湖北省飯豆地方種質資源鑒定與評價

李 莉，萬正煌，陳宏偉，仲建鋒，伍廣洪

(湖北省農業科學院糧食作物研究所，湖北武漢 430064)

飯豆又叫做米豆、蔓豆、竹豆、精米豆和爬山豆等[1]。起源于喜馬拉雅山到斯里蘭卡的熱帶地區，屬豆科蝶形花亞科豇豆屬的一個栽培種。飯豆主要分布在亞洲東部和南部，主產國為中國、泰國、緬甸等。飯豆是短日性植物，耐高溫，較抗旱，不耐澇，不耐寒冷，適宜生長的溫度為18～30℃，對土壤要求不嚴，從輕松土到粘重土都能生長，pH6.8～7.5為宜。中國主產區為東北三省、內蒙古、山西等地。播種期有春播和夏播，中國北方于4月中旬至5月下旬播種，南方于5月下旬至7月初播種。湖北省飯豆資源分布廣泛，資源豐富，國家種質資源編目飯豆目錄中，收錄湖北省飯豆地方種質資源291份，處于全國前列。湖北省飯豆種植從低山到平原都有，多為夏播，平作較少，一般與夏播主要農作物和幼林果園間作套種。

同其他作物一樣，種質資源是開展飯豆育種及其相關科學研究的重要物質基礎，因此對其進行全面和準確鑒定、分析和評價就成為飯豆資源研究的重要內容和主要任務[2-5]。為了推動湖北省飯豆種質資源保存和創新利用，發掘出一批對作物遺傳育種有益的種質資源材料，特對湖北省農作物種質資源中期庫中保存的291份飯豆資源材料進行了農藝性狀的鑒定，并對這些資源材料的主要數量性狀進行了評價，希望篩選出早熟、高產、優質的基因資源，供育種工作者直接和間接利用，達到有效保護和利用這批資源的目的。

1 材料與方法

1.1 材料來源

收集自湖北省43個縣市的291份湖北飯豆地方種質資源材料，保存在湖北省農作物種質資源中期庫。

1.2 研究方法

2010年5月到11月在湖北省監利縣進行繁殖更新。試驗材料按來源進行隨機種植，田間管理同大田。田間觀察記載生育期、花色、成熟莢色等；室內考種同一材料內隨機取樣10株，分別調查株高、分枝數、單株莢數、單莢粒數、莢長、粒色、百粒重和單株產量等農藝性狀。性狀記載和考種參照國家種質資源描述標準進行。

參加統計的所有性狀的平均數、標準差和變異系數等的統計分析采用Excel(Microsoft office，2003)數據軟件進行。各農藝性狀間的相關分析用浙江大學唐啟義、馮明光[6]編實用統計分析及其DPS數據處理系統進行分析。

2 結果與分析

2.1 種質資源分布的地理范圍

湖北省境內地勢起伏較大，全境地貌可劃分為鄂西山地、鄂東北山地丘陵、鄂東南山地丘陵、鄂北丘陵崗地、江漢平原及鄂東沿江平原等6個區，有山地、丘陵、崗地、平原等多種地貌類型，分別占19.87%、13.16%、22.59%和44.38%。由于境內地形結構復雜，導致地區氣候差異較大，形成一些各具特點的小氣候區域，加上地形地勢的天然阻隔作用，使得飯豆各地方種質間難以實現基因交流，為地方種質資源形成和演變提供了有利的條件。

采集的291份湖北省飯豆種質資源的地理分布范圍在東經 105°38′～116°00′，北緯 29°30′～39°42′之間。其中海拔高度最低的為26 m，最高的為1 854 m（表1），分布在海拔高度100 m以下的最多（占43.30%），100～200 m之間的次之（占27.49%），海拔600 m以上的最少（占9.28%）。由此可知，湖北省的飯豆種質資源多半分布在海拔600 m以下（合計占90.72%），其中主要是海拔200 m以下的（占70.79%）；高山地區的種質資源比較少，海拔400～800 m的種質資源占資源總數的16.15%，海拔800 m以上的占8.59%。

