黃淮海地區(qū)（南片）夏大豆產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀關(guān)系的分析

牛永鋒 昝 凱 陳亞光 王鳳菊 楊雨陽 牛 靜 徐淑霞

（安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/河南省優(yōu)質(zhì)大豆改良工程技術(shù)研究中心 河南 安陽 455000）

當(dāng)前大多育種家在大豆育種中都十分關(guān)心產(chǎn)量表現(xiàn)， 但大豆產(chǎn)量是一個(gè)受多基因控制的遺傳力很低的數(shù)量性狀， 僅依據(jù)品系在特定條件下的產(chǎn)量高低進(jìn)行篩選具有很大的盲目性和不確定性，因此在大豆育種中通過與產(chǎn)量緊密相關(guān)且遺傳力高的性狀進(jìn)行篩選是一個(gè)更加容易實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)的方法。

大豆產(chǎn)量與主要性狀的關(guān)系是許多大豆育種工作者關(guān)注的重要課題，并就此進(jìn)行了大量研究，但由于研究方法、試驗(yàn)對(duì)象及試驗(yàn)環(huán)境等條件的不同，這些學(xué)者的研究結(jié)果各有不同。 韓秉進(jìn)等[1]的研究表明，肥料是影響產(chǎn)量性狀的重要因素，3 粒莢數(shù)、4 粒莢數(shù)、有效莢數(shù)、每莢粒數(shù)、結(jié)莢節(jié)位等5 個(gè)性狀是大豆產(chǎn)量的主導(dǎo)因子；張海燕等[2]的研究表明，大豆產(chǎn)量與主要數(shù)量性狀的關(guān)聯(lián)度大小依次為單株粒數(shù)、株高、單株莢數(shù)、百粒重、節(jié)數(shù)、單株粒重和分枝數(shù)；石惠等[3]的研究表明，產(chǎn)量與單株莢數(shù)、每莢粒數(shù)和單株粒重密切相關(guān)；郝瑞蓮等[4]的研究表明，單株粒重對(duì)產(chǎn)量的影響最大， 生育期、 百粒重、 株高等作用較大， 其次為單株莢數(shù)和每莢粒數(shù)， 有效分枝的影響較小。 王秋玲等[5]、程亮[6]、陳學(xué)珍等[7]、劉歆等[8]也對(duì)大豆產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)系進(jìn)行了較多研究，但這類研究大多僅限于產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)系，對(duì)與產(chǎn)量緊密相關(guān)的農(nóng)藝性狀相互間的關(guān)系研究報(bào)道較少。

本研究擬通過相關(guān)性分析、 回歸分析找到與產(chǎn)量緊密相關(guān)的綜合農(nóng)藝性狀， 并利用灰色關(guān)聯(lián)分析法分析該性狀與其他表型性狀間的關(guān)系， 旨在為黃淮海地區(qū)高產(chǎn)大豆新品種的選育提供較直觀的篩選和鑒定表型標(biāo)記。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)取自2021 年國家黃淮海地區(qū) （南片）夏大豆品種試驗(yàn)總結(jié)。 因國家黃淮海地區(qū)（南片）夏大豆區(qū)域試驗(yàn)包含A、B 兩組試驗(yàn)，為便于統(tǒng)計(jì)分析，將A、B 兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)作合并分析處理。 2021 年國家黃淮海南片夏大豆區(qū)試中參試品種含A、B 兩組對(duì)照在內(nèi)共32 個(gè)（表1）。

表1 參試品種（系）農(nóng)藝性狀原始數(shù)據(jù)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，6 行區(qū)，行長6 m，行距0.5 m，計(jì)產(chǎn)面積12 m2。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

農(nóng)藝性狀調(diào)查按照 《國家大豆品種區(qū)域試驗(yàn)調(diào)查項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，在生育期內(nèi)，調(diào)查產(chǎn)量（X0）、生育期（X1）、株高（X2）、底莢高度（X3）、主莖節(jié)數(shù)（X4）、有效分枝數(shù)（X5）、單株莢數(shù)（X6）、單株粒數(shù)（X7）、單株粒重（X8）、百粒重（X9）、粗蛋白含量（X10）、粗脂肪含量（X11）等12 個(gè)性狀。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2013 進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和相關(guān)性分析，SPSS 20.0 進(jìn)行產(chǎn)量和主要性狀的回歸分析和原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化， 根據(jù)以下公式計(jì)算產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的灰色關(guān)聯(lián)度r。

