高寒區(qū)150份豌豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析

摘要：高寒區(qū)匱乏的豆科牧草限制了其飼草的產(chǎn)量和品質(zhì)，發(fā)展產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)的豌豆是高寒人工飼草基地建設(shè)的關(guān)鍵。為篩選高寒區(qū)優(yōu)良的豌豆種質(zhì)資源，本研究以國(guó)內(nèi)外150份豌豆種質(zhì)資源為研究對(duì)象，采用主成分分析、聚類分析方法對(duì)供試豌豆種質(zhì)資源開(kāi)展農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)及遺傳多樣性分析。結(jié)果表明：供試豌豆種質(zhì)資源的數(shù)量性狀遺傳變異系數(shù)大，6個(gè)質(zhì)量性狀的平均變異系數(shù)與遺傳多樣性指數(shù)分別為32.22%和0.96，17個(gè)數(shù)量性狀的平均變異系數(shù)與遺傳多樣性指數(shù)分別是41.39%，1.79。17個(gè)農(nóng)藝性狀簡(jiǎn)化為6個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為72.25%；系統(tǒng)聚類分析方法將150份豌豆材料分為產(chǎn)草量、籽粒數(shù)量和籽粒大小3大類群。因此，本研究可為適宜高寒區(qū)種植優(yōu)異豌豆種質(zhì)資源篩選、選育及豌豆種質(zhì)資源保護(hù)利用奠定理論基礎(chǔ)和提供基本依據(jù)。

關(guān)鍵詞：豌豆；種質(zhì)資源；農(nóng)藝性狀；遺傳多樣性

中圖分類號(hào)：S326 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2023）07-2116-12

Genetic Diversity Analysis of Agronomic Traits of 150 Pisum sativum Germplasm Resources in Alpine Region

ZHANG Peng， BAO Gen-sheng*， JIA Zhi-feng， LIU Wen-hui

（Qinghai university Qinghai Academy of Animal Science and Veterinary Medicine， Key Laboratory of Superior Forage Germplasm in the Qinghai-Tibetan Plateau， Xining， Qinghai Province 810016， China）

Abstract：Shortage of legume with high productivity and quality was considered as one of the vital limited factors in husbandry of alpine regions. Breeding legume species with high productivity and good palatability was critical factor to determine the achievement in establishment of artificial grassland. However，little studies have paid an attention to the breeding of strong adaptability and genetic diversity of Pisum sativum germplasm in alpine regions. Therefore，150 P. sativum germplasms originated from domestic and exotic were evaluated on their agronomic traits and genetic diversities through the principal component （PCA） and cluster analysis. Our results revealed that the coefficient of genetic variation of quantitative traits among the 150 examined P. sativum germplasms were relatively large，the average variation coefficient and genetic diversity index of 6 qualitative traits are 32.22% and 0.96，respectively. Similarly，the average variation coefficients and genetic diversity indexes of 17 quantitative traits were 41.39% and 1.79. Agronomic traits of 150 tested germplasms could be classify into 6 principal components，and the cumulative contribution of those components reached to 72.25% according to the PCA. Furthermore，150 tested P. sativum germplasms could be divided into three group as forage yield group，grain quantity group and seed size group based on the methodical cluster analysis. Our results would provide a theoretical foundation and basic support for selecting and breeding of strong adaptive P. sativum germplasm for establishing high quality artificial grassland in alpine regions.

Key words：Pisum sativum;Germplasm resource;Agronomic traits;Genetic diversity

豌豆（Pisum sativum L.）原產(chǎn)于地中海及中亞地區(qū)，是豆科豌豆屬的一年生攀援草本植物，為集糧、菜、肥、飼為一體的多用途作物^[1]，在我國(guó)廣泛種植。豌豆嫩莖葉富含蛋白質(zhì)和多種維生素，已成為人類日糧的重要組成部分^[2]；同時(shí)，豌豆根部形成的根瘤能固定大氣中的氮素，將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的氮素，進(jìn)而有效提高貧瘠土壤的肥力；另外，豌豆植株富含粗蛋白和家畜生長(zhǎng)所需的微量元素，成為家畜喜食的優(yōu)質(zhì)牧草^[3]。豌豆具有喜冷涼、耐寒旱、耐瘠薄等特點(diǎn)，適于在我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)種植^[4]，其作為優(yōu)良牧草和輪作倒茬作物在緩解草畜矛盾、提升土壤肥力和生態(tài)環(huán)境治理方面發(fā)揮重要作用^[5-6]。

