蠶豆F1代果莢農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)性分析

楊新 楊峰 呂梅媛 于海天 胡朝芹 鄭愛清 王玉寶 代正明 王麗萍 唐永生 代快 華青青 何貴興 何玉華

摘要 ［目的］通過對蠶豆F1代果莢性狀關(guān)聯(lián)規(guī)律的考察，提高蠶豆優(yōu)良性狀選擇效率，為蠶豆優(yōu)質(zhì)新品種選育提供基礎(chǔ)材料。［方法］利用云豆綠心2號和云豆1183雜交獲得F1代，利用SPSS 17.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析，研究籽粒長、籽粒寬、籽粒厚、莢長、莢寬5個主要農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系。［結(jié)果］莢長、莢寬、籽粒長、籽粒寬和籽粒厚與單株產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.333、0.004、0.005、0.010和0.006，除莢長與單株產(chǎn)量存在顯著正相關(guān)外，其余果莢性狀與單株產(chǎn)量均無顯著相關(guān)關(guān)系。籽粒長與籽粒寬、籽粒長和莢寬、籽粒寬和籽粒厚、籽粒寬和莢寬、籽粒厚與莢寬5對主要農(nóng)藝性狀之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)依次為0.871、0.363、0.367、0.420、0.251；籽粒長與籽粒厚呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.214；籽粒長、籽粒寬、籽粒厚、莢長和莢寬5個農(nóng)藝性狀符合正態(tài)分布，其中莢寬變異系數(shù)最大（10.56%），其次為莢長（7.77%），粒長最小（4.81%），5個農(nóng)藝性狀穩(wěn)定性均較好。聚類分析發(fā)現(xiàn)籽粒厚、籽粒寬、籽粒長、莢長主要受母本的影響，莢寬主要受父本的影響。［結(jié)論］蠶豆F1代果莢性狀具有緊密的相互關(guān)聯(lián)性且對父母本的遺傳力優(yōu)勢指示性強，對更高代次的育種選擇有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞 蠶豆；F1代；相關(guān)分析；正態(tài)分布；變異系數(shù)；聚類分析

中圖分類號 S643.6? 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）10-0033-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.008

Abstract ［Objective］Through the investigation of the correlation law of F1 generation fruit pod characters of Vicia faba，the selection efficiency of good characters of Vicia faba was improved，and the basic materials for the breeding of high quality new varieties of Vicia faba were provided.［Method］In this paper，F(xiàn)1 generation was obtained by crossing Yundou Lvxin 2 with Yundou 1183.Data processing and analysis were carried out by SPSS 17.0 software to study the relationship between five main agronomic traits，namely，grain length，grain width，grain thickness，pod length and pod width.［Result］The result showed that there was significant positive correlation between pod length and yield per plant，however，there was no significant correlation was found among other pods characteristics such as pod width，grain length，grain width and grain thickness，which got the correlation coefficients 0.004，0.005，0.010 and 0.006，respectively.There were significant positive correlations between grain length and? grain width，grain length and pod width，grain width and thickness，grain width and pod width，grain thickness and pod width.The correlation coefficients were 0.871，0.363，0.367，0.420 and 0.251，respectively.There was a significant positive correlation between grain length and grain thickness，and the correlation was 0.214，the five agronomic traits of grain length，grain width，grain thickness，pod length and pod width were in accordance with normal distribution.The coefficient of variation of pod width was the largest （10.56%），followed by pod length （7.77%），and the grain length was the smallest （4.81%）.Cluster analysis showed that seed thickness，seed width，seed length and pod length were mainly affected by female parent，while pod width was mainly affected by male parent.［Conclusion］The pod traits of Vicia faba F1 generation were closely correlated with each other and strongly indicated the genetic superiority of the parents，which made it have important reference value for breeding selection of higher generations.

