高油酸花生育種骨干親本開選016衍生材料的品質(zhì)分析

蘆振華 鄧麗 郭敏杰 任麗

摘要：為分析高油酸花生骨干親本開選016衍生材料的主要品質(zhì)性狀及其與重要農(nóng)藝性狀間的關(guān)系，對(duì)166個(gè)開選016衍生品種（系）進(jìn)行籽仁粗脂肪、蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸和棕櫚酸含量測(cè)定，并對(duì)開選016衍生材料的5個(gè)品質(zhì)性狀與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性進(jìn)行了分析，采用主成分分析和聚類分析進(jìn)行了材料分類。結(jié)果表明，166份衍生材料粗脂肪、蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸和棕櫚酸平均含量分別為49.92%、24.50%、65.54%、13.91%和8.98%；衍生材料的蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與油酸含量呈極顯著正相關(guān)；粗脂肪含量與油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)；油酸含量與亞油酸含量和棕櫚酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；利用主成分分析法將衍生材料的16個(gè)性狀簡(jiǎn)化為4個(gè)主成分因子，其累積貢獻(xiàn)率高達(dá)84%，其中第一主成分為百果重、百仁重、莢果長(zhǎng)、莢果寬、籽仁長(zhǎng)和籽仁寬因子，第二主成分為油酸、亞油酸和棕櫚酸因子，第三主成分為粗脂肪含量和蛋白質(zhì)含量因子，第四主成分為飽果率和出米率因子；系統(tǒng)聚類分析法將166份衍生材料聚為3大類群，為開選016衍生材料在育種上的應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：花生；開選016；骨干親本；衍生材料；品質(zhì)；主成分分析；聚類分析

Quality Analysis of Derived Materials from High Oleic Acid Breeding Backbone Parent Kaixuan 016

LU Zhenhua，DENG Li，GUO Minjie，REN Li

（Kaifeng Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Kaifeng 475400，Henan）

花生是我國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物，含有豐富的油脂和蛋白質(zhì)[1]。河南省是中國(guó)最大的花生產(chǎn)區(qū)，依據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年河南省花生種植面積128.7萬(wàn)hm2，占全國(guó)花生總面積的27.5%；2022年河南省花生總產(chǎn)量615.4萬(wàn)t，占全國(guó)花生總產(chǎn)量的33.6%[2]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，消費(fèi)者的飲食需求向營(yíng)養(yǎng)和健康轉(zhuǎn)變，營(yíng)養(yǎng)和健康品質(zhì)導(dǎo)向的作物育種受到重視[3]。高油酸花生因其油酸含量高、更有益于人類心腦血管健康的突出優(yōu)勢(shì)，滿足了人們對(duì)健康食品的需求，因此高油酸花生育種成為了當(dāng)前花生育種的主要方向[4]。

優(yōu)異種質(zhì)的鑒定評(píng)價(jià)可以為作物品種改良、新品種選育、遺傳規(guī)律等研究提供原材料[5]。為了充分挖掘和利用現(xiàn)有種質(zhì)資源，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同類型或來(lái)源的育成品種和種質(zhì)資源在花生脂肪、蛋白質(zhì)、油酸及亞油酸等品質(zhì)性狀方面進(jìn)行了大量分析研究。林立烽等[6]通過(guò)分析200份南方花生種質(zhì)材料發(fā)現(xiàn)，株型性狀變異系數(shù)大，而品質(zhì)性狀變異幅度小。薛云云等[7]對(duì)山西本土的72份花生材料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，山西缺乏高油酸和高蛋白花生品種。謝暢等[8]對(duì)不同粒型花生品種的品質(zhì)形成規(guī)律進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在莢果發(fā)育過(guò)程中籽仁粗脂肪含量與粗蛋白質(zhì)含量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，可溶性糖與淀粉含量之間呈顯著正相關(guān)，粗蛋白和粗脂肪含量與可溶性糖、淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。郭敏杰等[9]通過(guò)分析165個(gè)我國(guó)通過(guò)審定/登記的高油酸花生品種（截止到2020年底）的品質(zhì)性狀分布情況發(fā)現(xiàn)，依據(jù)主成分分析結(jié)果將材料分為高脂肪—低蛋白—高油酸品種、高脂肪—低蛋白—超高油酸品種、低脂肪—高蛋白—高油酸品種、低脂肪—高蛋白—超高油酸品種等4個(gè)品質(zhì)類型。杜普旋等[10]對(duì)收集到的110份廣東地方花生種質(zhì)資源進(jìn)行品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，地方品種資源的品質(zhì)相對(duì)較差，110份資源平均油酸含量為42.77%，平均粗脂肪含量為47.20%，需要不斷改良。陳婷婷等[11]對(duì)收集到的81份來(lái)源于不同地區(qū)的種質(zhì)資源進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn)，81份花生種質(zhì)可分為高蛋白、高油酸、高油酸和高產(chǎn)、高脂肪酸和較低產(chǎn)等4類。房元瑾等[12]研究了285個(gè)不同類型或來(lái)源的花生種質(zhì)資源的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀，發(fā)現(xiàn)高油酸、高蛋白和低脂肪資源類型偏少。由于以往對(duì)花生品質(zhì)方面分析的研究材料或數(shù)量有限或自不同地區(qū)收集而來(lái)，導(dǎo)致研究結(jié)果不完全一致。骨干親本在花生育種中起到非常重要的作用，這也導(dǎo)致同一育種單位的系列品種遺傳基礎(chǔ)狹窄[13]，但有關(guān)分析骨干親本材料選育的花生品種（系）等衍生材料間品質(zhì)的關(guān)系卻鮮見報(bào)道。

