大豆滯綠(stay-green)突變體誘變后代表型性狀變異分析

鄭 赟，溫宏偉，王 鵬，李貴全*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 太谷 030801; 2.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，臨汾 041000)

滯綠(stay-green)現(xiàn)象[1]發(fā)生在植物衰老的過程中，葉綠素不降解或降解不明顯，特別在生育末期，葉片和果實(shí)保持綠色，甚至不完全黃化。大豆[Glycinemax(Linn.) Merr.] 品種資源豐富，其中存在功能型和非功能型的兩種滯綠突變體。功能型滯綠突變體的葉片衰老機(jī)制受損，使其可以保持更長(zhǎng)時(shí)間的光合作用及有機(jī)物的積累，對(duì)提高作物產(chǎn)量具有重要的研究意義。陳駿伯[2]研究發(fā)現(xiàn)“持綠型”小麥的葉片具有高光合活性，使制造的同化物持續(xù)大量地運(yùn)輸?shù)阶蚜Ｖ?，從而提高了產(chǎn)量；白紅丹等[3]研究科豐14大豆滯綠突變系，發(fā)現(xiàn)大豆滯綠突變系成熟后期莖葉和籽粒種皮色呈現(xiàn)綠色，葉綠素降解較慢，認(rèn)為大豆滯綠突變體在產(chǎn)量方面有提高的潛力。非功能型滯綠突變體僅僅是葉綠素降解受到抑制，光合作用仍然隨植物衰老而下降，因此是研究葉綠素降解的理想材料?？蒲泄ぷ髡咭呀?jīng)鑒別出D1、D2、cytG和G這4個(gè)位點(diǎn)的突變會(huì)導(dǎo)致大豆種子發(fā)生滯綠，D1和D2是隱形遺傳，兩個(gè)基因同時(shí)突變才能導(dǎo)致種子發(fā)生滯綠現(xiàn)象，D1為子葉滯綠基因，被定位在大豆第1條染色體上，D2為種皮滯綠基因，被定位在第11條染色體上[4]；而cytG被確定是細(xì)胞質(zhì)遺傳的位點(diǎn)[5,6]，部分阻滯類囊體蛋白的降解；G與D1連鎖，導(dǎo)致種皮滯綠。

滯綠突變體研究符合如今功能農(nóng)業(yè)、功能食品的時(shí)代背景，開發(fā)利用滯綠大豆可以加快我國(guó)優(yōu)質(zhì)特色功能大豆的研究進(jìn)展，為農(nóng)業(yè)的發(fā)展注入新鮮血液。為了在較短的時(shí)間獲得更多滯綠大豆的變異類型，通常采用誘變育種大幅度改變某些性狀，創(chuàng)造種質(zhì)，擴(kuò)大群體的資源庫(kù)，從中選擇適應(yīng)所處地區(qū)生態(tài)環(huán)境的有利變異。研究人員試驗(yàn)證明，對(duì)植物體進(jìn)行輻射誘變可以產(chǎn)生早熟、抗病、矮稈、育性和株型突變的突變體[7-9]。同時(shí)，越來越多的科研工作者重視生態(tài)育種，作物生態(tài)育種以不同生態(tài)區(qū)域?qū)ψ魑锲贩N的要求為基礎(chǔ)，在育種過程始終不脫離生態(tài)條件因子的影響，立足于生態(tài)指標(biāo)進(jìn)行育種鑒定和評(píng)選品種，品種育成后將成為適應(yīng)某生態(tài)區(qū)域種植的生態(tài)型品種[10]。將輻射誘變和生態(tài)育種相結(jié)合選育適合目標(biāo)性狀的品系，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)十分普及。國(guó)際上，Humphrey[11]用中子輻射處理了兩個(gè)大豆品種，獲得了適合高緯度高寒地區(qū)栽培的早熟品種。日本九州農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站通過輻射誘變大豆，從中選擇出了酯氧合酶缺失的大豆突變體，即無腥味大豆，增加了大豆食用品種的選擇[12]，也為主要進(jìn)行豆制品加工的大豆栽培地區(qū)提供了優(yōu)質(zhì)品種。在我國(guó)，從上個(gè)世紀(jì)50年代末育種家們就開始采用輻射誘變育種的方法，從大豆中培育出許多優(yōu)質(zhì)品種。翁秀英等[13]利用X射線和60Co誘變滿金倉(cāng)和東農(nóng)4號(hào)等大豆品種，經(jīng)過后代的篩選，育成了黑農(nóng)4、5、6、7號(hào)等多個(gè)大豆新品種(系)，其中黑農(nóng)6號(hào)含油量為23.4%，且比滿金倉(cāng)早熟7～10 d，系高油早熟的優(yōu)質(zhì)品種，符合黑龍江地區(qū)高緯度低溫的生長(zhǎng)條件，開啟了我國(guó)大豆誘變育種與生態(tài)育種的先河。此后大豆輻射誘變技術(shù)陸續(xù)在國(guó)內(nèi)開展，Yuan等[14]利用γ射線誘變大豆種子選育出了低磷含量的大豆突變體，提升了大豆的營(yíng)養(yǎng)和食用價(jià)值，廣泛滿足各地對(duì)高產(chǎn)低植酸大豆的種植需求。

