北疆不同復播大豆品種主要數(shù)量性狀的遺傳多元分析

李有忠，葉春秀，董永梅，王志軍，謝宗銘

(新疆農(nóng)墾科學院生物技術(shù)研究所/作物種質(zhì)創(chuàng)新與基因資源利用兵團重點實驗室，新疆 石河子 832000)

北疆不同復播大豆品種主要數(shù)量性狀的遺傳多元分析

李有忠，葉春秀，董永梅，王志軍，謝宗銘*

(新疆農(nóng)墾科學院生物技術(shù)研究所/作物種質(zhì)創(chuàng)新與基因資源利用兵團重點實驗室，新疆 石河子 832000)

【目的】本文對北疆復播大豆新品種進行了選育，為大豆高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳?1個超早熟大豆新品種(系)為材料，對主要農(nóng)藝性狀進行遺傳變異分析、簡單相關分析和主成分分析?！窘Y(jié)果】復播大豆單株粒數(shù)的變異系數(shù)最大，為18.9%，生育天數(shù)的變異系數(shù)最小，為4.02 %；單株生物產(chǎn)量與單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、生育期呈正相關，與百粒重、單株有效莢數(shù)、結(jié)莢高度、株高呈負相關；從主成分分析看，前6個主成分的累積貢獻率達95.2294 % ?！窘Y(jié)論】產(chǎn)量構(gòu)成的主要性狀有生育天數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、株高、有效分枝數(shù)、百粒重。在選育適合北疆復播大豆育種親本選配時，應著重對以上農(nóng)藝性狀進行綜合性選擇。在麥后復播條件下選擇品種時，宜選擇植株高度適宜、生育期較長、分枝多、單株莢數(shù)多、單株粒數(shù)多和百粒重高的耐陰性品種，然后通過播期調(diào)整、肥水控制來促進營養(yǎng)生長，提高有效分枝以及單株莢數(shù)，保證較高的單株粒數(shù)和百粒重，實現(xiàn)增產(chǎn)。

復播大豆；農(nóng)藝性狀；遺傳變異；相關分析；主成分分析

【研究意義】大豆在長期自然選擇與人工選擇下，除了因性狀及因雜交種的世代而不同外，還相應于環(huán)境條件產(chǎn)生了性狀的變異，作為遺傳-環(huán)境的統(tǒng)一體，各種性狀之間往往具有一定的聯(lián)系和相關[1]。把遺傳相關從表現(xiàn)型相關中分解出來，加以認識與運用，才能真實地反應性狀間在遺傳上的相關關系。因此，研究和探討各性狀之間的遺傳關系對大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。【前人研究進展】關于大豆品種數(shù)量性狀相關的研究,已有過不少報導[2-3],但結(jié)果均因試驗環(huán)境、群體的性質(zhì)及大小的差異而不完全一致。趙志剛，羅瑞萍等以12個春大豆新品種(系)為材料，進行了遺傳多元分析。大豆有效分枝數(shù)的變異系數(shù)最大，為82.82 %，生育天數(shù)的變異系數(shù)最小，為3.31 %；產(chǎn)量與單株粒數(shù)呈極顯著正相關，與單株莢數(shù)呈顯著相關，與株高、有效分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、百粒重呈正相關，與結(jié)莢高呈負相關；從主成分分析看，前4個主成分的累積貢獻率達93.0344 %。【本研究切入點】本研究以新疆農(nóng)墾科學院生物技術(shù)研究所引種選育的21個超早熟大豆品種(系)為材料，在新疆綠洲灌溉農(nóng)業(yè)的生態(tài)條件下，對超早熟大豆主要農(nóng)藝性狀進行遺傳變異分析、簡單相關分析和主成分分析?！緮M解決的關鍵問題】以期尋找各性狀間及其與產(chǎn)量的相互關系，旨在為開展超早熟大豆新品種選育、親本性狀選擇和高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