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全球有99個(gè)國(guó)家種植豌豆，種植面積排名前五的國(guó)家分別為加拿大、俄羅斯、中國(guó)、印度和美國(guó)^[7]。中國(guó)豌豆的種植面積、產(chǎn)量?jī)H次于蠶豆，是我國(guó)第二大食用豆類作物^[8]。世界各國(guó)均特別重視對(duì)豌豆種質(zhì)資源的收集、保存及利用，全球保存豌豆種質(zhì)資源數(shù)量已高達(dá)34 000余份，而我國(guó)豌豆種質(zhì)資源數(shù)量少，共征集到蠶、豌豆資源近萬(wàn)份，尚有部分省及重點(diǎn)地區(qū)有待進(jìn)一步征集^[9]，長(zhǎng)期存在品種單一、優(yōu)良親本匱乏、品種退化等問(wèn)題^[10]。近年來(lái)，國(guó)家已將種質(zhì)資源遺傳多樣性保護(hù)研究提升至國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃，國(guó)內(nèi)學(xué)者先后對(duì)豌豆資源遺傳多樣性開(kāi)展了一系列研究。萬(wàn)述偉等^[11]對(duì)國(guó)內(nèi)外271份豌豆種質(zhì)資源遺傳多樣性研究發(fā)現(xiàn)，初始莢位是決定遺傳多樣性的最關(guān)鍵指標(biāo)，而小區(qū)產(chǎn)量是影響性狀變異系數(shù)的核心因素。賀晨邦等^[12]對(duì)624份國(guó)內(nèi)外栽培豌豆核心種質(zhì)進(jìn)行了遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)其遺傳多樣性豐富，其中20個(gè)形態(tài)性狀的平均多樣性指數(shù)均大于1.369。李群等^[13]基于SSR標(biāo)記方法對(duì)全球228份豌豆種植資源遺傳多樣性研究發(fā)現(xiàn)亞洲地區(qū)豌豆資源遺傳變異系數(shù)最高，而非洲地區(qū)遺傳變異系數(shù)最低。宗緒曉等^[14]利用SSR標(biāo)記方法對(duì)我國(guó)1221份地方豌豆種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古地區(qū)豌豆品種遺傳多樣性最高，遼寧地區(qū)最低，闡明原生境的地理、氣候因素對(duì)中國(guó)地方豌豆品種的遺傳距離存在顯著影響。其中，青海省豌豆種群存在明顯的地域獨(dú)特性^[15]，成為全國(guó)春播豌豆主要種植區(qū)。

青海地區(qū)處于青藏高原腹地，寒冷、干旱等極端逆境較多，引進(jìn)紫花苜蓿（Medicago sativa）、白花草木樨（Melilotus albus）等多年生優(yōu)良豆科牧草在高海拔地區(qū)不能安全越冬，致使豆科牧草匱缺，成為限制青海牧草產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵限制因子^[16]。一年生禾豆混播草地是解決高寒地區(qū)牧草產(chǎn)量低、品質(zhì)差的有效措施^[17-19]。然而，禾豆混播體系中豆科品種以箭筈豌豆（Vicia sativa）或飼用蠶豆（Vicia faba）為主，面臨可選品種少、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)資源極度缺乏的問(wèn)題^[20]?；诖?，本研究以青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院種質(zhì)資源庫(kù)保存的150份豌豆材料為研究對(duì)象，采用主成分分析和聚類分析對(duì)不同豌豆材料的形態(tài)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析，評(píng)估不同豌豆材料間的遺傳多樣性，以期為適合高寒區(qū)優(yōu)異豌豆材料篩選、提高人工草地產(chǎn)量品質(zhì)及促進(jìn)青海草地畜牧業(yè)健康發(fā)展提供重要的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試150份豌豆材料是20世紀(jì)80年代至今廣泛收集并保存于青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院草原所種質(zhì)資源庫(kù)，供試豌豆材料基本信息詳見(jiàn)表1。其中，國(guó)內(nèi)品種50份，青海16份，其中地方品種7份，其余43份均為育成品種，西藏和寧夏各7份，陜西5份，北京4份，內(nèi)蒙古3份，甘肅和江蘇各2份，廣東、香港、黑龍江、四川各1份；國(guó)外品種61份，皆為育成品種，其中俄羅斯22份，加拿大17份，南斯拉夫10份，匈牙利5份，美國(guó)和英國(guó)各2份，荷蘭、保加利亞、澳大利亞各1份，其余39份種質(zhì)資源來(lái)源不明。上述豌豆材料每隔5年在青海省海東市民和縣中川鄉(xiāng)朱家?guī)X村（35°57′05.0″N，102°47′10.3″E，海拔1 820 m）進(jìn)行擴(kuò)繁以保持種子活力。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于青海省海東市樂(lè)都區(qū)壽樂(lè)鎮(zhèn)熊家灣村（36°33′24″N，102°24′01″E，海拔2 150 m），屬高原大陸性氣候，年均氣溫7.3℃，年均降水量330 mm，降雨集中在每年6—8月，年均無(wú)霜期120 d。種植前茬作物為油菜。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量分別為14.8，1.26 g·kg^-1，速效磷和速效鉀含量分別為13.2和176 mg·kg^-1。