由于山西省內(nèi)的地理和氣候條件存在較大差異，導(dǎo)致我省北部屬于北方春大豆區(qū)，中南部則屬于黃淮夏大豆區(qū)，為適應(yīng)兩大產(chǎn)區(qū)的不同需求，對(duì)育種目標(biāo)的要求非常高。北方春大豆區(qū)是我國(guó)大豆的主要出口基地，育種目標(biāo)側(cè)重產(chǎn)量;黃淮夏大豆區(qū)主要用于豆制品加工，育種目標(biāo)在產(chǎn)量的基礎(chǔ)上更注重品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)室于2011年在種質(zhì)資源庫(kù)中發(fā)現(xiàn)了一種自然變異產(chǎn)生的大豆突變體，其種皮色和子葉色均為綠色，褐臍，灰茸毛，紫花，尖葉型，亞有限結(jié)莢習(xí)性，一般有效分枝0～2個(gè)，百粒重20.34 g左右，生育期一般在115～120 d，具有滯綠特性。利用60Co誘變?cè)摯蠖箿G突變體，對(duì)其兩年獲得的M5、M6代群體農(nóng)藝性狀觀察記錄，溫宏偉等[15]在此前研究中已發(fā)現(xiàn)后代材料雖然并未全部繼承滯綠特性，出現(xiàn)了種皮色由綠到黃的過渡，在葉形、茸毛色、花色等方面表現(xiàn)出多樣性，且在產(chǎn)量、品質(zhì)、適應(yīng)性及生理方面也產(chǎn)生了豐富的變異，但是其研究?jī)H僅是對(duì)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)處理以及簡(jiǎn)要的描述分析，在其研究基礎(chǔ)上，用相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析對(duì)后代17個(gè)主要農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)掘滯綠突變體后代各農(nóng)藝性狀的潛在聯(lián)系以及具有潛在育種價(jià)值的株系，逐步完善對(duì)滯綠大豆突變體庫(kù)的構(gòu)建，為滯綠大豆誘變后代的遺傳多樣性研究提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析，為選育出符合山西省內(nèi)兩個(gè)大豆產(chǎn)區(qū)要求的特色大豆、高品質(zhì)大豆提供有價(jià)值的材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用的材料是大豆[Glycinemax(Linn.) Merr.] 滯綠突變體Z-94320(雙青豆，來自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆育種研究室)及其誘變后代M5、M6，M5有90個(gè)材料，M6有108個(gè)材料。

1.2 誘變處理及誘變后代的田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)是于2016、2017年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田基地和大豆遺傳育種實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。2012年，用60Co-γ射線輻射處理滯綠突變體“Z-94320”大豆風(fēng)干種子，劑量率為1.6 Gy/min，輻射劑量為120 Gy，種植收獲得到M1代，2013年種植得到M2代，在M2代中選擇優(yōu)良變異單株以及特殊變異個(gè)體，經(jīng)過幾年的連續(xù)選育，于2016年得到M5代90個(gè)突變體品系，到2017年獲得M6代108個(gè)突變體品系。

