河北省豇豆種質(zhì)資源遺傳多樣性分析

曹巖坡，代 鵬，岳曉歷，要榮慈，韓 鵬，戴素英*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北 石家莊 050051；2.河北省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，河北 石家莊 050000）

豇豆（Vigna unguiculata） 別名角豆、姜豆、帶豆、掛豆角，為1 a生植物，是豆科（Leguminosae）豇豆屬（Vigna） 中的一個(gè)重要栽培種[1]。豇豆原產(chǎn)于非洲，傳入我國(guó)后形成了長(zhǎng)豇豆的次級(jí)起源中心，栽培歷史悠久，在我國(guó)各地均有種植[2]。豇豆?fàn)I養(yǎng)豐富，在改善人們飲食、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和植物固氮等方面發(fā)揮著重要作用[3]。河北省是我國(guó)豇豆主產(chǎn)區(qū)之一，種質(zhì)資源較為豐富。以河北省種質(zhì)資源庫(kù)提供的120份豇豆種質(zhì)資源為試材，對(duì)13個(gè)表型性狀進(jìn)行測(cè)量和遺傳多樣性分析，明確各表型性狀的多樣性程度、分布及資源利用現(xiàn)狀，旨為豇豆資源應(yīng)用和育種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

參試豇豆材料120份，由河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)提供。2016～2017年連續(xù)2 a在河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行品種試驗(yàn)。土壤質(zhì)地為沙質(zhì)黏土，肥力中等。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，行長(zhǎng)10.0 m，大行距1.0 m，小行距0.7 m，搭“人”型架，1架/區(qū)，3次重復(fù)。豇豆2016年播種期為4月20日，2017年播種期為4月22日，穴距0.3 m，留苗數(shù)量3株/穴，其他管理同大田常規(guī)。

根據(jù)《豇豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[4]，對(duì)豇豆種質(zhì)資源的質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進(jìn)行調(diào)查，其中，質(zhì)量性狀包括生長(zhǎng)習(xí)性、結(jié)莢習(xí)性、粒色、粒形、花色和嫩莢色，數(shù)量性狀包括生育期天數(shù)、株高、莢長(zhǎng)、莢寬、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和百粒重。利用SPSS 22和Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

為了方便統(tǒng)計(jì)和量化數(shù)據(jù)，對(duì)各質(zhì)量性狀進(jìn)行賦值（表1）。計(jì)算參試材料各數(shù)量性狀的總體平均數(shù)（X） 和標(biāo)準(zhǔn)差（σ），以0.5σ為梯度，將數(shù)量性狀分為10個(gè)等級(jí)（表2）。

采用Shannon-Wiener指數(shù)（H′）進(jìn)行遺傳多樣性分析。計(jì)算公式為∶

式中，Pi為該性狀在第i級(jí)出現(xiàn)的概率。

采用離差平方和法，利用歐式距離對(duì)參試材料進(jìn)行聚類(lèi)。

表1 質(zhì)量性狀的數(shù)量化標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Quantify of quality traits of cowpea

表2 數(shù)量性狀分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The classification of quantitative traits

2 結(jié)果與分析

2.1 豇豆種質(zhì)資源表型性狀的多樣性分析

對(duì)120份豇豆資源的質(zhì)量性狀進(jìn)行分析，結(jié)果（表3）顯示，粒色的變異類(lèi)型最為豐富，遺傳多樣性指數(shù)最高，達(dá)到了0.987；其次是生長(zhǎng)習(xí)性、嫩莢色、粒形和花色；結(jié)莢習(xí)性的遺傳多樣性指數(shù)最低，為0.256。河北省豇豆種質(zhì)資源生長(zhǎng)習(xí)性以蔓生為主，結(jié)莢習(xí)性以無(wú)限為主，粒色以白色為主，花色以淺紫色居多，粒形以腎型為主，嫩莢色以淺綠為主。

表3 豇豆種質(zhì)資源質(zhì)量性狀的遺傳多樣性分析Table 3 Genetic diversity analysis of quality traits of cowpea germplasm resources

對(duì)120份豇豆種質(zhì)資源的數(shù)量性狀進(jìn)行分析，結(jié)果 （表4） 顯示，株高的遺傳多樣性指數(shù)最高（2.061），其次是單莢粒數(shù)、單株莢數(shù)、莢長(zhǎng)、生育期天數(shù)、百粒重和莢寬。

不同材料間各數(shù)量性狀存在較大差別。其中，株高、莢長(zhǎng)和單株莢數(shù)的變異系數(shù)居前3位且均超過(guò)了30%，說(shuō)明這3個(gè)性狀遺傳力較大，其變異系數(shù)分別為47.20%、38.40%和34.70%，變幅依次為 56.0～235.0 cm、12.5～65.2 cm 和 32.0～86.0 個(gè)；其他性狀的變異系數(shù)（6.15%～8.56%） 均較低，遺傳力較小。

