重慶市普通菜豆種質資源形態聚類分析

邸 青，張誼模，劉吉振，陳敏

（重慶市農科院蔬菜花卉研究所，重慶401329）

菜豆(Phaseolus vulgaris L.)是世界上種植面積最大的食用豆類，其種質資源十分豐富[1]，在哥倫比亞的熱帶研究中心搜集和保存的菜豆資源材料有數萬份，歐美等國也選育了許多利于機械化栽培、耐高溫、含纖維量小的菜豆品種[2]。我國同樣也有著豐富的菜豆資源，《中國食用豆類品種資源目錄》中有跡可循的普通菜豆資源有4 480份，均可在國家種質庫中找到[3－4]。菜豆是一年生草本植物，生長習性變化較大，具有形態多樣性，西南地區是我國菜豆資源重要的分布中心之一，其多樣化的菜豆資源為選育工作提供了大量優質材料。

形態標記是最早被使用和研究的遺傳標記，表現直觀，只需通過細心觀察即可將不同表型的個體區分開來，是育種的重要手段之一。利用種質資源的外部形態特征，如花冠色、株型、種皮色、葉色等指標對資源進行遺傳多樣性的研究，將現有的育種材料進行評估分析和歸類，可以對育種工作進行準確的規劃布局。孫志強[5]等用系譜分析法研究東北地區大豆品種的血緣組成，表明我國東北地區大豆育成品種的遺傳基礎狹窄，以黑龍江省最窄。M.R.Escribano[6]對種植在西班牙西北部4種不同環境中56個菜豆品種的18個農藝性狀進行了遺傳多樣性研究，結果顯示品種間所有性狀均有顯著差異，且多數性狀有顯著的基因－環境互作效應。

本研究旨在通過對重慶市30份普通菜豆種質資源的10個形態特征進行聚類分析，了解各品種的遺傳多樣性情況，確定各品種之間的親緣遠近，為重慶市菜豆資源的保存和選育工作提供一定的理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為重慶市農業科學院蔬菜花卉所收集的重慶市普通菜豆種質資源，共30份（表1）。

表1 重慶市普通菜豆種質資源

1.2 試驗地點與試驗設計

試驗于2015—2016年在重慶市璧山渝西蔬菜研發中心開展，試驗點土壤類型為酸性紫色土，肥力中等。生育期內肥料作為基肥一次性施入，根據田間水分狀況共澆水5次，中耕除草2次。

試驗采用完全隨機區組設計，小區面積3 m2，小區之間相隔60 cm，每個材料種植2個小區，每個小區種植2行，行長4 m，行距30 cm。

1.3 菜豆農藝性狀調查指標與標準

根據普通菜豆鑒定性狀及其生育期記載標準[7]，在全生育期隨機抽取典型性狀的植株5～10株，調查主要形態標記，詳見表2。

1.4 數據處理

根據評價標準將菜豆對應的調查性狀數據進行匯總制表，通過SPSS 20進行數據處理[8]，采用平方歐氏距離和組間聯接法進行聚類分析。

表2 普通菜豆調查的形態標記及編碼

2 結果與分析

通過聚類分析結果輸出的近似矩陣可知，30份菜豆資源中平方歐氏距離最近的是120和122，為2；平方歐氏距離最遠的為15和3，為94。按比例將各菜豆資源實際平方歐氏距離調整到0～25的范圍之內，并根據凝聚狀態，在14.5處將30份菜豆資源分為4類，詳見圖1。其中，I類有7個品種，II類有11個品種，III類有9個品種，IV類有3個品種。

圖1 重慶市30份普通菜豆資源形態聚類分析

2.1 I類菜豆品種形態特征分析

I 類菜豆資源包括 11，12，14，15，29，40，41共7個品種。該類資源整體長勢較強，花冠色除了29之外，主要為淺紅到粉紅，株型除了40之外均為蔓生，種皮色大都為白色，莢形以長扁條為主，莢面質地粗糙，種子形狀除40和41為卵圓，其余均為腎形。

