綠豆種質資源的收集與鑒定

郭亞寧，張盼盼，張思雨，栗云鵬，張 雄

（榆林學院生命科學學院，陜西榆林 719000）

綠豆（Vigna radiate L.）生育期短、抗逆性強，籽粒營養價值含量高，除富含淀粉外，還含有大量的抗氧化物質，其根系具有固氮作用，是優良的前茬作物，在農業種植結構調整方面發揮著重要的作用[1-2]。隨著氣候環境的不斷變化，水資源短缺問題凸顯，篩選生育期短、耐旱性強的綠豆資源尤為重要[3]。

榆林地處毛烏素沙地南緣，屬于典型的熱帶季風氣候，年降雨量少且集中，光照充足，土壤多沙質，通氣性好，氣溫晝夜溫差大，有利于淀粉積累，是綠豆的優勢產區[4]。榆林綠豆主要分布在橫山、佳縣和神木等地，主栽品種為橫山大明綠豆榆綠1 號，其籽粒大且飽滿，顏色鮮艷，硬實率小，芽菜品質好，營養含量豐富，是當地的國家級地標作物，暢銷日本、韓國等地[5-6]。榆綠1 號在無灌溉條件下，表現出較好的適應性；但在灌溉條件下，其株型高大，抗倒伏性差[7]，花期較長，成熟不一致，需分期采摘，難以適應機械化。隨著國內勞動力價值的上漲，當地綠豆種植面積及其總產量呈現下降趨勢，同時當地綠豆的品種資源匱乏，綠豆引種和育種速度緩慢，嚴重影響當地綠豆產業的發展，急需豐富綠豆種植資源，加快優良種質資源的應用[8]。

本研究以48 份綠豆資源為材料基礎，在全生育期調查各資源的農藝性狀，通過變異系數、因子分析、聚類分析和數學模型構建，計算各資源的綜合得分，旨在篩選評價綠豆資源的最佳農藝性狀指標，得到適宜當地生態環境的綠豆資源，以豐富當地綠豆種質，為綠豆產業發展奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試的48 份綠豆材料（表1）由西北農林科技大學小雜糧研究團隊提供，其中，以榆綠1 號（YYLD48）當地主栽品種作為對照。

表1 48 份綠豆種質資源材料的編碼及名稱

1.2 試驗地概況

試驗在陜西省榆林市榆陽區現代農業科技示范園進行。該示范園土壤沙質，土層深厚，通氣性好；0～20 cm 土層中全氮含量0.2 g/kg、有機碳含量1.2 g/kg、速效氮含量13.2 mg/kg、速效磷含量3.3 mg/kg、速效鉀含量63.5 mg/kg；具備滴灌條件，管理方式規范，可設置規范試驗。

1.3 試驗設計

試驗小區采取隨機區組設計，小區面積為10 m2（5 m×2 m），行長5 m，行距0.5 m，株距0.33 m，重復3 次。采用人工開溝，根據標記尺度，確定穴距，點播，每穴種子3 粒；出苗后定苗至每穴1 株。全生育期水肥條件管理一致，收獲前選取具有代表性的連續10 株綠豆用于考種。

1.4 測定指標及方法

參照文獻[9]調查測定48 份綠豆資源的主要農藝性狀有生育期、株高、分枝數、主莖節數、單株莢數、莢長、莢粒數、單株粒質量、百粒質量。

1.5 數據分析

利用Excel 對所有數據進行輸入、標準化及變異系數計算[8]，通過SPSS 22.0 對9 個農藝性狀進行因子分析和聚類分析[10-12]；同時根據因子分析結果擬合方程，對48 份材料進行綜合打分，評價48 份資源在榆林地區的適應性。

2 結果與分析

2.1 各農藝性狀的變異系數分析

由表2 可知，9 個農藝性狀的變異系數分布在5.57%～34.65%，各性狀從大到小排序為單株莢數>單株粒質量>株高>百粒質量>主莖節數>莢長>分枝數>莢粒數>生育期，單株莢數和單株粒質量的變異系數分別為34.65%和31.70%，可作為關鍵農藝指標篩選48 份綠豆資源；生育期的變異系數最小，為5.57%，說明生育期不能作為篩選48 份資源的優良指標。因此，在高產綠豆資源篩選中，應該重視對單株莢數的選育。

表2 48 份綠豆資源的變異系數統計結果

2.2 各農藝性狀的相關性分析

從表3 可以看出，生育期與株高呈極顯著正相關（P＜0.01）；株高與百粒質量呈顯著正相關（P＜0.05）；單株莢數與百粒質量呈顯著負相關（P＜0.05），與單株粒質量呈極顯著正相關（P＜0.01）；莢長與百粒質量呈極顯著正相關（P＜0.01），莢粒數與單株粒質量呈顯著正相關（P＜0.05）。在綠豆品種選育過程中，可根據各指標間的相關關系進行指標間的輔助選擇；同時47 份綠豆資源在榆林地區表現為單株莢數多、綠豆百粒質量小，但平均產量高于對照品種，說明這48 份綠豆資源在榆林地區生態環境下，籽粒數量是高產的關鍵決定因素。

表3 9 個農藝性狀的相關性分析

2.3 各農藝性狀的因子分析

表4 主效因子分析統計結果

由表4 可知，通過因子分析得到6 個主效因子，特征值為0.66～2.10，貢獻率為7.29%～23.35%，其中，第1 主效因子貢獻率為23.35%，第2 主效因子貢獻率為21.75%，第3、4、5、6 主效因子貢獻率分別為17.79%、13.48%、8.72%和7.29%，6 個主效因子的累計貢獻率為92.38%，其可代表9 個農藝性狀反映48 份綠豆資源的綜合性狀。