式中，X0（k）為參考數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)化后的值；Xij（k）為第i 個(gè)參試品種第j 個(gè)性狀標(biāo)準(zhǔn)化后的值；ρ 為分辨系數(shù)，常取0.5；k 為性狀數(shù)（i=1~32，j=1~11，k=1~10）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同大豆品種（系）的性狀變異特征

由表1 可知，參試大豆品種（系）的主要性狀變異系數(shù)存在一定差異，考察的12 個(gè)性狀中，生育期變異系數(shù)最小，為2.31%，株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)和有效分枝等與株型有關(guān)的性狀變異系數(shù)在9.12%～35.94%，平均變異系數(shù)為18.70%，其中有效分枝的變異系數(shù)最大（35.94%），主莖節(jié)數(shù)的最?。?.12%）。 產(chǎn)量構(gòu)成因素中單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重變異系數(shù)在6.35%～14.74%， 平均變異系數(shù)為11.40%， 其中單株粒重的最小 （6.35%）， 單株莢數(shù)的最大（14.74%）。 粗蛋白含量（3.43%）和脂肪含量（5.52%）等品質(zhì)性狀的變異系數(shù)均較小。 產(chǎn)量的變異系數(shù)為5.59%，說明參試品種（系）的產(chǎn)量差異不大。以上分析表明32 份參試品種（系）的遺傳多樣性水平較高，有效分枝數(shù)、株高、底莢高度、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重等性狀還有一定改良空間，開展品質(zhì)育種仍需進(jìn)一步挖掘相關(guān)種質(zhì)資源。

2.2 主要性狀的相關(guān)性分析

對(duì)32 個(gè)參試大豆品種（系）的12 個(gè)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析， 結(jié)果表明每個(gè)性狀均與其他某個(gè)或多個(gè)性狀間存在顯著相關(guān)性。 由表2 可知，產(chǎn)量與單株粒重呈顯著正相關(guān)， 說明提高單株粒重可有效提高產(chǎn)量；單株粒重與生育期、單株莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，因此黃淮海地區(qū)大豆育種單位可因地制宜提高單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)和有效分枝數(shù)，促進(jìn)單株粒重的提高，從而有效提高產(chǎn)量。 百粒重與株高、單株莢數(shù)和單株粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)顯著負(fù)相關(guān)， 說明選育大粒高產(chǎn)品種存在一定難度；粗蛋白含量和脂肪含量呈顯著負(fù)相關(guān)，說明選育蛋脂雙高品種難度也較大。

表2 參試品種（系）主要性狀的相關(guān)性分析

2.3 產(chǎn)量與主要性狀的回歸分析

由參試品種（系）的產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的回歸系數(shù)可知（表3），生育期、有效分枝數(shù)和單株粒重與產(chǎn)量間存在正向線性關(guān)系， 其中單株粒重與產(chǎn)量的線性關(guān)系達(dá)顯著水平。 其他性狀均與產(chǎn)量表現(xiàn)出負(fù)向線性關(guān)系， 其中單株莢數(shù)與產(chǎn)量的線性關(guān)系達(dá)顯著水平。 由此可知，在考察的農(nóng)藝性狀中單株粒重對(duì)提高大豆產(chǎn)量的作用較顯著。

表3 產(chǎn)量與主要性狀的回歸系數(shù)

2.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析

為明確單株粒重與其他農(nóng)藝性狀的關(guān)系， 將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后以單株粒重（X8）為參考數(shù)列，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度公式計(jì)算參試大豆品種（系）農(nóng)藝性狀與單株粒重的關(guān)聯(lián)度（表4）。 由表4 可知，參試品種（系）10 個(gè)主要性狀與單株粒重關(guān)聯(lián)度的順序?yàn)橹髑o節(jié)數(shù)＞單株粒數(shù)＞株高＞百粒重＞粗蛋白含量＞底莢高度＞單株莢數(shù)＞生育期＞脂肪含量＞有效分枝數(shù)。 關(guān)聯(lián)度越大， 則該性狀對(duì)單株粒重的影響越大， 反之則影響越小， 主莖節(jié)數(shù)和單株粒數(shù)與單株粒重的關(guān)聯(lián)度均＞0.7， 表明上述2 個(gè)性狀對(duì)單株粒重的影響最大，因此在黃淮海南片地區(qū)應(yīng)注意篩選適宜的主莖節(jié)數(shù)和單株粒數(shù)，促進(jìn)單株粒重的提高。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

