江淮大豆耐儲藏種質(zhì)篩選與特性研究

陳小麗　張茜　張桂麗　袁昊　俞浙萍　郭呈宇　趙團結(jié)　孔杰杰

摘要：大豆種子富含油脂和蛋白質(zhì)，收獲前后及儲藏期間受高溫高濕的影響易發(fā)生劣變，不利儲藏。利用國家大豆改良中心自然條件保存3年的193份江淮大豆種質(zhì)資源為材料進行發(fā)芽試驗，結(jié)果表明種子發(fā)芽率、正常苗率與豆苗長度及鮮質(zhì)量間顯著相關，發(fā)芽率、正常苗率可作為大豆耐儲藏性主要鑒定指標，輔以豆苗長及鮮質(zhì)量；供試材料存在豐富的遺傳變異，篩選出NJ233等15份耐儲藏優(yōu)良品系。

關鍵詞：大豆；耐儲藏；發(fā)芽特性；遺傳變異；種質(zhì)資源；鑒定指標

中圖分類號：S565.102.4 文獻標志碼：A 文章編號：1002—1302（2016）01—0129—04

耐儲藏性指作物種子長時間儲藏后仍具有較強的生活力，是種子生產(chǎn)、經(jīng)銷以及種質(zhì)保存時需要考慮的重要性狀。大豆種子蛋白質(zhì)和脂肪含量分別可達40%和20%，儲藏過程易發(fā)生劣變，不耐儲藏，被視為短命種子。用于加工的大豆，種子含水分13%～14%的可安全儲藏6～9個月；含14%～15%水分的只能安全儲藏6個月左右。隨著儲藏時間延長，活力和品質(zhì)都會受到影響?？梢姶蠖褂行Σ貢r間并不長，儲藏效果影響生產(chǎn)與加工效益。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對大豆種子活力要求更高。目前大豆種子多在常溫及較高種子含水量（<13%）情況下保存，當年收獲種子一般只用于下年生產(chǎn)。在國外，由于使用種衣劑，大量未銷售完的大豆種子既不能作為種子也無法用作商品豆，導致較大損失。耐儲藏品種可提高大豆種子活力，已成為大豆育種的重要目標。耐儲藏的大豆種質(zhì)是培育抗性新品種的物質(zhì)基礎，國內(nèi)外在耐儲藏性鑒定方法與指標、種質(zhì)篩選及遺傳研究方面均開展了一些研究，通過自然儲藏和人工老化鑒定已發(fā)掘出一批優(yōu)良材料。大豆種子耐儲藏性受多種因素影響，其中遺傳因素起到重要作用。經(jīng)典遺傳學研究表明耐儲性主要受多基因控制，近期通過分子標記定位分析，也發(fā)現(xiàn)較多的位點與耐儲藏性有關。我國南方地區(qū)溫濕度條件不適合大豆長期保存，選育耐儲藏大豆具有現(xiàn)實意義。目前相關研究較少，本試驗擬利用新近大豆育成品種（系）作為材料，研究自然條件下多年儲藏后大豆種子生活力遺傳變異情況，并開展QTL定位研究，為大豆耐儲藏遺傳育種研究提供有用材料與信息。

1材料與方法

1.1試驗材料

選用193份適合江淮地區(qū)種植的大豆育成品種（系）及其親本材料，其中包括南方夏大豆種質(zhì)131份、黃淮夏大豆55份和國外引種材料7份（表1）。材料來自國家大豆改良中心大豆種質(zhì)資源創(chuàng)新計劃中所育成的穩(wěn)定品系及其部分親本，遺傳基礎較廣。

1.2試驗方法

1.2.1大豆種子儲藏方法 儲藏時大豆種子含水量約10%，種子用牛皮紙袋包裝，順序排在塑料種子箱中，堆放在南京農(nóng)業(yè)大學國家大豆改良中心種子儲藏問，每年4—10月用空調(diào)控溫（20℃），其他時間按室溫條件保存，不控制濕度。2011年12月存放，2014年10月取出用于本研究。

1.2.2發(fā)芽試驗 儲藏3年種子發(fā)芽試驗：于2014年10月在國家大豆改良中心實驗室進行。每份材料設3個重復，每個重復40粒，精選籽粒完好、大小均勻的種子，在70%乙醇中滅菌10 s，經(jīng)蒸餾水1次清洗3次淋洗，風干后用發(fā)芽紙包裹，放在盛有100 mL蒸餾水的250 mL塑料杯中，25℃條件下發(fā)芽5 d。調(diào)查的性狀包括發(fā)芽種子數(shù)、壞根種子數(shù)、壞子葉種子數(shù)，胚根超過1 cm的為發(fā)芽種子，胚根或子葉出現(xiàn)明顯腐爛、畸形的記為異常苗。分別計算發(fā)芽率（發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)×100%）和正常苗率[（總種子數(shù)一異常苗數(shù)）/總種子數(shù)×100%]；每個處理選6株有代表性的正常豆芽苗分別測量其根和芽的長度和鮮質(zhì)量，計算單株平均值。

描述性統(tǒng)計、相關和方差分析采用SAS 9.2、Excel 2007等進行。

2結(jié)果與分析

2.1儲藏3年大豆種質(zhì)群體發(fā)芽相關性狀表現(xiàn)

