中国和欧洲大豆资源农艺性状综合性评价

潘文婧 孙亚男 高陆思 曲梦楠 张维耀 付春旭 姜世波 姜成喜 付亚书 王金星

（黑龙江省农业科学院绥化分院，152052，黑龙江绥化）

大豆起源于中国，有悠久的种植历史，并且向东南以及南部各国传播，于16 世纪进入欧洲[1]。大豆籽粒富含油分、蛋白质、碳水化合物、矿物质和维生素，其中蛋白质含量约占40%，脂肪含量约占20%，是人们生产生活中不可缺少的重要作物[2]。

大豆传播到世界各地后，经过不同生态环境的选择，形成了丰富的种质资源。2013 年中国农业科学院作物科学研究所[3]编制的《中国大豆品种资源目录（续编三）》中编入了由20 多个国家引进的3000 余个国外大豆种质，可供科研使用。在育种及生产过程中利用国外种质能够提高大豆产量、增强抗性及改善品质等，从而拓宽国内大豆品种选育的遗传基础[4-5]。

我国已经有许多育种工作者利用国外大豆种质作为亲本培育出新品种，如王源才[6]以Logbew与东农47-1D 杂交选育出高产、早熟新品种东农36 号；郭泰等[7]以合丰23 号为母本、克4430-20为父本杂交育成的合丰25 号适应性强，且稳产、高产；胡国华等[8]利用国外品种DAWN 为父本、合丰25 号为母本杂交育成的红丰八号比对照增产8.59%；郭泰等[9]利用美国矮秆大豆资源育成7 个大豆新品种。目前，我国引进的国外种质中，欧洲种质数量相对较少，并且有效利用度不高。欧洲地理纬度与我国大豆主产区黑龙江省相似，因此在黑龙江省对欧洲大豆种质进行深入研究，同时与国内大豆种质进行对比分析，筛选出品质优良、符合我国生产要求的欧洲种质对培育适应我国大豆主产区栽培的优异品种有至关重要的作用[9-10]。

本文利用来自中国和欧洲的大豆种质进行试验，分析在生长发育过程中，这些种质在生育期、重要农艺性状及籽粒蛋白质、油分含量等方面的差异，对来自中国和欧洲种质进行对比与评价，筛选适宜我国种植的优异欧洲种质，用以改良大豆遗传基础，提高产量，增强抗性，改善品质。

1 材料与方法

1.1 试验材料

共158 份大豆材料，其中欧洲大豆材料是由中国农业科学院作物科学研究所提供的来自塞尔维亚、奥地利、意大利、瑞士、乌克兰、法国、罗马尼亚、匈牙利、德国和波兰10 个国家的79份材料，编号A1～A79（其中存在2 份重复材料，NS Atlas、CH22172/OBELIX）；中国79 份大豆材料由15 家单位提供，编号C1～C79。具体材料名称及编号详见表1。

表1 供试大豆材料明细Table 1 Details of test soybean materials

1.2 试验方法

158 份中国和欧洲大豆于2020、2021 年分别在黑龙江省农业科学院绥化分院新源基地（127°00′E，46°35′N）和黑龙江省农业科学院绥化分院院内试验地（126°98′E，46°63′N）种植。黑龙江省绥化市年均降水量543mm，年均气温1.3℃～4.0℃，平均积温2580℃，日照时数2600～2900h，无霜期120～140d[11]。

试验采用随机区组法，小区为3 行区，行长2m，行距65cm，株距6cm，重复3 次。在整个生育期内进行正常的田间管理，出苗后调查花色、茸毛、叶形和结荚习性等性状，生育期数据主要调查出苗期、开花期和成熟期。在秋季成熟后每个小区取10 株考种，测量株高、单株有效荚数、单株粒数、主茎节数和百粒重等农艺性状。收获后利用谷物分析仪测定粗蛋白质和粗脂肪含量。

1.3 数据处理

利用Microsoft Excel 2016 进行数据统计，并分别计算各性状的平均数、标准差和变异系数等。利用DPS 软件进行相关性分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 中国和欧洲大豆资源质量性状分析

在田间调查中记录158 份中国和欧洲材料的主要质量性状（花色、叶形和茸毛色）。通过对比（表2）可知，中国和欧洲材料叶形有很大的差别，其中79 份欧洲材料均为卵圆形叶，而79 份中国材料中披针形叶占主要部分；欧洲材料中紫花比例达87.34%，而中国材料中紫花占63.29%；茸毛色在中国和欧洲材料中也有很大不同，欧洲材料棕色茸毛占55.70%，灰色茸毛占44.30%，而中国材料中仅有1 份材料为棕色茸毛，其余均为灰色茸毛。综上，欧洲材料主要为卵圆形叶、紫花、棕毛；中国材料主要为披针形叶、紫花、灰毛。

表2 来自中国和欧洲大豆种质质量性状分析Table 2 Analysis of quality traits of soybean germplasms from China and Europe