Key words Vicia faba；F1 generation;Correlation analysis；Normal distribution；Variable coefficient；Clustering analysis

云南省是我國蠶豆主要生產(chǎn)省區(qū)，蠶豆的種植面積居全國首位。蠶豆富含蛋白質(zhì)（25%～28%）和碳水化合物（52%～57%）［1］。云南省蠶豆資源地方品種數(shù)量巨大［2］，開發(fā)豐富的地方蠶豆優(yōu)異種質(zhì)資源，發(fā)現(xiàn)并優(yōu)選綜合性狀優(yōu)于母本的單株，選育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的蠶豆新品種是惠民生、促三農(nóng)的一項重要科技措施［3］。蠶豆的傳統(tǒng)用途較廣，可收獲干籽粒進行加工或糧用，干秸稈可作飼料，又能收獲鮮莢以作菜用，植株亦可作綠肥或青儲飼料［4］。粒型性狀是蠶豆產(chǎn)量的構(gòu)成要素之一，在優(yōu)良品種選育中是很重要的參考指標(biāo)，優(yōu)良品種的選育是農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本條件，開展早熟鮮食蠶豆主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)性的研究，將為其育種研究提供良好的理論基礎(chǔ)［5］。因此，對蠶豆粒型性狀遺傳規(guī)律的研究可有效提高蠶豆的育種效率［6］?？抵敲鞯龋?］對蠶豆農(nóng)藝和品質(zhì)性狀研究表明，總粒數(shù)的變異系數(shù)最大，生育期的變異系數(shù)最小，在相關(guān)性方面，蛋白質(zhì)含量與百粒重，總粒數(shù)與總莢數(shù)、分枝數(shù)，總莢數(shù)與分枝數(shù)達極顯著正相關(guān)，而支鏈淀粉與蛋白質(zhì)含量達極顯著負(fù)相關(guān)。趙娜等［8］研究表明，蠶豆產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的雜種優(yōu)勢明顯，蠶豆育種應(yīng)將單株莢數(shù)和單株粒數(shù)作為重點目標(biāo)，在育種過程中應(yīng)重點關(guān)注分枝數(shù)、株高、百粒重、每莢粒數(shù)等農(nóng)藝性狀。何玉華等［2］研究表明，在繁殖過程中，蠶豆的各性狀均存在不同程度上的變異，其中株高的變異系數(shù)最大，同時也發(fā)現(xiàn)株高的多樣性指數(shù)最大。于海天等［9］研究發(fā)現(xiàn)異交率低的品種可大幅度地保持蠶豆的農(nóng)藝性狀，提高抗逆性和原種的使用年限，為蠶豆育種提供了優(yōu)良的材料?？妬喢返龋?0］研究表明，由于各農(nóng)藝性狀間也存在一定程度的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，隨著株高的增加，單株莢數(shù)、節(jié)數(shù)和出籽率有增加趨勢，同時影響鮮莢大小和鮮籽百粒重，因此，在選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蠶豆品種時，應(yīng)注意選育株高、單株莢數(shù)適中，鮮籽百粒重和鮮莢均大的品種。目前，我國對蠶豆的研究主要集中在資源收集及評價利用、品種選育、栽培技術(shù)、病蟲害防控等方面，研究者對與蠶豆干籽粒產(chǎn)量相關(guān)的主要農(nóng)藝性狀進行了研究，然而有關(guān)蠶豆果莢性狀之間關(guān)聯(lián)規(guī)律及其與產(chǎn)量的相關(guān)性研究則鮮有報道。筆者以云豆綠心2號和云豆1183雜交第一代蠶豆材料為研究對象，通過對雜交后代的5個主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析、變異系數(shù)分析、聚類分析，探究蠶豆F1代果莢性狀的相互關(guān)聯(lián)性及其對父母本的遺傳力，為蠶豆品種選育過程中相關(guān)優(yōu)良性狀的選擇提供理論依據(jù)，為研究蠶豆的粒型遺傳提供更加全面、更加多樣化的基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

田間試驗于2018—2020年在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的嵩明試驗基地小街進行。試驗地海拔為2 031 m，氣候類型屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為14.1 ℃，年平均降雨量為996 mm，年日照約為2 073 h，無霜期200～220 d。

1.2 試驗材料 試驗材料為云豆綠心2號為母本和云豆1183為父本雜交的F1代包括138個單株。云豆綠心2號屬中熟型品種，播種后約90 d開花，全生育期190 d左右。矮桿株型，株高90.0 cm，花器結(jié)構(gòu)特殊為稀有的閉花受精類型，子葉呈綠色。該材料的分枝力能力較強，單株的分枝平均數(shù)為4.1，單株結(jié)莢10.3，莢長為7.12 cm，莢寬為1.99 cm，百粒重127.0 g，干籽粒產(chǎn)量為200～250 kg/m2，由于子葉綠色的優(yōu)異特性，可作為特色食品加工和鮮莢生產(chǎn)。

