黄淮海地区大豆品种蛋白质、油脂含量和百粒质量的表型分析及籽粒蛋白质含量的改良

杨红燕 沈会权 胡哲 栾海业 乔海龙 臧慧 徐肖 张英虎

摘要：為保持黄淮海地区大豆高蛋白特色，对黄淮海区域选育的78份大豆品种进行蛋白质、油脂含量和百粒质量的表型分析，利用高蛋白大豆品系与黄淮海育成品种配置杂交组合，研究后代蛋白质含量表型变异。研究结果表明：黄淮海大豆育成品种蛋白质、油脂含量、百粒质量的平均值分别为42.3%、20.8%、21.8 g，表型变异分别为37.5%～46.7%、17.8%～23.5%、14.7～28.1 g，江苏省和山东省的大豆育成品种蛋白质含量和百粒质量较高，河南省的大豆育成品种油脂含量较高;在黄淮海育成品种中蛋白质含量与油脂含量和百粒质量的相关系数分别为-0.70、0.66，百粒质量和油脂含量的相关系数为-0.39;利用高蛋白大豆种质与育成品种配置的4个杂交组合后代中筛选出253个高蛋白家系，高蛋白家系在F2 ∶3和F3 ∶4代间的相关系数为0.64。研究表明，黄淮海高蛋白大豆品种缺乏，利用高蛋白种质能选育出高蛋白家系，大豆籽粒蛋白质性状在早代选择有效。

关键词：大豆;品质;黄淮海地区;高蛋白品系;蛋白质;油脂;百粒质量

中图分类号： S565.103  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）22-0084-04

收稿日期：2021-02-23

基金项目：国家自然科学基金（编号：31701452）;江苏省六大人才高峰项目（编号：NY-174）;江苏现代农业产业技术体系建设项目[编号：JATS（2020）207]。

作者简介：杨红燕（1983—），女，山东淄博人，博士，助理研究员，主要从事大豆和麦类遗传育种研究。E-mail：yhy8373@163.com。

通信作者：张英虎，博士，副研究员，主要从事大豆和麦类遗传育种研究。E-mail：zyhnjau008@163.com。

大豆原产于我国，是我国重要的粮食作物之一，也是我国最大的进口作物，近年来国产大豆占比不到20%。随着我国大豆振兴计划的提出，国产大豆面积和总产量均有所提高。在大豆振兴计划中，提高大豆蛋白质含量和油脂含量是大豆提质的主要目标。黄淮海地区是我国大豆生产仅次于东北的第二大主产区，该地区大豆蛋白质含量相对较高，在我国大豆生产中占有非常重要的地位[1]。

成雪峰分析1974—2006年黄淮海地区大豆品种主要农艺性状演变特征，发现该地区大豆品种百粒质量逐步提高，蛋白质含量先增加后降低，油脂含量逐步增加[2]。何鑫等分析了2006—2017年国家黄淮海夏大豆参试品种的产量、农艺性状、品质等性状，发现百粒质量整体呈上升趋势，粗蛋白含量整体略有上升，粗脂肪含量呈下降趋势，参试品种中达到高蛋白和高脂肪标准的品种（系）分别有20、82个，指出选育出的高蛋白及高脂肪品种较少，提高大豆品质难度很大，高蛋白及高脂肪品种仍然短缺[3]。

利用种间杂交创制高蛋白大豆中间材料是提高大豆品种蛋白质含量行之有效的育种途径[4]，前期利用标记辅助选择技术，选育出高蛋白大豆新种质WX180-67[5]，利用回交方法，将野生大豆高蛋白等位变异导入南农菜豆5号中，创制了高蛋白新种质C015。本研究选择黄淮海地区选育的78份大豆品种，研究其百粒质量、蛋白质含量和油脂含量的表型变化，配置高蛋白种质WX180-67和C015与育成大豆品种杂交组合，研究其后代籽粒蛋白质含量表型变化，以期为该地区高蛋白大豆品种选育和改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料包括黄淮海区域大豆育成品种78份（表1），高蛋白大豆种质C015和WX180，以及C015与徐豆14、C015与中黄39、WX180-67与临豆10号、WX180-67与中黄39杂交组合后代，育成品种和高蛋白种质由南京农业大学国家大豆改良中心提供。

1.2 试验设计

育成品种于2015、2016年在江苏沿海地区农业科学研究所南洋试验场进行。2015年种植重复1次，2016年采用随机区组设计，重复3次，每份材料单行种植，行长4 m，行距0.5 m。播种日期为6月中下旬，常规田间管理。C015和WX180-67为亲本的杂交组合于2015年配置，2016年种植F1，2017年种植F2，单株收获，2018年种成F2 ∶3株行，行长 4 m，行距0.5 m，株行混收，选择优异株行（籽粒蛋白质含量高于45%株行）于2019年继续种植F3 ∶4。

