多粒型花生資源遺傳多樣性和耐鹽性分析

韓 燕，馬登超，劉譯陽，崔 鳳，萬書波，李國衛(wèi)*

(1. 山東省農業(yè)科學院生物技術研究中心/山東省作物栽培生態(tài)生理重點實驗室，山東 濟南 250100； 2. 濟寧市農業(yè)科學院，山東 濟寧 272009)

花生屬于豆科植物中的蝶形花亞科落花生屬，落花生屬共21個種，其中只有一個栽培種，其余均為野生種。栽培種又可分為疏枝亞種和密枝亞種，進一步分為龍生型、珍珠豆型和普通型，以及數量較少的赤道型和茸毛型。花生種質資源豐富，據不完全統(tǒng)計，世界花生品種資源收貯總量超過40000份。國內花生種質資源超過6000份，以普通型和珍珠豆型最多，龍生型次之，多粒型(Var.fastigiata)和中間型品種較少。不同花生品種生理生態(tài)性狀(株高、分枝數等)和品質性狀(含油率、蛋白質、油酸、亞油酸含量等)變異較大，并且受生態(tài)環(huán)境影響較大[1-2]。

多粒型花生莢果種子粒數以3～4粒居多，其他類型以2粒居多。多粒型花生具有生長期短、抗葉部病害等優(yōu)良特性。然而目前市場上的多粒型花生品種與其他品種相比，存在抗逆性較差，產量較低以及含油率低等不足，限制了其推廣[1]。對多粒型花生品種資源進行遺傳多樣性和耐鹽性分析，有利于我們更好地利用多粒型花生種質資源進行種質創(chuàng)新。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

所有花生品種均來源于美國花生種質資源庫。

1.2 試驗設計

分別于2015年和2016年播種于濟南市飲馬泉試驗基地，每年5月1日前后播種，9月中旬收獲并進行性狀調查。栽培模式為一壟雙行，壟間距85 cm，單粒播種，株距10 cm，每個品種10株。試驗田統(tǒng)一施肥，按照一般花生栽培方式正常管理[3]。采用沙培法，細沙自來水洗3遍，晾干。采用1/2 Hoagland營養(yǎng)液澆灌。溫室溫度26℃，光周期16h/8h，光強(200 μmol protons m-2s-1)，14 d后澆200 mmol/L NaCl鹽水，8 d后測量電導率[5]。

1.3 測定指標與方法

每個品種隨機取3～5顆，測量主莖長、分枝數和單株結果數。收獲曬干后，每個品種取20粒計算百粒重，利用近紅外儀測定蛋白質含量、含油率、油酸含量、亞油酸含量以及油亞比等指標[4]。1.4 數據統(tǒng)計與分析

利用Origin 8.6軟件對數據進行描述性統(tǒng)計、相關性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 多粒型花生的主要農藝性狀

對321份多粒型花生種質資源調查數據表明，株高、分枝數、單株產量和百仁重等4個重要農藝性狀的變異均為數量性狀的連續(xù)變化，并且變異幅度較大(表1)。株高的變異范圍為35.0～128.3 cm，平均值97.1 cm。分枝數最少2.3條，最多11.0條，平均值4.4條。單株結果數差異較大，有些種植在我們試驗條件下幾乎沒有種子，產量較高的每株可達到20.6個莢果。百仁重25.0～90.7 g，既有大花生品種，也有小花生品種。

2.2 多粒型花生品質性狀與相關性分析

與農藝性狀相比，蛋白質含量，含油量等品質性狀的變異程度較小(表1)。蛋白質含量的變異范圍為12.1%～32.1%，平均值24.1%。含油量的變異范圍為40.8%～59.6%，平均值49.4%。油亞比(油酸和亞油酸比值)變異程度較少，最高的只有3.0。多粒型花生蛋白含量與含油率沒有相關性(R2=0.03)(圖1 A)；而油酸含量與亞油酸含量呈明顯的負相關關系(R2=0.97)(圖1 B)。

表1 多粒型花生重要農藝性狀和品質統(tǒng)計

圖1 多粒型花生籽仁蛋白含量與含油率的關系(A)以及油酸和亞油酸的關系(B) Fig.1 Relaionship between seeds protein content and oil content (A), oleic acid and linoleic acid (B) in Var.fastigiata

