基于不同大豆品種農藝性狀及品質性狀的適應性分析

張永芳， 高志慧， 史鵬清， 韓志平

(山西大同大學生命科學學院，山西 大同 037009)

大豆[Glycinemax(L.) Merr] 起源于中國[1]，是人類生活中不可缺少的油料和糧食作物，在我國農業發展中占有重要地位[2]。山西省擁有2 282份大豆品種，是我國大豆種質資源較豐富的一個省[3]，種植和加工歷史悠久[4]。大同地區位于山西北部，地處黃土高原，良好的自然環境條件使大豆品種具有“三高”(油脂和蛋白質含量高、產量高)的特點，可加工成各種營養豐富的豆制品。近年來，在國家“強農惠農”政策的引領下，大豆種植面積逐年增加。但受生態環境、土壤資源條件及土地資源數量限制，大豆相對產量較低，當地生產的大豆總量遠不能滿足消費者的需求。因此，加強大豆新品種引進和選育工作，拓寬現有大豆品種資源的利用、加強大豆資源在生態區適應性研究及資源特性鑒定，尤其是農藝性狀和品質性狀的研究，對發展大豆生產、調整種植結構和豐富群眾飲食種類具有重要意義。

科研人員已經從不同角度對大豆的品質及主要農藝性狀的關系進行了大量的探討。周學超等[5]以11個鮮食大豆為材料，在內蒙古赤峰地區通過調查它們的農藝性狀、產量性狀和品質性狀，結果表明有9個品種(系)的農藝性狀在當地適應性好，進而對9個品種(系)的14個性狀進行主成分分析,得到毛豆6號綜合得分最高。從而綜合評價篩選出適宜赤峰地區種植的品種(系)有4個。Mebrahtu等[6]認為鮮莢產量與百粒重、單株莢數和株高等性狀有關。周恩遠等[7]研究黑龍江省不同地區 20 個大豆栽培品種(系)的農藝性狀和品質相關性，發現籽粒蛋白質含量與苗期、結莢期、鼓粒期的日數、生育期以及株高、主莖節數和結莢高度呈極顯著正相關，籽粒脂肪含量與百粒重呈顯著負相關，與其他農藝性狀間的相關性不顯著。武天龍等[8]認為鮮食大豆以其高額鮮莢產量以及較短的生育期，在生產中具有廣闊的發展前景。宋江峰等[9]分析了江蘇省主栽的18個菜用大豆品種的18項指標(如莢長、莢寬、莢厚等)，發現品質可用7個主成分來表示(累積貢獻率達92.332 9%)。山西大同地區是小雜糧的主要生產基地，大豆作為糧油兼用植物，種植歷史悠久，但尚未見不同品種在該地區的試種及適應性評價研究。

本研究通過對引進的 7個大豆品種的農藝和品質性狀進行統計，并進行相關性分析、主成分分析及綜合得分評價，旨在分析其在山西大同及周邊地區的適應性，為今后大同地區的大豆引種、品種選育及農民因地制宜種植奠定理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗在山西大同大學北區試驗基地完成。該基地位于山西省和內蒙古自治區交界處，E 112°34′～E 114°33′，N 39°03′～N 40°44′，全年平均氣溫為5.1～7.1 ℃，10 ℃以上的有效積溫為2 774～3 011 ℃，日照時數為2 697～3 012 h，年降雨量為384～453 mm，為溫帶大陸性季風氣候，氣候干燥，晝夜溫差大。

1.2 試劑材料與主要儀器

1.2.1材料 選用綠75、浙鮮豆9號、滬寧95-1、翠扇大豆、中黃59、十勝長葉、中黃35共7個大豆品種為試驗材料。其中滬寧95-1、綠75和浙鮮豆9號為鮮食大豆，其他為普通大豆。均由中國農業科學院作物科學研究所提供。

1.2.2主要試劑 1 000和100 μg·mL-1的牛血清白蛋白(BioFroxx)、考馬斯亮藍G-250試劑，天津市瑞金特化學品有限公司；葡萄糖標準溶液(100 μg·mL-1)、蒽酮、體積百分比80%和90%的乙醇、質量百分比85%的磷酸，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2.3儀器設備 752型紫外分光光度計(上海廣譜儀器有限公司)、H71510型離心機(上海化工機械廠有限公司)、DZKW-D-1數顯恒溫水浴鍋(金壇市國旺實驗儀器廠)、FA1004電子天平(上海精科天美科學儀器有限公司)、405型粉碎機(吉首市中城制藥機械廠)、MPA近紅外品質分析儀(美國Bruker公司)。

1.3 試驗設計

采用隨機區組排列，4次重復，行長1.3 m，行距40 cm，株距35 cm。每穴3粒，行長3 m，出苗后間苗，每穴留1株。播種前施用牛糞做底肥。依照當地常規處理進行田間管理，并按時澆水鋤草。調查時每個品種除去邊株，隨機取3株進行田間觀察和考種測量調查。參照邱麗娟等方法[10]測量和調查方法測定各項性狀。調查的主要農藝性狀為出苗期、生育期、株高、主莖節數、分枝數、每莢粒數和百粒重。待每個品種成熟后，取樣考種，脫粒檢測其口感品質、蛋白質含量、脂肪含量及可溶性糖含量。