表2列出儲藏3年大豆種質(zhì)群體發(fā)芽相關性狀表現(xiàn)，即供試材料發(fā)芽率、正常苗率及4個豆苗生長性狀的表現(xiàn)。方差分析表明供試材料在6個性狀上均存在極顯著差異。發(fā)芽率、正常苗率的廣義遺傳力分別為88.61%和86.34%，3個豆苗長度性狀的遺傳力不到50%，而豆苗鮮質(zhì)量的遺傳力只有39.31%。這些性狀易受環(huán)境影響。

193份種質(zhì)儲藏3年后種子的平均發(fā)芽率為60.09%，變幅為11.67%～95.00%，表明材料問存在很大的變異。該群體正常苗率平均值只有29.34%，變異系數(shù)達68.10%。豆苗長度及鮮質(zhì)量性狀也存在較大的變異。

2.2發(fā)芽性狀與種子性狀間相關分析

從表3可見，供試材料發(fā)芽率與正常苗率呈極顯著正相關（r=0.824），正常苗率可作為衡量發(fā)芽能力的有效指標。發(fā)芽率與苗長（苗總長、苗莖葉長、苗根長）、苗質(zhì)量問有顯著相關，與苗總長的相關系數(shù)為0.364，表明苗長性狀可部分反映發(fā)芽能力。發(fā)芽率與種子百粒質(zhì)量、蛋白質(zhì)含量呈極顯著負相關，與油脂含量則為極顯著正相關。正常苗率與各性狀間相關表現(xiàn)類似發(fā)芽率。其他性狀間，苗長與苗質(zhì)量性狀問呈正相關，百粒質(zhì)量與蛋白質(zhì)含量間表現(xiàn)正相關，蛋白質(zhì)含量與油脂含量問有高的負相關系數(shù)（-0.76）。

2.3耐儲藏大豆種質(zhì)篩選與特性分析

為篩選出耐儲藏優(yōu)良材料，分別按發(fā)芽率高于80%、正常苗率高于60%為指標對193份種質(zhì)進行篩選，結(jié)合其他性狀表現(xiàn)，最后篩選出15份耐性材料（表4）。15份耐性材料儲藏3年的發(fā)芽率和正常苗率分別達88%和71%，遠高于群體平均的60%和29%，苗總長、苗質(zhì)量也顯著高于總體平均值。耐儲藏大豆平均百粒質(zhì)量為15.91 g，相對較小，但其中NJ255的百粒質(zhì)量達26.24 g。NJ316的蛋白質(zhì)含量可達46.5%，NJ233的油脂含量也有21.5%，表明可從耐儲藏大豆中選擇具有各類優(yōu)質(zhì)材料進行聚合育種。

3討論

迄今在水稻、玉米、油菜、花生等許多作物已開展耐儲藏性優(yōu)異種質(zhì)發(fā)掘與鑒評研究。吳方喜等采用人工老化方法對193份中國水稻微核心種質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)耐儲藏特性差異很大，可以從大量的種質(zhì)資源中篩選出耐儲藏特性較好的種質(zhì)用于育種。目前耐儲藏特性鑒定方法包括自然老化法和人工老化法，評價指標通常采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等。胡國玉等選用遺傳差異相對較大的3個品種研究加速老化過程中大豆種子成苗率、發(fā)芽率、電導率及單株幼苗干質(zhì)量的變化規(guī)律，提出溫度40℃、濕度85%條件下老化處理8 d，以種子發(fā)芽率為活力鑒定指標，可作為大豆種子抗老化性的鑒定方法。李小紅等則提出高溫高濕度老化法（45℃、99%濕度）處理8 d能鑒定出抗劣變的大豆品種。本研究采用發(fā)芽紙為基礎的發(fā)芽方法具有穩(wěn)定方便特點，在發(fā)芽率指標基礎上，還發(fā)現(xiàn)正常苗率可作為耐儲藏性鑒定指標。苗長和苗質(zhì)量也可反映種子活力，有利于反映田問真實出苗率。大豆耐儲藏特性鑒定方法和指標還需進一步研究。

目前世界號你保存17萬份大豆種質(zhì)資源，為大豆遺傳育種奠定了良好的物質(zhì)基礎。大豆資源耐儲藏能力不同，野生大豆因存在種皮不透水導致的“硬實”特點，其保存7年仍具有78.3%的發(fā)芽率和56.6%的出苗率。栽培大豆耐儲性相對較弱，一般室溫條件下貯藏2個生長季大豆種子的發(fā)芽率和出苗率會明顯降低。栽培大豆資源中耐儲藏性也存在較大差異。在我國南方春播大豆產(chǎn)區(qū)，由于種子成熟時期正處于高溫、高濕季節(jié)，收獲的種子劣變現(xiàn)象嚴重，導致種子萌發(fā)力下降，影響大豆生產(chǎn)效益。程春明等研究發(fā)現(xiàn)春大豆、秋大豆不同基因型問種子活力均存在顯著差異，春大豆品種種子活力較高的有湘春豆10號、油春99-34、浙春2號、贛豆4號等，秋大豆有南242、南99-10、贛豆1號等。高華偉等對87份北方春夏大豆材料進行鑒定，根據(jù)發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)篩選出Clark、小黃豆等38份耐儲藏大豆種質(zhì)，大部分為地方品種；還發(fā)現(xiàn)耐儲藏性與種皮色素沉積量呈正相關，與大豆籽粒大小呈負相關。本研究對江淮地區(qū)193份種質(zhì)材料分析也發(fā)現(xiàn)種子耐儲藏性存在較大變異，南方、黃淮夏播大豆都有耐儲藏的優(yōu)良品系，從中篩選出15份發(fā)芽率高于80%、正常苗率高于60%的耐性材料用于遺傳育種工作。