2.2 豇豆種質(zhì)資源遺傳多樣性的聚類(lèi)分析

根據(jù)120份豇豆種質(zhì)資源的13個(gè)性狀數(shù)據(jù)，對(duì)參試種質(zhì)資源進(jìn)行聚類(lèi)，在歐式距離為5.5時(shí)，可將其分為4類(lèi)（表5）。

類(lèi)群Ⅰ包含15份材料。其主要特征為生長(zhǎng)習(xí)性多介于直立與半蔓生之間，花色紫色，籽粒中等偏小，生育期短，單株粒重和百粒重較小，莢長(zhǎng)中等，豐產(chǎn)潛力有待提高。

類(lèi)群Ⅱ包含57份材料。其主要特征為生長(zhǎng)習(xí)性多蔓生，花色以淺紫色和白色為主，粒形以腎型為主，株型較大，生育期長(zhǎng)，百粒重偏小，莢長(zhǎng)較大，單株莢數(shù)和單莢粒數(shù)較多，可作為生產(chǎn)品種。

類(lèi)群Ⅲ包含37份材料。其主要特征為生長(zhǎng)習(xí)性多蔓生，花色以淺紫色為主，粒形以腎型為主，生長(zhǎng)健壯，粒重較大（平均百粒重52.5 g），豆莢長(zhǎng)度較短、寬度大，單株莢數(shù)和單株粒數(shù)較少，結(jié)莢少，豐產(chǎn)潛力低。

表4 豇豆種質(zhì)資源數(shù)量性狀的遺傳多樣性分析Table 4 Genetic diversity analysis of quantitative traits of cowpea germplasm resources

類(lèi)群Ⅳ包含11份材料。其主要特征為生長(zhǎng)習(xí)性多介于半蔓生與匍匐之間，花色以淺紫色為主，生育期短，株型矮小，莢長(zhǎng)較短，單株莢數(shù)較多，多為早期地方品種。

表5 120份豇豆種質(zhì)資源的聚類(lèi)分析Table 5 Cluster analysis of 120 cowpea germplasm resources

3 結(jié)論與討論

種質(zhì)資源的多樣性評(píng)價(jià)是種質(zhì)資源研究和新品種選育的基礎(chǔ)與前提[5，6]。對(duì)河北省豇豆種質(zhì)資源主要表型性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析，可為該區(qū)豇豆種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用提供依據(jù)。對(duì)河北省120份豇豆種質(zhì)資源的13個(gè)表型性狀進(jìn)行分析，結(jié)果表明，參試材料的遺傳多樣性較為豐富，質(zhì)量性狀中粒色的遺傳多樣性指數(shù)最高，數(shù)量性狀中株高、單莢粒數(shù)和單株莢數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)較高。單株莢數(shù)和單莢粒數(shù)與豇豆產(chǎn)量形成密切相關(guān)，二者具有較高的遺傳多樣性，表明參試種質(zhì)資源中有一部分品種具有高產(chǎn)遺傳潛力[7]。

參試材料的各表型性狀存在較大差別，其中，株高、莢長(zhǎng)和單株莢數(shù)的變異系數(shù)（34.70%～47.20%）較高，說(shuō)明這3個(gè)性狀的遺傳力較大[8]。為了明確不同材料之間的親緣關(guān)系，根據(jù)13個(gè)表型性狀數(shù)據(jù)，對(duì)參試的120份豇豆種質(zhì)資源進(jìn)行聚類(lèi)分析，結(jié)果顯示，在歐氏距離為5.5時(shí)參試材料分為4類(lèi)，為今后河北省豇豆資源創(chuàng)新利用及新品選育研究提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳 新，王學(xué)軍，袁星星.豆類(lèi)蔬菜設(shè)施栽培［M］.北京∶中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2013∶35-57.

［2］劉 凱，陳漢才，李桂花，張 艷，黎庭耀，羅少波，李明珠.豇豆種質(zhì)資源遺傳多樣性和親緣關(guān)系的SRAP和SSR分析 ［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，30（31）∶156-163.

［3］熊海錚，施愛(ài)農(nóng)，孫 健，張 寧，吳殿星，舒小麗.全球豇豆資源農(nóng)藝性狀多樣性分析 ［J］.科技通報(bào)，2016，32 （10）∶49-58.

［4］王佩芝，李錫香.豇豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京∶中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006∶5-55.

［5］張金波，李利民，苗昊翠，王 威，肖 菁.鷹嘴豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀遺傳多樣性研究［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，51 （1）∶110-117.

［6］康智明，徐曉俞，鄭開(kāi)斌，俞秀紅，李?lèi)?ài)萍.木豆種質(zhì)資源形態(tài)與農(nóng)藝性狀的多樣性分析［J］.熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2017，25（1）∶51-56.

［7］張曉艷，王 坤，王述民.中國(guó)普通菜豆形態(tài)性狀分析及分類(lèi)［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2007，8（4）∶406-410.

［8］劉長(zhǎng)友，田 靜，范保杰.河北省小豆種質(zhì)資源遺傳多樣性分析［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2009，10（1）∶73-76.