蚕豆种质资源主要农艺性状遗传多样性分析

　　摘 要: 本研究对 190 份蚕豆种质资源的 17 个农艺性状进行遗传多样性、 灰色关联度、 相关性、 主成分等 分析, 以及聚类分析, 筛选出适宜江苏省种植且具优良性状的蚕豆种质资源。 结果表明, 该批蚕豆种质资源具 有丰富的遗传多样性, 其中单株粒重的变异系数最大, 为 46. 84%; 变异系数最小的是播种至始荚期的天数, 为 0. 73%。 灰色关联度分析和相关性分析都表明, 单株荚数和分枝数是影响单株粒重的主要因素。 主成分分析表 明, 前 5 个主成分的累计贡献率达到 78. 335%, 较大程度上反映了蚕豆种质资源的表型特征。 聚类分析将 190 份 蚕豆种质资源在遗传距离 4. 9 处划分为 5 类, 第 1 类群适宜机械性收割, 第 2 类群可作为早熟品种选育的基础, 第 3 类群可作为鲜食蚕豆品种的亲本; 第 4 类群属于高产型, 籽粒适中, 并且植株较高, 有一定增产潜力; 第 5 类群为大粒型, 丰产性较差, 但植株较高, 在选育高秆大粒型时可加以关注。 育种工作中可结合性状间的关系 培育新品种与新品系, 为蚕豆品种选育提供理论依据。

　　关键词: 蚕豆; 种质资源; 农艺性状; 遗传多样性

　　蚕豆 ( Vicia faba L. ) 别名佛豆、 马齿豆、 胡 豆、 罗汉豆等, 属豆科蝶形花亚科巢菜属, 为一年 生或越年生的常异花授粉草本植物[ 1-2] 。 此外, 蚕 豆还是主要的经济作物, 可用为粮食、 蔬菜、 饲料 和绿肥等[ 3] 。 蚕豆可通过与根瘤菌共生结瘤, 固 定大气中的氮素[ 4] , 不仅供其自身利用, 还在改 善土壤营养结构中起着重要作用。 蚕豆营养丰富, 用途广泛, 可加工为多种食品和副食[ 5-6] ; 同时还 是一种优质蛋白源, 其不同品种干籽粒的蛋白质含 量介于 17. 5% ~ 34. 5%之间, 平均为 27. 6% [ 7] , 是 禾本科作物的 1 ~ 3 倍。 随着人民生活水平的提高, 合理的膳食结构不断引起人们的关注, 蚕豆因其营 养价值丰富, 越来越受到人们的重视。 虽然我国已 育成多个蚕豆品种, 如抗病优质品种成胡 13, 以 及鲜销型品种通蚕鲜 6 号等[ 8] 。 但我国干蚕豆平均 单产低于世界水平[ 9] , 究其原因是我国在蚕豆育 种目标性状方面的研究不够深入细致。

　　1 材料与方法

　　1. 1 材料

　　供试材料为近年来江苏省农业科学院经济作物 研究所收集的来自全国的 190 份具有代表性的蚕豆 种质资源。

　　1. 2 处理设计

　　试验地位于江苏省南京市六合区竹镇金磁村江 苏省农业科学院六合基地 ( 118. 83°E, 32. 35°N) , 属于亚热带季风气候, 年平均温度约 15. 4 ℃ , 年 极端最高温度为 39. 7 ℃ , 最低温度为 - 13. 1 ℃ , 年平均降水量 1 106 mm。 蚕豆种植时间为 2017 年 11 月 9 日, 种植时每个品种种植 10 穴, 每穴 3 粒 种子, 行株距为 80 cm×40 cm, 出苗后拔去多余植 株, 仅留下 1 株。 田间管理按照一般大田的管理方 式, 各项栽培管理措施保持一致。 蚕豆种子收获时 间为 2018 年 6 月。

　　2 结果与分析

　　2. 1 主要性状的遗传多样性

　　190 份蚕豆种质资源材料的变异分析结果如表 1 所 示。 种 植 资 源 间 的 变 异 范 围 在 0. 73% ~ 46. 84%, 变动幅度较大, 其中单株粒重的变异系 数最大为 46. 84%, 变异幅度为 21. 31 ~ 277. 31 g; 变 异 系 数 最 小 的 是 播 种 至 始 荚 期 的 天 数, 为 0. 73%, 变异幅度为 153 ~ 159 d。 其他性状的变异 系数依次为单株荚数>百粒重>一级分枝数>单荚粒 数>粒面积>荚长>荚宽>株高>粒长>粒周长>粒直 径>粒宽>花期>生育期>播种至始花期。 一般认为, 变异系数大于 10% 表示样品间差异较大[ 19-20] 。 17 个农艺性状中, 有 10 个性状的变异系数大于 10%, 说明所有供试种质资源间存在较大的差异, 资源类 型丰富, 有利于优质种质材料的筛选。

