河北省豇豆種質資源遺傳多樣性分析

曹巖坡，代 鵬，岳曉歷，要榮慈，韓 鵬，戴素英*

（1.河北省農林科學院經濟作物研究所，河北 石家莊 050051；2.河北省農業技術推廣總站，河北 石家莊 050000）

豇豆（Vigna unguiculata） 別名角豆、姜豆、帶豆、掛豆角，為1 a生植物，是豆科（Leguminosae）豇豆屬（Vigna） 中的一個重要栽培種[1]。豇豆原產于非洲，傳入我國后形成了長豇豆的次級起源中心，栽培歷史悠久，在我國各地均有種植[2]。豇豆營養豐富，在改善人們飲食、調整農業種植結構和植物固氮等方面發揮著重要作用[3]。河北省是我國豇豆主產區之一，種質資源較為豐富。以河北省種質資源庫提供的120份豇豆種質資源為試材，對13個表型性狀進行測量和遺傳多樣性分析，明確各表型性狀的多樣性程度、分布及資源利用現狀，旨為豇豆資源應用和育種提供理論基礎。

1 材料與方法

參試豇豆材料120份，由河北省農林科學院農作物種質資源庫提供。2016～2017年連續2 a在河北省農林科學院經濟作物研究所試驗基地進行品種試驗。土壤質地為沙質黏土，肥力中等。采用完全隨機區組設計，行長10.0 m，大行距1.0 m，小行距0.7 m，搭“人”型架，1架/區，3次重復。豇豆2016年播種期為4月20日，2017年播種期為4月22日，穴距0.3 m，留苗數量3株/穴，其他管理同大田常規。

根據《豇豆種質資源描述規范和數據標準》[4]，對豇豆種質資源的質量性狀和數量性狀進行調查，其中，質量性狀包括生長習性、結莢習性、粒色、粒形、花色和嫩莢色，數量性狀包括生育期天數、株高、莢長、莢寬、單株莢數、單莢粒數和百粒重。利用SPSS 22和Excel 2010軟件進行數據統計和分析。

為了方便統計和量化數據，對各質量性狀進行賦值（表1）。計算參試材料各數量性狀的總體平均數（X） 和標準差（σ），以0.5σ為梯度，將數量性狀分為10個等級（表2）。

采用Shannon-Wiener指數（H′）進行遺傳多樣性分析。計算公式為∶

式中，Pi為該性狀在第i級出現的概率。

采用離差平方和法，利用歐式距離對參試材料進行聚類。

表1 質量性狀的數量化標準Table 1 Quantify of quality traits of cowpea

表2 數量性狀分級標準Table 2 The classification of quantitative traits

2 結果與分析

2.1 豇豆種質資源表型性狀的多樣性分析

對120份豇豆資源的質量性狀進行分析，結果（表3）顯示，粒色的變異類型最為豐富，遺傳多樣性指數最高，達到了0.987；其次是生長習性、嫩莢色、粒形和花色；結莢習性的遺傳多樣性指數最低，為0.256。河北省豇豆種質資源生長習性以蔓生為主，結莢習性以無限為主，粒色以白色為主，花色以淺紫色居多，粒形以腎型為主，嫩莢色以淺綠為主。

表3 豇豆種質資源質量性狀的遺傳多樣性分析Table 3 Genetic diversity analysis of quality traits of cowpea germplasm resources

對120份豇豆種質資源的數量性狀進行分析，結果 （表4） 顯示，株高的遺傳多樣性指數最高（2.061），其次是單莢粒數、單株莢數、莢長、生育期天數、百粒重和莢寬。

不同材料間各數量性狀存在較大差別。其中，株高、莢長和單株莢數的變異系數居前3位且均超過了30%，說明這3個性狀遺傳力較大，其變異系數分別為47.20%、38.40%和34.70%，變幅依次為 56.0～235.0 cm、12.5～65.2 cm 和 32.0～86.0 個；其他性狀的變異系數（6.15%～8.56%） 均較低，遺傳力較小。

