四川花生地方品種主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析

林顯鳳，夏友霖，敬昱霖，毛金雄，何晉宇，廖俊華，毛若涵，游 宇

（1南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川 南充 637000；2南充市種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，四川 南充 637000；3中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，北京 100193）

0 引言

花生(Arachis hypogaea)是全球范圍內(nèi)重要的油料作物，是人們生活必須的油脂和蛋白質(zhì)的重要來源[1]。中國是花生種植、加工大國，種質(zhì)資源豐富[2-3]?；ㄉ缕贩N培育和生物技術(shù)等研究均離不開種質(zhì)資源的收集和保存。為了合理利用、研究種質(zhì)資源，必須先對其進行系統(tǒng)鑒定和評價。目前，中國已收集保存8000余份來自世界范圍內(nèi)不同植物學(xué)類型的花生品種資源，姜慧芳等[4-5]考察分析了其中的6390份種質(zhì)資源，明確了主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)特性，闡述了不同的抗病性和豐富的遺傳多樣性等性狀，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了花生核心種質(zhì)（包含576份材料）和小核心種質(zhì)（包含298份資源）。中國山東省花生研究所和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料所也先后出版了《中國花生品種資源目錄》等專著[6-8]。目前國內(nèi)已有多位育種工作者對當(dāng)?shù)氐胤狡贩N資源開展了研究和評價，如苗利娟等[9]對河南省花生農(nóng)家品種資源農(nóng)藝和品質(zhì)性狀進行了分析，篩選到10個高油地方品種；林茂等[10]用50對SSR引物綜合評價了貴州不同區(qū)域的68份地方花生品種；白冬梅等[11]開展了山西省地方花生品種芽期耐寒性鑒定和農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析，鑒定出3個高耐寒品種和7個耐寒品種；卞能飛等[12]利用SSR分子標(biāo)記分析了133份江蘇省地方品種的遺傳多樣性；崔順立等[13]證實了河北省地方花生品種具有較高的多樣性程度；夏友霖、侯睿等[14-15]利用AFLP和SSR分析了川渝地區(qū)花生品種遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)川渝地區(qū)花生品種的多樣性程度較高，而品種資源間的親緣關(guān)系與所處地理位置關(guān)系不大，地方品種與四倍體栽培品種間親緣關(guān)系較遠。以上研究均為這些材料的開發(fā)利用和花生育種奠定了基礎(chǔ)。

四川盆地是中國花生主產(chǎn)區(qū)之一，南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院出產(chǎn)的“天府花生”以獨特的外觀和口感品質(zhì)享譽中外，但花生本身的遺傳特性，如遠緣雜交不親和性等原因，導(dǎo)致在花生新品種培育過程中難以產(chǎn)生新的突破性品種[16-17]。四川地方花生品種具有較好的適應(yīng)性、抗逆性和變異類型，是在當(dāng)?shù)刈匀粭l件下，經(jīng)過長期自然選擇或人工培育馴化而成的品種，有不少品種已成為主推品種的親本材料。研究四川省地方花生品種農(nóng)藝性狀遺傳多樣性，了解品種資源特征，對遺傳改良、花生育種和花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前為止，尚未見對四川省地方花生品種遺傳多樣性分析進行研究報道。

本研究以主要農(nóng)藝性狀變異、相關(guān)性和聚類等分析為基礎(chǔ)，綜合評價了南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所收集保存的100份四川省農(nóng)家花生品種，以期明確四川地方花生品種的遺傳特性和遺傳多樣性水平，提高地方品種的有效利用率，為遺傳改良和花生育種提供理論基礎(chǔ)和優(yōu)質(zhì)材料。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為來自于四川省南充市、資陽市、綿陽市、內(nèi)江市、德陽市、成都市、廣元市和宜賓市等區(qū)域的100份花生品種，由南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所收集保存。品種名稱及來源見表1，根據(jù)類型包括珍珠豆型(B)16份、龍生型(C)51份、普通型(D)33份。

表1 四川省供試地方花生品種名稱和類型

1.2 方法

1.2.1 田間試驗設(shè)計與實施 試驗于2019年在南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所李渡鎮(zhèn)石馬灘基地進行，沙溪廟組灰棕紫泥土，中等肥力。每個品種單粒播種，種植2行，行長2 m，行距40 cm，窩距16.67 cm，3次重復(fù)，采用完全隨機區(qū)組設(shè)計排列，生育期中耕除草3次，其余管理同大田試驗。