開封市農(nóng)林科學(xué)研究院育成的高油酸花生親本材料開選016[13]，被國(guó)內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)利用，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)高油酸花生育種中的骨干親本[14]。為豐富花生高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種理論，提高優(yōu)質(zhì)花生新品種育種技術(shù)和效率，開展對(duì)高油酸骨干親本開選016衍生的166份高油酸、高產(chǎn)品種（系）材料的品質(zhì)性狀分析，旨在探索骨干親本開選016衍生材料的品質(zhì)變化過(guò)程，加快優(yōu)質(zhì)花生新品種的培育進(jìn)程，為今后高效選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花生新品種提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 本試驗(yàn)所選用的166份花生開選016衍生材料是從開封市農(nóng)林科學(xué)研究院花生種質(zhì)資源中挑選出來(lái)的，所選取試驗(yàn)材料均是以開選016為父母本或以開選016衍生品種為父母本選育而成（表1）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2020年在河南省開封市農(nóng)林科學(xué)研究院花生試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)地為沙質(zhì)壤土，肥力中等偏上。5月21日播種，起壟種植，每個(gè)材料種植2壟4行，壟長(zhǎng)5m，單粒播種，株距20cm，壟寬40cm，壟距80cm，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。試驗(yàn)材料按成熟情況分別收獲。田間管理同一般花生高產(chǎn)田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法 收獲晾曬入庫(kù)后平衡10d，對(duì)每份材料測(cè)量單株生產(chǎn)力、百果重、500g果數(shù)、飽果率、出米率、500g仁數(shù)、百仁重、莢果長(zhǎng)、莢果寬、籽仁長(zhǎng)和籽仁寬等11個(gè)農(nóng)藝性狀，記錄測(cè)量方法均參照《花生種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[15]。

同時(shí)，每份材料選用具有代表性、完整無(wú)破損的干燥種子，使用瑞典波通公司的近紅外成分測(cè)定儀DA7250檢測(cè)花生籽粒蛋白質(zhì)、粗脂肪、油酸、亞油酸和棕櫚酸含量，每個(gè)樣品檢測(cè)2次后取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析 用Microsoft Excel 2010對(duì)主要性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，用R語(yǔ)言程序包對(duì)測(cè)量的性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 衍生材料主要品質(zhì)性狀和農(nóng)藝性狀的變異分析 由表2可知，166份開選016衍生材料平均粗脂肪含量為49.92%，變幅為44.85%～54.44%，最高的品種（系）為0729-0-9-1-0，最低的品種（系）為開農(nóng)79；平均蛋白質(zhì)含量為24.50%，變幅為21.15%～27.68%，最高的品種（系）為0974-1，最低的品種（系）為0729-0-9-1-0；平均油酸含量為65.54%，變幅為38.83%～86.74%，最高的品種（系）為0317-6-1-0，最低的品種（系）為1323-0-7-4-0；平均亞油酸含量為13.91%，變幅為0.06%～34.65%，最高的品種（系）為1323-0-7-4-0，最低的品種（系）為1483-0G-42G-1-OA；平均棕櫚酸含量為8.98%，變幅為6.09%～13.00%，最高的品種（系）為1323-0-7-4-0，最低的品種（系）為0317-26。在衍生材料品質(zhì)性狀中，粗脂肪和蛋白質(zhì)含量的變異系數(shù)較小，分別為2.63%和4.17%；油酸、亞油酸和棕櫚酸含量的變異系數(shù)較大，分別為20.55%、75.89%和22.31%。選用開選016作為親本材料主要是為了選育高油酸花生品種，本試驗(yàn)開選016衍生品種中，油酸含量≥75%的材料有66份，占到衍生品種材料的40%，說(shuō)明骨干親本開選016的油酸含量遺傳力較強(qiáng)。