2016年5月9日在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院大豆育種試驗(yàn)田種植突變體誘變M4代種子，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，行長(zhǎng)5 m，行距0.5 m，株距0.25 m，重復(fù)3次，常規(guī)田間管理。2017年，5月13日播種M5代，其他試驗(yàn)方法與記錄同2016年一致。

1.3 數(shù)據(jù)采集及處理

成熟后，每株系隨機(jī)抽取10株進(jìn)行農(nóng)藝性狀室內(nèi)考種，測(cè)產(chǎn)，并記錄大豆生育期、種皮色、子葉色和臍色?？挤N項(xiàng)目：株高、株重、結(jié)莢高度、莖粗、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、四粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)、蟲食數(shù)、50粒重以及單株粒重。

用Microsoft Excel對(duì)統(tǒng)計(jì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS 24.0和DPS 6.05軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 滯綠突變體誘變后代生物學(xué)性狀變化及生育期統(tǒng)計(jì)

滯綠突變體大豆誘變后代生物學(xué)性狀發(fā)生了很大的變異(見圖1)，誘變后群體出現(xiàn)圓葉、白花、褐茸毛、白臍、黑臍、黃色子葉、黃色種皮和淺綠色種皮等不同于滯綠突變體的變異類型，誘變后代的種皮色出現(xiàn)綠色程度不同的過渡直至變黃的株系，出現(xiàn)滯綠性能衰減的株系，縱觀整個(gè)滯綠大豆突變體庫(kù)，發(fā)現(xiàn)在這個(gè)誘變后代群體中，綠色種皮綠色子葉的株系、黃色種皮黃色子葉的株系、淺綠色種皮綠色子葉株系、淺綠色種皮黃色子葉株系的差別不大，不同種皮色和子葉色的各株系分別為28、26、29、25個(gè)，不符合一對(duì)基因或者兩對(duì)基因控制的規(guī)律。在所研究的17個(gè)農(nóng)藝性狀的變異情況中，四粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、分枝莢數(shù)、有效分枝數(shù)、蟲食數(shù)、一粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)這8個(gè)農(nóng)藝性狀在M5和M6代中與CK相比，均變化較大。

圖1 衰老期滯綠突變體誘變后代的植株Fig.1 The plants of mutant progeny of stay-green mutants during the senescence(a)滯綠突變體CK;(b)普通非滯綠變異株系(a)Stay-green mutant CK;(b)Common non-stay-green mutant

由表1可知，M5生育期的變異幅度在98～138 d，M6生育期的變異幅度在95～142 d，兩代的生育期都集中在早熟(101～110 d)與中晚熟(130～140 d)之間，而其中極早熟(<100 d)和晚熟(140～150 d)都是極少數(shù)品系，極早熟品系為M5的60(98 d)，M6的60(96 d)、88(99 d)以及100(95 d)且晚熟在M5代中并不存在，只存在于M6代分離出的品系92(140 d)、101(142 d)。

表1 誘變后代生育期統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of the development stage of mutation progenies

2.2 滯綠突變體誘變后代表型性狀相關(guān)性分析

在M5和M6代群體的農(nóng)藝性狀中，株重與莖粗、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、蟲食數(shù)、單株粒重均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)(P<0.01)；株高與有效分枝數(shù)表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)(P<0.05)，在M5、M6中的相關(guān)系數(shù)分別為-0.225、-0.189，因此，株高與有效分枝這兩個(gè)農(nóng)藝性狀存在著相互制約的作用，株高與癟莢數(shù)和蟲食數(shù)的相關(guān)性在M5和M6代材料中表現(xiàn)出不同，在M5代群體中，這兩個(gè)農(nóng)藝性狀沒有明顯的相關(guān)性，但是在M6代群體中，則存在著極顯著的負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.325、-0.271，因此，推測(cè)這個(gè)結(jié)果可能是在M6代中由于當(dāng)年氣候雨水條件和在考種過程中出現(xiàn)的誤差導(dǎo)致；莖粗與主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明莖粗對(duì)產(chǎn)量因子的影響較大，可以通過從誘變?nèi)后w后代中的粗桿株系中選育出高產(chǎn)品系；總莢數(shù)與株重、莖粗、有效分枝數(shù)、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。我們知道，株重和莖粗影響植株的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累從而影響莢數(shù)，與此結(jié)果相符；單株粒重與株重、莖粗、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、蟲食數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，因此在選育高產(chǎn)株系時(shí)，可結(jié)合這幾個(gè)農(nóng)藝性狀，從而可以預(yù)測(cè)株系的優(yōu)越性與否。

