貴州地方特色菜豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀鑒定分析

韋興迪， 陳惠查， 黎小冰， 李 歡， 阮仁超， 譚金玉*， 譚本奎

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 草業(yè)研究所， 貴州 貴陽 550006； 2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)作物品種資源研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制貴州科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站， 貴州 貴陽 550006； 3.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所， 貴州 貴陽 550006； 4.宜昌市煙草公司秭歸營銷部， 湖北 秭歸 443600 )

菜豆(PhaseolusvulgarisL.)又被稱為蕓豆、四季豆為豆科菜豆屬，一年生、纏繞或近直立草本植物。據(jù)記載，菜豆起源于中南美洲，15世紀(jì)傳入中國，至今已有500余年的栽培歷史，主要分布在東北地區(qū)、華北地區(qū)和西南地區(qū)，遼寧、山東、四川、云南、貴州等地均為菜豆重要主產(chǎn)區(qū)，豐富的地方特色種質(zhì)資源為菜豆選育工作提供了大量?jī)?yōu)質(zhì)親本材料[1-2]。通過對(duì)前期在貴州省21個(gè)縣(市、區(qū))開展農(nóng)業(yè)生物資源系統(tǒng)調(diào)查時(shí)，收集篩選的貴州地方特色菜豆種質(zhì)資源進(jìn)行田間試驗(yàn)，并運(yùn)用主成分分析、聚類分析等方法對(duì)其種質(zhì)資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為貴州地方特色菜豆優(yōu)異資源篩選、高產(chǎn)育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

20份貴州地方特色菜豆種質(zhì)資源來源見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年5-9月在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院本部試驗(yàn)田內(nèi)進(jìn)行，采用穴播，每個(gè)品種種植5行，每行10穴，每穴3粒種子，行穴距為40 cm×30 cm，最終每穴定苗1株。田間調(diào)查參考《普通菜豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[3]，對(duì)種莢色、種子形狀、種子大小、播種期、始花期、千粒重、粒長(zhǎng)、粒寬等農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查記載和統(tǒng)計(jì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件處理數(shù)據(jù)及制作圖表，采用SPSS 25.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)性分析，采用DPS 7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行主成分分析[4]。將菜豆數(shù)量性狀如莢長(zhǎng)、莢寬、千粒重等進(jìn)行分級(jí)分類，質(zhì)量性狀如株型、葉色、種子形狀等進(jìn)行分類并予以賦值(表2)。質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀的原始數(shù)據(jù)消除各指標(biāo)間量級(jí)和數(shù)量級(jí)的影響后，根據(jù)特征值和相應(yīng)的特征向量，求得20個(gè)菜豆品種每個(gè)主成分得分，再根據(jù)每個(gè)主成分特征值占所有主成分的比例，加權(quán)每個(gè)主成分得分得到綜合主成分值。

表1 供試材料品種名稱及來源

表2 20份菜豆種質(zhì)資源的16個(gè)質(zhì)量性狀賦值情況

2 結(jié)果與分析

2.1 菜豆種質(zhì)資源表型性狀多樣性

對(duì)20份菜豆種質(zhì)資源的16個(gè)質(zhì)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明(表3)：莢壁軟硬的變異系數(shù)最低，為19.80%；結(jié)莢部位的變異系數(shù)最高，為75.53%；株型和嫩莢主色的變異系數(shù)一致，均為39.71%。整體變異系數(shù)大小依次為結(jié)莢部位、斑紋色、種皮色、種莢色、種皮斑紋、花冠色、種子形狀、莢彎曲度、株型、嫩莢主色、主莖色、莢形、葉色、種子大小、莢面、莢壁軟硬。多樣性指數(shù)除了莢壁軟硬為負(fù)值外，其他均為正值，種皮色的多樣性指數(shù)最高，為2.09。

對(duì)20份菜豆種質(zhì)資源的7個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明(表4)：千粒重的變異系數(shù)最低，為18.53%；單株莢數(shù)的變異系數(shù)最大，為51.52%。變異系數(shù)大小排序依次為單株莢數(shù)、單莢重、單莢種子數(shù)、分枝數(shù)、莢寬、莢長(zhǎng)、千粒重。多樣性指數(shù)均達(dá)2.5以上，分枝數(shù)的多樣性指數(shù)最低，為2.79；莢長(zhǎng)、莢寬、千粒重的多樣性指數(shù)最高，均為3.00。