材料為2010年再評價篩選超早熟大豆品種(系)：伊大豆1號、早豆07、新大豆16號、內(nèi)豆4號、東農(nóng)41、伊大豆3號、蒙豆9號、0515、北693、北豆23、北2727、伊大豆4號、黑河45、黑河50、黑河51、黑河25、黑河05-5294，合豐30、北豆16、北豆33、北豆34，21個品種。

1.2 試驗設計與栽培管理

1.2.1 試驗設計 試驗地設在新疆農(nóng)墾科學院林園所試驗田內(nèi)。試驗采用隨機區(qū)組排列，重復3次。超早熟大豆于7月6日播種，行距15 cm，株距10 cm，理論保苗66.66 萬株/hm2，行長9.5 m，小區(qū)面積2.85 m2，走道寬1.0 m，試驗占地面積219.4 m2。試驗四周設保護行。

1.2.2 栽培管理 試驗地為灰漠灌溉土，地勢平坦，有井水灌溉。7月3日犁地、打埂、噴施金都爾除草劑，噴施270 g/hm2；6日播種，采用人工開溝條播，每穴播種2粒，播種深度4 cm。在苗期及時間苗、定苗，并記載。整個生育期內(nèi)中耕除草3次，達到草凈苗旺；澆水6次(7月7、10、20、26、30日及8月4日灌水)，達到灌水均勻，在第6水追施NEB-F腐殖酸葉面型肥料 30 kg/hm2(每袋10 mL)、水溶肥料225 kg/hm2。其余管理與大田生產(chǎn)相同。10月12日參試品種成熟后人工收獲。

1.3 調(diào)查及測定項目

大豆播后記載物候期與生物學性狀。大豆成熟時，每個小區(qū)每個品種在生長均勻處連續(xù)拔取10株考查單株性狀。測定項目有生育期、株高、結(jié)莢高度、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重、單株產(chǎn)量。大豆成熟后各小區(qū)分別收獲、脫粒、稱重。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗采用Microsoft Excel和DPS統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行匯總與遺傳多元分析[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各大豆品種(系)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)分析

從表1可知，大豆的9個農(nóng)藝性狀存在著豐富的變異潛力。其中，變異系數(shù)最大的性狀是單株粒數(shù)，為18.9 %；再次為單株有效莢數(shù)，達17.7 %；變異系數(shù)最小的是生育期，為4.02 %。各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)從大到小依次為：單株粒數(shù)>單株有效莢數(shù)>結(jié)莢高度> 單株生物產(chǎn)量>莖粗>百粒重> 株高>主莖節(jié)數(shù)>生育期?？梢?，不同品種(系)的農(nóng)藝性狀之間存在著不同程度的變異范圍。

注：相關系數(shù)臨界值，a=0.05時,r=0.4329；a=0.01時,r=0.5487。*、** 分別表示在0.05和0.0l水平差異顯著。

Note：When the critical value of correlation coefficientais 0.05，r=0.4329；ais 0.01，r=0.5487. *and ** mean significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively．

2.2 供試大豆品種(系)各性狀間的相關分析

從表2可知，單株生物產(chǎn)量與單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、生育期呈正相關，與百粒重、單株有效莢數(shù)、結(jié)莢高度、株高呈負相關；百粒重與單株粒數(shù)呈顯著正相關，與主莖節(jié)數(shù)、單株有效莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、生育期呈正相關，與株高、結(jié)莢高度呈負相關；單株粒數(shù)與單株有效莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株高呈正相關，與生育期、結(jié)莢高度呈負相關；單株有效莢數(shù)與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關，與莖粗、生育期呈正相關，與株高、結(jié)莢高度呈負相關；主莖節(jié)數(shù)與株高呈顯著正相關，與結(jié)莢高度呈正相關，與生育期、莖粗呈負相關。