2.2 豇豆種質資源遺傳多樣性的聚類分析

根據120份豇豆種質資源的13個性狀數據，對參試種質資源進行聚類，在歐式距離為5.5時，可將其分為4類（表5）。

類群Ⅰ包含15份材料。其主要特征為生長習性多介于直立與半蔓生之間，花色紫色，籽粒中等偏小，生育期短，單株粒重和百粒重較小，莢長中等，豐產潛力有待提高。

類群Ⅱ包含57份材料。其主要特征為生長習性多蔓生，花色以淺紫色和白色為主，粒形以腎型為主，株型較大，生育期長，百粒重偏小，莢長較大，單株莢數和單莢粒數較多，可作為生產品種。

類群Ⅲ包含37份材料。其主要特征為生長習性多蔓生，花色以淺紫色為主，粒形以腎型為主，生長健壯，粒重較大（平均百粒重52.5 g），豆莢長度較短、寬度大，單株莢數和單株粒數較少，結莢少，豐產潛力低。

表4 豇豆種質資源數量性狀的遺傳多樣性分析Table 4 Genetic diversity analysis of quantitative traits of cowpea germplasm resources

類群Ⅳ包含11份材料。其主要特征為生長習性多介于半蔓生與匍匐之間，花色以淺紫色為主，生育期短，株型矮小，莢長較短，單株莢數較多，多為早期地方品種。

表5 120份豇豆種質資源的聚類分析Table 5 Cluster analysis of 120 cowpea germplasm resources

3 結論與討論

種質資源的多樣性評價是種質資源研究和新品種選育的基礎與前提[5，6]。對河北省豇豆種質資源主要表型性狀進行遺傳多樣性分析，可為該區豇豆種質資源的創新利用提供依據。對河北省120份豇豆種質資源的13個表型性狀進行分析，結果表明，參試材料的遺傳多樣性較為豐富，質量性狀中粒色的遺傳多樣性指數最高，數量性狀中株高、單莢粒數和單株莢數的遺傳多樣性指數較高。單株莢數和單莢粒數與豇豆產量形成密切相關，二者具有較高的遺傳多樣性，表明參試種質資源中有一部分品種具有高產遺傳潛力[7]。

參試材料的各表型性狀存在較大差別，其中，株高、莢長和單株莢數的變異系數（34.70%～47.20%）較高，說明這3個性狀的遺傳力較大[8]。為了明確不同材料之間的親緣關系，根據13個表型性狀數據，對參試的120份豇豆種質資源進行聚類分析，結果顯示，在歐氏距離為5.5時參試材料分為4類，為今后河北省豇豆資源創新利用及新品選育研究提供了參考。

參考文獻：

［1］陳 新，王學軍，袁星星.豆類蔬菜設施栽培［M］.北京∶中國農業出版社，2013∶35-57.

［2］劉 凱，陳漢才，李桂花，張 艷，黎庭耀，羅少波，李明珠.豇豆種質資源遺傳多樣性和親緣關系的SRAP和SSR分析 ［J］.中國農學通報，2014，30（31）∶156-163.

［3］熊海錚，施愛農，孫 健，張 寧，吳殿星，舒小麗.全球豇豆資源農藝性狀多樣性分析 ［J］.科技通報，2016，32 （10）∶49-58.

［4］王佩芝，李錫香.豇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∶5-55.

［5］張金波，李利民，苗昊翠，王 威，肖 菁.鷹嘴豆種質資源主要農藝性狀遺傳多樣性研究［J］.新疆農業科學，2014，51 （1）∶110-117.

［6］康智明，徐曉俞，鄭開斌，俞秀紅，李愛萍.木豆種質資源形態與農藝性狀的多樣性分析［J］.熱帶亞熱帶植物學報，2017，25（1）∶51-56.

［7］張曉艷，王 坤，王述民.中國普通菜豆形態性狀分析及分類［J］.植物遺傳資源學報，2007，8（4）∶406-410.

［8］劉長友，田 靜，范保杰.河北省小豆種質資源遺傳多樣性分析［J］.植物遺傳資源學報，2009，10（1）∶73-76.