大豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的評價與分析

黎松松　許文靜　張威　張紅梅　劉曉慶　崔曉艷　朱月林　陳新　陳華濤

摘要：以來自全國的827份大豆種質(zhì)資源為試驗材料，對大豆生育期、株高、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、百粒質(zhì)量等主要農(nóng)藝性狀進行綜合評價。結(jié)果表明，827份大豆種質(zhì)資源遺傳多樣性豐富，材料間農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出明顯的差異性，株高變異系數(shù)最大，為40.12%，成熟期最小，為9.51%。相關(guān)性分析顯示，生育期與株高、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)和百粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān);主莖節(jié)數(shù)與分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與百粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān);分枝數(shù)與百粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)。研究表明，該大豆種質(zhì)資源庫農(nóng)藝性狀間存在著較大差異，遺傳多樣性豐富，具有豐富的基因資源，同時該研究結(jié)果可為大豆品種改良和新品種培育提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大豆;種質(zhì)資源;生育期;農(nóng)藝性狀;相關(guān)性分析

中圖分類號： S565.102.4文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2021）19-0035-04

大豆[Glycine max （L.） Merr.]起源于我國，有 5 000 多年的種植歷史，是世界上重要的糧食和經(jīng)濟作物，也是人類重要的植物蛋白來源和主要的食用油料，在我國糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在大豆長期的種植過程中，經(jīng)過自然選擇和人工選擇，形成了豐富多彩、類型各異的大豆品種資源[1-2]。盡管我國大豆種質(zhì)資源豐富，但是我國大豆種質(zhì)資源的保護和利用工作相對滯后，開發(fā)程度不足[3-4]。而且在大豆生產(chǎn)上存在諸多制約因素，尤其缺乏產(chǎn)量和品質(zhì)雙高的品種，在大豆育種過程中面臨著種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄、品種退化快以及經(jīng)濟壽命短等主要問題[5]。因此，充分利用和開發(fā)我國豐富的種質(zhì)資源，選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的大豆新品種，對滿足日益增長的市場需求具有重要意義。我國大豆育成品種是大豆優(yōu)良基因與農(nóng)藝性狀的總匯[6]，近年來，國內(nèi)外諸多科研機構(gòu)以及育種學家在加強大豆高產(chǎn)育種的同時，已選育出一批高油、高蛋白和既高油又高蛋白、缺失脂肪氧化酶等優(yōu)質(zhì)專用型的大豆材料[7]。本研究對827份大豆種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀進行分析和評價，計算各性狀間的相關(guān)性，為大豆種質(zhì)資源的發(fā)掘、創(chuàng)新和利用奠定基礎(chǔ)，同時為大豆種質(zhì)資源的改良和優(yōu)質(zhì)品種選育提供參考。

1材料與方法

1.1供試材料

827份供試大豆種質(zhì)資源分別來自全國24個?。ㄊ小^(qū)），具體見圖1。

1.2試驗方法

試驗于2018年夏在江蘇省農(nóng)業(yè)科學院六合基地（118°37′48″ E、32°28′12″ N）種植。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，3行區(qū)2次重復(fù)，行長2.2 m，行距 0.5 m，株距0.2 m。人工點播，按照常規(guī)方法進行田間管理。調(diào)查的農(nóng)藝性狀主要包括生育期、分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、株高、百粒質(zhì)量等。成熟收獲時單個小區(qū)隨機拔取10株進行考種，參考蓋鈞鎰《試驗統(tǒng)計方法》[8]進行統(tǒng)計分析。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗所得數(shù)據(jù)利用Excel 2017和SPSS 24.0軟件進行分析。

2結(jié)果與分析

2.1大豆種質(zhì)資源的地理分布

該種質(zhì)資源庫共包含827份材料，來自全國24個?。ㄊ?、區(qū)），收集材料份數(shù)為2～280之間（圖1），多為當?shù)氐耐茝V品種及部分地方農(nóng)家種。由圖1可知，大部分材料來自黃淮海大豆生產(chǎn)區(qū)，江蘇省是收集種質(zhì)資源最多的省份，有280份，其次分別為河南省、山東省和安徽省，分別有109、90、55份。從南方大豆生產(chǎn)區(qū)收集來的材料中，有23、23、22份分別來自貴州省、廣西壯族自治區(qū)和福建省，而來自北方大豆生產(chǎn)區(qū)的大豆材料則相對較少?？偟脕碚f，大豆種質(zhì)資源來源廣泛，遺傳多樣性廣，可用于大豆遺傳改良的基因資源豐富。