從多樣性指數(shù)可以看出，供試材料的表型性狀具有一定的多樣性，且數(shù)量性狀多樣性指數(shù)整體高于質(zhì)量性狀多樣性指數(shù)。

表3 20份菜豆種質(zhì)資源的16個(gè)質(zhì)量性狀

表4 20份菜豆種質(zhì)資源的7個(gè)數(shù)量性狀

2.2 菜豆表型性狀的聚類

由圖1可見，在歐式距離為15時(shí)將20份供試材料分為4大類，第1類包括編號(hào)為2018GY-02、2018GY-03、2018GY-16、2018GY-20的4份種質(zhì)資源，該類菜豆的株型以蔓生為主、莢彎微彎曲、種莢色為草黃色、種子大小為中號(hào)、無種皮斑紋及斑紋色；第2類包含2個(gè)亞類，第1個(gè)亞類包含編號(hào)為2018GY-1、2018GY-05、2018GY-11、2018GY-15、2018GY-18的5份種質(zhì)資源，該類菜豆的種莢色為草黃色、種子大小為中號(hào)、葉色以綠色為主；第2個(gè)亞類包括編號(hào)為2018GY-06、2018GY-10、2018GY-13、2018GY-19的4份種質(zhì)資源，該類菜豆的莢壁較硬、莢面凸起、嫩莢主色以綠色為主；第3類包括編號(hào)為2018GY-07、2018GY-09、2018GY-12的3份種質(zhì)資源，該類菜豆的葉色和主莖色為綠色、結(jié)莢部位均勻、莢壁較硬、莢面微凸、種莢色為草黃色、種子大小為中號(hào)；第4類是編號(hào)為2018GY-04、2018GY-08、2018GY-14、2018GY-17的4份菜豆種質(zhì)資源，該類菜豆的莢壁較硬、嫩莢主色為綠色、莢彎微彎曲、種子大小為小號(hào)。說明可以根據(jù)菜豆農(nóng)藝性狀的不同將供試材料進(jìn)行分類。

圖1 20份菜豆種質(zhì)資源聚類圖

2.3 菜豆種質(zhì)形態(tài)性狀主成分

如表5所示，主成分1～6的貢獻(xiàn)率依次為24.627%、16.496%、14.894%、10.343%、8.200%和7.086%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)81.646%，基本能夠代表23個(gè)農(nóng)藝性狀的主要信息。

對(duì)20份菜豆種質(zhì)資源主成分得分及排名分析，如表6所示，編號(hào)為2018GY-06、2018GY-01、2018GY-02的菜豆品種綜合主成分值依次排前三，說明這3個(gè)菜豆品種綜合性狀表現(xiàn)較優(yōu)異。

表5 6個(gè)主成分特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率

表6 20份菜豆種質(zhì)資源主成分得分及排名

3 結(jié)論

貴州地處典型的喀斯特地貌區(qū)，各生態(tài)區(qū)光、溫、水分布差異較大，使得不同生態(tài)區(qū)內(nèi)種質(zhì)資源具有各自典型的區(qū)域代表性和遺傳基礎(chǔ)。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀2個(gè)表型性狀對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行劃分、鑒定及育種材料選育[5]。因此，對(duì)20份貴州地方特色菜豆種質(zhì)資源進(jìn)行區(qū)域種植試驗(yàn)，運(yùn)用基本表型性狀多樣性統(tǒng)計(jì)、聚類分析、主成分分析等方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，通過基本表型性狀多樣性統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，數(shù)量性狀多樣性指數(shù)整體高于質(zhì)量性狀多樣性指數(shù)。7個(gè)數(shù)量性狀中，千粒重的變異系數(shù)最低，為18.53%；單株莢數(shù)的變異系數(shù)最大，為51.52%；16個(gè)質(zhì)量性狀中，莢壁軟硬的變異系數(shù)最低，為19.80%；結(jié)莢部位的變異系數(shù)最高為75.53%，株型和嫩莢主色的變異系數(shù)一致，均為39.71%。運(yùn)用聚類分析，在歐式距離為15時(shí)，將20份供試材料分為4大類：第1類包含4份材料；第2類包含2個(gè)亞類，包括9份材料；第3類包括3份材料；第4類包括4份材料。進(jìn)行主成分分析顯示，16個(gè)質(zhì)量性狀和7個(gè)數(shù)量性狀綜合成6個(gè)主成分因子，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)81.646%。通過主成分得分綜合排名，2018GY-06>2018GY-01>2018GY-02，排在20份菜豆種質(zhì)資源前三位，可在貴州及周邊生態(tài)環(huán)境相似地區(qū)進(jìn)行推廣種植。