花生DUS測試中主要數(shù)量性狀變異和概率分布研究

孫建軍 豆丹丹 王德新 郭玉璽 郭新海 丁超明

摘要 為了對農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種DUS測試（原陽）分中心測試花生性狀表達(dá)狀態(tài)的全面了解，根據(jù)191份花生測試品種的主要數(shù)量性狀的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行變異系數(shù)分析及分級。結(jié)果表明，7個性狀中百仁重變異系數(shù)最，大20.17%，變幅為43.09～115.26 g；出仁率變異系數(shù)最小，為6.37%，變幅為58.07%～80.50%；其他性狀變異系數(shù)均大于10.00%。7個性狀符合或近似符合正態(tài)分布，按照極值大于等于2倍LSD0.05進(jìn)行等距分級；該分級標(biāo)準(zhǔn)下各性狀的多樣性指數(shù)變化范圍為1.079～1.843，均大于1.000，能較全面地反映花生各數(shù)量性狀在不同分級代碼的分布特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 花生；DUS測試；數(shù)量性狀；變異系數(shù)

中圖分類號 S565.2? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）14-0025-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.14.007

作者簡介 孫建軍（1977—），男，河南信陽人，副研究員，博士，從事植物新品種DUS測試研究。

特異性、一致性和穩(wěn)定性（DUS）測試是植物新品種權(quán)授予的重要依據(jù)，是植物新品種申請保護(hù)、審定和登記的必要條件之一，是品種維權(quán)執(zhí)法的重要依據(jù)［ 1-3］。從1999年我國加入植物新品種保護(hù)聯(lián)盟（UPOV）以來陸續(xù)發(fā)布了11批植物新品種保護(hù)名錄［ 4］，并針對這些植物物種制定了相應(yīng)的特異性、一致性和穩(wěn)定性的測試指南，為DUS測試工作提供理論指導(dǎo)和判定標(biāo)準(zhǔn)。

花生與小麥、大豆等作物一起被納入第2批植物新品種保護(hù)名錄，花生作為我國主要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物之一，其栽培歷史悠久、種質(zhì)資源豐富、品種繁多。對花生品質(zhì)性狀、農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀相關(guān)性的研究報道較多［ 5-10］，其中涉及的農(nóng)藝性狀主要為花生主莖高度、分枝數(shù)、單株莢果數(shù)及百仁重等產(chǎn)量性狀，但這些農(nóng)藝性狀只是DUS測試中數(shù)量性狀的一部分。DUS 測試性狀是開展DUS測試工作的基礎(chǔ)，性狀類型包括質(zhì)量性狀、假質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀［ 11］，由于花生的農(nóng)藝性狀除自身遺傳因素外，還易受到環(huán)境和栽培措施的影響，其中數(shù)量性狀的表達(dá)受影響相對較大，但是針對花生DUS測試中數(shù)量性狀表達(dá)變異情況的分析研究相對較少。鑒于此，筆者通過對近年來河南參與DUS測試品種的數(shù)量性狀變異情況及相關(guān)性分析，對主要數(shù)量性狀表達(dá)情況進(jìn)行總結(jié)，以期為河南省花生DUS測試中數(shù)量性狀特異性判定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為2017—2020年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試（原陽）分中心參與DUS測試的191份花生品種，其中直立型139份、半直立型49份，匍匐型3份，均種植于河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代化試驗(yàn)基地。

1.2 方法

栽培方法嚴(yán)格按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南-花生》（NY/T 2237—2012）［ 3］ 進(jìn)行，以穴播方式種植，直立品種株距 20 cm，行距40 cm，半匍匐品種株距 20 cm，行距 50 cm，匍匐品種株距 40 cm，行距 60 cm，種植4行，每行16株，共設(shè) 2 個重復(fù)。

測試方法如下：針對個體測量（MS）性狀，每個參試材料取有代表性的單株30株進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，對數(shù)量性狀（表1）進(jìn)行調(diào)查，其中2017—2018年調(diào)查77份、2018—2019年調(diào)查56份及2019—2020年58份，均具有完整的2個測試周期。