166份衍生材料農(nóng)藝性狀表現(xiàn)為平均單株生產(chǎn)力為45.96g，變幅為33.50～60.27g，最高的品種（系）為N917，最低的品種（系）為0317-0-224-8N-3-0；平均百果重為195.50g，變幅為116.33～332.00g，最高的品種（系）為1227-2，最低的品種（系）為0317-13；平均500g果數(shù)為357.81個(gè)，變幅為204.00～557.00個(gè)，最高的品種（系）為0317-13，最低的品種（系）為1227-2；平均飽果率為81.67%，變幅為45.64%～93.47%，最高的品種（系）為0729-0-9-1-0，最低的品種（系）為1333-0-（0）-4-0；平均出米率為67.20%，變幅為54.41%～75.73%，最高的品種（系）為1440-0-1-0B，最低的品種（系）為0937-1；平均500g仁數(shù)為872.10個(gè)，變幅為497.33～1228.67個(gè)，最高的品種（系）為0317-13，最低的品種（系）為1227-2；平均百仁重為74.85g，變幅為50.67～123.00g，最高的品種（系）為1227-2，最低的品種（系）為0317-13；平均莢果長(zhǎng)為36.81mm，變幅為29.08～47.63mm，最高的品種（系）為0317-7，最低的品種（系）為開農(nóng)302；平均莢果寬為16.14mm，變幅為11.22～19.84mm，最高的品種（系）為1227-1，最低品種（系）為0317-13；平均籽仁長(zhǎng)為18.32mm，變幅為14.62～22.81mm，最高的品種（系）為1227-2，最低的品種（系）為開農(nóng)302；平均籽仁寬為9.52mm，變幅為7.57～12.18mm，最高的品種（系）為1555-OG-13-1N-0，最低的品種（系）為0317-13。在花生農(nóng)藝性狀中，500g仁數(shù)變異系數(shù)最大，為30.69%，單株生產(chǎn)力、百果重、500g果數(shù)、飽果率、百仁重和莢果長(zhǎng)的變異系數(shù)在10.00%～20.00%之間，其他性狀變異系數(shù)均在10.00%以下，變異幅度較小。

2.2 衍生材料主要品質(zhì)性狀的頻率分布 頻率分布圖可以直觀地看出所選材料觀測(cè)性狀的分布情況，166份花生材料的品質(zhì)性狀的頻率分布見圖1。由圖1可以看出，除蛋白質(zhì)含量和粗脂肪含量2個(gè)性狀分布符合正態(tài)分布，其余性狀均偏離正態(tài)分布，且各性狀的遺傳變異范圍廣，表明166份材料具有豐富的遺傳變異多樣性。

2.3 衍生材料主要品質(zhì)和農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析 由表3可知，除粗脂肪含量和亞油酸含量間關(guān)系不顯著外，蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量、油酸含量、亞油酸含量和棕櫚酸含量間均存在顯著或極顯著的相關(guān)性。其中，蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量、棕櫚酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與亞油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與油酸含量呈極顯著正相關(guān)；粗脂肪含量與油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與棕櫚酸含量呈極顯著正相關(guān)；油酸含量與亞油酸含量、棕櫚酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；亞油酸含量與棕櫚酸含量呈極顯著正相關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果與前人研究[11]基本一致。

花生品質(zhì)性狀表現(xiàn)會(huì)受到農(nóng)藝性狀的影響，將166份衍生材料的品質(zhì)性狀與農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。飽果率與蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量、油酸含量呈正相關(guān)或極顯著正相關(guān)，與亞油酸含量和棕櫚酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)或負(fù)相關(guān)。飽果率是影響花生產(chǎn)量的重要指標(biāo)，飽果率高，說(shuō)明花生結(jié)果集中，莢果成熟度高，使花生品質(zhì)性狀可以得到充分表達(dá)。

莢果長(zhǎng)、莢果寬和籽仁長(zhǎng)均與蛋白質(zhì)含量、粗脂肪含量呈負(fù)相關(guān)，與油酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與亞油酸含量、棕櫚酸含量呈極顯著正相關(guān)，這從側(cè)面反映出當(dāng)前選育出的花生莢果或籽仁偏小。高油酸花生骨干親本材料開選016是小果品種（平均莢果長(zhǎng)為26.26cm），本試驗(yàn)中開選016衍生材料莢果長(zhǎng)分布表現(xiàn)為莢果長(zhǎng)度屬于超大果型（≥42.0cm）和大果型（38.0～41.9cm）的材料占比分別為12.05%和23.49%，而屬于中果型（27.0～37.9cm）的材料占比高達(dá)64.45%，小果型（≤26.9cm）材料占比為0。本研究揭示了當(dāng)前開選016衍生材料中莢果大小與品質(zhì)性狀的分布情況，衍生材料以中果型為主，其中中果型高油酸材料56個(gè)，占高油酸衍生材料的84.85%，說(shuō)明開選016衍生的高油酸材料果型主要是中果型。