1.2.2 主要農(nóng)藝性狀考察 成熟收獲時，參照姜慧芳等編寫的《花生種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[18]，在每個小區(qū)內(nèi)隨機各取5株進行測定，并取其平均數(shù)進行統(tǒng)計分析。性狀考察與統(tǒng)計包括生育期、主莖高、側(cè)枝長、總分枝數(shù)、二次分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株果重、單株果數(shù)、百果重、百仁重、出仁率、莢果長寬比、種子長寬比、葉斑病和其他農(nóng)藝性狀。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 使用SPSS 19.0軟件計算各農(nóng)藝性狀的最大值、平均值、最小值、變異系數(shù)、遺傳多樣性指數(shù)等。根據(jù)各性狀的平均數(shù)(X)、標(biāo)準(zhǔn)差(S)將材料分為10級（從第1級X1＜X-2S到第10級X10＞X+2S），每0.5S為一級[9,19]。利用Shannon Wiener遺傳多樣性指數(shù)(H′)衡量群體遺傳多樣性大小。H′＝-ΣPilnPi，其中，Pi為某一農(nóng)藝性狀第i級別內(nèi)材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比。同時，利用SPSS 19.0軟件的Ward聚類法，對100份地方品種進行基于主要農(nóng)藝性狀的聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀的多樣性分析

統(tǒng)計分析參試材料14個性狀的考種結(jié)果（表2），發(fā)現(xiàn)各農(nóng)藝性狀存在不同的變異，范圍在0.99%～54.12%之間。其中二次分枝數(shù)的變異系數(shù)最大，為54.12%；其次是單株果重，變異幅度為36.14%，籽粒大小差異較大；生育期的變異幅度最小，為0.99%，100個品種中97個品種的生育期為121天左右，其余3個品種為128天。二次分枝數(shù)、單株果數(shù)和單株果重變異幅度較高，均大于30%，表明參試品種資源的上述3個性狀具有豐富的遺傳多樣性。多樣性指數(shù)0.19～2.99，平均為2.61，最大的為主莖高，最小為生育期。綜合剖析，四川地方花生品種具有豐富的遺傳多樣性，在花生育種中具有較大的利用空間。

表2 參試品種農(nóng)藝性狀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.2 農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

由表3可知，生育期與百果重、百仁重達到極顯著正相關(guān)，與單株果數(shù)呈顯著負相關(guān)。主莖高與結(jié)果枝數(shù)、單株果數(shù)、單株果重達到極顯著負相關(guān)，與二次分枝數(shù)、百果重、百仁重和長寬比都達到極顯著正相關(guān)。出仁率與主莖高、側(cè)枝長、總分枝數(shù)、二次分枝數(shù)呈極顯著負相關(guān)，與單株果數(shù)和單株果重呈極顯著正相關(guān)。從供試品種14個農(nóng)藝性狀的相關(guān)性可以看出，多個因素影響著花生莢果產(chǎn)量，如生育期、結(jié)果枝數(shù)和二次分枝數(shù)等。

表3 地方品種農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

2.3 農(nóng)藝性狀的聚類分析

以生育期、主莖高、側(cè)枝長和總分枝數(shù)等14個農(nóng)藝性狀為指標(biāo)對100個地方品種進行系統(tǒng)聚類分析。當(dāng)遺傳距離閾值為5時，100個參試品種分為3個類群，分別由54個品種、3個品種和43個品種組成（圖1）。其中，Ⅰ類群主要為龍生型，占總數(shù)的72.22%；Ⅱ類群為普通型大果品種；Ⅲ類群普通型占48.84%，龍生型占30.23%，珍珠豆型占20.93%。

圖1 四川省地方花生品種農(nóng)藝性狀聚類樹狀圖

由表4可以看出，第Ⅰ類群除主莖高、單株果重、百果重、百仁重、種子長寬比和葉斑病低于其他類群外，其余性狀均明顯高于其他類群，說明該類群營養(yǎng)生長旺盛，生殖生長相對較弱；Ⅱ類群的3個品種均為普通型大果花生，生育期、主莖高、單株果重、百果重、百仁重、種子長寬比和葉斑病在3個類群中最高；第Ⅲ類群的農(nóng)藝性狀均居中。

表4 3個類群性狀的平均表現(xiàn)

3 結(jié)論

本研究綜合分析了四川省不同地理來源的100份花生品種農(nóng)藝性狀的遺傳變異，從全局上明確了地方花生品種農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性。研究表明，生育期與百果重、百仁重達到極顯著正相關(guān)，與單株果數(shù)呈顯著負相關(guān)；主莖高與單株果數(shù)、單株果重、結(jié)果枝數(shù)達到極顯著負相關(guān)，與二次分枝數(shù)、百果重、百仁重和種子長寬比,達到極顯著正相關(guān)；莢果產(chǎn)量受多個農(nóng)藝性狀的影響。聚類分析表明，在遺傳距離閾值為5時，可將參試品種分為3個類群，Ⅰ類群主要為龍生型，占總數(shù)的72.22%，抗病性較好；Ⅱ類群為普通型大果品種，可作為高產(chǎn)育種的親本選擇；Ⅲ類群表現(xiàn)雜亂，普通型占48.84%、龍生型占30.23%、珍珠豆型占20.93%。同時，同一地理來源多個地方品種穿插在3個類群中，表明四川省地方花生品種的親緣關(guān)系與地理來源和植物學(xué)類型關(guān)系不大。綜上，四川省地方花生品種具有豐富的遺傳多樣性。