1.3 試驗(yàn)方法

2020年5月中旬進(jìn)行播種，播種前對(duì)試驗(yàn)田進(jìn)行翻地、平整、鎮(zhèn)壓等處理。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)種植面積為2 m×5 m，且每份豌豆材料均種植3個(gè)小區(qū)，小區(qū)間設(shè)置寬1 m保護(hù)行。按照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣豌豆種植最佳時(shí)期為4月中旬，為確保豌豆材料能正常完成生育期，采用起壟覆膜措施，每壟長(zhǎng)4 m、寬30 cm、高25 cm，壟間距20 cm，每個(gè)小區(qū)種植4壟。采用穴播方法在壟上進(jìn)行豌豆資源種植，穴間距10 cm，每穴內(nèi)播種兩粒種子。播種后，壟上鋪覆寬度80 cm的白色農(nóng)用薄膜塑料，四周用土壓實(shí)。播種5天后，每天觀察種子出苗情況，若豌豆子葉破土，立即撕破子葉上面薄膜塑料以防燙傷子葉。由于試驗(yàn)地灌溉條件便利，分別在開(kāi)花期和節(jié)莢期漫灌1次，出苗期至收獲期進(jìn)行人工田間除雜3次。

2020年8月，每份供試豌豆材料在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選長(zhǎng)勢(shì)一致5個(gè)單株開(kāi)展數(shù)量性狀測(cè)定，測(cè)定項(xiàng)目包括：莢長(zhǎng)、莢寬、主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、單株分枝數(shù)、始莢節(jié)位、單株莢數(shù)、每果節(jié)莢數(shù)、果柄長(zhǎng)度、株高、莖粗、鮮莢籽粒數(shù)、單株籽粒重、株高、粒長(zhǎng)、粒寬和百粒重。9月豌豆成熟期在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選5個(gè)單株分別對(duì)單株質(zhì)量性狀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定項(xiàng)目包括：鮮莢莢形、粒形、種子表面、粒色、臍色、鮮莢色進(jìn)行測(cè)定。其中，農(nóng)藝性狀觀測(cè)依據(jù)《豌豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行^[21]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22. 0軟件計(jì)算供試豌豆數(shù)量和質(zhì)量性狀的平均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)差（s）及變異系數(shù)，并對(duì)供試豌豆材料的數(shù)量和質(zhì)量性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析。其中，遺傳傳多樣性指數(shù)（H′，Shannon-Wiener diversity index）的計(jì)算方法主要基于供試豌豆材料各觀測(cè)性狀的X和s值，劃分為10個(gè)等級(jí)，第1級(jí)[X_i＜（X-2s）]、第2級(jí)X₁lt;X₂=（X-1.5 s）lt;X₃=（X-1.0 s）、……第10級(jí)[X₁₀≥（X+2 s）]，即X+0 s，X±0.5 s，X±1.0 s，X±1.5 s，X±2.0 s，每0.5 s為1級(jí)。計(jì)算每一分級(jí)占資源總數(shù)的百分比為每一級(jí)的相對(duì)頻率P_i，從而得出多樣性指數(shù)^[22]。