1.3 數(shù)據(jù)分析

通過Excel 2016計(jì)算出各性狀的最小值、最大值、中值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，遺傳多樣性指數(shù)采用Shannon-Weaver 信息指數(shù)，計(jì)算公式為H =-Pi lnPi，其中Pi表示某個性狀某個級別出現(xiàn)的概率，H為遺傳多樣性指數(shù)。利用Origin軟件對7個數(shù)量性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行K-S 檢驗(yàn)并作圖。使用SAS軟件進(jìn)行方差分析及LSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 花生DUS 測試中數(shù)量性狀的變異分析

對供試材料的主莖高度、植株分枝數(shù)量、植株側(cè)枝長度、植株莢果數(shù)、莢果長度、莢果出仁率、籽仁百仁重7個數(shù)量性狀的變異情況分析。從表2可以看出，這些性狀的中值和平均值之間差別都很小，測試品種性狀中，籽仁百仁重的變異系數(shù)最大，達(dá)到

20.17%，變化幅度為43.09～115.26 g;而莢果出仁率變異系數(shù)最小，為6.37%，變幅為58.07%～80.50%，其他性狀變異系數(shù)均大于10.00%，表明這些性狀在供試材料中具有較大的遺傳變異，具有較豐富的遺傳多樣性。

2.2 花生DUS測試中數(shù)量性狀正態(tài)性及LSD檢驗(yàn)

在針對河南地區(qū)花生DUS 測試中數(shù)量性狀變異情況統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，繪制數(shù)量性狀分布頻次圖及正態(tài)檢驗(yàn)Q-Q圖（圖1）。同時，對7個數(shù)量性狀是否符合正態(tài)分布進(jìn)行K-S 檢驗(yàn)（表3）。結(jié)果表明，植株主莖高度、植株側(cè)枝長度、莢果長度、莢果出仁率、籽仁百仁重的K-S檢驗(yàn)P值大于0.05，符合正態(tài)分布；而植株分枝數(shù)量、植株莢果數(shù)的K-S檢驗(yàn)P值小于0.05，但從其對應(yīng)的Q-Q圖中可以看出，實(shí)測值與預(yù)測正態(tài)值偏差并不大，所以分枝數(shù)量和莢果數(shù)這2個性狀可視為近似正態(tài)分布。

2.3 DUS測試中數(shù)量性狀的分級

對符合或近似正態(tài)分布的7個數(shù)量性狀采用最小顯著極差法進(jìn)行分級［ ?12 ］。計(jì)算每個數(shù)量性狀的LSD0.05 值，具體LSD0.05值如表3所示。依據(jù)花生DUS測試指南中數(shù)量性狀的表達(dá)狀態(tài)，將7個數(shù)量性狀分為9 級，以第5 級為中心劃分分級范圍。具體分級標(biāo)準(zhǔn)按照UPOV 的規(guī)則，即每級最大值與最小值之間的級差不能小于2 倍LSD 0.05 值進(jìn)行等距劃分。

由于測試品種各性狀間均達(dá)到顯著差異水平，導(dǎo)致數(shù)量性狀的LSD0.05值較小，如按2倍LSD0.05值法，并不能將所測品種進(jìn)行有效分級，故結(jié)合2 倍標(biāo)準(zhǔn)差法進(jìn)行分級，確定各數(shù)量性狀分級區(qū)間LSD0.05值倍數(shù)，區(qū)間倍數(shù)=極值/（LSD0.05值×7）。以植株主莖高度為例，將其平均值（43.40 cm）作為第5 級的中值，分別加減該性狀區(qū)間倍數(shù)1/2倍的LSD0.05 值，得到第5級的分級范圍（41.26～45.53 cm），然后依次按第5 級分級的臨界值往上下兩級加減對應(yīng)區(qū)間倍數(shù)的LSD0.05 值，得到第6 與4 級的分級范圍分別是45.54～49.82 和36.97～41.25 cm（表4）。