1.3 性状测定方法

用FOSS Infratec TM 1241品质分析仪测定蛋白质含量和油脂含量，利用电子天平测定百粒质量。

1.4 数据分析

描述统计分析采用R 3.6.1软件，描述分析采用summary函数，相关分析利用cor函数。

2 结果与分析

2.1 黄淮海大豆育成品种籽粒蛋白质含量和油脂含量的表型变异

2015、2016年分别对78份黄淮海大豆品种进行籽粒蛋白质含量、油脂含量、百粒质量的测定，蛋白质含量、油脂含量、百粒质量年份间的相关性分别为0.74、0.77、0.71，表明大豆蛋白质含量、油脂含量和百粒质量年份间一致性较高。表2显示了黄淮海大豆育成品种2年平均值的表型变异，从表2中可以发现黄淮海大豆育成品种蛋白质、油脂含量和百粒质量的表型变异分别为37.5%～46.7%、17.8%～23.5%、14.7～28.1 g，平均值分别为42.3%、20.8%、21.8 g。从来源地看，江苏和山东的大豆育成品种蛋白含量和百粒质量相对较高，河南的大豆育成品种油脂含量相对较高。

由表3可知，蛋白质和油脂呈负相关，蛋白质和百粒质量呈正相关关系，相关系数分别为-0.70、0.66，百粒质量和油脂呈负相关关系，相关系数为 -0.39。利用表型数据可以筛选出优异种质，从表4中可以看出，高蛋白品种较少，仅有5份，高油品种相对较多，有18份。

2.2 利用高蛋白材料创造高蛋白大豆新种质

为提高黄淮海区域大豆种质籽粒蛋白质含量，利用创制的2个高蛋白种质配置杂交组合（表5），C015配置的2个杂交组合后代中分别产生了32、35个，蛋白质含量高于45%的家系，WX180-67的杂交组合分别产生了127、59个，蛋白质含量高于45%的家系。

将蛋白质含量高于45%家系继续种植， 田间结合产量等表现，优选出50份株行，测定F3 ∶4株行蛋白质含量，结果选择的F3 ∶4家系继续保持高蛋白特点（表6），F2 ∶3中籽粒蛋白质含量与F3 ∶4株行蛋白质含量呈正相关关系，相关系数为0.64（图1）。

3 结论与讨论

本研究通过对78份黄淮海育成大豆品种的籽粒蛋白质、油脂和百粒质量进行分析，发现该地区大豆品种的籽粒蛋白质含量、油脂含量、百粒质量平均值分别为42.3%、20.8%、21.8 g，与东北大豆种质群体相比，表现出高蛋白、低油脂和高百粒质量等特征[6]，前人研究也表明我国大豆品种蛋白质含量呈现南高北低的趋势，黄淮和南方地区更适宜培育高蛋白的大豆品种[7-9]。但现阶段黄淮海地区高蛋白品种相对较少，本研究仅筛选到5份蛋白质含量高于45%的大豆品种，且最高值仅为46.7%，这主要是因为育种品种关注产量和品质的同时提高，而现在育成品种中蛋白质含量和油脂含量与产量呈负相关[10]。

从野生大豆进化到栽培大豆的过程中，大豆蛋白质含量下降，油脂含量和百粒质量增高，前人在15号染色体上也检测到了1个同时控制这些性状的基因[11-13]。在本研究中，利用黄淮海育成大豆品种，发现大豆蛋白质含量和百粒质量呈正相关，该结果与野生大豆进化到栽培大豆的性状变化不一致，表明在现阶段黄淮海育成品种中，关注蛋白质含量和籽粒大小的同时提高，该结果与王大刚等的研究结果[10，14]一致。

在优质育种中，优良亲本是产生优良组合的关键。利用我国大豆地方品种群体进行高蛋白大豆种质创制的组配设计中，发现优选组合有1个亲本为高蛋白大豆种质[15]。本研究利用2个新创制的高蛋白品系配置与江淮育成品种的组合，在组合后代都筛选出了高蛋白家系， 同时家系在F2 ∶3和F3 ∶4代蛋白质含量相关性较高，表明大豆蛋白含量早代选择有效，该结果与前人研究结果[16]一致。

黄淮海大豆育成品种蛋白质、油脂和百粒质量的平均值分别为42.3%、20.8%、21.8 g，蛋白质含量和百粒质量呈正相关关系，在78份育成品种中筛选到5份高蛋白品种。利用2个新创制的高蛋白种质配置了4个杂交组合，杂交组合后代筛选出253个高蛋白F2 ∶3家系，从中继续筛选出50个单株产量和品质都表现优异的F3 ∶4家系。

参考文献：

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