2.3 主要農藝性狀和品質性狀之間的相關性

第一主成分和第二主成分所占比例分別為PC1=37.09%，PC2=18.56%。多粒型花生的單株結果數目(J)與分枝數目密切相關，與株高(H)和籽仁蛋白含量(B)負相關；籽仁油酸含量(D)，與籽仁亞油酸含量(E)負相關，油酸含量越高油亞比(F)也越高；粒重(G)與籽仁含油量(C)明顯負相關(圖2)。

2.4 多粒型花生的分類

多粒型花生屬疏枝亞種(Subsp.fastigiata)中的變種之一。根據層序聚類分析結果，多粒型亞種又可進一步分為4(I～IV)個類群(圖3)。

B-蛋白含量，C-含油量，D-油酸含量， E-亞油酸含量，F-油亞比，G-百粒重，H-株高，I-分枝數，J-單株果數B-protein content, C-oil content, D-oleic acid content, E-linoleic acid content, F-O/L, G-hundred-grain weight, H-plant height, I-number of branches, J-pods per plant 圖2 多粒型花生主要農藝性狀和品質性狀主成分分析 Fig.2 Principal component analysis of main agronomic traits and quality in Var.fastigiata注：(a)各主成分所占比例，其中第一主成分PC1=37.09%，第二主成分PC2=18.56%。(b)主要農藝性狀和品質性狀之間的相互關系。Note: (a)ratio of every PCs, PC1=37.09%, PC2=18.56%. (b)relaionship between main agronomic traits and quality.

圖3 多粒型花生聚類分析 Fig. 3 Hierarchical cluster analysis of Var.fastigiata

表2 不同花生品種鹽處理后電導率

2.5 耐鹽性分析

鹽處理后，鹽敏感程度最高的5個品種電導率在50.31%～67.35%之間，而耐鹽性最強的5個品種電導率在10.29%～11.38%之間 (表2)。

3 討論與結論

通過對多粒型花生表型分析發(fā)現，與其他類型花生相似，多粒型花生也存在顯著的自然變異。321份多粒型株高平均97.2 cm，變化范圍35.0～128.0 cm，變異系數20%左右。與前人報道的中國花生核心種質中多粒型花生的株高變化類似，比其他類型花生高[4]。本研究發(fā)現321份多粒型花生單株結果為5.6個，比其他報道的明顯偏少。這可能是花生群體大小和花生類型的差異所導致。比如，100份海南鮮食花生平均單株果數為14.2個，變異系數為33.6%，單株產量較高可能是栽培品種人工選擇的結果[6]。321份多粒型花生的含油率、蛋白質含量等與其他類型花生群體的變異程度相似，含油率的變異系數較小。這些花生品種資源中油亞比最高的為3.0，不含高油酸花生資源。

作物的大多數農藝性狀為多基因調控數量性狀，容易受到環(huán)境因素的影響。比如產量與株高、地上部生物產量等農藝性狀密切相關。主成分分析法是多元統(tǒng)計分析的一個分支，可以對多指標進行降維處理，從復雜的數據中發(fā)現不同指標的相互關系。本研究對321份多粒型花生品種的生理生態(tài)性狀和品質性狀進行了測定，利用主成分分析方法揭示了多粒型花生中單株產量與分枝數正相關，而與株高和籽仁蛋白含量負相關。多項研究結果也表明，主莖高與花生產量之間存在負效應[7-8]，這與生產中利用多效唑等化學試劑控制花生株高，增加分枝可以增加花生產量的理論相吻合[9-10]。

花生屬中等鹽敏感植物，可在含鹽率0.3%的土壤中生長發(fā)育，但是產量明顯受到抑制[11-13]。篩選耐鹽花生種質資源，對于培育耐鹽花生新種質，擴大花生種植面積，提高我國花生總產量，降低花生生產成本具有重要意義。本研究中，我們發(fā)現321份多粒型花生對鹽處理的響應有明顯差異。鹽處理后，鹽敏感型品種葉片電導率顯著增加，而鹽不敏感型品種電導率變化不大。這些試驗材料為進一步解析花生耐鹽機理，挖掘花生中的耐鹽基因和種質創(chuàng)新提供了試驗材料基礎。

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