.343**)、结果枝数(p=0.439**)、单株结果数(p=0.488**)、总株数(p=0.205**)、鲜果重(p=0.127**)呈极显著正相关关系，与百果重(p=-0.135**)、百果仁重(p=-0.135**)、百仁重(p=-0.277**)呈极显著负相关关系；第一侧枝长与总分枝数(p=0.407**)、结果枝数(p=0.474**)、单株结果数(p=0.531**)、总株数(p=0.142**)呈极显著正相关关系，与鲜果重(p=-0.010**)、百果重(p=-0.122**)、百果仁重(p=-0.110**)、百仁重(p=-0.230**)呈极显著负相关关系；总分枝数与结果枝数(p=0.879**)、单株结果数(p=0.473**)、干果重(p=0.005**)、百果仁重(0.035**)呈极显著正相关关系，与鲜果重(p=-0.012**)、百仁重(p=-0.034**)呈极显著负相关关系；结果枝数与单株结果数(p=0.622**)、干果重(p=0.058**)呈极显著正相关关系，与鲜果重(p=-0.010**)、百果重(p=-0.017**)、百仁重(p=-0.041**)呈极显著负相关关系；单株结果数与总株数(p=-0.127**)、鲜果重(p=-0.067**)、干果重(p=-0.036**)、百果重(p=-0.100**)、百果仁重(p=-0.055**)均呈极显著负相关关系；总株数与鲜果重(p=0.206**)、干果重(p=0.513**)呈极显著正相关关系，与百仁重(p=-0.143**)呈极显著负相关关系；百果重与百仁重(p=0.397*)呈显著正相关关系。从上述结果可以看出，花生表型性状间，除了鲜果重与干果重与其他表型性状间没有相关性，其余的相互之间均存在相关性。

2.3 花生种质资源表型性状主成分分析

对11个花生种质资源表型性状进行主成分分析，结果(表3)表明，前3个主成分的累计贡献率为63.720%，其中第1主成分特征值达到了3.343，贡献率高达30.395%，进一步研究发现，主茎高和第一侧枝长贡献值最大，特征向量结果分别是0.453和0.466；第2主成分特征值为1.909，贡献率为17.350%，百仁重和干果重贡献值最大，特征向量分别为0.465和0.513；第3主成分特征值为1.757，总株数和干果重的贡献值最大，特征向量分别是0.584和0.364。

表3 花生种质资源表型性状主成分分析

2.4 花生种质资源表型性状的聚类分析

将498份花生种质资源表型鉴定数据进行聚类，结果聚为两大类，4个小组，如图1和表3所示。两大类的遗传相似系数为11.20。第1类包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组，遗传相似系数为11.4。第Ⅰ组由101份材料组成，遗传相似系数为5.40，主茎高偏低，鲜果重、干果重、百果重、百果仁重、百仁重均偏低，第一侧枝长、总分枝数、结果枝数、结果数、总株数均偏高；第Ⅱ组由209份种质资源组成，遗传相似系数为5.80，第一侧枝长和总株数多，主茎高偏高，总分枝数、单株结果数偏少，结果枝数、鲜果重、干果重、百果重、百果仁重、百仁重重量低；第Ⅲ组由184份种质材料组成，遗传相似系数为4.70，主茎高、总分枝数、单株结果数少，第一侧枝长、结果枝数、总株数、鲜果重、百果重、百果仁重偏重，干果重、百仁重最重；第2类包括第Ⅳ组，该组由4份材料组成，遗传相似系数为6.80，主茎高、总分枝数、结果枝数、单数结果数、鲜果重、百果重、百果仁重最重，干果重、百仁重偏重，第一侧枝长、总株数最少。