1.4 指標測定方法

參照程艷波等[11]方法進行口感評價。在收獲當天，隨機編號，將清洗干凈的標準豆莢放入鍋中，倒入清水淹沒豆莢，煮10 min左右，撈取出來，待其冷卻后進行品嘗?？诟械燃壏譃?A 級(柔糯香甜)、B 級(鮮脆)、C 級(微苦或硬)3 種。

采用考馬斯亮藍法[12]測定籽粒中蛋白質含量；采用MPA近紅外品質分析儀測定脂肪含量[13]；采用蒽酮比色法[14]測定可溶性糖含量。所有測定均3次重復。

1.5 數據統計與分析

使用Microsoft Excel 2010進行數據整理和繪圖，應用SPSS 21.0軟件對數據進行單因素方差分析、相關性分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同大豆品種的農藝性狀結果

生育期的長短可反映大豆品種的遺傳特性，也可反映不同品種適應不同生態環境的差異情況。7個大豆品種的生育期統計結果(表1)可知，參試的7個品種在大同地區均可正常成熟。7個品種的出苗期變幅為8.3～11.7 d，其中綠75出苗最早，為8.3 d，翠扇大豆出苗較晚，為11.7 d。 7個品種的生育期變幅在110.6～135.0 d，其中鮮食大豆綠75、浙鮮豆9號和滬寧95-1的生育期較短，為116～120 d，生育期最長的是普通大豆品種翠扇大豆，為135 d，顯著長于其他品種，表明鮮食大豆的生育期短于普通大豆。7個大豆品種的株高變幅為31.3～76.0 cm，最高的是翠扇大豆，為76.0 cm，與其他品種株高差異顯著。不同大豆品種的主莖節數變幅在8.0～17.0節，最多的是翠扇大豆，為17.0節，最少的是滬寧95-1，為8節，與其他品種主莖節數差異顯著。各個品種的分枝數相似，差異并未達到顯著水平(P>0.05)。不同品種的每莢粒數變幅為2.00～4.00粒，最多的是中黃35，有4粒，與其他品種差異顯著。7個品種的百粒重變化范圍為10.6～37.7 g，最大的是綠75，為37.7 g，最小的是中黃59，為10.6 g，與其他品種差異顯著。變異系數最大的是每莢粒數(1.73)，其次為主莖節數(0.62)，說明此7個農藝性狀中遺傳穩定性較差的是每莢粒數和主莖節數。株高的變異系數最小，僅0.04，表明其遺傳相對穩定。分枝數(0.45)、出苗期(0.36)、百粒重(0.20)、生育期(0.14)的變異系數居中。

表1 不同大豆品種的農藝性狀Table 1 Agronomics traits of different soybean varieties

2.2 不同大豆品種的品質性狀結果

大豆中蛋白質含量、脂肪含量和可溶性糖含量等品質性狀能反映其在當地的發育優劣。由表2可以看出，7個大豆品種蛋白質含量介于38.91%～46.69%之間，其中翠扇大豆的蛋白質含量最高，為46.69%。脂肪含量范圍為18.17%～22.57%，中黃35的脂肪含量最高，為22.57%?？扇苄蕴呛糠秶鸀?.50%～4.60%，最高的品種是綠75，為4.60%，最低的品種是浙鮮豆9號，為2.50%。萬超文等[15]將蛋白質和脂肪分為高、中、低三級。據此標準，7個品種中綠75、翠扇大豆和中黃59的蛋白質含量均達到43%以上，為高蛋白品種。浙鮮豆9號、十勝長葉和中黃35的脂肪含量達到20%以上，為高脂肪品種。此外，翠扇大豆和中黃35的蛋白質與脂肪含量總和分別為65.23%和63.58%，高達63%以上，為兼用品種?？诟衅焚|方面，鮮食豆的口感均為A級，普通大豆中黃59和十勝長葉為B級，中黃35和翠扇大豆也均為A級。可溶性糖含量的變異系數最大，為0.16，說明這3個品質性狀中，可溶性糖的遺傳穩定性最差；蛋白質含量的變異系數最小，為0.068，表明其遺傳相對穩定；脂肪的變異系數也很小，為0.08，遺傳穩定性較高。

表2 不同大豆品種的品質性狀Table 2 Quality traits of different varieties of soybean

2.3 不同大豆品種不同性狀的綜合分析

2.3.1農藝性狀及品質性狀的相關性分析 對大豆品種的7個農藝性狀和3個品質性狀進行相關性分析，結果(表3)可知，出苗期和主莖節數呈顯著正相關，相關系數為0.847，株高和主莖節數呈顯著正相關，相關系數為0.873；蛋白質含量與可溶性糖含量呈顯著正相關，相關系數為0.786，脂肪含量和分枝數呈顯著負相關，相關系數為-0.757。 可知，不同指標之間存在性狀重疊，為了更加客觀地評價并篩選出適宜在大同地區種植的大豆材料，對其農藝性狀和品質性狀進行主成分分析。