式中，P_i為某性狀第i級(jí)別內(nèi)供試豌豆份數(shù)占總供試豌豆材料份數(shù)的百分比。接著采用主成分分析（PCA，Principal component analysis）和聚類分析（CA，Cluster analysis）分別在SPSS 22. 0以及Origin 2021軟件中完成，其中聚類方法采用系統(tǒng)聚類法，種質(zhì)間遺傳距離為歐氏距離^[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 豌豆種質(zhì)資源質(zhì)量性狀特征及遺傳多樣性

供試豌豆材料株型、莢形和種子表面形狀和顏色差異較大。其中，株型可分為：高大分枝少、高大分枝多，矮生型、莖葉細(xì)分支多和卷須型等（圖1a-e）；同時(shí)，鮮莢莢形可分為：直形、聯(lián)珠形，馬刀形，劍形和鐮刀形等（圖1 f-j）；另外，種子依據(jù)種子表面和顏色可分為：白色表面光滑、黃色表面褶皺、灰色斑紋表面光滑、灰色斑紋表面褶皺等類型種子（圖2）。可供試豌豆材料6個(gè)表型質(zhì)量性狀分布類型和頻率分析發(fā)現(xiàn)，直形莢形占供試豌豆材料鮮莢莢形70%，扁球形、球形和柱形種子分別占供試豌豆種子粒形的36.7%，24.0%和39.3%。表面飽滿光滑種子占供試豌豆材料種子表面54%，斑紋色籽粒占供試豌豆籽粒顏色50%，黃色、黑色和灰白色分別占供試豌豆籽粒臍色總數(shù)的46.0%，46.7%和7.3%。綠色和黃色鮮莢分別占供試豌豆鮮莢的66.7%和33.3%（圖3）。豌豆6個(gè)表型質(zhì)量性狀遺傳多樣性分析發(fā)現(xiàn)，平均遺傳多樣性指數(shù)為0.96，其中，粒色遺傳多樣性指數(shù)最高（1.18）而鮮莢色最低（0.64）（表2）；遺傳多樣性指數(shù)綜合排序?yàn)椋毫Ｉ玖Ｐ危痉N子表面＞鮮莢莢形＞臍色＞鮮莢色（表2）。另外，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)間未表現(xiàn)出一致性，例如，鮮莢莢形的遺傳多樣性指數(shù)（0.96）略低于平均水平，而變異系數(shù)（42.51%）卻高于平均水平（表2）。

2.2 豌豆種質(zhì)資源數(shù)量性狀變異及遺傳多樣性

不同數(shù)量性狀間差異大，其中，數(shù)量性狀的平均變異系數(shù)為41.39%，鮮莢籽粒數(shù)變異系數(shù)最大（74.51%），其次是單株莢數(shù)（68.46%），而鮮莢長(zhǎng)變異系數(shù)最?。?8.84%）（表3）。同時(shí)，供試150份豌豆種質(zhì)資源的17個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)均大于10%。另外，150份豌豆種質(zhì)資源數(shù)量性狀的平均遺傳多樣性指數(shù)為1.79。其中，鮮莢長(zhǎng)的遺傳多樣性指數(shù)最高（2.18），主莖節(jié)數(shù)和株高次之（分別為2.06和2.04），而單株分枝數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)最低（0.94），其余數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)介于1～2。綜合分析數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)排序?yàn)椋乎r莢長(zhǎng)＞主莖節(jié)數(shù)＞株高＞節(jié)間長(zhǎng)度＞草產(chǎn)量＞始莢節(jié)位＞百粒重＞鮮莢籽粒數(shù)＞籽粒產(chǎn)量＞每果結(jié)莢數(shù)＞單株莢數(shù)＞果柄長(zhǎng)度＞鮮莢寬＞粒寬＞粒長(zhǎng)＞莖粗＞單株分枝數(shù)。

2.3 豌豆主要性狀相關(guān)性分析

150份豌豆種質(zhì)資源的17個(gè)農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，大多農(nóng)藝性狀間存在顯著或極顯著的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系（表4）。其中，草產(chǎn)量與鮮莢長(zhǎng)、鮮莢寬呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05，表4），與主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、單株分枝數(shù)、單株莢數(shù)、每果結(jié)莢數(shù)、果柄長(zhǎng)度以及株高呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01，表4）；籽粒產(chǎn)量與鮮莢籽粒數(shù)呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05，表4），與單株分枝數(shù)、百粒重、草產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01，表4）。