云豆1183是早熟、小莢小粒型，屬優(yōu)質(zhì)小粒品種。該品種生育進程較快，現(xiàn)蕾開花較早，播種后37 d現(xiàn)蕾、54 d開花，全生育期為180 d。植株類型是中矮桿株型，株高僅為76.8 cm；分枝能力表現(xiàn)中等，莖枝數(shù)3.2，有效枝3.0，莖桿細，葉片小。莢長8.24 cm，莢寬1.47 cm，粒型較小且圓厚，百粒重僅59.0 g；種皮白色，種臍黑色，子葉黃白色，中抗銹病，主要利用價值是產(chǎn)鮮籽粒加工外銷菜用、干籽粒食品加工。

1.3 種子處理

播種前將不好的種子去除，如癟小、破碎、發(fā)芽、感病、蟲蛀、霉變以及種皮破損的種子。種子播種前采用1%（W/V）水溶性鉬肥∶2%（W/V）戊唑醇∶蠶豆種子為0.1∶1∶100進行種子拌種處理。

1.4 試驗方法

2018年10月至2019年2月，以云豆綠心2號為母本和云豆1183為父本，在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院嵩明試驗基地（海拔2 031 m）開展雜交組配工作，收獲F1代種子，共計138份；2019年10月至2020年5月，對138株F1代植株果莢農(nóng)藝性狀和單株產(chǎn)量數(shù)據(jù)采集整理。試驗材料按群體種植于嵩明試驗基地網(wǎng)室內(nèi)，試驗田墑寬2.5 m，行距33.3 cm，株距13 cm，種植密度為23.1萬株/hm2。

1.5 播種及田間管理

翻地前，按農(nóng)家肥1.5萬kg/hm2、普鈣225 kg/hm2施底肥，播種深度約為5 cm。播種后，用滴灌的方法充分進行1次灌溉;開花期、結(jié)莢期又各充分灌溉2次;苗期要增加固體肥料的施用量，施用時一般按照硫酸鉀75 kg/hm2、尿素75 kg/hm2、普鈣75 kg/hm2的配比進行；苗期及開花期再各除草1次。

1.6 性狀調(diào)查

按照《蠶豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［11］進行室內(nèi)考種，測量138個單株材料的籽粒長、籽粒寬、籽粒厚、莢長、莢寬5個主要農(nóng)藝性狀。測量標(biāo)準(zhǔn)：籽粒長取較長邊的長度，籽粒寬以籽粒較窄邊的寬度為測量標(biāo)準(zhǔn)，測量籽粒中間部分的厚為籽粒的厚，以莢柄和莢尖之間的長度作為莢長的測量標(biāo)準(zhǔn)，莢寬以莢最寬的部分進行測量。其中籽粒長、籽粒寬、籽粒厚每個單株測量20粒，莢長、莢寬測量3個莢。

1.7 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel進行數(shù)據(jù)分析和采集，同時用SPSS 17.0和SigmaPlot 12.5軟件對5個果莢農(nóng)藝性狀的相關(guān)性、變異系數(shù)和聚類進行分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 果莢主要性狀間的相關(guān)性

對138個F1代單株的5個果莢農(nóng)藝性狀進行的相關(guān)性分析結(jié)果表明，蠶豆的籽粒長與其籽粒厚之間存在顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.214；籽粒寬與籽粒長相關(guān)系數(shù)達0.871，表明籽粒長與籽粒寬存在極顯著正相關(guān)性；而籽粒長與莢長則無顯著相關(guān)性；相關(guān)性第二強的是籽粒寬與莢寬，相關(guān)系數(shù)為0.420，它們之間存在極顯著正相關(guān)性；籽粒長與莢寬，籽粒寬與籽粒厚之間存在極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.363和0.367；而莢長與籽粒寬和籽粒厚間的相關(guān)性則未達顯著水平；蠶豆的籽粒厚和莢寬之間存在極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.251；而莢長與莢寬無顯著相關(guān)性（表1）。通過對5個果莢農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析可得出，籽粒寬與籽粒長的相關(guān)性最強，在選擇時應(yīng)更加重視它們之間的相關(guān)性，且協(xié)調(diào)好各主要性狀間的相關(guān)性，使每個優(yōu)良性狀盡可能地表現(xiàn)出來，提高育種效率。對莢長、莢寬、粒長、粒寬和粒厚與單株產(chǎn)量之間的相關(guān)分析結(jié)果表明，莢長與單株產(chǎn)量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.333，然而，莢寬、粒長、粒寬和粒厚與單株產(chǎn)量之間則無顯著相關(guān)性（圖1）。