3 结论与讨论

对498份不同来源的花生种质资源的表型性状进行鉴定，结果表明，各性状间变异程度高，相关性复杂，3个主成分累积贡献率不高，表现出明显的遗传差异，在育种上还存在较大的利用空间及前景。选育优异品种的基础就是收集丰富的种质资源，并加强对其鉴定、分析和评价[20]。目前大部分育种者只关注作物的某一个性状而忽略了其他性状，尽管这样具有针对性，但只能代表某一个性状，缺乏综合性。加之近年来贵州省花生种植面积大量增加，但缺乏优质的花生新品种。因此，本研究结果可为贵州花生新品种的选育提供理论依据。

本研究对基于表型性状做了多样性分析，变异系数变异幅度较大，在21.06%～62.03%之间，这表明参试材料所含的表型性状信息量大，种类多。

通过相关性分析发现，主茎高与很多性状都存在或正或负的相关关系，但值得注意的是，与产量相关的指标却呈极显著的负相关，比如主茎高与百果重(p=-0.135**)、百果仁重(p=-0.135**)、百仁重(p=-0.277**)呈极显著负相关关系，这表明花生的株高不宜过高，过高会影响花生的产量。

图1 498份花生种质资源聚类图

主成分分析结果表明，花生种质资源的11个性状可聚为3个主成分，但累计贡献率只有63.720%，说明这11个表型性状只包含了大部分信息，还有部分信息还有待发现并研究。第1主成分是由主茎高、第一侧枝长、总分枝数、结果枝数、单株结果数、干果重等构成的因子，特征向量关系表明主茎越高，第一侧枝越长，总分枝数越多，结果枝数越多，单数结果数越多，干果重量越重；第2主成分是由主茎高、第一侧枝长、总分枝数、结果枝数、鲜果重、干果重、百果重、百果仁重、百仁重等构成的因子，特征向量关系表明主茎高越高，第一侧枝越长，总分枝数越多，结果枝数越多，鲜果重越重，干果重越重，百果重越重，百果仁重越重，百仁重越重；第3主成分是由主茎高、第一侧枝长、鲜果重、干果重等构成的因子，特征向量关系表明，主茎高越高，第一对侧枝越长，鲜果重越重，干果重越重。通过分析发现主茎高、第一侧枝长是影响花生产量的关键因素，值得进一步的深入研究。对花生资源多样性的研究，明确不同形状之间的差异和筛选花生花生优良性状是花生育种工作的基础。

依据其遗传距离的不同划分为两个大类4个小组。聚类结果与花生性状有直接关系，通过聚类分析发现，第Ⅰ组主茎高偏矮，第一侧枝长偏长，有利于特异资源性状的筛选；第Ⅱ组主茎高偏高，第一侧枝长最长，株数也最多，由于花生结果大部分接在第一侧枝上，因此该组材料可以用来筛选高产品种；第Ⅲ组材料株高最矮，为矮杆材料，但是干果重与百仁重最重，说明该组材料在风干过程中丢失水分最少，有利于筛选矮杆材料和风干过程中水分丢失少的品种；第Ⅳ组主茎高最高，总分枝数、结果枝数、单数结果数、鲜果重，百果仁重均居首位，是很有潜力的材料，值得进一步深入研究。本次聚类分析中，遗传相似系数较宽(D=11.2)，可能是因为本研究选用的材料来自不同育种单位收集或培育出的材料，育种方式存在多样化，比如理化诱变、远缘杂交等手段的使用，使得新的花生品种(系)有相对较宽的遗传基础[21-26]。每个类群都具有自己的特点，且从聚类结果中可以看出，花生种质资源的遗传距离阈值偏大，说明各类品种间的亲缘关系较远。通过系统聚类分析结果，补充了以个别性状进行直观或凭经验性分类的不足，也为花生高产优质育种中亲本的选配提供参考，在花生杂交育种上可以根据不同类群的特点加以利用。

本研究对不同来源的498份花生种质资源的11个表型性状进行多方位研究，通过多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析进行了综合评价，以期为花生种质资源的利用和创新提供依据，为花生品种的选育和遗传改良提供参考。