2.4 豌豆種質(zhì)資源17個(gè)數(shù)量性狀的主成分分析

對(duì)150份豌豆材料的17個(gè)數(shù)量性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，PCA分析使150份豌豆材料的17個(gè)數(shù)量性狀之間的影響更為顯著（圖4）。按照特征值大于1的原則，提取了6個(gè)主成分，方差貢獻(xiàn)率為72.25％，其中，第一和第二主成分分別解釋了21.5%和15.8%的方差（圖4）。表5列出了各主成分特征向量，第一、第二主成分特征值為分別為3.65，2.69。第一主成分中鮮莢長(zhǎng)、鮮莢寬、始莢節(jié)位、粒長(zhǎng)、粒寬及百粒重的載荷為負(fù)值，其余數(shù)量性狀均為正值。其中，載荷較高性狀（株高、草產(chǎn)量、單株分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)和每果結(jié)莢數(shù)）均與籽粒產(chǎn)量正相關(guān)，說(shuō)明第一主成分主要反映數(shù)量性狀對(duì)種子產(chǎn)量增產(chǎn)有明顯的意義。第二主成分中果柄長(zhǎng)度、鮮莢寬、莖粗和鮮莢長(zhǎng)載荷值均與豌豆籽粒性狀呈正相關(guān)，說(shuō)明第二主成分主要反映豌豆鮮莢數(shù)量和大小有關(guān)（圖4）。

2.5 豌豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的聚類分析

150份豌豆種質(zhì)資源的17個(gè)數(shù)量性狀、6個(gè)質(zhì)量性狀進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，將供試豌豆種質(zhì)資源劃分為3個(gè)類群（圖5）。由表6知，第Ⅰ、Ⅱ類群的鮮莢莢形均以直形為主，第Ⅲ類群的鮮莢莢形以馬刀形為主；第Ⅰ、Ⅲ類群種子表面以光滑為主，第Ⅱ類群的種子表面以光滑、凹坑為主；第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類群的粒色均已斑紋為主；第Ⅰ、Ⅲ類群臍色主要以黑、黃為主，第Ⅱ類群的臍色主要以黑色為主；第Ⅰ、Ⅲ類群鮮莢色主要以綠色為主，第Ⅱ類群的鮮莢色以綠、黃為主；第Ⅰ類群粒形以扁球形為主，第Ⅱ、Ⅲ類群粒形以柱形為主（表6）。此外，鮮莢長(zhǎng)、粒長(zhǎng)、粒寬、百粒重、莖粗、始莢節(jié)位、鮮莢籽粒數(shù)在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ個(gè)類群兩兩間均沒(méi)有顯著性差異；第Ⅰ類群和第Ⅱ、Ⅲ類群的鮮莢寬無(wú)顯著性差異，第Ⅱ、Ⅲ類群的鮮莢寬有顯著性差異（Plt;0.05）；第Ⅰ、Ⅲ類群的籽粒產(chǎn)量、節(jié)間長(zhǎng)度、株高、主莖節(jié)數(shù)、單株分枝數(shù)均無(wú)顯著性差異，第Ⅱ和Ⅰ、Ⅲ類群的籽粒產(chǎn)量、節(jié)間長(zhǎng)度、株高、主莖節(jié)數(shù)、單株分枝數(shù)均有顯著性差異（Plt;0.05）；第Ⅰ類群和第Ⅱ、Ⅲ類群的果柄長(zhǎng)度有顯著性差異，第Ⅱ、Ⅲ類群的鮮莢寬無(wú)顯著性差異，草產(chǎn)量、單株莢數(shù)、每果結(jié)莢數(shù)在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ個(gè)類群兩兩間均有顯著性差異（Plt;0.05）。

第Ⅰ類群包含96份材料，占供試豌豆資源總數(shù)的64%。該類群果柄長(zhǎng)度在3個(gè)類群中最高為11.15 mm，變異系數(shù)為25.40%；其余16個(gè)數(shù)量性狀均值均在3個(gè)類群中處于中等水平；鮮莢長(zhǎng)、粒長(zhǎng)、粒寬以及籽粒產(chǎn)量的變異系數(shù)均最高，其余數(shù)量性狀的變異系數(shù)均介于第Ⅱ類群和第Ⅲ類群之間；從來(lái)源看，此類群中來(lái)自國(guó)內(nèi)的豌豆材料有22份，國(guó)外豌豆材料55份，未知豌豆材料19份（圖5）。