表2 誘變后代農(nóng)藝性狀的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)Tab.2 The simple correlation coefficients for agronomic traits of mutation progenies

2.3 滯綠突變體大豆誘變后代表型性狀主成分分析

采用降維提取主成分的方法對(duì)17個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析。如果特征值大于1，則可以提取其主成分。由表3可知，提取四個(gè)主成分，M5代中的前四個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為38.28%、14.56%、9.375%、8.275%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到70.50%，可以代表70.50%的農(nóng)藝性狀的信息；M6代中前四個(gè)主成分貢獻(xiàn)率分別為42.84%、11.14%、10.71%、6.835%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到71.54%，可以代表71.54%的農(nóng)藝性狀的信息。

表3 主成分的初始化特征值Tab.3 The initial eigenvalues of principal component

根據(jù)表4和圖2，M5代中，第一主成分與總莢數(shù)、株重、單株粒重、分枝莢數(shù)、二粒莢數(shù)、主莖莢數(shù)、三粒莢數(shù)的權(quán)重系數(shù)較大，分別為0.982、0.934、0.909、0.867、0.809、0.726、0.663，這些農(nóng)藝性狀與誘變后代群體的產(chǎn)量相關(guān)，因此，將第一主成分稱為“產(chǎn)量因子”，代表著6.509個(gè)農(nóng)藝性狀，承載了38.28%的信息量；第二主成分與株高、主莖節(jié)數(shù)、結(jié)莢高度、有效分枝數(shù)的權(quán)重系數(shù)較大，分別為0.647、0.603、0.521、-0.549，這些農(nóng)藝性狀與后代群體的株型有關(guān)，將第二主成分稱為“株型因子”，代表著2.476個(gè)農(nóng)藝性狀，承載了14.56%的信息量；第三主成分與四粒莢數(shù)、50粒重、莖粗、結(jié)莢高度的權(quán)重相對(duì)較大，分別為-0.618、0.465、0.448、0.333，此類農(nóng)藝性狀與誘變后代群體的粒莢有關(guān)，將第三主成分稱為“粒莢因子”，代表著1.594個(gè)農(nóng)藝性狀，承載了9.375%的信息量；第四主成分與一粒莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、結(jié)莢高度、三粒莢數(shù)權(quán)重相對(duì)較高，分別為0.607、0.584、0.438、0.419，與莖莢有關(guān)，稱為“莖莢因子”，代表著1.407個(gè)農(nóng)藝性狀，承載著8.275%的信息量。

表4 誘變后代M5和M6群體農(nóng)藝性狀所提取出的主成分矩陣Tab.4 The principal component matrix extracted from the agronomic traits of M5 and M6 groups

圖2 M5和M6代主成分碎石圖Fig.2 Principal component lithotripsy of M5 and M6

M6代群體中，第一主成分為“產(chǎn)量因子”，第二主成分中蟲食數(shù)占權(quán)重較大將其稱為“蟲害因子”，第三主成分為“株型因子”，第四主成分中主莖節(jié)數(shù)和有效分枝的權(quán)重較大，為“莖桿因子”?？赡茉贛6代中所出現(xiàn)的區(qū)別與2017年降雨有關(guān)，水分條件較好，植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)較旺盛，從而促進(jìn)了各株系的生長(zhǎng)。

2.4 滯綠突變體誘變后代表型性狀的聚類分析

利用DPS軟件根據(jù)滯綠突變體誘變后代的農(nóng)藝性狀對(duì)各個(gè)株系聚類，采用類平均法(Unweighted pair group method with arithmetic mean,UPGMA)計(jì)算其歐式距離，得到圖3，將M5、M6株系分為6類。