4 討論

4.1 四川省地方花生品種農(nóng)藝性狀的多樣性和相關(guān)性分析

四川省地方花生品種生育期絕大多數(shù)在121天左右，只有‘三臺二廣東’、‘儀隴大羅漢(1)-1’和‘儀隴大羅漢(1)-3’為128天。所有品種均具有較強的適應(yīng)性和中等的抗病性，大多數(shù)株型屬于匍匐和半匍匐型，產(chǎn)量低。地方品種農(nóng)藝性狀的變異幅度較大，平均值為18.86%，具有豐富的遺傳多樣性。其中，影響產(chǎn)量的單株果數(shù)和單株果重達到30%以上，為花生高產(chǎn)育種提供了較大的可能性。由相關(guān)分析可知，主莖高、百果重與百仁重呈極顯著正相關(guān)，這與白冬梅、苗麗娟等[9,11]研究結(jié)果一致，而生育期與單株果重呈負相關(guān)、與單株果數(shù)呈顯著負相關(guān)，這與前人研究發(fā)現(xiàn)的花生生育期與單株生產(chǎn)力的相關(guān)性小[20-21]不一致，這可能是由于2019年南充市氣候極端，花生試驗材料遭遇連續(xù)1個月干旱后1個月洪澇，嚴(yán)重影響了花生的生長和生產(chǎn)；而百果重和百仁重等產(chǎn)量性狀受多個農(nóng)藝性狀的影響，再次說明作物的產(chǎn)量是由多個性狀因素共同決定的[22-23]，即在未來花生育種中應(yīng)選擇百果重、百仁重、結(jié)果枝數(shù)、單株果數(shù)和單株果重等都高的花生品種做親本。

4.2 不同地理來源的四川省地方花生品種聚類結(jié)果比較

本研究通過聚類分析，在遺傳距離閾值為5時，將供試材料劃分為3個類群。類群組成與劉立峰等[24]的研究結(jié)果一致，即多粒型與普通型、大粒品種與小粒品種，甚至同一地理來源、同一類型的多個地方品種以及龍生型花生均在3個類群中交叉出現(xiàn)，如小粒品種‘資中小羅漢(1)’和大粒品種‘閬中大麻殼’聚在同一類群中，多粒型花生‘三臺連三子’和普通型花生‘宜賓早花生’聚到同一類群中；同一地理來源的‘儀隴大羅漢’共4個材料分散于3個類群中，揭示了四川地方花生品種的親緣關(guān)系與地域分布關(guān)系不大，這進一步說明同一植物學(xué)類型的品種親緣關(guān)系并不是最近的。而‘金堂雞窩’和‘資陽雞窩’等來自不同地理區(qū)域的相同類型和名稱的品種分別聚到第Ⅰ和第Ⅲ類群中，表明不同地區(qū)間同一品名的品種間具有較大的遺傳差異，這極有可能是由于農(nóng)民在品種流通過程中錯誤的售賣或者按照花生表象命名所致。本研究聚類結(jié)果顯示，以生育期、主莖高等14個農(nóng)藝性狀為基礎(chǔ)并不能完全區(qū)分多粒型、龍生型、普通型和珍珠豆型等不同植物學(xué)類型的地方花生品種，這與白冬梅、苗利娟等[9,11]的研究結(jié)果基本一致。

4.3 四川省花生地方品種資源的利用和創(chuàng)新

受地理環(huán)境和天氣的影響，四川花生生育期內(nèi)為高溫、多雨少日照、伏旱秋澇的極端天氣，嚴(yán)重影響花生的生長發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)四川種植面積最大的天府花生骨干親本及其衍生品種和主推品種間遺傳基礎(chǔ)狹窄[25]，因此，合理挖掘和有效利用四川省地方花生品種資源，可以改善四川花生遺傳基礎(chǔ)狹窄和抗逆性等問題，比如Ⅱ類群的3個品種均為大粒、高產(chǎn)花生，可以作為改良花生品種的親本來源。本研究中所選取指標(biāo)皆局限于農(nóng)藝性狀，還有待于考察和分析四川地方花生品種的品質(zhì)性狀，并結(jié)合分子水平上的分析作進一步研究。