2.2 II類菜豆品種形態特征分析

II類菜豆資源包括 120，121，122，124，165，166，167，168，13，77，78 共 11 個品種。該類資源整體長勢較好，花冠色主要為綠白色，株型以矮生為主，種皮色除120，122，124為黑色之外均為褐色，莢形以彎扁條為主，莢面質地粗糙，種子形狀主要為圓形。該類資源中120和122是30份菜豆資源中平方歐氏距離最近的兩個品種，下一步工作中可以考慮將這兩類材料合并，而165，166，167，168這4個品種在平方歐氏距離上較近，但材料基本形狀表現差異較大。

2.3 III類菜豆品種形態特征分析

III類菜豆資源包括 136，137，200，201，202，27，28，30，2共9個品種。該類資源整體長勢較強，花冠色主要為淺紫和淺紅，株型以蔓生為主，種皮色差異較大，黃、綠、紅、花都有，莢形和II類菜豆品種一樣以彎扁條為主，莢面質地平滑，種子形狀圓形較多。其中28和30兩個品種相似程度較近，僅存在主莖色方面的單一差異，推斷兩者可能是同一材料。

2.4 IV類菜豆品種形態特征分析

IV類菜豆資源包括3，4，5共3個品種。該類資源整體長勢較弱，花冠色為淺紫，株型為蔓生，種皮色為紅色，莢形為短圓棍和彎圓棍，莢面質地粗糙，種子形狀為腎形。該類資源相似程度相當高，品種同源性大，且該類菜豆與其它資源平方歐氏距離較遠，推斷可能為引進品種。

3 結論與討論

種質資源類群劃分是否恰當直接關系到育種親本的選擇與組配，因此對搜集到的材料合理地劃分類群并判定它們之間的親緣關系尤為重要，其中遺傳距離較遠的材料可作為親本的選擇對象[9]。本研究利用重慶30份普通菜豆資源10種形態性狀鑒定的數據，通過平方歐氏距離和組間聯接法進行聚類分析，將供試材料分為4類群，其中I、II、III類群長勢較強，親緣關系較近，而IV類群長勢較弱，與其它3類親緣關系較遠。各資源中平方歐氏距離最遠的為15和3，可以考慮將其作為親本以期篩選出性狀優良的品種；而如120和122等親緣關系較近的品種，下一步工作中可以考慮將這類材料合并。

同時本試驗通過田間調查和數據分析整理發現：菜豆花冠色和種皮色存在一定相關性，開紫色花等深色花品種種皮色多為褐色、黑色和紅色；而開白色花及淺紫色花品種種皮色較多為白色、綠色和黃色。農藝性狀的統計分析結果也顯示兩個指標之間存在顯著的相關關系。陳禪友等[10]對長豇豆莢色，籽種皮色和生長習性進行遺傳分析，結果表明籽種皮色和豆莢色由1對等位基因控制。由此可見，在普通菜豆中控制花冠色和種皮色的基因可能來自同一基因組，但需要進一步研究驗證。

[1]郝曉鵬,田翔,王燕,等.山西普通菜豆種質資源籽粒品質分析和評價[J].山西農業科學,2016,44(6):808－810,832.

[2]龍靜宜,林黎奮,侯修身,等.食用豆類作物[M].北京:科學出版社,1989:209－222.

[3]鄭卓杰,胡家篷.中國食用豆類品種資源目錄[M].第二集.北京:農業出版社,1990.

[4]胡家篷,程須珍,王佩芝.中國食用豆類品種資源目錄[M].第三集.北京:中國農業出版社,1996.

[5]孫志強.東北地區大豆品種血緣組成分析[J].大豆科學,1990(2):112－120.

[6]ESCRIBANO M R,DE R A M,AMURRIO J M.Diversity inagronomical traits in common bean populations from Northwestern Spain[J].Euphytica,1994,76(1):1－6.

[7]鄭卓杰.中國食用豆類學[M].北京:中國農業出版社,1997:222－249.

[8]薛薇.統計分析與SPSS的應用[M].4版.北京:中國人民大學出版社,2014:272－274.

[9]胡立成.黑龍江省大豆品種聚類分析初探[J].大豆科學,1991,10(1):10－16.

[10]陳禪友,趙新春.長豇豆莢色,籽粒色及生長習性的遺傳研究[J].植物科學學報,2002,20(1):5－7.