2.2 主要性狀的正態(tài)分布

對F1代材料果莢性狀的正態(tài)Q-Q圖分析結(jié)果表明，籽粒寬、籽粒長和籽粒厚的實際分布與期望分布相符合，各點分布于直線附近，基本服從正態(tài)分布特征。其中，籽粒寬和籽粒長的趨降正態(tài)Q-Q圖均先降后升，偏差分別為±0.3和±0.2 mm，而籽粒厚的趨勢正態(tài)Q-Q圖則表現(xiàn)為先降后升，偏差在-0.1～0.2 mm（圖2～4）。

對參試材料莢長和莢寬的正態(tài)Q-Q圖分析表明，莢長的實際分布與期望基本相符，服從正態(tài)分布特征，趨勢正態(tài)Q-Q圖偏差為±0.2 cm，然而莢寬的實際分布與期望分布不相符合，說明該性狀的表現(xiàn)不整齊，莢寬的趨降正態(tài)Q-Q圖偏差先降后升再下降，偏差為0.07～0.10 cm（圖5、6）。

2.3 主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)分析

由表2可知，各農(nóng)藝性狀存在變異，單株產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，達47.79%，莢寬的變異系數(shù)是10.56%；而莢長、籽粒長、籽粒寬和籽粒厚的變異系數(shù)均低于10%，分別為7.77%、4.81%、6.25%和5.82%，各果莢性狀的變異系數(shù)表現(xiàn)為莢寬>莢長>籽粒寬>籽粒厚>籽粒長。

從圖7、8可以看出，籽粒長在15.5～16.5 mm，籽粒寬在11.5～12.5 mm，籽粒厚在6.5～7.0 mm，莢長在10.0～11.0 cm，莢寬在1.75～2.0 cm，5個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)均較小，表明其穩(wěn)定性都較好。該試驗中各農(nóng)藝性狀的穩(wěn)定性為莢寬<莢長<籽粒寬<籽粒厚<籽粒長。

2.4 莢長和莢寬聚類分析 通過SPSS 17.0對138個單株的莢長和莢寬進行系統(tǒng)的聚類分析，聚類結(jié)果見圖9、10。由圖9可知，138份材料在歐式距離為25時被分為2個群，在歐式距離為10時被分為4個亞群［12］。其中莢寬性狀在聚類分析中有93份材料和父本在同一個群，18份材料和母本在同一個群，說明莢寬的遺傳力更傾向于父本，在遺傳中一般后代對母本的遺傳力更強，而在該試驗中是父本的遺傳力更強，對莢寬的遺傳育種具有重要的指導(dǎo)意義。由圖10可知，莢長在歐式距離為25時分為2個群，在歐式距離為10時分為4個亞群［12］。其中和父本母本在同一個群的材料有11份，說明莢長在F1代中的遺傳不明顯。

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3 討論

蠶豆籽粒長、籽粒寬、籽粒厚、莢寬、莢長等性狀在優(yōu)良品種的選育過程中非常重要，是品種選育中十分重要的參考指標(biāo)。該研究對后代材料各性狀之間關(guān)聯(lián)性進行分析，對了解性狀間的相關(guān)性和遺傳規(guī)律具有重要意義，同時又可以指導(dǎo)雜交后代優(yōu)良性狀新品種的選育［13-15］。為了在育種工作中得到更加準(zhǔn)確可靠的試驗結(jié)果，該研究針對138個蠶豆單株主要農(nóng)藝性狀進行了相關(guān)性分析，試驗材料相對較多，減少了數(shù)據(jù)的誤差。該試驗以云南地區(qū)廣泛種植的蠶豆新品種云豆綠心2號和云豆1183為親本進行雜交，對其雜交后代的主要農(nóng)藝性狀進行相關(guān)性分析、變異分析和聚類分析，以期為優(yōu)良品種的選育提供理論依據(jù)。有關(guān)蠶豆果莢性狀的研究較少且基本上僅限于莢長和莢寬的研究，而鮮有對籽粒長、籽粒寬和籽粒厚的研究，筆者通過正態(tài)Q-Q圖來檢驗數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，通過相關(guān)性、變異系數(shù)、聚類分析等方法對蠶豆主要農(nóng)藝性狀之間的關(guān)系進行分析，與前人研究方法有共同之處且增加了對籽粒長、籽粒寬和籽粒厚的考察［12］。研究顯示蠶豆各性狀的變異系數(shù)因品種而有較大差異，許多研究顯示莢寬的變異系數(shù)大于莢長［12，16］，但也有少數(shù)研究表明莢長的變異系數(shù)大于莢寬［17］，然而，該試驗中的蠶豆果莢各性狀的變異系數(shù)表現(xiàn)為莢寬>莢長>籽粒寬>籽粒厚>籽粒長，這可能與蠶豆基因型差異和各性狀遺傳力的不同有關(guān)。另外，有關(guān)蠶豆籽粒長、籽粒寬和籽粒厚的研究相對匱乏，于海天等［6］對蠶豆鮮籽粒長、寬和厚的研究表明變異系數(shù)表現(xiàn)為籽粒寬>籽粒長>籽粒厚，與該試驗結(jié)果存在一定差異，造成這種差異的原因可能與考察的蠶豆基因型和籽粒類型有關(guān)。