2.4 衍生材料主成分分析 對(duì)166份花生材料的5個(gè)主要品質(zhì)性狀和11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，得到其特征值、貢獻(xiàn)率以及累計(jì)貢獻(xiàn)率。由表5可知，第一主成分的貢獻(xiàn)率為41%，第二主成分的貢獻(xiàn)率為20%，第三主成分的貢獻(xiàn)率為12%，第四主成分的貢獻(xiàn)率為10%，前4個(gè)特征值的累計(jì)貢獻(xiàn)率為84%，特征值均大于1，因此這4個(gè)主成分可代表166份衍生材料16個(gè)性狀的絕大部分信息。

第一主成分中載荷值較高的為百果重、百仁重、莢果長(zhǎng)、莢果寬、籽仁長(zhǎng)、籽仁寬、500g果數(shù)和500g仁數(shù)，說(shuō)明第一主成分反映的是莢果和籽仁大小在166份花生材料中的表現(xiàn)。第二主成分中亞油酸含量、棕櫚酸含量、油酸含量有較大的載荷值，說(shuō)明第二主成分反映的是油酸含量、亞油酸含量和棕櫚酸含量在166份花生材料中的表現(xiàn)。第三主成分中粗脂肪含量、蛋白質(zhì)含量有較大的載荷值，這說(shuō)明第三主成分反映的是粗脂肪含量和蛋白質(zhì)含量在166份花生材料中的表現(xiàn)。第四主成分中飽果率和出米率載荷值較高，說(shuō)明第四主成分反映的是飽果率和出米率在166份花生材料中的表現(xiàn)。

2.5 衍生材料品質(zhì)性狀聚類分析 利用K-均值聚類法對(duì)5個(gè)主要品質(zhì)性狀進(jìn)行聚類分析，當(dāng)域值D2=55.51時(shí)，可以將166份花生材料分成3大類群（圖2），類群I中包含衍生材料94份，占總數(shù)的56.63%；類群II中包含衍生材料39份，占總數(shù)的23.49%；類群III包含衍生材料33份，占總材料數(shù)的19.88%。其中，類群I中的油酸含量最高，為高油酸含量類群，適合選育高油酸材料；類群II中的粗脂肪含量較高、蛋白質(zhì)含量較低，為高脂肪、低蛋白類群；類群III中蛋白質(zhì)含量較高、粗脂肪含量較低，為高蛋白、低脂肪類群，與類群II正好相反。不同類群表現(xiàn)出的特點(diǎn)各異，在育種中應(yīng)根據(jù)選育目標(biāo)選擇合適的衍生材料作為親本使用。

3 結(jié)論與討論

骨干親本在雜交育種中發(fā)揮著極其重要的作用[16]，近年來(lái)育種家們對(duì)小麥[17]、玉米[18]、水稻[19]等主要農(nóng)作物骨干親本研究較深入。高油酸花生品種開選016作為開封市農(nóng)林科學(xué)研究院育成品種，株型半蔓，莢果普通型，綜合性狀較好，配合力高，已被多個(gè)科研單位引用[13]，促進(jìn)了我國(guó)高油酸花生育種快速發(fā)展。

品質(zhì)性狀是評(píng)價(jià)花生品質(zhì)和商品性的重要指標(biāo)，本研究利用166份開選016衍生品種（系），通過(guò)測(cè)定籽仁的粗脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、油酸含量、亞油酸含量和棕櫚酸含量，全面分析了開選016衍生材料的品質(zhì)性狀差異及其在不同果型間的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)開選016衍生材料以中果型高油酸材料為主，花生品質(zhì)性狀與農(nóng)藝性狀存在顯著相關(guān)性。主成分分析結(jié)果表明，前4個(gè)主成分因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)84%，可以代表原材料的大部分信息。利用系統(tǒng)聚類分析結(jié)果，把166份衍生材料劃分為3大類，類群I包含94份材料，為高油酸含量類群；類群II包含39份材料，為高脂肪、低蛋白類群；類群III包含33份材料，為高蛋白、低脂肪類群；每個(gè)類群都各具特點(diǎn)，說(shuō)明衍生材料性狀變異豐富，聚類分析結(jié)果可為花生高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種中親本的選配提供參考，在花生雜交育種上可以根據(jù)不同類群的特點(diǎn)加以利用。

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（收稿日期：2024-03-13）