表3 不同大豆品種農藝性狀和品質性狀的相關性分析Table 3 Correlation analysis of agronomic characteristics and quality traits of different soybean varieties

2.3.2不同大豆品種不同性狀的主成分分析和綜合評價 對不同大豆品種的7個農藝和3個品質性狀進行主成分分析，得到特征值及其貢獻率，結果見表4，可知，前4個主成分對應特征值均大于1，且累積方差貢獻率達95.162%，說明這4個主成分基本代表10個性狀95.162%的信息，這4個主成分代表了7個大豆品種的大部分性狀特征。主成分1的貢獻率達到41.097%，其對應的特征性狀中，載荷值最大的是株高為0.906，其次為出苗期、主莖節數、生育期、蛋白質含量，載荷值均大于0.3，說明株高、出苗期、主莖節數、生育期、蛋白質含量均在主成分1中具有較高權重；而分枝數和脂肪含量的載荷值為負值，且載荷值絕對值小于0.3。主成分2的貢獻率為30.828%，其對應的特征性狀中，可溶性糖含量載荷值最大，為0.962，其次為分枝數和蛋白質含量，載荷值均大于0.3，其余載荷值均小于0.3。主成分3的貢獻率為13.239%，其對應的特征性狀中，每莢粒數載荷值最大，為0.937，其次為脂肪含量、主莖節數、株高，載荷值均大于0.3，其余載荷值均小于0.3，其中蛋白質、百粒重、分枝數、生育期的載荷值為負值，且除生育期絕對值大于0.3外，其余均小于0.3。主成分4的貢獻率為10.558，其對應的特征性狀中，載荷值最大的為百粒重，為0.995，其余載荷值均小于0.3，而分枝數、生育期、出苗期的載荷值為負值，且只有生育期的載荷值的絕對值大于0.3。

表4 不同大豆品種主要性狀的主成分分析Table 4 Principal component analysis of main traits of different soybean varieties

根據林海明等[16]的方法，利用前4個主成分因子得分與其對應特征值的貢獻率建立綜合得分的線性方程：F=(0.410 97F1+0.308 28F2+0.323 90F3+0.105 58F4)/0.951 62，通過該公式計算得到7個品種的綜合得分(表5)，并按得分大小進行排序。綜合得分越高，說明該品種在當地的適應性越好?？芍?，參試的7個大豆品種中，翠扇大豆、綠75和中黃35的綜合得分較高，說明這三個品種較適合在大同地區種植。

表5 不同大豆品種的綜合得分Table 5 Comprehensive score of main traits of different soybean varieties

3 討論

本研究對7個大豆品種在大同地區的適應性進行研究，發現7個品種均可在大同地區正常成熟，均表現出較好的生態適應性。對不同品種的農藝性狀和品質性狀進行調查表明，各大豆品種性狀不同，各性狀變異系數也有差異，與周恩遠等[7]、劉念析等[17]對大豆主要農藝性狀研究分析的結果一致。這可能是因為大豆品種生育期若短，主莖節數就少，株高變低，成熟較早，單株生產力也相應較低。本研究利用主成分分析和綜合評價分析發現，翠扇大豆的綜合得分最高，可能是因為該品種早熟、高產，屬于春夏兼用品種，如果能在大同地區合理種植將對大同地區大豆的引種及育種起到重要作用。綜合得分第二的為綠75，可能與該品種鮮食、種皮薄、籽粒大且飽滿、味道甜有關，在實際生產中如果選育含糖量高、口感風味好的品種可以將綠75作為選育品種，具有重要的市場價值。而綜合得分第三的為中黃35，該品種生育期適中，總體性狀表現優良，與王嵐等[18]的研究結果一致。

相關性分析可以用來衡量兩個變量因素的相關密切程度，育種中常借助這種相關性來研究較難觀察到的目標性狀從而選擇育種。本研究的相關性分析表明，脂肪含量與分枝數呈顯著負相關，提高脂肪含量可以間接通過對分枝數的選擇達到選擇的效果；出苗期及株高均與主莖節數呈顯著正相關，這與閆昊等[19]研究結果一致。出苗期和主莖節數是比較早形成、相對穩定的性狀，因此可以通過出苗期和主莖節數間接達到選擇株高的效果。然而，該研究建立的相關性只是基于大同地區有限的品種研究所得的結論，需要后期擴大大豆材料數量，選擇更多具有代表性的大豆品種進行廣泛研究才可確定具有普遍意義的量化關系。

本研究所用7個大豆品種均適應在山西晉北地區種植，綠75、中黃35和翠扇大豆綜合性狀優良，可作為該區域推廣種植的優選大豆品種。

致謝：誠摯感謝中國農業科學院作物科學研究所邱麗娟研究員為本研究提供大豆材料。