2.3 供試大豆品種(系)主要性狀與產(chǎn)量之間的主成分分析

由表3可知，在所有的主成分構(gòu)成中，信息主要集中在前6個主成分，其累積貢獻率達到95.2294 %。主成分1貢獻率最大，為43.0343 %，其次為主成分2、3、4、5、6，貢獻率分別為21.3551 %、16.0399 %、6.5132 %、4.8633 %、3.4236 %。

由表4可知，在第1主成分中，特征向量值較高且為正的性狀是百粒重、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株高，特征向量值為負的性狀是結(jié)莢高度、生育期、單株生物產(chǎn)量。說明第1主成分大的品種(系)，具有生育期短、結(jié)莢低、主莖節(jié)數(shù)多、單株莢數(shù)多、單株粒數(shù)多、百粒重大的特點。第2主成分中，特征向量均為正值，由大到小依次為株高>生育期>結(jié)莢高>主莖節(jié)數(shù)>單株有效莢數(shù)>單株生物產(chǎn)量>莖粗>百粒重>結(jié)莢高>單株粒數(shù)；說明具備第2主成分的品種(系)具有植株高度適中、分枝合適、主莖節(jié)數(shù)多、單株莢數(shù)多、單株粒數(shù)多、百粒重大、產(chǎn)量高的特點。第3主成分中，特征向量值較高且為正的性狀是單株生物產(chǎn)量、莖粗、單株粒數(shù)、生育期，特征向量值為負的性狀是株高、百粒重、單株有效莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、結(jié)莢高度，說明第3主成分大的品種(系)具有生育期長、植株矮、莖桿粗、主莖節(jié)數(shù)少、單株粒數(shù)多、百粒重小的特點。第4主成分中，特征向量值較高且為正的性狀是結(jié)莢高度、莖粗、單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、百粒重，特征向量值為負的性狀是單株生物產(chǎn)量、株高、生育期、單株有效莢數(shù)，說明第4主成分大的品種(系)具有植株矮、主莖節(jié)數(shù)多、結(jié)莢高、粒數(shù)多、百粒重高的特點。

表3 主成分分析的特征值

3 討 論

通常在新品種(系)比較試驗中只采用方差分析和穩(wěn)產(chǎn)性分析進行品種評價，而在各種問題的多指標分析中，由于指標的個數(shù)多，又相互關聯(lián)，分析工作比較困難。多元統(tǒng)計的主成分分析是指在不損失或很少損失原有信息的前提下，將原來個數(shù)較多而且彼此相關的指標轉(zhuǎn)換為新的個數(shù)較少而彼此獨立或不相關的綜合指標，從而簡化多指標分析。本研究采用相關分析、主成分分析等遺傳多元分析法客觀、全面、合理地評價了21個超早熟大豆新品種 (系)，從而避免了方差分析單考慮產(chǎn)量的局限性。

遺傳變異系數(shù)可以反映出各性狀的變異豐富程度。遺傳變異系數(shù)越大，表明該性狀存在著越豐富的變異潛力[5-7]。在該研究所分析的各農(nóng)藝性狀中，單株粒數(shù)、單株有效莢數(shù)、結(jié)莢高度、單株生物產(chǎn)量的變異系數(shù)較大，因此，今后在超早熟大豆品種選育當中可以優(yōu)先考慮對這些性狀的選擇。

4 結(jié) 論

從相關分析看，單株生物產(chǎn)量與單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、生育期呈正相關，與百粒重、單株有效莢數(shù)、結(jié)莢高度、株高呈負相關。

從主成分分析看，前6個主成分累積貢獻率為95.2294 %，基本能反映出原來諸多變量的信息量。產(chǎn)量的構(gòu)成主要在第l、2、3、4、5、6主成分上，包含的主要性狀有生育期、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、株高、百粒重。

所以在選育適合麥后復播大豆育種親本選配時，應著重對以上農(nóng)藝性狀進行綜合性選擇。綜上所述，在麥后復播條件下選擇品種時，宜選擇植株高度適宜、生育期較長、分枝多、單株莢數(shù)多、單株粒數(shù)多和百粒重高的耐陰性品種，然后通過播期調(diào)整、肥水控制，促進營養(yǎng)生長，提高有效分枝數(shù)以及單株莢數(shù)，保證較高的單株粒數(shù)和百粒重，實現(xiàn)增產(chǎn)。

[1]趙劍峰. 遺傳相關分析在大豆育種中的應用[J]. 大豆通報，2001，6(3)：26-27.