該研究對莢長、莢寬、籽粒長、籽粒寬和籽粒厚與單株產(chǎn)量之間的相關(guān)分析結(jié)果表明，莢長與單株產(chǎn)量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系（R2=0.333），這與顧文祥等［18］的研究結(jié)果一致。與莢長不同的是蠶豆莢寬、粒長、粒寬和粒厚與單株產(chǎn)量之間則無顯著相關(guān)性，然而，易衛(wèi)平等［17］研究表明蠶豆莢寬與單株產(chǎn)量之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，另外，少量有關(guān)籽粒長、籽粒寬和籽粒厚的研究則表明籽粒長、籽粒寬和籽粒厚均與產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)［6］。因此，有關(guān)蠶豆果莢性狀與其產(chǎn)量之間的相互關(guān)系及其與蠶豆基因型和籽粒類型之間的相互關(guān)聯(lián)規(guī)律還有待進一步研究。通過對果莢各性狀的研究顯示，莢長與莢寬之間呈極顯著正相關(guān)，這與張炯等［19］的研究結(jié)果不一致，可能為蠶豆基因型差異所致。在品種選育過程中，目標(biāo)性狀指標(biāo)的優(yōu)劣及其穩(wěn)定性需要重點考慮，如長莢品種的選育可以選擇莢長較長且變異系數(shù)較小，表現(xiàn)穩(wěn)定的材料，大粒品種的選育則需兼顧籽粒較長，籽粒較寬，莢寬較寬且變幅小穩(wěn)定性佳的群體材料，而籽粒厚度在品種選育中可以作為飽滿度的重要參考依據(jù)［20-21］。該研究通過對138份蠶豆F1代材料的果莢性狀進行考察，根據(jù)不同性狀的變異及穩(wěn)定性在所有種植的材料中優(yōu)選每個性狀表現(xiàn)較好的單株，綜合考察親本組合對后代材料各性狀表現(xiàn)的指向性影響，為后代的品種選育提供基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

（1）該研究表明蠶豆F1代5個果莢農(nóng)藝性狀中粒長與粒寬、粒長與莢寬、粒寬與粒厚、粒寬與莢寬、粒厚與莢寬存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)依次為0.871、0.363、0.367、0.420、0.251。粒長與粒厚存在顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.214。莢長、莢寬、粒長、粒寬和粒厚與單株產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.333、0.004、0.005、0.010和0.006，除莢長與單株產(chǎn)量存在顯著正相關(guān)外，其余果莢性狀與單株產(chǎn)量均無顯著相關(guān)性。

（2）5個果莢農(nóng)藝性狀的變異幅度最小的是粒長，為4.81%，最大的是莢寬，為10.56%，其次是莢長，為7.77%，其余2個性狀中，粒寬為6.25%，粒厚為5.82%。該試驗結(jié)果表明蠶豆5個主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)都相對較小，穩(wěn)定性表現(xiàn)均較好，可供后代選擇的范圍也較小。通過正態(tài)檢驗發(fā)現(xiàn)5個果莢農(nóng)藝性狀均服從正態(tài)分布。

（3）通過聚類分析發(fā)現(xiàn)籽粒長、籽粒寬、籽粒厚、莢長主要是受母本的影響，而莢寬主要受父本的影響，對后代的育種有重要的參考價值，為蠶豆下一步育種工作中優(yōu)良后代的選擇提供參考。

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