2.2大豆種質(zhì)資源生育期性狀表現(xiàn)

由圖2可知，將供試大豆按生育期劃分為極早熟（110份）、早熟（384份）、中熟（143份）、晚熟（75份）和極晚熟（57份），分別占供試大豆種質(zhì)資源的13.03%、53.45%、17.29%、907%和6.89%。開花期主要集中在31～40 d和41～50 d這2個時間范圍內(nèi)，分別占供試大豆種質(zhì)資源的57.19%和3398%;鼓粒盛期主要集中在 66～75 d和76～85 d 這2個時間范圍內(nèi)，分別占供試大豆的4063%和36.88%;成熟期主要集中在 86～95 d和96～110 d這2個時間范圍內(nèi)，分別占供試大豆的31.68%和52.36%。綜上分析表明，本材料中早熟大豆品種資源豐富，可以為培育大豆早熟新品種提供合適的早熟品系作親本。

2.3大豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出的差異是決定變異系數(shù)大小的基礎(chǔ)，而變異系數(shù)越大，其遺傳變異選擇機會增多的可能性就越大[9]。為了解大豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的變異情況，對主要的農(nóng)藝性狀的平均值、標準差、變異幅度和變異系數(shù)進行了分析。由表1可知，827份大豆種質(zhì)資源的開花期變幅為27.00～60.00 d，平均40.44 d，最短的品種需要2700 d，最長需要60.00 d，均占供試大豆的030%;鼓粒盛期變幅為62.00～98.00 d，平均7705 d，時間最短的品種需要62.00 d，最長的品種需要98.00 d，分別占供試大豆的0.60%與0.30%;成熟期變幅為86.00～122.00 d，平均100.49 d，其中江蘇品種濱海小黃殼032和寧4號成熟期最短，成熟期最長的材料有57份，占供試大豆的6.89%。各材料的株高主要分布在30～80 cm之間，占供試大豆的79.44%;主莖節(jié)數(shù)變幅為7.50～63.50節(jié)，平均15.16節(jié);分支數(shù)在0.50～13.00個之間，最少的品種為吉林省品種吉育99，最大的品種為江蘇省的海門黑豆108。供試大豆的百粒質(zhì)量在6.34～51.04 g之間，其中最大的來自江蘇的大豆品種新沂大紫花8582，最小的來自山東的品種山東小老鼠眼。7個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)分布在9.51%～4012%，從大到小依次為株高>分枝數(shù)>百粒質(zhì)量>主莖節(jié)數(shù)>開花期>鼓粒盛期>成熟期。其中變異幅度最大的性狀為株高和分枝數(shù)，變異系數(shù)分別為4012%和38.73%;變異幅度最小的性狀為成熟期，僅為9.51%，生育期的變異隨著生育的進程呈逐漸減小的趨勢，選擇潛力有限。以上結(jié)果表明，827份大豆種質(zhì)材料之間存在的差異大，在改善株高和分枝數(shù)上變異豐富，性狀選擇潛力較大。

2.4大豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

如表2所示，827份大豆種質(zhì)資源的10個農(nóng)藝性狀間多存在著極顯著的相關(guān)性。成熟期與株高、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)及百粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.476、0.369、0.299和0.535;株高與主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、百粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.683、0.306和0.112;主莖節(jié)數(shù)與分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與百粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.334和0.088。分枝數(shù)與百粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.205。百粒質(zhì)量與開花期、鼓粒盛期以及成熟期呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.431、0.425和0.535?？梢姵墒炱诖蠖狗N質(zhì)資源重要的農(nóng)藝性狀，直接影響著植株高矮、籽粒大小和主莖節(jié)數(shù)的多少。

