不同大豆品種產(chǎn)量能力研究

郭數(shù)進(jìn)， 楊凱敏， 霍 瑾， 周永航， 王宏勇， 李貴全

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801)

?

不同大豆品種產(chǎn)量能力研究

郭數(shù)進(jìn)， 楊凱敏， 霍 瑾， 周永航， 王宏勇， 李貴全*

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801)

該試驗以48個不同生態(tài)型大豆品種為材料，以聚類和GGE雙標(biāo)圖，分析供試品種的株高、株質(zhì)量、主莖莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株莢數(shù)、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、百粒重、蟲食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重等12個農(nóng)藝性狀，研究其產(chǎn)量能力。結(jié)果表明：48個供試品種根據(jù)聚類分析可分為4大類群，類群Ⅰ為中產(chǎn)型潛力品種，類群Ⅱ為低產(chǎn)品種，類群Ⅲ為高產(chǎn)品種，類群Ⅳ僅有1個品種，較為特殊。主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株高、百粒重對類群Ⅲ的品種效應(yīng)明顯，有效分枝數(shù)、分枝數(shù)、株莢數(shù)、蟲食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重、株質(zhì)量和主莖莢數(shù)對類群Ⅳ的品種效應(yīng)明顯。關(guān)鍵詞 大豆品種；產(chǎn)量能力；聚類分析；雙標(biāo)圖

在土壤和灌溉條件基本相同的情況下，大豆產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他禾谷類作物[1]，因此提高大豆產(chǎn)量成了大豆生產(chǎn)的重中之重。因為如果沒有產(chǎn)量作保障，抗性、品質(zhì)等優(yōu)良性狀的意義將無法凸顯。大豆產(chǎn)量的形成基于干物質(zhì)積累和子粒中定向分配[2]。在大豆生產(chǎn)中，產(chǎn)量是由株莢數(shù)、每莢粒數(shù)和粒重等不同性狀來直接體現(xiàn)的[3]，而大豆的單產(chǎn)水平表現(xiàn)為單位面積株數(shù)、株莢數(shù)、莢粒數(shù)和百粒重的乘積[4]。特定品種的單位種植密度在具體的水肥措施和栽培模式下有其特有的幅度，不會有大的伸縮性。大豆生育期不同階段遭遇干旱，對其產(chǎn)量性狀的影響有所不同。而在生長發(fā)育和產(chǎn)量形成過程中，大豆有其特殊的生理特點(diǎn)，如莖節(jié)上成莢、局部利用光合物質(zhì)、不同器官競爭光合物質(zhì)、營養(yǎng)和生殖期長時間重疊期等，所以株莢數(shù)、莢粒數(shù)和粒重又受到株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖莢數(shù)、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、結(jié)莢高度等性狀的影響，這些性狀共同作用最終決定產(chǎn)量。

由于大豆產(chǎn)量是受多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀[5]，涉及基因與基因之間、基因與環(huán)境之間的多重互作，受環(huán)境條件的影響較大[6-8]。因此對于大豆產(chǎn)量能力的研究應(yīng)從多個性狀綜合考慮，并結(jié)合特殊生態(tài)區(qū)域特點(diǎn)，以理想株型為依托，尋求大豆高產(chǎn)的理論和實踐依據(jù)。該試驗以48個不同生態(tài)型大豆品種為研究材料，基于各品種株高、株質(zhì)量、主莖莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株莢數(shù)、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、百粒重、蟲食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重等12個農(nóng)藝性狀，應(yīng)用聚類分析，將48個材料分為不同類群，并探討各類群特點(diǎn)，鑒別出高產(chǎn)群體和高潛力群體，最后應(yīng)用GGE雙標(biāo)圖，分析不同性狀對各類群的效應(yīng)，旨在充實高產(chǎn)大豆育種理論、豐富直觀鑒定指標(biāo)體系，并為組配高產(chǎn)雜交組合提供親本來源。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試材料包括48個大豆品種，這些品種取自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆遺傳育種室，在生態(tài)類型方面有明顯差異，各品種編號和名稱見表1。

表1 供試品種編號與名稱

1.2 試驗設(shè)計 于2013、2014年連續(xù)2年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田進(jìn)行該試驗。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，各小區(qū)播種2行(行長5.0 m，行、株距分別為0.5 m、 0.2 m)，重復(fù)3次，依照當(dāng)?shù)貙嶋H進(jìn)行田間管理，并按時中耕鋤草。

1.3 性狀值測定 各品種成熟收獲時，各小區(qū)隨機(jī)取10株進(jìn)行考種，被測性狀有12個：株高、株質(zhì)量、主莖莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株莢數(shù)、分枝數(shù)、有效分枝數(shù)、百粒重、蟲食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重，數(shù)據(jù)取2年的平均值。根據(jù)性狀特點(diǎn)將性狀分為株型性狀(株高、主莖節(jié)數(shù)、莖粗、分枝數(shù)、有效分枝數(shù))和產(chǎn)量性狀(株質(zhì)量、主莖莢數(shù)、株莢數(shù)、百粒重、蟲食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重)2大類[9-10]。