第Ⅱ類群包含42份材料，占資源總數(shù)的28%，其中鮮莢長(zhǎng)、鮮莢寬、粒長(zhǎng)、粒寬、始莢節(jié)位以及鮮莢籽粒數(shù)最高，分別為59.69，11.89，7.24，6.06 mm，3.51個(gè)，其余10個(gè)數(shù)量性狀在此類群中均最低（表6）。鮮莢長(zhǎng)、粒長(zhǎng)、百粒重和粒寬、單株籽粒產(chǎn)量的變異系數(shù)介于3個(gè)類群中間和低于其他2個(gè)類群，為18.70%，18.95%，37.49%和15.59%，36.10%，其余11個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)在3個(gè)類群中均最高（表6）。此外，從來(lái)源看，此類群中來(lái)自國(guó)內(nèi)的豌豆材料有16份，來(lái)自國(guó)外的豌豆材料有6份，未知來(lái)源的資源有20份（圖5）。

第Ⅲ類群僅有12份豌豆種質(zhì)資源，占資源總數(shù)的8%。單株籽粒產(chǎn)量、節(jié)間長(zhǎng)度、株高、莖粗、草產(chǎn)量、單株莢數(shù)、每果結(jié)莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單株分枝數(shù)均值在此類群中的值最高，分別為44.44 g，94.77 mm，181.94 cm，5.35 mm，197.24 g，201.64個(gè)，11.24個(gè)，28.54個(gè)，4.19個(gè)，其余7個(gè)數(shù)量性狀均值較低（表6）；粒寬、果柄長(zhǎng)度、主莖節(jié)數(shù)和百粒重、籽粒產(chǎn)量的變異系數(shù)介于其余兩個(gè)類群之間和最高，為19.97%，29.72%，17.81%，46.98%，44.12%，其余10個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)在3個(gè)類群中均最低（表6）；從來(lái)源看，該類群的種質(zhì)資源均來(lái)自國(guó)內(nèi)，其中青海8份，西藏4份，該類群共包含12份種質(zhì)材料（圖5）。

3 討論

遺傳多樣性是物種多樣性和生態(tài)多樣性的基礎(chǔ)，也是生物多樣性的核心，主要反映同一種群內(nèi)部和不同種群間的遺傳變異程度^[23-24]。遺傳多樣性高的物種，其所含的基因變化豐富，具有對(duì)環(huán)境壓力較強(qiáng)的適應(yīng)能力以及較大的進(jìn)化潛力^[25]。豌豆種質(zhì)資源改良的關(guān)鍵是種質(zhì)資源的有效利用，農(nóng)藝性狀的鑒定和描述是研究種質(zhì)資源最基本的方法和途徑^[26]。目前，采用形態(tài)性狀來(lái)檢測(cè)遺傳多樣性是最經(jīng)典和可行方法^[27]，即在作物的生長(zhǎng)發(fā)育期間對(duì)農(nóng)藝性狀進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)。由于表型性狀是基因多樣性的外在表現(xiàn)，因此種質(zhì)資源間種間差異性在某種程度上也能表現(xiàn)出來(lái)^[28]。豌豆基因變化豐富，種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀多樣，其表現(xiàn)出極多的數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀。