3結(jié)論與討論

通過對827份大豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)和相關(guān)性分析得出，來自不同省份的大豆種質(zhì)資源具有不同的性狀特點，類型廣泛，有利于大豆種質(zhì)資源鑒定與親本選配育種。從生育期表現(xiàn)來看，827份供試大豆中極早熟及早熟種質(zhì)（生育期<100 d）占所有供試大豆的66.75%，其中江蘇地區(qū)生育期在86～100 d的極早熟品種達到了38.5%，早熟品種資源相對豐富，為該地區(qū)選擇早熟的大豆品種提供了機會。另外供試大豆種質(zhì)資源的各生育期均相對集中在2個時間段，且集中在前一時間段的品種較多，這可能是我國大豆在不同省份的種植過程中經(jīng)過多年自然進化和人工選擇的結(jié)果。重要農(nóng)藝性狀中百粒質(zhì)量最大與成熟期最早的是來自我國江蘇的品種，相比于其他地區(qū)，江蘇地區(qū)的品種在各個主要農(nóng)藝性狀上表現(xiàn)較好，特別是在百粒質(zhì)量和早熟性狀上有突出表現(xiàn)。寧海龍等提出可以根據(jù)不同的育種目標選擇主成分互補的材料進行親本選配，以加快優(yōu)良性狀的育成速度[10]。來自江蘇的品種新沂大紫花8582百粒質(zhì)量最大，為51.04 g;太倉遲車黃093和2015啟東油黑豆067百粒質(zhì)量較小，分別為8.0、8.1 g，可以考慮從該產(chǎn)地的大豆種質(zhì)資源中選擇早熟親本培育早熟特大粒和早熟特小粒等加工品種。

遺傳變異系數(shù)可以反映出各性狀的變異豐富程度，變異系數(shù)越大，表明該性狀變異潛力越豐富，可以采用適當方法來選擇所需的性狀。陳宏偉等利用來自全國各地及國外的67份鮮食大豆種質(zhì)資源的9個農(nóng)藝性狀進行分析，發(fā)現(xiàn)變異系數(shù)最高的是有效分枝數(shù)（44.00%），其次是主莖節(jié)數(shù)（3000%）和株高（29.00%）[11]。根據(jù)本研究827份大豆資源主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)來看，供試大豆主要農(nóng)藝性狀變異系數(shù)普遍較高，遺傳變異基礎(chǔ)豐富，選擇潛力較大，變異系數(shù)最高的性狀為株高和分枝數(shù)，這與王燕平等的研究結(jié)果[12]基本一致。另外，大豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀間的表現(xiàn)差異較大，由于不同省份的生態(tài)環(huán)境存在差異，827份供試大豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀差異表現(xiàn)需要等待下一年繼續(xù)觀察分析。

很多主要的農(nóng)藝性狀間具有相關(guān)性，可以利用不同性狀之間存在的相關(guān)性關(guān)系對一些難以抉擇的性狀進行間接選擇[13-14]。張禮鳳等對山東省 1 069 份大豆種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀進行了分析，結(jié)果表明百粒質(zhì)量與生長習性、結(jié)莢習性、株高均為極顯著負相關(guān)，株高與生長習性、結(jié)莢習性、花色呈極顯著正相關(guān)，與百粒質(zhì)量、粗脂肪呈極顯著負相關(guān)[15]。盛德賢等對引進的9份大豆種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀進行相關(guān)分析，研究表明株高與生育期、產(chǎn)量呈正相關(guān)，與主莖節(jié)數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與主莖分枝數(shù)、百粒質(zhì)量、出苗至開花的時間呈負相關(guān)但不顯著;主莖節(jié)數(shù)與主莖分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)，而與百粒質(zhì)量、出苗至開花的時間、產(chǎn)量呈負相關(guān)[16]。本研究相關(guān)性分析表明，生育期與株高和百粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與株高呈正相關(guān)關(guān)系的是主莖節(jié)數(shù)>分枝數(shù)>百粒質(zhì)量，百粒質(zhì)量與株高、分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)，這與陳學珍等的研究結(jié)果[17]一致。生育期較長的品種一般主莖節(jié)數(shù)較多，株高較高，百粒質(zhì)量較大，這與胡國玉等的研究結(jié)果[18]一致。

綜合各性狀平均值、變異系數(shù)和相關(guān)性分析可知，不同大豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀間的表現(xiàn)及遺傳變異存在差異，遺傳多樣性豐富，有利于選育優(yōu)良品種;供試大豆種質(zhì)資源的諸多農(nóng)藝性狀具有較高的相關(guān)性，在大豆早熟高產(chǎn)育種工作中應(yīng)該優(yōu)先考慮生育期和百粒質(zhì)量等主要因素，在其他性狀的相對表現(xiàn)一般的情況下，選擇植株高的大豆種質(zhì)資源。同時，本試驗的分析和評價是直接基于田間農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)，進一步研究還需要借助全基因組關(guān)聯(lián)分析等技術(shù)鑒定控制大豆重要農(nóng)藝性狀的遺傳位點，深刻揭示827份供試大豆種質(zhì)資源分子水平的遺傳差異，為大豆分子設(shè)計育種提供理論和信息支撐。