表1 湖北省飯豆種質資源海拔分布

2.2 莢色、粒形、粒色

飯豆資源的花色包括3個類型，即淺黃色、黃色、黃帶紫色。湖北飯豆資源的花色均為黃色，結莢習性均為無限結莢。

飯豆地方種質資源材料的成熟豆莢色有褐色、黃褐色、黑色、紫色4種。湖北飯豆資源中成熟莢色為褐色的資源有282份，占材料96.90%；黃褐色2份，占材料0.68%；黑色6份，占2.07%；紫色1份，占0.36%。說明湖北地方飯豆資源材料成熟豆莢色以褐色為主。

飯豆的粒形有長圓柱形和長柱形2類，湖北飯豆種質粒形為中長圓柱的材料有159份，占總材料的54.6%；長柱粒形資源有132份，占總材料的45.4%。湖北省飯豆粒色有紅色、黃色、黑花斑、麻色和深紫色5種，湖北資源以紅色和黃色最多，共276份，占總材料的94.85%，其次為黑花斑，共11份，占總材料的3.78%，粒色為麻色和深紫色資源較少，共4份，占1.37%。

2.3 生長習性、株高

湖北飯豆地方種質資源有半蔓生、蔓生、直立3種生長方式。直立資源株有17份，占5.84%，株高72～90 cm，平均株高為81.4 cm；半蔓生資源株高91～130 cm，平均株高為112.7 cm，有35份，占12.03%；而蔓生資源最多，株高131.0～404.5 cm，平均株高為221.9 cm，占材料總數的82.13%。湖北飯豆資源不同生長習性類型的數量為蔓生＞半蔓生＞直立資源。湖北飯豆資源中株高低于80 cm的種質有5份，分別為D0001236、D0001351、D0001283、D0001308和D0001251。

2.4 全生育日數

飯豆資源全生育日數在89～209 d之間，平均為146.1 d，極差為120 d，生育期分布較寬，成熟期差異較大。以140 d為界，140 d以下資源有151份，140 d以上資源有140份，占資源總份數的48.11%。291份飯豆資源中，生育日數短于100 d的早熟材料有9份，其中特早熟資源有3份，都來自于湖北省十堰市竹山縣，分別為 D0001292、D0001293、D0001358。總體來說，湖北飯豆資源的生育期比較長，因此在對湖北地方飯豆資源的利用上和生產中要注意安排好與其他作物的接茬問題。

2.5 分枝數、單株莢數、單莢粒數、百粒重、單株產量

分枝數、單株莢數、單莢粒數、百粒重和單株產量是形成飯豆產量的5個主要數量性狀，通過下表2、圖1可以看出。分枝數0.2～17.6個，平均值為4.8，標準差為2.75；單株莢數最多為413.0個，最少為28.0個，單株莢數平均值為160.2個，標準差為101.8；單莢粒數4.2～12.2粒，平均值為8.18粒，標準差為1.12。湖北飯豆資源單株產量10.4～244.9 g，平均值為70.2 g，標準差為45.4，其中單株產量在150.0 g以上資源有17份，200.0 g以上有2份；百粒重最大值為10.0 g，最小值為2.3 g，百粒重的平均值為5.7 g，標準差為1.14。

性狀的變異頻率是性狀遺傳多樣性的數量化體現，變異系數越大，選擇優異資源的范圍越廣。從圖1中可以看出，湖北飯豆資源的分枝數、單株莢數、單莢粒數、百粒重和單株產量5個主要數量性狀的變異系數分別為 0.569、0.635、0.137、0.200、0.647。分析可知，分枝數、單株莢數和單株產量這3個數量性狀的變異程度都大于50%，說明湖北飯豆資源在這3個性狀上有豐富的遺傳變異和多樣性；而飯豆資源的單莢粒數、百粒重的變異程度小于或等于20%，表明湖北飯豆資源材料在這2個性狀上的遺傳變異相對較少，多樣性沒有其他農藝性狀豐富。