3.1 豌豆種質(zhì)資源表型性狀的遺傳多樣性分析

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)150份豌豆種質(zhì)資源的6個(gè)質(zhì)量性狀中鮮莢莢形以直形居多，鮮莢色以綠色為主，籽粒顏色以斑紋為主，籽粒臍色以灰白色資源占比較高。同時(shí)，種子表面飽滿光滑居多，但出現(xiàn)了皺褶的種子。原因可能是：（1）種子收獲期誤判，導(dǎo)致豌豆收獲期提前；（2）青海暖季較短造成豌豆生育期延遲，收獲期種子未完全發(fā)育成熟，以致于出現(xiàn)皺褶；（3）試驗(yàn)地缺乏灌溉條件、土壤養(yǎng)分貧瘠，在一定程度上會(huì)影響豌豆結(jié)莢和籽粒形成過(guò)程，造成部分種子表面未完全成熟，種子表面出現(xiàn)皺褶^[29]。豌豆資源具有豐富的遺傳變異，這孫敏杰等^[30]的研究結(jié)果較一致。鮮莢莢形、粒形、種子表面、粒色、臍色、鮮莢色等6個(gè)農(nóng)藝性狀變異幅度為25.93%～47.60%，平均變異系數(shù)為32.22%，種子表面的變異系數(shù)最大，為47.60%；莢長(zhǎng)、莢寬、主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、單株分枝數(shù)、初莢節(jié)位、單株莢數(shù)、每果節(jié)莢數(shù)、果柄長(zhǎng)度、株高、莖粗、鮮莢籽粒數(shù)、單株籽粒重、株高、粒長(zhǎng)、粒寬和百粒重等17個(gè)數(shù)量性狀變異幅度為18.84%～74.51%，平均變異系數(shù)為41.39%，鮮莢籽粒數(shù)的變異系數(shù)最大，為74.51%；這與張佳欣等^[31]研究結(jié)果相似，值略高于孫敏杰等^[30]的研究。這種差異的原因可能與資源種類數(shù)量及觀測(cè)農(nóng)藝性狀數(shù)量有關(guān)，部分觀測(cè)性狀對(duì)整個(gè)群體的變異系數(shù)產(chǎn)生誤差。單株分枝數(shù)、草產(chǎn)量以及株高變異系數(shù)較高，表明可以通過(guò)一定的技術(shù)手段獲得牧草高產(chǎn)品種。

遺傳多樣性指數(shù)的高低代表各性狀的分布趨勢(shì)^[32]，指數(shù)越低說(shuō)明性狀的分布越集中，指數(shù)越高說(shuō)明性狀呈均衡化趨勢(shì)分布^[33]。6個(gè)質(zhì)量性狀和17個(gè)數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)平均值分別為0.96，1.79，這與萬(wàn)述偉等^[11]研究結(jié)果相似。本研究供試150份豌豆種質(zhì)資源遺傳變異范圍較大，具有豐富的遺傳變異，這與李玲^[34]對(duì)642份國(guó)內(nèi)豌豆種質(zhì)資源遺傳多樣性研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)豌豆種質(zhì)資源具有更高的形態(tài)多樣性的結(jié)論相一致。另外，賀晨幫等^[35]對(duì)豌豆資源20個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外624份不同地理來(lái)源的豌豆資源群間的遺傳變異大。鮮莢長(zhǎng)、主莖節(jié)數(shù)以及株高3個(gè)性狀的遺傳多樣性指數(shù)均大于2.00，表明這3個(gè)性狀的分散度好，在優(yōu)異資源選育過(guò)程中可利用性更高，為我國(guó)豌豆新品種的選育能提供優(yōu)異的種質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 豌豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

農(nóng)藝性狀間相關(guān)性分析也證明，豌豆大多農(nóng)藝性狀間存在顯著的相關(guān)關(guān)系；對(duì)17個(gè)數(shù)量性狀的相關(guān)性分析表明，主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、單株莢數(shù)、單株分枝數(shù)、每果節(jié)莢數(shù)、果柄長(zhǎng)度、株高與草產(chǎn)量具有極顯著的正相關(guān)性，鮮莢長(zhǎng)、鮮莢寬與草產(chǎn)量具有顯著的負(fù)相關(guān)性，說(shuō)明鮮莢的大小制約牧草產(chǎn)量，因此在篩選牧草產(chǎn)量高的品種時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注主莖節(jié)數(shù)、節(jié)間長(zhǎng)度、單株莢數(shù)、單株分枝數(shù)、每果節(jié)莢數(shù)、果柄長(zhǎng)度、株高等這些性狀，忽略鮮莢大?。粏沃攴种?shù)、百粒重與鮮莢籽粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量具有極顯著和顯著的正相關(guān)性，表明單株分枝數(shù)、百粒重、鮮莢籽粒數(shù)可以促進(jìn)豌豆高產(chǎn)，在篩選籽粒產(chǎn)量的品種應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注單株分枝數(shù)、百粒重、鮮莢籽粒數(shù)這三個(gè)性狀；此外，單株分枝數(shù)與草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均有極顯著的正相關(guān)性，在選用糧飼兼用的豌豆品種時(shí)，可篩選單株分枝數(shù)高的豌豆品種進(jìn)行培育；另外，李莉等^[36]研究結(jié)果表明，豌豆資源呈極顯著正相關(guān)的性狀有主莖節(jié)數(shù)、株高、果節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)，豌豆的單株產(chǎn)量與單株分枝數(shù)、單株莢數(shù)極顯著正相關(guān)，這與本研究結(jié)果相似。