2.4 測試品種的多態(tài)性分析

按照上述方法的分級標(biāo)準(zhǔn)，對7 個數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果見表5。由表5可知，植株主莖高度、植株分枝數(shù)量、植株側(cè)枝長度、植株莢果數(shù)、莢果長度、莢果出仁率、籽仁百仁重共7個性狀的遺傳多樣性指數(shù)變化范圍為1.079～1.841，均大于1.000。結(jié)果顯示，該分級可以將性狀的多態(tài)性很好地表現(xiàn)出來，能夠比較全面反映花生種質(zhì)資源各數(shù)量性狀在不同分級代碼的分布特點(diǎn)。

3 結(jié)論與討論

數(shù)量性狀是從一個極端到另一個極端的表達(dá)模式，呈現(xiàn)的是一維的連續(xù)或不連續(xù)的狀態(tài)，其表達(dá)狀態(tài)容易受到環(huán)境變化的影響［ 11］。根據(jù)近年來的研究報道可以看出，花生的數(shù)量性狀的研究主要從花生品質(zhì)、產(chǎn)量及抗性［ 5-6，8-9，13-14］的角度出發(fā)的育種研究。殷冬梅等［ 10］研究認(rèn)為，主莖高、總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、單株莢果數(shù)變異系數(shù)較大；陳雷等［ 15］對花生主要農(nóng)藝性狀的分析結(jié)果表明，主莖高變異系數(shù)最大，為 17.78%，出仁率的變異系數(shù)最小，為 3.09％；崔宏亮等［ 16 ］對24個新疆引種花生品種進(jìn)行分析，結(jié)果顯示主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)跨度較大，為7.88%～39.77%，其中有效側(cè)枝長的變異系數(shù)最大；王允等［ 17］ 對19個花生品系進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，單株結(jié)果數(shù)變異系數(shù)最大，為25.73%，出仁率的變異系數(shù)最小，為 7.23%；王慧敏等［ 18］對67個花生品種進(jìn)分析發(fā)現(xiàn)，單株分枝數(shù)和單株產(chǎn)量的變異系數(shù)較大，而出仁率的變異系數(shù)較小。該研究根據(jù)河南花生DUS測試的7個主要數(shù)量性狀的數(shù)據(jù)，分析了各性狀的變異情況，發(fā)現(xiàn)7個數(shù)量性狀均表現(xiàn)出不同程度的變異，性狀百仁重的變異系數(shù)最大，為20.17%，變幅為43.09～115.26 g，而出仁率變異系數(shù)最小，為6.37%，變幅為58.07～80.50%，主莖高度、側(cè)枝長及分枝數(shù)的變異系數(shù)均在10.00%以上，分析結(jié)果與以往研究結(jié)論基本一致。

DUS測試數(shù)量性狀的分級是作物特異性判定的重要環(huán)節(jié)，因此結(jié)合測試品種在不同地區(qū)環(huán)境的具體表現(xiàn)科學(xué)合理地進(jìn)行分級對測試工作意義重大。目前，分級的方法比較多元，王鳳華等［ 19］利用LSD0.05對公主嶺玉米數(shù)量性狀進(jìn)行分級；周海濤等［ 20］利用大于等于2倍LSD0.05法對高粱DUS測試數(shù)量性狀進(jìn)行分級；鐘海豐等［ 21］利用概率分級法對蝴蝶蘭DUS測試數(shù)量性狀進(jìn)行分級；鄧珊等［ 22］通過對不同分級方法的比較認(rèn)為，中值平均標(biāo)準(zhǔn)差法更適合玉簪屬DUS測試數(shù)量性狀的分級。該研究結(jié)果顯示，7個數(shù)量性狀符合或近似符合正態(tài)分布，但是由于性狀間差異水平顯著，導(dǎo)致LSD0.05值較小，而2倍LSD0.05值法分級則不能將所測品種進(jìn)行有效分級，故采用大于等于2 倍標(biāo)準(zhǔn)差法結(jié)合等距分級的方法進(jìn)行分級，基于該方法的分級標(biāo)準(zhǔn)對性狀進(jìn)行多態(tài)性分析，多樣性指數(shù)較高，能有效區(qū)分品種間差異，為該地區(qū)花生DUS測試的準(zhǔn)確性和科學(xué)性提供理論基礎(chǔ)和參考。

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