2.2 中国和欧洲大豆资源数量性状分析

对79 份欧洲材料的主要农艺性状及品质性状进行田间调查及检测（表3），对开花期和生育期进行统计，开花期为38.54d，变异系数为17.00%；生育期为117.85d，变异系数为10.00%。对产量相关性状进行分析，株高为110.30cm，底荚高度为19.54cm，主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数和单株无效荚数分别为17.50、1.21、45.44 和2.40，单株粒数为105.45，百粒重为17.28g。产量相关性状的变异系数范围在8.84%～66.35%，排序为百粒重＜株高＜主茎节数＜单株有效荚数＜单株粒数＜底荚高度＜单株无效荚数＜有效分枝数。其中，单株无效荚数和有效分枝数的变异系数均大于30%，有更加广泛的变异范围。粗蛋白质含量为40.43%，变异系数为3.90%；粗脂肪含量为21.08%，变异系数为5.26%，其中粗脂肪含量的变异范围更加广泛。

表3 欧洲大豆材料数量性状分析Table 3 Quantitative characteristic analysis of soybean materials in Europe

由表4 可知，79 份中国大豆材料平均开花期和生育期分别为35.96 和115.80d，开花期变异系数为11.00%，生育期变异系数为8.00%。产量相关性状中株高为101.75cm，底荚高度为20.47cm，主茎节数、有效分枝数、单株有效荚数和单株无效荚数分别为16.80、0.69、44.14 和2.15，单株粒数为108.99，百粒重为19.28g。产量相关性状的变异系数范围在14.80%～102.29%，排序为百粒重＜株高＜主茎节数＜底荚高度＜单株有效荚数＜单株粒数＜单株无效荚数＜有效分枝数。其中，单株无效荚数和有效分枝数的变异系数分别为79.82%和102.29%，均大于30%，有更广泛的变异范围。粗蛋白质含量为39.63%，变异系数为3.97%；粗脂肪含量为21.21%，变异系数为5.72%，脂肪的变异范围更加广泛。

表4 中国大豆材料数量性状分析Table 4 Quantitative characteristic analysis of soybean materials in China

按照中国高蛋白、高油大豆品种的审定要求[12]，对蛋白质及脂肪含量进行划分，其中欧洲大豆籽粒粗蛋白质含量在38.01%～40.00%的材料有26 份，占32.91%；粗蛋白质含量在40.01%～45.00%的材料有48 份，占60.76%，未发现粗蛋白质含量大于45.01%的材料。籽粒粗脂肪含量在18.01%～20.00%的材料有12 份，占15.19%；粗脂肪含量在20.01%～21.50%的材料有40 份，占50.63%；粗脂肪含量大于21.50%的材料有27 份，占34.18%。中国大豆籽粒粗蛋白质含量在38.01%～40.00%的材料有34 份，占43.04%；粗蛋白质含量在40.01%～45.00%的材料有30 份，占37.97%；仅1 份粗蛋白质含量大于45.01%。籽粒粗脂肪含量在18.01%～20.00%的材料有9 份，占11.39%；粗脂肪含量在20.01%～21.50%的材料有39 份，占49.37%；粗脂肪含量大于21.50%的材料有30 份，占37.97%。

综合分析以上结果，中国及欧洲大豆材料的主要农艺性状及品质性状的变异系数范围分别为3.97%～102.29%和3.90%～66.35%，变异系数最大的均为有效分枝数，最小的均为粗蛋白质含量。根据表3 和表4 可知，欧洲材料的平均株高较大，最大值达165.62cm（A13），中国材料的百粒重较大，最大值为30.14g（C29）。中国大豆材料的粗蛋白质及粗脂肪含量的变异系数均大于欧洲大豆材料，即中国大豆材料之间粗蛋白质及粗脂肪含量的差异较大。中国大豆材料中有1 份为高蛋白大豆材料（C4），30 份为高油大豆材料；欧洲材料中有27 份高油大豆材料。这些品质性状优异的材料可以为大豆遗传改良提供重要的物质基础。

2.3 中国和欧洲大豆资源主要农艺及品质性状相关性分析与主成分分析

2.3.1 相关性分析 79 份欧洲大豆的10 个农艺性状相关性数据（表5）显示，呈显著或极显著正相关的有株高与有效分枝数、主茎节数，有效分枝数与主茎节数、单株无效荚数，单株无效荚数与单株有效荚数、单株粒数、百粒重，单株有效荚数与百粒重、单株粒数，单株粒数与百粒重；达显著或极显著负相关的有底荚高度与主茎节数，单株无效荚数与粗蛋白质、粗脂肪含量，单株有效荚数与粗蛋白质，单株粒数与粗蛋白质，百粒重与粗蛋白质、粗脂肪含量。

表5 欧洲大豆资源农艺性状的相关性分析Table 5 Correlation analysis of agronomic traits of European soybean resources