[2]趙志剛，羅瑞萍，姬月梅，等. 套種模式下不同大豆品種主要數(shù)量性狀的遺傳多元分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38(18)：9463-9465.

[3]李明松，呂美琴，林榮輝. 春大豆新品種(系)比較試驗的遺傳多元分析[J]. 安徽農(nóng)學通報，2009，15(II)：141-142.

[4]唐啟義，馮明光. DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[D]. 北京：科學出版社，2007.

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[6]李文霞，李柏云，薛 紅，等. 黑龍江省不同生態(tài)區(qū)大豆品種育種性狀的主成分分析[J]. 大豆科學, 2013，32(6)：731-734.

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GeneticMultianalysisonMainQuantityCharactersofDifferentSoybeanVarietiesinBeijiang

LI You-zhong, YE Chun-xiu, DONG Yong-mei, WANG Zhi-jun, XIE Zong-ming*

(Xinjiang Production & Construction Group Key Laboratory of Crop Germplasm Enhancement and Gene Resources Utilization, Xinjiang Shihezi 832000, China)

【Objective】In the present paper, the high-yield cultivation in earlier-maturing soybean after winter wheat in North Xinjiang was conducted to provide the theoretical basis for new variety breeding．【Method】Taken 21 earlier-maturing soybean(1ines)as tested materials，the genetic variation analysis，simple correlation analysis and principal component analysis for soybean main agronomic traits were made．【Result】The variation coefficient of the effective branches was the largest，being 18.9 %，and that of growing days was the minimum，being 4.02 %．The yield showed a positive correlation with grain number per plant，nodes on main stem，stem diameter，growth stage and a negative correlation with 100·kernel weight，the height of bottom pod，pod number per plant, pod-setting height and plant height. The principal component analysis indicated that the cumulative contribution rate of first 6 principal components was 95.2294 %． 【Conclusion】The main agronomic traits of the yield composing were growing days，nodes on main stem，pod number per plant，grains per plant, plant height，effective branches and 100-kernel weight．When the parents were selected for soybean breeding in North Xinjiang，the comprehensive selection above characters should be considered．When the varieties were selected after winter wheat，the varieties with suitable plant height，longer growing days，more branches，pod number per plant and grains per plant，high 100 kernel weight and good shade tolerance were selected，and then the soybean yield should be increased by adjusting the sowing date and controlling water and fertilizer to promote the nutrition growth, enhance the effective branches and pods per plant and ensure high grains per plant and 100 seed weight．

Soybean；Agronomic traits；Genetic variation；Correlation analysis；Principal component analysis

1001-4829(2017)5-1016-04

10.16213/j.cnki.scjas.2017.5.006

2016-05-10

兵團科技局 新疆生產(chǎn)建設兵團新品種后補助項目(2013BD0401)；兵團科技局 兵團生物種質(zhì)資源專項(2012BD046)；國家轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?高產(chǎn)轉(zhuǎn)基因大豆新種質(zhì)創(chuàng)制(2008ZX08004-005)；“十二五”兵團育種攻關計劃 大豆新品種選育與高產(chǎn)高效栽培創(chuàng)建示范(2011BA005)

李有忠(1981-)，男，甘肅武威人，碩士，副研究員，研究方向為棉花、大豆遺傳育種，電話：0993-6683723，15001634383，E-mail：lyz8095@sina.cn；*為通訊作者：謝宗銘(1971-)，男，甘肅民勤人，研究員，博士，碩士生導師，研究方向為棉花、大豆分子育種，電話：0993-6683583，13677546101，E-mail：xiezmchy@163.com。

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(責任編輯 陳 虹)