第一類有：M5：1 (CK)、41、46、73、11、31、19、7、16、81、12、32、56、54、51、35、40、4、28、29、30、86、71、18、47、88、64、76、25、89、39、53、62、49、3、10、5、8、21、14、43、85、87、34、36、82共46個(gè)株系；M6：1 (CK)、62、17、6、7、10、20、45、37、21、46、5、23、93、80、27、108、101、22、51、14、96、29、98、32、78、104、59、99、18、19、48、86、34、55、58、50、64、94、66、71、85、28、97、3、4、52、13、81、53、60、54、67、91、103、102、44、49、33、40、73、36、39、41、43共65個(gè)株系。

第二類有：M5：2、9、24、23、27、80、6、15、79、78、37、45、26、20、63、33、67、48、65、44、70、61、38、68、13、90、42、17、66、22、50、58共32個(gè)株系；M6：2、79、16、38、69、90、56、63、76、70、87、8、57、47、24、31、105、11、15、82、30、65、84、61、72、83、26、12、100、89、92、25、95、9、42、35共36個(gè)株系。

第三類有：M5：52、60、75、84、69、77、57、59、72九個(gè)株系；M6：74一個(gè)株系。

第四類有：M5：55一個(gè)株系；M6：75、88、107、106四個(gè)株系。

第五類有：M5：83一個(gè)株系；M6：68一個(gè)株系。

第六類有：M5：74一個(gè)株系；M6：77一個(gè)株系。

圖3 滯綠突變體M5(左)、M6(右)代的農(nóng)藝性狀聚類分析結(jié)果Fig.3 The cluster analysis result according to agronomic traits of M5(left) and M6(right)

表5中，M5和M6同代中各類群農(nóng)藝性狀情況大致相似，但是各農(nóng)藝性狀在兩代之間的變化明顯，在株重、結(jié)莢高度、單株粒重等方面M6顯著高于M5。

在M5代中，第一類群中出現(xiàn)了株重、株高、總莢數(shù)和單株粒重等低于CK的情況，說明該類群體屬于低產(chǎn)類群；第二類群在株高和結(jié)莢高度表現(xiàn)出較高特征，但是單株粒重等產(chǎn)量特征變化不突出，也屬于低產(chǎn)類群；第三類群、第四類群和第五類群各農(nóng)藝性狀差異并不大，但在產(chǎn)量方面三類群間逐漸遞增，屬于中產(chǎn)類型；第六類群中只有74號(hào)材料，屬于M5代的高產(chǎn)類群，無論是在株重、莖粗，還是主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、總莢數(shù)以及50粒重、單株粒重,均表現(xiàn)為最優(yōu)。

表5 誘變后代聚類的各類農(nóng)藝性狀平均值Tab.5 The average of phenotypic characters in clustering of mutant progenies

在M6代中，第一類群中有效分枝數(shù)較少，單株粒重較低，滯綠突變體(CK)歸為這一類，這類突變體后代整體上的農(nóng)藝性狀和CK區(qū)別不大，說明該類群體的材料可能沒有發(fā)生太大的基因突變，且該類群為低產(chǎn)類群；第二類群中，株高和四粒莢數(shù)方面表現(xiàn)出較高的特征，在單株粒重方面處于中間水平，因此，認(rèn)定為該類群是高桿的中低產(chǎn)類群；第三類中只有74號(hào)材料，該株系在株重、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、二粒莢數(shù)、總莢數(shù)方面具有較高的特征，結(jié)莢高度高于對(duì)照CK，單株粒重處于較高水平，因此，認(rèn)為該類株系是結(jié)莢高度較高的高產(chǎn)品系，可以重點(diǎn)關(guān)注，在大豆適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)方面具有很好的適應(yīng)性；第四類群體中，主莖莢數(shù)較CK差別不大，但是分枝莢數(shù)較多，單株粒重處于較高水平，認(rèn)為該類群是分枝莢數(shù)較多的高產(chǎn)品系，不利用機(jī)械化生產(chǎn)；第五類為68號(hào)材料，該株系結(jié)莢高度高，可能由于考種過程中個(gè)別材料的主莖下部結(jié)莢掉落而影響了整體的結(jié)莢高度的平均值，產(chǎn)量較低，屬于低產(chǎn)類型；第六類為77號(hào)材料一個(gè)株系，該株系的單株粒重達(dá)到110.77 g，相對(duì)于CK的14.02 g具有明顯的變異，該材料為超高產(chǎn)株系。