對(duì)17個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析，其中前6個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為72.25%，6個(gè)主成分包含的性狀信息具有一定相關(guān)性，能充分涵蓋供試150份豌豆資源17個(gè)性狀的關(guān)鍵信息。同時(shí)，6個(gè)主成分特征向量間具有相關(guān)性，第一主成分說(shuō)明這些特征向量對(duì)產(chǎn)草量的貢獻(xiàn)較大，尤其對(duì)株高影響最顯著；第三、四、六主成分與籽粒數(shù)量性狀密切相關(guān)，進(jìn)而間接影響籽粒產(chǎn)量；第二、五主成分主要反映對(duì)籽粒大小的貢獻(xiàn)情況。由此可見(jiàn)，供試150份豌豆資源可通過(guò)產(chǎn)草量、籽粒數(shù)量和籽粒大小這三類關(guān)鍵性狀對(duì)現(xiàn)有豌豆種質(zhì)綜合性狀進(jìn)行優(yōu)劣評(píng)價(jià)^[37]。

3.3 豌豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的聚類分析

聚類分析能對(duì)種質(zhì)資源的形態(tài)性狀的綜合表現(xiàn)進(jìn)行聚類，能粗略的反映出種質(zhì)資源間的親緣關(guān)系^[38]。本研究對(duì)150份豌豆種質(zhì)資源的17個(gè)數(shù)量性狀和6個(gè)質(zhì)量性狀進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn)，可將23個(gè)農(nóng)藝性狀相似的150份豌豆種質(zhì)資源分為3大類群，Ⅰ類群包括96份材料，主要以飼草與籽粒產(chǎn)量居中的豌豆種質(zhì)資源為主，此類群豌豆材料屬于糧飼兼用型豌豆資源。Ⅱ類群包含42份材料，此類群植株矮小、結(jié)莢數(shù)少但籽粒性狀優(yōu)，表明此類群可作為優(yōu)異種用型雜交材料。Ⅲ類群包括12份材料，此類群籽粒產(chǎn)量和草產(chǎn)量最高且遺傳性狀穩(wěn)定，表明該類群12份材料適合在可作為高寒區(qū)糧飼兼用型種植豆科資源。此外，從3個(gè)類群來(lái)源地來(lái)看，Ⅰ類群國(guó)內(nèi)豌豆材料22份，國(guó)外豌豆材料55份，未知來(lái)源豌豆材料19份；Ⅱ類群國(guó)內(nèi)豌豆材料16份，國(guó)外豌豆材料6份，未知來(lái)源20份；Ⅲ類群種質(zhì)資源均來(lái)自國(guó)內(nèi)，其中，青海省8份，西藏藏族自治區(qū)4份。可見(jiàn)，地理來(lái)源相同的豌豆材料被歸入相同類群，這與王亞飛等^[39-40]的研究結(jié)果相似，認(rèn)為基本按照地理來(lái)源分布聚類，部分材料有交叉；同時(shí)，Ⅲ類群豌豆資源的飼草和籽粒產(chǎn)量高較高，屬糧飼一體的優(yōu)質(zhì)豌豆材料，這類材料可作為高寒區(qū)人工飼草基地建植的首選高蛋白型牧草。

4 結(jié)論

150份豌豆種質(zhì)資源在高寒地區(qū)開(kāi)展農(nóng)藝性狀測(cè)定，發(fā)現(xiàn)豌豆的23個(gè)農(nóng)藝性狀遺傳變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)均較高。同時(shí)，農(nóng)藝性狀間相關(guān)性分析也證明，豌豆大多農(nóng)藝性狀間存在顯著的相關(guān)關(guān)系，且主成分分析發(fā)現(xiàn)將17個(gè)農(nóng)藝性狀可降維為6個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為72.25%。此外，系統(tǒng)聚類分析方法將150份豌豆種質(zhì)資源分為3個(gè)類群，地理來(lái)源相同的豌豆材料被歸入相同類群。因此，本研究可為適宜高寒區(qū)種植優(yōu)異豌豆種質(zhì)資源篩選、選育及豌豆種質(zhì)資源保護(hù)利用奠定理論基礎(chǔ)和提供基本數(shù)據(jù)。

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（責(zé)任編輯 彭露茜）