為了對因子進行更為合理的解釋，通過正交旋轉得到方差極大正交旋轉矩陣，結果如表5 所示。從表5 可以看出，第1 主效因子由單株粒質量和單株莢數組成，為產量性狀；第2 主效因子為百粒質量，涉及籽粒大小；第3 主效因子是株高，屬于抗倒伏性性狀；第4 主效因子僅包含主莖節數，屬于株高性狀；第5 主效因子為分枝數，代表綠豆株型性狀；第6 主效因子為莢粒數，反映每個豆莢的飽滿程度。根據特征值及貢獻率大小可知，單株粒質量和單株莢數>百粒質量>株高>主莖節數>分枝數>莢粒數，在進行高產、高抗育種過程中，為了得到較好的效果，應選擇貢獻率靠前的農藝性狀進行篩選。

表5 因子載荷矩陣

2.4 48 份綠豆資源的綜合評價

基于反轉后的因子載荷矩陣中6 個主效因子的特征值及貢獻率，建立48 份綠豆資源綜合評價的數學模型[13]。

根據公式（1）對48 份綠豆資源進行綜合打分，結果如表6 所示，對照品種榆綠1 號的綜合得分為0.66 分，YYLD22 和YYLD17 的綜合得分高于對照，分別為0.79 和0.72，說明YYLD22 和YYLD17在榆林地區有較好的生態適應性，具有在當地種植的高產、優質潛力；而其他45 份資源的綜合得分均小于對照，說明其在榆林地區種植優勢小于對照，不建議引種種植，可作為育種的材料資源使用。

表6 48 份綠豆資源的綜合得分統計結果

2.5 48 份綠豆資源的聚類分析

利用歐式距離算法，采用離差平方和聚類方法，對48 份綠豆資源進行聚類分析，由圖1 可知，48 份資源共劃分為4 個類群，第1 類群包含19 份綠豆資源，主要分布在吉林、黑龍江和安徽等地，該類群的主要農藝性狀特點為：生育期接近平均值，小于對照品種；株高顯著低于平均值和對照品種；分枝數分布在3～5 枝，小于當地對照品種；主莖節數在6～8 個，小于對照品種；單株莢數大于對照品種，小于平均值；莢長和莢粒數2 個性狀，與平均值和對照品種間無明顯差異；百粒質量偏小，籽粒偏小。第2 類群包括17 份綠豆資源，主要來源為黑龍江、新疆、遼寧、吉林，對照品種包含在該類群，說明這些地區的綠豆品種在榆林地區種植適應性較好，可作為引種材料使用；該類群典型特征為籽粒較大、百粒質量大、株高較高。第3 類群由11 份綠豆資源組成，主要分布在黑龍江和遼寧等地，主要農藝性狀表現為單株莢數多，百粒質量適中，單株產量高。第4 類群僅包含1 份綠豆資源，來自河南，主要表現為植株矮小，分枝數少，主莖節數多，節間距短，單株莢數最多，百粒質量小，最終表現為高產。

3 結論與討論

榆綠1 號[14]作為榆林地區的主栽綠豆品種，籽粒大、有綠色光澤，且營養含量豐富[15-16]，但其株型較大，在灌區株高可達84 cm，生長發育過程中易發生倒伏，嚴重影響收獲和產量。株高是影響作物抗倒伏性的重要指標，適當降低株高能夠有效降低倒伏風險，保障作物品質和產量[17-18]，47 份綠豆資源的平均株高為48.69 cm，小于對照品種，且不同資源間株高的變異系數高達19.66%，同時株高與產量間呈負相關，表明篩選47 份株高適宜、抗倒伏性好、高產的綠豆資源具有重要的生產意義。

李孝林等[19]分析榆林地區綠豆的單產構成因素，結果表明，該地區綠豆產量的決定因素為單株莢數。申慧芳等[20]通過對18 個綠豆品系進行生育期農藝性狀的調查，結果發現，影響綠豆產量的主要因素為單株莢數，莢粒數對產量的貢獻率大于百粒質量。本研究中，47 份綠豆資源影響產量的關鍵因素為單株莢數，單株莢數與百粒質量呈顯著負相關，這與前人研究結果一致。48 份綠豆資源的綜合得分中，YYLD22 得分最高，為0.79 分，該資源生育期為76 d，株高60 cm，分枝數5 枝，主莖節數9 個，單株莢數59 個，莢長11.6 cm，莢粒數12 粒，單株粒質量28.26 g，百粒質量6.2 g，優勢性狀為單株莢數和百粒質量。綜合YYLD22 和YYLD17 特征可知，二者典型的特征為莢粒數較多，單莢中的有效粒數多，說明在榆林引入綠豆資源中，應以單株莢數為主，結合百粒質量會得到較好的效果。

生態適應性是引種成功的關鍵因素[21]，本研究將48 份綠豆資源聚類為4 個亞類，第1 亞類資源綜合得分均小于榆綠1 號，主要來源于吉林省、黑龍江省和安徽省，在榆林地區種植優勢不明顯；第2 亞類含括綠豆資源主要來源于黑龍江、新疆、遼寧、吉林，該類群各資源在榆林地區種植的綜合得分優異，可作為引種試驗；第3 類群分布在黑龍江和遼寧，綜合得分中等，可作為資源使用；第4 類群僅包含YYLD16，該資源收集于河南省，綜合得分較低，不建議引種到榆林地區種植。氣候適應是生態適應的主要構成因素，黑龍江省[22]、遼寧省[23]和吉林省[24]位于我國北部，晝夜溫差大，氣候冷涼，與榆林地區氣候相似，引種這些地區的綠豆資源可行性較高。