大豆種質資源主要農藝性狀的評價與分析

黎松松　許文靜　張威　張紅梅　劉曉慶　崔曉艷　朱月林　陳新　陳華濤

摘要：以來自全國的827份大豆種質資源為試驗材料，對大豆生育期、株高、主莖節數、分枝數、百粒質量等主要農藝性狀進行綜合評價。結果表明，827份大豆種質資源遺傳多樣性豐富，材料間農藝性狀表現出明顯的差異性，株高變異系數最大，為40.12%，成熟期最小，為9.51%。相關性分析顯示，生育期與株高、主莖節數、分枝數和百粒質量均呈極顯著正相關;主莖節數與分枝數呈極顯著正相關，與百粒質量呈顯著正相關;分枝數與百粒質量呈極顯著正相關。研究表明，該大豆種質資源庫農藝性狀間存在著較大差異，遺傳多樣性豐富，具有豐富的基因資源，同時該研究結果可為大豆品種改良和新品種培育提供參考依據。

關鍵詞：大豆;種質資源;生育期;農藝性狀;相關性分析

中圖分類號： S565.102.4文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2021）19-0035-04

大豆[Glycine max （L.） Merr.]起源于我國，有 5 000 多年的種植歷史，是世界上重要的糧食和經濟作物，也是人類重要的植物蛋白來源和主要的食用油料，在我國糧食生產中發揮著至關重要的作用。在大豆長期的種植過程中，經過自然選擇和人工選擇，形成了豐富多彩、類型各異的大豆品種資源[1-2]。盡管我國大豆種質資源豐富，但是我國大豆種質資源的保護和利用工作相對滯后，開發程度不足[3-4]。而且在大豆生產上存在諸多制約因素，尤其缺乏產量和品質雙高的品種，在大豆育種過程中面臨著種質資源遺傳基礎狹窄、品種退化快以及經濟壽命短等主要問題[5]。因此，充分利用和開發我國豐富的種質資源，選育出高產、優質的大豆新品種，對滿足日益增長的市場需求具有重要意義。我國大豆育成品種是大豆優良基因與農藝性狀的總匯[6]，近年來，國內外諸多科研機構以及育種學家在加強大豆高產育種的同時，已選育出一批高油、高蛋白和既高油又高蛋白、缺失脂肪氧化酶等優質專用型的大豆材料[7]。本研究對827份大豆種質資源的主要農藝性狀進行分析和評價，計算各性狀間的相關性，為大豆種質資源的發掘、創新和利用奠定基礎，同時為大豆種質資源的改良和優質品種選育提供參考。

1材料與方法

1.1供試材料

827份供試大豆種質資源分別來自全國24個省（市、區），具體見圖1。

1.2試驗方法

試驗于2018年夏在江蘇省農業科學院六合基地（118°37′48″ E、32°28′12″ N）種植。采用完全隨機區組設計，3行區2次重復，行長2.2 m，行距 0.5 m，株距0.2 m。人工點播，按照常規方法進行田間管理。調查的農藝性狀主要包括生育期、分枝數、主莖節數、株高、百粒質量等。成熟收獲時單個小區隨機拔取10株進行考種，參考蓋鈞鎰《試驗統計方法》[8]進行統計分析。

1.3數據處理

試驗所得數據利用Excel 2017和SPSS 24.0軟件進行分析。

2結果與分析

2.1大豆種質資源的地理分布

該種質資源庫共包含827份材料，來自全國24個省（市、區），收集材料份數為2～280之間（圖1），多為當地的推廣品種及部分地方農家種。由圖1可知，大部分材料來自黃淮海大豆生產區，江蘇省是收集種質資源最多的省份，有280份，其次分別為河南省、山東省和安徽省，分別有109、90、55份。從南方大豆生產區收集來的材料中，有23、23、22份分別來自貴州省、廣西壯族自治區和福建省，而來自北方大豆生產區的大豆材料則相對較少。總得來說，大豆種質資源來源廣泛，遺傳多樣性廣，可用于大豆遺傳改良的基因資源豐富。