3 討論

生態(tài)育種的目標(biāo)是根據(jù)不同生態(tài)區(qū)域的生態(tài)條件要求育出適應(yīng)型品種，區(qū)別于傳統(tǒng)育種以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性作為首要目標(biāo)，生態(tài)育種更加強(qiáng)調(diào)以生態(tài)為本的重要性，云南省四家育種單位聯(lián)合利用生態(tài)育種將不同甘蔗品種在不同試點(diǎn)進(jìn)行多年試驗(yàn)觀察，對(duì)多個(gè)甘蔗品種的農(nóng)藝性狀、抗逆性及抗病蟲害性和主要經(jīng)濟(jì)性狀、主要工藝性狀作出了綜合評(píng)價(jià)[16]。作物育種家們利用輻射誘變技術(shù)在選育優(yōu)良品種和突變系等方面已經(jīng)做了大量的工作，如水稻脆性突變體[17]、輻射誘變與雜交相結(jié)合選育的龍輻麥21[18]。本研究將大豆自然突變的滯綠突變體再加以誘變，繼而從大量突變體選育適宜地方生態(tài)的優(yōu)良品種，是一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，對(duì)于構(gòu)建大豆滯綠突變體庫(kù)具有積極價(jià)值。

滯綠突變體大豆誘變后代生物學(xué)性狀發(fā)生了很大的變異，其中滯綠性能的變化在誘變后代群體中表現(xiàn)最突出，不同種皮色和子葉色的各類株系的比例不符合一對(duì)基因或者兩對(duì)基因控制，因此推測(cè)大豆種皮色由三對(duì)以上基因控制，這與前人認(rèn)為大豆種皮色是至少由五個(gè)基因位點(diǎn)控制(I、R、T、O、WI)[19]相協(xié)調(diào)，但是由于材料是誘變?nèi)后w而非雜交群體后代，對(duì)大豆控制滯綠的種皮色基因應(yīng)從雜交群體分離情況再加以研究認(rèn)證。大豆滯綠突變體誘變后代種皮色的過渡對(duì)于進(jìn)一步研究植物滯綠特性的機(jī)理及功能提供了幫助。充分利用光溫資源和保證作物安全生產(chǎn)是種植制度的基本要求[20]。大豆作為典型的短日照作物，各生育期的長(zhǎng)短對(duì)其產(chǎn)量、品質(zhì)、適應(yīng)性的影響尤為關(guān)鍵，在特定生態(tài)環(huán)境下獲得適應(yīng)的成熟期是最大限度提高農(nóng)作物產(chǎn)量的潛在前提條件[21]。滯綠大豆屬于中早熟(111～120 d)品種，其誘變后代中出現(xiàn)了極早熟60、88、100和晚熟新品系92、101，就生育期而言，已廣泛滿足三大產(chǎn)區(qū)的種植要求。