1.4 數(shù)據(jù)分析 主成分分析采用SPSS軟件，并根據(jù)48個供試品種的性狀，計算材料間的歐氏距離，采用WPGMA法進(jìn)行聚類分析，建立聚類樹狀圖；應(yīng)用GGEbiplot軟件分析各性狀對各類材料的產(chǎn)量效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各品種聚類分析 圖1表明不同大豆品種農(nóng)藝性狀聚類結(jié)果。由圖1可知，48個大豆品種根據(jù)其被測農(nóng)藝性狀可以聚為4個類群(d=9.02)，類群Ⅰ由品種6、21、27、22、41、45、48、15、25、17、12、16、44、28、34、31、42、14、19、1、7、4、32、35、39、40組成，共 26個品種；類群Ⅱ有品種3、29、24、38、23、26、46，共7個品種；類群Ⅲ包括品種13、36、18、10、33、9、37、20、5、47、43、11、30、8，共14個品種；類群Ⅳ只有品種2。

2.2 各農(nóng)藝性狀的效應(yīng)分析

2.2.1 各株型性狀的效應(yīng)。在GGE 雙標(biāo)圖中，以直線連接各類群的標(biāo)志點(diǎn)，構(gòu)成一個囊括4類群品種及5個株型性狀的四邊形,從圖中原點(diǎn)(0,0)向各邊作垂線,可以將該圖劃分為4個扇區(qū),從圖中可明顯看出，各株型性狀落于不同區(qū)內(nèi),每區(qū)的頂角數(shù)字代表一種類群的品種，處在特定類群區(qū)內(nèi)的，即是對這類群品種效應(yīng)最明顯的株型性狀[11]。由圖2可看出，主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株高落于類群Ⅲ品種區(qū)內(nèi)，有效分枝數(shù)和分枝數(shù)落于類群Ⅳ品種區(qū)內(nèi)，在類群Ⅰ、Ⅱ區(qū)內(nèi)沒有性狀。

2.2.2 各產(chǎn)量性狀的效應(yīng)。由圖3可看出，百粒重落于類群Ⅲ品種區(qū)內(nèi)，株莢數(shù)、蟲食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重、株質(zhì)量和主莖莢數(shù)均落于類群Ⅳ品種區(qū)內(nèi)，在類群Ⅰ、Ⅱ區(qū)內(nèi)沒有性狀。

3 討論

聚類分析將48個供試品種分為4大類群，不同類群的性狀特點(diǎn)尤其是產(chǎn)量能力差異較大。類群Ⅰ的品種平均株粒重為26.21 g，在4類群體中排第3，屬于中產(chǎn)品種，這類品種約占供試品種的54%，這類品種的株質(zhì)量、株粒數(shù)、株莢數(shù)和主莖莢數(shù)均較高且趨于平衡，因此是一類具有較高高產(chǎn)潛力的品種，可以作為高產(chǎn)雜交組合配制時親本來源的考慮對象。這類品種中已有被用為親本選育品種的材料，如6號材料84×大白眉，作為父本與復(fù)61雜交后，最終選育出國審品種晉大70。類群Ⅱ中的7個品種的共同特點(diǎn)是，株質(zhì)量較小，均在50 g以下，株粒數(shù)均不足100，主莖莢數(shù)也都在35個以下，因此這類品種的平均株粒重僅為14.58 g，為低產(chǎn)品種，在4類群體中排在最后。這類品種在作為種質(zhì)資源時，可利用其某些優(yōu)勢來彌補(bǔ)某一特定性狀，如38號品種晉旱125，具有較強(qiáng)的抗旱性，可用作抗旱育種中的親本選配。類群Ⅲ的14個品種，其平均株粒重為37.12 g，在4類群體中排第2，這類品種的共同特點(diǎn)是植株高大(不低于75 cm)、株重大(不低于60 g)、株莢數(shù)均在55個以上，株粒數(shù)基本都在150粒以上，所以此類品種的產(chǎn)量較高。最后一類中僅有1個品種：2號品種晉大74,該品種株粒重為50.4 g，為所有品種中最高，同時，其產(chǎn)量性狀也具有優(yōu)勢，分枝數(shù)、株莢數(shù)、株粒數(shù)均為所有品種中最多，因此其產(chǎn)量表現(xiàn)也為4類群體中最高，該品種曾于 2006年創(chuàng)下黃淮海地區(qū)夏播大豆超高產(chǎn)紀(jì)錄。通過GGE雙標(biāo)圖分析表明，主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株高和百粒重對類群Ⅲ效應(yīng)明顯，而對晉大74則是有效分枝數(shù)、分枝數(shù)、株莢數(shù)、蟲食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重、株質(zhì)量和主莖莢數(shù)效應(yīng)最明顯。這一分析與這2類群體的整體產(chǎn)量表現(xiàn)一致，對晉大74效應(yīng)明顯的性狀較多，也與其在這些性狀上明顯高于其他品種的現(xiàn)象一致。