　　2. 2 单株粒重和主要农艺性状之间的关联度

　　单株粒重是反应蚕豆产量的一个重要性状, 本 研究通过统计蚕豆的主要农艺性状, 利用灰色关联 分析的方法分析影响蚕豆产量的主要因素, 明确主要农艺性状对蚕豆单株粒重影响的主次关系, 为下 一步蚕豆育种提供参考。 参照李春等[ 13] 的方法, 对原始数据进行无纲化处理, 得到不同蚕豆种质资 源的主要农艺性状与单株粒重之间的关联度。

　　3 讨论

　　种质资源是植物改良的基础[ 21] 。 广泛收集种 质资源, 对材料的性状表现型进行观察分析, 从而 了解性状的多样性和性状间的相关性, 既可以了解 相应性状的遗传规律, 又可以为新品种的培育提供 指导[ 22] 。 因此, 系统的研究蚕豆种质资源的遗传 多样性对蚕豆遗传育种具有重要意义。 本研究是基于 190 份蚕豆种质资源进行分析, 供试材料的性状涵盖面较广, 有利于在育种工作中 提取相应的性状进行改良。 研究表明, 单株粒重的 变异系数最大为 46. 84%; 其次为单株荚数和百粒 重, 分别为 39. 14% 和 23. 30%。 因 此, 利 用 现 有 的蚕豆材料, 根据产量构成因素而提高蚕豆产量潜 力具有深远意义。 本试验灰色关联分析表明, 所有 主要农艺性状均明显影响蚕豆的单株粒重, 但贡献 率有所差异。 关联度最大的是单株荚数, 为 0. 772 4; 其次为一级分枝数, 为 0. 769 1。 这与相关性分 析所得到的结果相一致, 单株粒重与单株荚数与一 级分枝数呈极显著差异。 除此之外, 粒周长、 粒面 积、 粒直 径、 粒 长 和 粒 宽 之 间 相 关 系 数 均 大 于 0. 70, 达到极显著水平, 与杨生华[ 23] 得到的结果 相一致。 何玉华[ 24] 研究分析了云南省 202 份地方 蚕豆资源 10 个形态学性状的遗传多样性, 结果表 明, 202 份资源各性状均存在不同程度的变异, 株 高变 异 最 大, 变 异 系 数 为 27%。 聚 类 分 析 表 明, 云南地方蚕豆种质资源的株高、 生育期、 百粒重有 一定内在联系性, 生育期长的群体则株高较高, 但 百粒重偏低, 这与本试验所得到的结果相一致。 本 试验主成分分析表明, 前 5 个主成分的累计贡献率 达到 78. 335%, 较大程度上反映 190 份蚕豆种质资 源表型特征; 聚类分析将 190 份蚕豆种质资源在遗 传距离 4. 9 处划分为 5 类, 第 1 类群适宜机械性收 割, 第 2 类群可作为早熟品种选育的基础, 第 3 类 群可作为鲜食蚕豆品种的亲本; 第 4 类群属于高产 型, 籽粒适中, 并且株高较高, 有一定的增产潜 力; 第 5 类群大粒型, 丰产性较差, 但株高较高, 在选育高秆大粒型时可加以关注。 本文在对蚕豆种质资源收集的基础上, 对主要 农艺性状进行了观察分析, 为蚕豆下一步育种工作 中自交系筛选、 亲本选择提供了参考。

　　参考文献:

　　[ 1 ] 郑卓杰. 中 国 食 用 豆 类 学 [ M ] . 北 京: 中 国 农 业 出 版 社, 1997.

　　[ 2 ] 叶茵. 中国蚕豆学 [M] . 北京: 中国农业出版社, 2000.

　　[ 3 ] 汪小华. 蚕豆病害叶、 蚕豆种子的红外光谱研究 [ D] . 昆 明: 云南师范大学, 2014.

　　作者张炯, 严斌, 高营, 薛晨晨∗ , 陈新, 袁星星

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