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)

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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(yàn)以48個(gè)不同生態(tài)型大豆品種為材料，以聚類(lèi)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(chóng)食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重等12個(gè)農(nóng)藝性狀，研究其產(chǎn)量能力。結(jié)果表明：48個(gè)供試品種根據(jù)聚類(lèi)分析可分為4大類(lèi)群，類(lèi)群Ⅰ為中產(chǎn)型潛力品種，類(lèi)群Ⅱ?yàn)榈彤a(chǎn)品種，類(lèi)群Ⅲ為高產(chǎn)品種，類(lèi)群Ⅳ僅有1個(gè)品種，較為特殊。主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株高、百粒重對(duì)類(lèi)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(chóng)食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重、株質(zhì)量和主莖莢數(shù)對(duì)類(lèi)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(lèi)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(lèi)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?yàn)槿绻麤](méi)有產(chǎn)量作保障，抗性、品質(zhì)等優(yōu)良性狀的意義將無(wú)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(lái)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(huì)有大的伸縮性。大豆生育期不同階段遭遇干旱，對(duì)其產(chǎn)量性狀的影響有所不同。而在生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成過(guò)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(jìng)爭(zhēng)光合物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)和生殖期長(zhǎng)時(shí)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(duì)于大豆產(chǎn)量能力的研究應(yīng)從多個(gè)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(shí)踐依據(jù)。該試驗(yàn)以48個(gè)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(chóng)食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重等12個(gè)農(nóng)藝性狀，應(yīng)用聚類(lèi)分析，將48個(gè)材料分為不同類(lèi)群，并探討各類(lèi)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(duì)各類(lèi)群的效應(yīng)，旨在充實(shí)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(lái)源。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試材料包括48個(gè)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(lèi)型方面有明顯差異，各品種編號(hào)和名稱(chēng)見(jiàn)表1。

表1 供試品種編號(hào)與名稱(chēng)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 于2013、2014年連續(xù)2年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田進(jìn)行該試驗(yàn)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，各小區(qū)播種2行(行長(zhǎng)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?shí)際進(jìn)行田間管理，并按時(shí)中耕鋤草。

1.3 性狀值測(cè)定 各品種成熟收獲時(shí)，各小區(qū)隨機(jī)取10株進(jìn)行考種，被測(cè)性狀有12個(gè)：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(chóng)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(chóng)食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重)2大類(lèi)[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(gè)供試品種的性狀，計(jì)算材料間的歐氏距離，采用WPGMA法進(jìn)行聚類(lèi)分析，建立聚類(lèi)樹(shù)狀圖；應(yīng)用GGEbiplot軟件分析各性狀對(duì)各類(lèi)材料的產(chǎn)量效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各品種聚類(lèi)分析 圖1表明不同大豆品種農(nóng)藝性狀聚類(lèi)結(jié)果。由圖1可知，48個(gè)大豆品種根據(jù)其被測(cè)農(nóng)藝性狀可以聚為4個(gè)類(lèi)群(d=9.02)，類(lèi)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(gè)品種；類(lèi)群Ⅱ有品種3、29、24、38、23、26、46，共7個(gè)品種；類(lèi)群Ⅲ包括品種13、36、18、10、33、9、37、20、5、47、43、11、30、8，共14個(gè)品種；類(lèi)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(xiàn)連接各類(lèi)群的標(biāo)志點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)囊括4類(lèi)群品種及5個(gè)株型性狀的四邊形,從圖中原點(diǎn)(0,0)向各邊作垂線(xiàn),可以將該圖劃分為4個(gè)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(lèi)群的品種，處在特定類(lèi)群區(qū)內(nèi)的，即是對(duì)這類(lèi)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(lèi)群Ⅲ品種區(qū)內(nèi)，有效分枝數(shù)和分枝數(shù)落于類(lèi)群Ⅳ品種區(qū)內(nèi)，在類(lèi)群Ⅰ、Ⅱ區(qū)內(nèi)沒(méi)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(lèi)群Ⅲ品種區(qū)內(nèi)，株莢數(shù)、蟲(chóng)食數(shù)、株粒數(shù)、株粒重、株質(zhì)量和主莖莢數(shù)均落于類(lèi)群Ⅳ品種區(qū)內(nèi)，在類(lèi)群Ⅰ、Ⅱ區(qū)內(nèi)沒(méi)有性狀。

3 討論

聚類(lèi)分析將48個(gè)供試品種分為4大類(lèi)群，不同類(lèi)群的性狀特點(diǎn)尤其是產(chǎn)量能力差異較大。類(lèi)群Ⅰ的品種平均株粒重為26.21 g，在4類(lèi)群體中排第3，屬于中產(chǎn)品種，這類(lèi)品種約占供試品種的54%，這類(lèi)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(lèi)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(shí)親本來(lái)源的考慮對(duì)象。這類(lèi)品種中已有被用為親本選育品種的材料，如6號(hào)材料84×大白眉，作為父本與復(fù)61雜交后，最終選育出國(guó)審品種晉大70。類(lèi)群Ⅱ中的7個(gè)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(gè)以下，因此這類(lèi)品種的平均株粒重僅為14.58 g，為低產(chǎn)品種，在4類(lèi)群體中排在最后。這類(lèi)品種在作為種質(zhì)資源時(shí)，可利用其某些優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)某一特定性狀，如38號(hào)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(lèi)群Ⅲ的14個(gè)品種，其平均株粒重為37.12 g，在4類(lèi)群體中排第2，這類(lèi)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(gè)以上，株粒數(shù)基本都在150粒以上，所以此類(lèi)品種的產(chǎn)量較高。最后一類(lèi)中僅有1個(gè)品種：2號(hào)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(shí)，其產(chǎn)量性狀也具有優(yōu)勢(shì)，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(lèi)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(guò)GGE雙標(biāo)圖分析表明，主莖節(jié)數(shù)、莖粗、株高和百粒重對(duì)類(lèi)群Ⅲ效應(yīng)明顯，而對(duì)晉大74則是有效分枝數(shù)、分枝數(shù)、株莢數(shù)、蟲(chóng)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(lèi)群體的整體產(chǎn)量表現(xiàn)一致，對(duì)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(shí)現(xiàn)大豆高產(chǎn)的首要目標(biāo)是必須具有優(yōu)勢(shì)

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(jiàn)，產(chǎn)量能力的實(shí)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(duì)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(shí)，品種的產(chǎn)量能力與產(chǎn)量表現(xiàn)會(huì)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(duì)病害、蟲(chóng)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(duì)整個(gè)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。

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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(xiàng)目(20120311005-3)；山西省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金項(xiàng)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