表2 湖北省飯豆種質資源產量性狀表

圖1 數量性狀的變異情況

2.6 湖北飯豆各性狀間相關性分析

通過對部分重要性狀進行相關分析，可以找到不宜直接選擇的、又與目標相關具有較高遺傳力的性狀，并可以有意識地減少因對一些性狀的利用導致另一些性狀劣變的情況發生[7]。通過對性狀間的緊密關系進行預測，提高育種的選擇效果，從而培育出綜合性狀優良的中間材料和品種[8]。由表3可知，飯豆全生育期與株高、分枝數、單株莢數、產量、莢長呈極顯著正相關，株高與分枝數、單株莢數和單株產量呈極顯著正相關，與單莢粒數、百粒重呈顯著負相關。總體來說就是，分枝數較多的品種其單株莢數和單株產量也較高，單莢粒數則明顯減少，百粒重也極顯著降低。

飯豆單株莢數、單莢粒數、百粒重是構成單株產量的3個主要因素。單株結莢數是單株產量中變異最大的一個數量性狀，相關分析表明，該性狀與所有性狀都顯著相關，其中與飯豆單株產量的影響最明顯，呈極顯著正相關；對百粒重的影響也極為顯著，呈極顯著負相關。單莢粒數是一個相對穩定的產量性狀，相關分析表明，莢粒數受分枝數的影響最大，分枝越多，則單莢粒數越少；單莢粒數還和莢長極顯著正相關，單莢粒數多的資源，莢長也長。百粒重是飯豆所以數量性狀中最為穩定的，但會受單株莢數的影響，單株莢數多的資源，百粒重較小。因此在實際中，育種者需要綜合考慮各相關性狀間的依存關系，有目的的選擇有優異性狀的種質資源作為育種改良材料，提高育種效率。

表3 湖北飯豆種質資源主要農藝性狀間相關分析

2.7 湖北飯豆資源聚類分析

對湖北省291份飯豆資源的5個產量性狀進行聚類分析，以歐式距離為遺傳距離，采用最短距離法，5個產量性狀分別為分枝數、單株莢數、單莢粒數、單株產量、莢長和百粒重。結果表明，最具有特異性的資源分別為 D0000207、D0000206、D0000217和D0000254，其他資源可為3類。第Ⅰ類為包括D0000483和D0000170在內的159份種質，這類資源分枝數和單株莢數相對較多，單株產量高；第Ⅱ類包括D0001235和D0001378在內的122份種質，這類資源的分枝數和單株莢數相對較少，單株產量相對較低；第Ⅲ類為包括D0000205和D0000236在內的4份種質，這類資源的單株分枝、單株產量和百粒重等產量性狀的表現較其他資源差。

2.8 鑒定出優異飯豆種質資源2份

在對291份資源的觀察鑒定中發現了2份優異資源，它們都是具有2項以上優異性狀且豐產性好的種質，可直接應用于生產，同時也是很好的育種親本材料，也可作為中間材料利用。現介紹如下：

（1）編號為D0000206的蔓豆，來自湖北漢川，蔓生，全生育期為177 d左右，株高為395.0 cm，單株分枝數為10.9個，單株結莢數為399.0個，單莢粒數為9.9粒，百粒重4.8 g，單株產量為244.9 g，綜合性狀好。

（2）編號為D0000207的白蔓豆，來自湖北漢川，蔓生習性，全生育期為176d左右，株高為353.0 cm，單株分枝數為11.9個，單株結莢數為320.0個，單莢粒數為8.4粒，百粒重8.6 g，單株產量為230.1 g，屬大粒高產種質。

3 結論與討論

農作物種質資源是人類生存和發展最有價值的寶貴財富，是國家重要的戰略性資源，是作物育種、生物科學研究和農業生產的物質基礎[9]，是實現糧食安全、生態安全與農業可持續發展的重要保障[10-11]。資源是基因的載體，對飯豆種質資源的研究是一項基礎性工作，對飯豆種質資源的鑒定評價可以更好的對種質進行開發利用，是新品種選育的重要親本來源，飯豆生產發展很大程度上取決于對優異資源的研究深度。