性狀的變異系數(shù)可在一定程度上反映作物的遺傳多樣性。 本研究對(duì)32 份大豆品種（系）的12 個(gè)主要性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，考察的性狀均存在不同程度的遺傳變異， 說明黃淮海南片大豆種質(zhì)資源類型較豐富。 在株型要素（株高、底莢高度、有效分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)）、產(chǎn)量構(gòu)成要素（單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重）、品質(zhì)要素（粗蛋白含量、脂肪含量）和生育期等與產(chǎn)量有關(guān)的不同類別要素中，株型要素的平均變異系數(shù)最大， 為18.70%， 其中有效分枝變異系數(shù)最大 （35.94%）， 其次為底莢高度（16.52%）和株高（13.23%），主莖節(jié)數(shù)最?。?.12%），說明當(dāng)前育種家對(duì)大豆的株型特征關(guān)注點(diǎn)不盡相同，這也是黃淮海地區(qū)（南片）在不同大豆品種產(chǎn)量相差不大的情況下突出品種特色的一個(gè)重要突破點(diǎn)。 在本研究中，雖然株型要素和產(chǎn)量構(gòu)成要素變異系數(shù)較大，但產(chǎn)量的變異系數(shù)僅為5.59%，可以看出當(dāng)前黃淮海南片地區(qū)的大豆品種（系）在綜合協(xié)調(diào)大豆各類性狀以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)育種方面仍需不斷探索。

相關(guān)性分析和回歸分析表明產(chǎn)量與單株粒重呈顯著正相關(guān)， 說明提高單株粒重對(duì)促進(jìn)產(chǎn)量的提高有重要作用。 單株粒重由單株粒數(shù)和百粒重構(gòu)成，汪寶卿等[9]的研究表明，單株粒重的增加主要依賴單株粒數(shù)的增加，百粒重對(duì)單株粒重有重要貢獻(xiàn)。 本研究利用灰色關(guān)聯(lián)度法探究了單株粒重與大豆主要性狀的關(guān)系， 結(jié)果表明， 10 個(gè)主要性狀與單株粒重關(guān)聯(lián)度的順序?yàn)橹髑o節(jié)數(shù)＞單株粒數(shù)＞株高＞百粒重＞粗蛋白含量＞底莢高度＞單株莢數(shù)＞生育期＞脂肪含量＞有效分枝數(shù)，單株粒數(shù)和百粒重與單株粒重關(guān)系緊密，這與汪寶卿等的研究結(jié)果一致，申忠寶等[10]的研究也有相似結(jié)論。 需要指出的是， 本研究中主莖節(jié)數(shù)和株高與單株粒重的關(guān)聯(lián)度也較高， 其中主莖節(jié)數(shù)與單株粒重的關(guān)聯(lián)度最高， 而主莖節(jié)數(shù)與株高呈極顯著正相關(guān)， 說明株高對(duì)單株粒重也有重要影響。 有研究表明株高與產(chǎn)量關(guān)系密切， 其通過生育期、 有效分枝數(shù)等農(nóng)藝性狀對(duì)產(chǎn)量的間接效應(yīng)影響產(chǎn)量[11]，本研究中株高的變異系數(shù)為13.23%， 說明當(dāng)前育種家對(duì)黃淮海南片地區(qū)合理的大豆株高仍存在較大的認(rèn)知差異， 在育種過程中如何把握和平衡株高及其相關(guān)要素與單株粒重的關(guān)系仍需要不斷探索。

大豆產(chǎn)量的形成是多因素相互作用的結(jié)果，本研究中雖然明確了單株粒重的提高對(duì)產(chǎn)量有積極的促進(jìn)作用， 但在實(shí)際的田間育種工作中單株粒重是一個(gè)較難從大豆表型直觀判斷的綜合性狀指標(biāo)，其實(shí)際上由單株莢數(shù)、每莢粒數(shù)和百粒重等表觀指標(biāo)決定， 但本研究中的回歸分析表明單株莢數(shù)與產(chǎn)量存在顯著的負(fù)向線性關(guān)系， 灰色關(guān)聯(lián)度分析表明單株莢數(shù)和百粒重與單株粒重關(guān)聯(lián)度分別為0.644 4 和0.685 2，表明在育種中應(yīng)注意將單株莢數(shù)控制在合理范圍內(nèi)， 同時(shí)盡可能提高每莢粒數(shù)和百粒重。

3.2 結(jié)論

本研究通過對(duì)32 份黃淮海南片地區(qū)大豆品種（系）的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的綜合分析，明確了單株粒重與產(chǎn)量間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系， 提高單株粒重可以有效提高產(chǎn)量。 灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明，主莖節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)、株高和百粒重與單株粒重的關(guān)聯(lián)度較高， 在育種過程中應(yīng)注意把握和平衡以上4 個(gè)性狀的篩選，將株高控制在適宜機(jī)械化收獲的范圍內(nèi)，促進(jìn)單株粒重和產(chǎn)量的提高。