參考文獻：

[1]常汝鎮(zhèn)，孫建英，邱麗娟. 中國大豆種質(zhì)資源研究進展[J]. 作物雜志，1998（3）：7-9.

[2]趙朝森，王瑞珍，李英慧，等. 江西大豆種質(zhì)資源表型及品質(zhì)性狀綜合分析與評價[J]. 大豆科學，2019，38（5）：686-693.

[3]邱麗娟，常汝鎮(zhèn)，陳可明，等. 中國大豆（Glycine max）品種資源保存與更新狀況分析[J]. 植物遺傳資源科學，2002，3（2）：34-39.

[4]邱麗娟，常汝鎮(zhèn)，袁翠平，等. 國外大豆種質(zhì)資源的基因挖掘利用現(xiàn)狀與展望[J]. 植物遺傳資源學報，2006，7（1）：1-6.

[5]彭寶，項淑華，牛建光.我國大豆育種問題淺析及對策[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學，2002，27（4）：19-20，25.

[6]劉晗. 吉林省大豆育成品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀分析[J]. 農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2014，25（12）：42-43.

[7]王海杰，林家貴，王敏芬. 大豆品質(zhì)育種研究進展[J]. 生物災(zāi)害科學，2015，38（2）：102-105.

[8]蓋鈞鎰. 試驗統(tǒng)計方法：《田間實驗和統(tǒng)計方法》重編版[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：111-115.

[9]楊連勇，孫信成，張忠武，等. 芥菜種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性及聚類分析[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學，2019（1）：4-7.

[10]寧海龍，張淑珍，王繼安，等. 黑龍江省毛豆品種資源農(nóng)藝性狀的初步研究[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學學報，2003，34（4）：368-371

[11]陳宏偉，朱珍珍，李莉，等. 鮮食大豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀遺傳多樣性分析[J]. 南方農(nóng)業(yè)，2019，13（29）：177-179，182.

[12]王燕平，宗春美，孫曉環(huán)，等. 東北春大豆種質(zhì)資源表型分析及綜合評價[J]. 植物遺傳資源學報，2017，18（5）：837-845，859.

[13]呂玲玲，李威，肖熙鷗.茄子種質(zhì)資源主要性狀評價及其相關(guān)性分析[J]. 中國農(nóng)學通報，2016，32（4）：165-170.

[14]石建斌，周紅，王寧，等. 陸地棉纖維品質(zhì)與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學報，2019，35（4）：770-775.

[15]張禮鳳，李偉，徐冉，等. 山東大豆品種資源農(nóng)藝性狀及品質(zhì)概況分析[J]. 華北農(nóng)學報，2006，21（增刊2）：133-136.

[16]盛德賢，滕建勛，牟方貴，等. 春大豆主要農(nóng)藝性狀方差分析及相關(guān)分析的研究[J]. 種子世界，2006（1）：24-27

[17]陳學珍，謝皓，田煒煒，等. 不同產(chǎn)地大豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)與相關(guān)性分析[J]. 北京農(nóng)學院學報，2006，21（3）：9-14.

[18]胡國玉，張麗亞，黃志平，等. 黃淮夏大豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的評價[J]. 大豆科學，2008，27（2）：215-220.

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（編號：2018YFE0112200）;江蘇省重點研發(fā)計劃（現(xiàn)代農(nóng)業(yè)）重點項目（編號：BE2019376）;江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX（20）2007]。

作者簡介：黎松松（1996—），女，江西上饒人，碩士研究生，研究方向為菜用大豆分子遺傳。E-mail：2019104076@njau.edu.cn。

通信作者：陳華濤，博士，研究員，主要從事大豆分子育種技術(shù)及種質(zhì)創(chuàng)新研究，E-mail：cht@jaas.ac.cn;陳新，博士，研究員，主要從事豆類作物育種研究，E-mail：cx@jaas.ac.cn。