作物品種的遺傳改良很大一部分決定于對不同類型品種資源的挖掘和利用價值明確。通過對湖北省291份飯豆種質資源的觀察調查，比較客觀全面的了解了湖北飯豆地方種質資源狀況。綜合來看，來自于湖北漢川縣和襄陽縣飯豆資源的各產量性狀表現突出，作為親本資源有很好利用價值，是飯豆育種堅實的物質基礎。分析湖北飯豆種質資源的遺傳多樣性發現，飯豆在單株莢數、單株產量、分枝數等幾個重要農藝性狀上均表現出基因寬泛的變異性，其中表現突出的資源材料（如文中列舉的D0000206和D0000207）為飯豆新品種選育提供了優良的親本材料。作物育種的成效在很大程度上取決于擁有的種質資源數量、對種質資源特性特征及其遺傳規律研究的深入程度[12-13]。文中列舉2份優異的資源都是具有2項以上優異性狀，且豐產性好，可直接應用于生產，同時也是很好的育種中間材料，對進一步培育飯豆新品種具有重要的利用價值。

湖北地形地貌多樣，多年來形成了豐富多樣的飯豆遺傳資源，但對湖北飯豆育種的貢獻還有待充分發掘，究其根源與對現有飯豆種質資源的挖掘和利用不夠有很大的關系。本研究主要對飯豆資源的形態學性狀進行了鑒定和評價，文章中還有一些重要的品質、抗性性狀，由于工作量太大，難以在這以前的研究中完成或完備，有待于今后有針對性的觀察、補充或深入研究。另外，形態性狀差異易受環境修飾而發生變化，而目前現代生物技術，尤其是采用個體、細胞、分子不同水平的配套技術是傳統單一技術的發展與補充，為資源鑒定提供有效的手段[14-15]。下一步工作重點將是繼續做好優異種質資源收集、整理和保存的基礎上，進一步加大優異基因資源的挖掘，繼續飯豆品種資源的品質及分子水平等鑒定研究，開展優異種質資源重要性狀基因的發掘，同時利用現代生物學技術將多個優異基因聚合到一個品種中，以創造具有突破性的優異種質資源，加快飯豆基因創新和育種進程。高抗逆性、高適應性等具有突破性的新品種選育和持續提高飯豆遺傳改良研究水平，是今后飯豆種質資源研究一個重要方向。

[1]何桃元.特種豆類作物高產栽培與加工利用[M].武漢:湖北科學出版社,2000.

[2]萬正煌,郭英,李金泉,等.湖北省蔓生性豇豆種質資源鑒定和農藝性狀評價[J].湖北農業科學,2006,45(6):764-766.

[3]葛維德,閆廣艷.綠豆優異種質資源鑒定評價與利用[J].雜糧作物,2009,29(4):256-257.

[4]魏云山,王會才,丁素榮,等.大豆核心種質資源的鑒定、篩選與利用[J].內蒙古農業科技,2010(4):38-39.

[5]張小燕,張躍進,龐有強.日本大麥種質資源鑒定評價[J].西北農業學報,2009,18(6):122-126.

[6]唐啟義,馮明光.實用統計分析及其DPS數據處理系統[M].北京:科學出版社,2002.

[7]趙劍峰.遺傳相關分析在大豆育種中的應用[J].大豆通報,2001(1):26-27.

[8]武天龍,湯楠,趙則勝,等.菜用大豆粒莢選擇標準的研究[J].大豆科學,2000,19(2):184-188.

[9]程須珍,王素華,王麗俠,等.飯豆種質資源描述規范和數據標準[M].北京:中國農業出版社,2006.

[10]林汝法,柴巖,廖琴,等.中國小雜糧[M].北京:中國農業科學技術出版社,2002.

[11]王述民,李立會,黎裕,等.中國糧食和農業植物遺傳資源狀況報告(Ⅰ)[J].植物遺傳資源學報,2012,12(1):1-12.

[12]袁風杰,俞琦英,朱申龍.菜用大豆品質和產量性狀的評述[J].浙江農業科學,2001(1):1-4.

[13]王述民.中國農作物種質資源保護與利用現狀[J].中國種業,2002(10):8-10.

[14]高淑芹,蔡蕾,石一鳴,等.大豆抗病資源鑒定與評價研究進展[J].農業與技術,2008,28(4):30-32.

[15]胡琳,許為鋼,張磊,等.小麥種質資源鑒定、優異基因發掘及創新利用研究概述[J].河南農業,2009(9):22-25.