2.2大豆種質資源生育期性狀表現

由圖2可知，將供試大豆按生育期劃分為極早熟（110份）、早熟（384份）、中熟（143份）、晚熟（75份）和極晚熟（57份），分別占供試大豆種質資源的13.03%、53.45%、17.29%、907%和6.89%。開花期主要集中在31～40 d和41～50 d這2個時間范圍內，分別占供試大豆種質資源的57.19%和3398%;鼓粒盛期主要集中在 66～75 d和76～85 d 這2個時間范圍內，分別占供試大豆的4063%和36.88%;成熟期主要集中在 86～95 d和96～110 d這2個時間范圍內，分別占供試大豆的31.68%和52.36%。綜上分析表明，本材料中早熟大豆品種資源豐富，可以為培育大豆早熟新品種提供合適的早熟品系作親本。

2.3大豆種質資源主要農藝性狀表現

主要農藝性狀表現出的差異是決定變異系數大小的基礎，而變異系數越大，其遺傳變異選擇機會增多的可能性就越大[9]。為了解大豆種質資源主要農藝性狀的變異情況，對主要的農藝性狀的平均值、標準差、變異幅度和變異系數進行了分析。由表1可知，827份大豆種質資源的開花期變幅為27.00～60.00 d，平均40.44 d，最短的品種需要2700 d，最長需要60.00 d，均占供試大豆的030%;鼓粒盛期變幅為62.00～98.00 d，平均7705 d，時間最短的品種需要62.00 d，最長的品種需要98.00 d，分別占供試大豆的0.60%與0.30%;成熟期變幅為86.00～122.00 d，平均100.49 d，其中江蘇品種濱海小黃殼032和寧4號成熟期最短，成熟期最長的材料有57份，占供試大豆的6.89%。各材料的株高主要分布在30～80 cm之間，占供試大豆的79.44%;主莖節數變幅為7.50～63.50節，平均15.16節;分支數在0.50～13.00個之間，最少的品種為吉林省品種吉育99，最大的品種為江蘇省的海門黑豆108。供試大豆的百粒質量在6.34～51.04 g之間，其中最大的來自江蘇的大豆品種新沂大紫花8582，最小的來自山東的品種山東小老鼠眼。7個農藝性狀的變異系數分布在9.51%～4012%，從大到小依次為株高>分枝數>百粒質量>主莖節數>開花期>鼓粒盛期>成熟期。其中變異幅度最大的性狀為株高和分枝數，變異系數分別為4012%和38.73%;變異幅度最小的性狀為成熟期，僅為9.51%，生育期的變異隨著生育的進程呈逐漸減小的趨勢，選擇潛力有限。以上結果表明，827份大豆種質材料之間存在的差異大，在改善株高和分枝數上變異豐富，性狀選擇潛力較大。

2.4大豆種質資源主要農藝性狀相關性分析

如表2所示，827份大豆種質資源的10個農藝性狀間多存在著極顯著的相關性。成熟期與株高、主莖節數、分枝數及百粒質量均呈極顯著正相關，相關系數分別為0.476、0.369、0.299和0.535;株高與主莖節數、分枝數、百粒質量呈極顯著正相關，相關系數分別為0.683、0.306和0.112;主莖節數與分枝數呈極顯著正相關，與百粒質量呈顯著正相關，相關系數分別為0.334和0.088。分枝數與百粒質量呈極顯著正相關，相關系數為0.205。百粒質量與開花期、鼓粒盛期以及成熟期呈極顯著正相關，相關系數分別為0.431、0.425和0.535。可見成熟期大豆種質資源重要的農藝性狀，直接影響著植株高矮、籽粒大小和主莖節數的多少。

3結論與討論

通過對827份大豆種質資源主要農藝性狀的表現和相關性分析得出，來自不同省份的大豆種質資源具有不同的性狀特點，類型廣泛，有利于大豆種質資源鑒定與親本選配育種。從生育期表現來看，827份供試大豆中極早熟及早熟種質（生育期<100 d）占所有供試大豆的66.75%，其中江蘇地區生育期在86～100 d的極早熟品種達到了38.5%，早熟品種資源相對豐富，為該地區選擇早熟的大豆品種提供了機會。另外供試大豆種質資源的各生育期均相對集中在2個時間段，且集中在前一時間段的品種較多，這可能是我國大豆在不同省份的種植過程中經過多年自然進化和人工選擇的結果。重要農藝性狀中百粒質量最大與成熟期最早的是來自我國江蘇的品種，相比于其他地區，江蘇地區的品種在各個主要農藝性狀上表現較好，特別是在百粒質量和早熟性狀上有突出表現。寧海龍等提出可以根據不同的育種目標選擇主成分互補的材料進行親本選配，以加快優良性狀的育成速度[10]。來自江蘇的品種新沂大紫花8582百粒質量最大，為51.04 g;太倉遲車黃093和2015啟東油黑豆067百粒質量較小，分別為8.0、8.1 g，可以考慮從該產地的大豆種質資源中選擇早熟親本培育早熟特大粒和早熟特小粒等加工品種。