通過與對(duì)照組的差異分析，誘變后代材料中在株型、莖粗、結(jié)莢高度及單株粒重等方面表現(xiàn)出豐富的差異性，對(duì)選育高產(chǎn)、適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)的大豆品種的選育提供了豐富的資源。例如，M6代中對(duì)照的結(jié)莢高度均值為14.7 cm，而M6代中則表現(xiàn)為從8.2～64.9 cm的變化幅度，單株粒重CK均值為15.71 g，M6代表現(xiàn)出從12.62～92.63 g的變幅。大豆農(nóng)藝性狀屬于數(shù)量性狀，由多基因控制，所以采取對(duì)誘變后代材料進(jìn)行差異性分析，農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析，主成分分析以及聚類分析來全面研究，從而篩選出有利于目標(biāo)性狀的株系。農(nóng)藝性狀很大程度上決定了大豆的產(chǎn)量[22]，明確農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系，對(duì)作物新品種選育和高產(chǎn)栽培技術(shù)研發(fā)具有重要意義[23]。通過對(duì)農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析得到莖粗與主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、總莢數(shù)、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，這與王宏勇等[24]的研究結(jié)果一致。劉明等[25]利用間作種植大豆發(fā)現(xiàn)了除生殖生長(zhǎng)期外，莖粗、單株莢數(shù)、生育期等10個(gè)性狀與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，且莖粗和生育期的相關(guān)系數(shù)最高。主成分分析中將總莢數(shù)、株重、單株粒重、分枝莢數(shù)、二粒莢數(shù)、主莖莢數(shù)、三粒莢數(shù)歸為“產(chǎn)量因子”，從這些農(nóng)藝性狀的數(shù)據(jù)上可以預(yù)測(cè)產(chǎn)量的情況。本研究中M5、M6提取出的主成分大致相同，但個(gè)別有差異，M5代提取了“產(chǎn)量因子”、“株型因子”、“粒莢因子”、“莖莢因子”，M6代提取出了“產(chǎn)量因子”、“蟲害因子”、“株型因子”、“莖桿因子”可能是由于農(nóng)藝性狀受基因型和環(huán)境共同作用而導(dǎo)致出現(xiàn)差別。符小發(fā)等[26]對(duì)南繁大豆材料的7個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行主成分分析，得出了產(chǎn)量性狀因子、熟期因子和分枝因子3個(gè)主成分，并從中篩選出單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、生物產(chǎn)量和株高4個(gè)農(nóng)藝性狀是造成大豆品種產(chǎn)量差異的重要因子。滿強(qiáng)等[27]利用主成分分析，篩選出小麥水旱地品種回交二代的綜合性狀優(yōu)良的單株主要來自于大穗、多粒及高粒重的高產(chǎn)型類群和株高較高、穗粒數(shù)中等、穗長(zhǎng)和千粒重優(yōu)勢(shì)明顯的水旱兼用和旱肥型類群，得到了與實(shí)際大田一致選種結(jié)果，有效提高了選種效率。聚類分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)滯綠突變體在產(chǎn)量方面開始衰退，劃分到低產(chǎn)類型，而后代也出現(xiàn)了高產(chǎn)、超高產(chǎn)的株系，這為選育高產(chǎn)的滯綠特色大豆品種提供了一定的理論依據(jù)。各類群中表現(xiàn)突出的優(yōu)良品系，必須對(duì)其進(jìn)行深入的比較分析，運(yùn)用多元回歸方程分析法與聚類分析相結(jié)合進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終的判定將更有說服性[28]。

本研究結(jié)果表明：滯綠大豆誘變后代產(chǎn)生了豐富的變異，滯綠大豆本身屬于中早熟的低產(chǎn)品系，誘變后代出現(xiàn)了56號(hào)滯綠材料，且生育期為103 d，單株產(chǎn)量超過品種其所在類群平均水平及對(duì)照品系，基本滿足黃淮夏大豆區(qū)對(duì)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、特色大豆品種的種植需求；后代還產(chǎn)生了高產(chǎn)和超高產(chǎn)兩個(gè)株系，但該高產(chǎn)株系一般可以從莖粗的株系中進(jìn)行選育，單株粒重、株重、莖粗、主莖莢數(shù)、分枝莢數(shù)、一粒莢數(shù)、二粒莢數(shù)、三粒莢數(shù)、癟莢數(shù)、蟲食數(shù)可以對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生影響。屬于高產(chǎn)品系的74號(hào)材料，在株重、莢數(shù)、單株粒重、結(jié)莢高度等方面均優(yōu)于滯綠大豆，具有適應(yīng)大豆機(jī)械化生產(chǎn)的潛力，超高產(chǎn)品系77號(hào)材料在產(chǎn)量方面產(chǎn)生的優(yōu)良變異可以為滯綠大豆產(chǎn)量的改良提供參考。