79 份中国大豆的10 个农艺性状相关性数据（表6）显示，呈显著或极显著正相关的有株高与有效分枝数，单株无效荚数与单株有效荚数、单株粒数、百粒重，单株有效荚数与单株粒数；达显著或极显著负相关水平的有株高与单株无效荚数、单株有效荚数、单株粒数，有效分枝数与单株无效荚数、单株有效荚数、单株粒数，单株无效荚数与粗蛋白质、粗脂肪含量，单株有效荚数与粗蛋白质含量，百粒重与粗蛋白质、粗脂肪含量。

表6 中国大豆资源农艺性状的相关性分析Table 6 Correlation analysis of agronomic traits of soybean resources in China

中国和欧洲大豆种质各性状间的相关性整体趋势相同，但二者之间仍存在差异。如成熟大豆株高，中国大豆株高越高，主茎节数、单株无效荚数、单株有效荚数和单株粒数越少，百粒重越低，蛋白质和脂肪含量偏高；欧洲大豆的株高越高，各农艺性状的变化趋势与中国大豆相反。欧洲大豆的主茎节数与株高、底荚高度和有效分枝数都呈显著正相关，中国大豆的主茎节数与各性状间的相关性明显偏小，且大部分表现为负相关性。

2.3.2 主成分分析 分别对大豆材料的10 个农艺性状进行主成分分析（表7），提取中国材料的2个主成分，贡献率分别为99.91%和0.08%，累计贡献率99.99%；提取欧洲材料的2 个主成分，贡献率分别为99.83%和0.16%，累计贡献率99.99%，基本能够代表2 个地区大豆农艺性状的全部特征。

表7 中国和欧洲大豆资源主成分的特征向量值与贡献率Table 7 The eigenvalues and contribution rates of principal components of soybean resources in China and Europe

中国和欧洲大豆主成分Ⅰ的贡献率分别高达99.91%和99.83%，能反映2 个地区材料的基本特征。中国和欧洲大豆的主成分Ⅰ的特征向量载荷数值为正值且数值较高的性状都是株高和单株粒数，说明2 个地区大豆都表现为植株高、多粒，这进一步表明2 个地区大豆的相似点较多，欧洲大豆基本能适应黑龙江省的耕作栽培条件。

3 讨论

在大豆品种选育改良的过程中，优异亲本的利用是重要因素之一，国外引进大豆由于其生态条件等因素与国内存在差异，对于我国大豆遗传基础的拓宽及品种改良具有一定意义[13-14]。

本研究中所使用的欧洲材料为中国和欧洲政府合作引进的欧洲大豆新品种，与国内大豆品种亲缘关系较远。本研究对158 份大豆材料的农艺性状进行统计，将欧洲大豆与中国大豆进行对比，以株高、单株有效荚数、单株粒数、蛋白质含量、脂肪含量和百粒重作为主要性状进行筛选。

分析可知，欧洲大豆材料的变异系数范围为3.90%～66.35%，说明欧洲大豆材料性状的遗传多样性较高，存在种质间差异。其中A23、A24、A25、A26、A27、A31、A56、A61、A63 和A64生育期较长，在收获时尚未完全成熟，但以上品种中A26 粗蛋白质和粗脂肪总含量高、A64 株高较大，虽然在本地区不适宜种植，但可将其作为优良性状亲本对国内大豆材料进行遗传改良。

欧洲大豆材料的株高为58.82～165.62cm，主茎节数为10.76～33.30，有效分枝数为0.10～3.32，平均为1.21；中国大豆材料的株高变化范围为66.00～136.90cm，主茎节数变化范围为11.30～26.48，有效分枝数变化范围为0.10～3.88，平均为0.69。由以上数据可以看出，欧洲大豆材料较国内大豆材料植株较高、荚密、多分枝。在79 份欧洲材料中，综合主要性状表现发现，A9、A10、A16、A18、A29、A36、A49、A61、A62、A64、A66和A76 表现优异；在79 份中国材料中，C16、C17、C18、C20、C30、C34、C39、C41、C50、C51 和C52 综合表现优异。

欧洲大豆材料的粗蛋白质和粗脂肪含量分别为36.34%～44.89%和18.51%～23.39%，中国大豆材料的粗蛋白质和粗脂肪含量分别为36.33%～45.27%和16.93%～23.54%。欧洲材料中A2、A3、A5、A9、A10、A16、A28、A29、A30、A39、A70、A76 在粗蛋白质及粗脂肪含量上表现优异；中国材料C4、C10、C20、C30、C34、C39、C46、C51、C52、C54、C68 表现优异。在接下来的研究中，将充分利用筛选得到的优异种质进行遗传改良，利用其优异性状配制杂交组合，对品种进行改良，选育优异新品种。

4 结论

综上所述，欧洲大豆材料与中国大豆材料相比植株较高、荚多、分枝多，粗脂肪含量变化范围较大，但部分品种无法适应本土种植条件，生育期较长，综合主要农艺性状在中国和欧洲材料中筛选出12 个综合表现优异的材料，其中欧洲材料为A9、A10、A16、A29、A71 和A76，中国材料为C20、C30、C34、C39、C51 和C52。