遺傳變異系數可以反映出各性狀的變異豐富程度，變異系數越大，表明該性狀變異潛力越豐富，可以采用適當方法來選擇所需的性狀。陳宏偉等利用來自全國各地及國外的67份鮮食大豆種質資源的9個農藝性狀進行分析，發現變異系數最高的是有效分枝數（44.00%），其次是主莖節數（3000%）和株高（29.00%）[11]。根據本研究827份大豆資源主要農藝性狀的變異系數來看，供試大豆主要農藝性狀變異系數普遍較高，遺傳變異基礎豐富，選擇潛力較大，變異系數最高的性狀為株高和分枝數，這與王燕平等的研究結果[12]基本一致。另外，大豆種質資源主要農藝性狀間的表現差異較大，由于不同省份的生態環境存在差異，827份供試大豆種質資源主要農藝性狀差異表現需要等待下一年繼續觀察分析。

很多主要的農藝性狀間具有相關性，可以利用不同性狀之間存在的相關性關系對一些難以抉擇的性狀進行間接選擇[13-14]。張禮鳳等對山東省 1 069 份大豆種質資源的農藝性狀進行了分析，結果表明百粒質量與生長習性、結莢習性、株高均為極顯著負相關，株高與生長習性、結莢習性、花色呈極顯著正相關，與百粒質量、粗脂肪呈極顯著負相關[15]。盛德賢等對引進的9份大豆種質資源的主要農藝性狀進行相關分析，研究表明株高與生育期、產量呈正相關，與主莖節數呈極顯著正相關，與主莖分枝數、百粒質量、出苗至開花的時間呈負相關但不顯著;主莖節數與主莖分枝數呈顯著正相關，而與百粒質量、出苗至開花的時間、產量呈負相關[16]。本研究相關性分析表明，生育期與株高和百粒質量均呈極顯著正相關，與株高呈正相關關系的是主莖節數>分枝數>百粒質量，百粒質量與株高、分枝數呈極顯著正相關，這與陳學珍等的研究結果[17]一致。生育期較長的品種一般主莖節數較多，株高較高，百粒質量較大，這與胡國玉等的研究結果[18]一致。

綜合各性狀平均值、變異系數和相關性分析可知，不同大豆種質資源農藝性狀間的表現及遺傳變異存在差異，遺傳多樣性豐富，有利于選育優良品種;供試大豆種質資源的諸多農藝性狀具有較高的相關性，在大豆早熟高產育種工作中應該優先考慮生育期和百粒質量等主要因素，在其他性狀的相對表現一般的情況下，選擇植株高的大豆種質資源。同時，本試驗的分析和評價是直接基于田間農藝性狀的表現，進一步研究還需要借助全基因組關聯分析等技術鑒定控制大豆重要農藝性狀的遺傳位點，深刻揭示827份供試大豆種質資源分子水平的遺傳差異，為大豆分子設計育種提供理論和信息支撐。

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基金項目：國家重點研發計劃（編號：2018YFE0112200）;江蘇省重點研發計劃（現代農業）重點項目（編號：BE2019376）;江蘇省農業科技自主創新資金[編號：CX（20）2007]。

作者簡介：黎松松（1996—），女，江西上饒人，碩士研究生，研究方向為菜用大豆分子遺傳。E-mail：2019104076@njau.edu.cn。

通信作者：陳華濤，博士，研究員，主要從事大豆分子育種技術及種質創新研究，E-mail：cht@jaas.ac.cn;陳新，博士，研究員，主要從事豆類作物育種研究，E-mail：cx@jaas.ac.cn。