大豆產(chǎn)量能力本質(zhì)上由品種自身基因型決定，但這種多基因控制的數(shù)量性狀易受環(huán)境影響[12],不同生態(tài)條件產(chǎn)量不同，所以要獲得高產(chǎn)，必須是基因和環(huán)境協(xié)同作用，達(dá)到最佳的互作效果。實現(xiàn)大豆高產(chǎn)的首要目標(biāo)是必須具有優(yōu)勢

明顯的基因組合,即優(yōu)良的品種或雜交組合，其次則需要水分、土壤條件、光照、溫度等環(huán)境因子的配合，良種的產(chǎn)量能力才可能發(fā)揮。由此可見，產(chǎn)量能力的實現(xiàn)需要理想的環(huán)境條件，而品種自身基因型所決定的產(chǎn)量能力與品種對特定生境的適應(yīng)能力共同決定著其產(chǎn)量表現(xiàn)，因此，當(dāng)品種適應(yīng)能力(即其主要生態(tài)性狀)保持穩(wěn)定時，品種的產(chǎn)量能力與產(chǎn)量表現(xiàn)會以相同的比例提高[13]。選育基因型優(yōu)異的高適應(yīng)性品種是獲得高產(chǎn)的基本條件，因此既要以產(chǎn)量為目標(biāo)，又要提高品種對病害、蟲害、逆境等脅迫的抗性，尋求相應(yīng)的抗性性狀，不斷提高品種對整個生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性，創(chuàng)造或?qū)で蠡蛐团c環(huán)境互作的最佳方式。

[1] 宋書宏,趙亞玲,王萍,等.大豆產(chǎn)量相關(guān)性狀與產(chǎn)量關(guān)系的研究進(jìn)展[J].雜糧作物,2006,26(2):112-113.

[2] BOARD J E,MARICHERLA D. Explanations for decreased harvest index with increased yield in soybean[J].Crop Science,2008,48:1995-2002.

[3] BOARD J E,KANG M S,BODRERO M L.Yield components as indirect selection criteria for late-planted soybean cultivars[J].Agronomy Journal,2003,95:420-429.

[4] 滿為群,杜維廣,張桂茹,等.大豆超高產(chǎn)潛力的探討[J].大豆科學(xué)，2001,20(2)：94-97.

[5] 李永春，喻德躍，徐冉，等.大豆異地衍生RIL群體主要數(shù)量性狀的自然選擇效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,41(7):1917-1926.

[6] 寧海龍,李文濱,李文霞,等.大豆主要農(nóng)藝性狀的遺傳分析[J].大豆科學(xué),2004,23(4):285-288.

[7] 張文慧,李軍,杜吉到,等.黑龍江省不同大豆品種的主要農(nóng)藝性狀分析[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報,2013(5):1-4,112.

[8] 王連錚,王金陵.大豆遺傳育種學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1992.

[9] 韓秉進(jìn),潘相文,金劍,等.大豆植株性狀相關(guān)性與產(chǎn)量回歸分析[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2008，16(6)：1429-1433.

[10] 劉春燕,齊照明,韓冬偉,等.大豆產(chǎn)量相關(guān)性狀的多年多點(diǎn)QTL分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,41(11):1-9.

[11] YAN W,RAJCAN I.Biplot analysis of test sites and trait relations of soybean in Ontario[J].Crop Sci,2002,42：11-20.

[12] 周蓉,陳海峰,王賢智,等.大豆產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子及倒伏性的 QTL 分析[J].作物學(xué)報,2009,35(5):821-830.

[13] CARPENTER A C，BOARD J E.Branch yield components controlling soybean yield stability across plant populations[J].Crop Sci.,1997,37:885-891.

Research on Yield Ability of Different Soybean Cultivars

GUO Shu-jin,YANG Kai-min,HUO Jin,LI Gui-quan*et al

(College of Agriculture,Shanxi Agricultural University,Taigu,Shanxi 030801)

Forty-eight different ecotypes of soybean cultivars were taken as materials tested in this paper. Cluster and GGE biplot were used to analyze twelve traits including plant height,weight per plant,mainstem pod number,mainstem node number,mainstem thickness,pods per plant,branch number,valid branch number,100-seed weight,pest-bitten seed number,seeds per plant,and yield per plant,researching yield ability of the cultivars. The results showed that forty-eight cultivars could be classified into four groups. GroupⅠ was medium-yield and potential cultivars,GroupⅡ was low-yield cultivars,Group Ⅲ was high-yield cultivars,and Group Ⅳ only had one cultivar and was special. The traits such as mainstem node number,mainstem thickness,plant height,100-seed weight had obvious effect on Group Ⅲ. The traits including valid branch number,branch number,pods per plant,pest-bitten seed number,seeds per plant,yield per plant,weight per plant,and mainstem pod number had obvious effect on Group Ⅳ.

Soybean cultivars; Yield ability; Cluster analysis; Biplot

山西省科技攻關(guān)項目(20120311005-3)；山西省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金項目(育種基金)(2006057)。

郭數(shù)進(jìn)(1979- )，男,山西太谷人，講師，博士，從事大豆抗性遺傳育種與新品種選育研究。*通訊作者，教授，博士生導(dǎo)師，從事大豆遺傳育種工作。

2015-04-13

S 565.1

A

0517-6611(2015)17-054-03