重慶市普通菜豆種質(zhì)資源形態(tài)聚類分析

邸 青，張誼模，劉吉振，陳敏

（重慶市農(nóng)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(zhì)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(shù)萬(wàn)份，歐美等國(guó)也選育了許多利于機(jī)械化栽培、耐高溫、含纖維量小的菜豆品種[2]。我國(guó)同樣也有著豐富的菜豆資源，《中國(guó)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(guó)家種質(zhì)庫(kù)中找到[3－4]。菜豆是一年生草本植物，生長(zhǎng)習(xí)性變化較大，具有形態(tài)多樣性，西南地區(qū)是我國(guó)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?jī)?yōu)質(zhì)材料。

形態(tài)標(biāo)記是最早被使用和研究的遺傳標(biāo)記，表現(xiàn)直觀，只需通過(guò)細(xì)心觀察即可將不同表型的個(gè)體區(qū)分開(kāi)來(lái)，是育種的重要手段之一。利用種質(zhì)資源的外部形態(tài)特征，如花冠色、株型、種皮色、葉色等指標(biāo)對(duì)資源進(jìn)行遺傳多樣性的研究，將現(xiàn)有的育種材料進(jìn)行評(píng)估分析和歸類，可以對(duì)育種工作進(jìn)行準(zhǔn)確的規(guī)劃布局。孫志強(qiáng)[5]等用系譜分析法研究東北地區(qū)大豆品種的血緣組成，表明我國(guó)東北地區(qū)大豆育成品種的遺傳基礎(chǔ)狹窄，以黑龍江省最窄。M.R.Escribano[6]對(duì)種植在西班牙西北部4種不同環(huán)境中56個(gè)菜豆品種的18個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了遺傳多樣性研究，結(jié)果顯示品種間所有性狀均有顯著差異，且多數(shù)性狀有顯著的基因－環(huán)境互作效應(yīng)。

本研究旨在通過(guò)對(duì)重慶市30份普通菜豆種質(zhì)資源的10個(gè)形態(tài)特征進(jìn)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(yuǎn)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(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所收集的重慶市普通菜豆種質(zhì)資源，共30份（表1）。

表1 重慶市普通菜豆種質(zhì)資源

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015—2016年在重慶市璧山渝西蔬菜研發(fā)中心開(kāi)展，試驗(yàn)點(diǎn)土壤類型為酸性紫色土，肥力中等。生育期內(nèi)肥料作為基肥一次性施入，根據(jù)田間水分狀況共澆水5次，中耕除草2次。

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積3 m2，小區(qū)之間相隔60 cm，每個(gè)材料種植2個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植2行，行長(zhǎng)4 m，行距30 cm。

1.3 菜豆農(nóng)藝性狀調(diào)查指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)普通菜豆鑒定性狀及其生育期記載標(biāo)準(zhǔn)[7]，在全生育期隨機(jī)抽取典型性狀的植株5～10株，調(diào)查主要形態(tài)標(biāo)記，詳見(jiàn)表2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將菜豆對(duì)應(yīng)的調(diào)查性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總制表，通過(guò)SPSS 20進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[8]，采用平方歐氏距離和組間聯(lián)接法進(jìn)行聚類分析。

表2 普通菜豆調(diào)查的形態(tài)標(biāo)記及編碼

2 結(jié)果與分析

通過(guò)聚類分析結(jié)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(yuǎn)的為15和3，為94。按比例將各菜豆資源實(shí)際平方歐氏距離調(diào)整到0～25的范圍之內(nèi)，并根據(jù)凝聚狀態(tài)，在14.5處將30份菜豆資源分為4類，詳見(jiàn)圖1。其中，I類有7個(gè)品種，II類有11個(gè)品種，III類有9個(gè)品種，IV類有3個(gè)品種。

圖1 重慶市30份普通菜豆資源形態(tài)聚類分析

2.1 I類菜豆品種形態(tài)特征分析

I 類菜豆資源包括 11，12，14，15，29，40，41共7個(gè)品種。該類資源整體長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，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(zhǎng)扁條為主，莢面質(zhì)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(tài)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(gè)品種。該類資源整體長(zhǎng)勢(shì)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(zhì)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(gè)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(gè)品種在平方歐氏距離上較近，但材料基本形狀表現(xiàn)差異較大。

2.3 III類菜豆品種形態(tài)特征分析

III類菜豆資源包括 136，137，200，201，202，27，28，30，2共9個(gè)品種。該類資源整體長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，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(zhì)地平滑，種子形狀圓形較多。其中28和30兩個(gè)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(tài)特征分析

IV類菜豆資源包括3，4，5共3個(gè)品種。該類資源整體長(zhǎng)勢(shì)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(zhì)地粗糙，種子形狀為腎形。該類資源相似程度相當(dāng)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(yuǎn)，推斷可能為引進(jìn)品種。

3 結(jié)論與討論

種質(zhì)資源類群劃分是否恰當(dāng)直接關(guān)系到育種親本的選擇與組配，因此對(duì)搜集到的材料合理地劃分類群并判定它們之間的親緣關(guān)系尤為重要，其中遺傳距離較遠(yuǎn)的材料可作為親本的選擇對(duì)象[9]。本研究利用重慶30份普通菜豆資源10種形態(tài)性狀鑒定的數(shù)據(jù)，通過(guò)平方歐氏距離和組間聯(lián)接法進(jìn)行聚類分析，將供試材料分為4類群，其中I、II、III類群長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，親緣關(guān)系較近，而IV類群長(zhǎng)勢(shì)較弱，與其它3類親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。各資源中平方歐氏距離最遠(yuǎn)的為15和3，可以考慮將其作為親本以期篩選出性狀優(yōu)良的品種；而如120和122等親緣關(guān)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(shí)本試驗(yàn)通過(guò)田間調(diào)查和數(shù)據(jù)分析整理發(fā)現(xiàn)：菜豆花冠色和種皮色存在一定相關(guān)性，開(kāi)紫色花等深色花品種種皮色多為褐色、黑色和紅色；而開(kāi)白色花及淺紫色花品種種皮色較多為白色、綠色和黃色。農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果也顯示兩個(gè)指標(biāo)之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系。陳禪友等[10]對(duì)長(zhǎng)豇豆莢色，籽種皮色和生長(zhǎng)習(xí)性進(jìn)行遺傳分析，結(jié)果表明籽種皮色和豆莢色由1對(duì)等位基因控制。由此可見(jiàn)，在普通菜豆中控制花冠色和種皮色的基因可能來(lái)自同一基因組，但需要進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

[1]郝曉鵬,田翔,王燕,等.山西普通菜豆種質(zhì)資源籽粒品質(zhì)分析和評(píng)價(jià)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),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(xué)出版社,1989:209－222.

[3]鄭卓杰,胡家篷.中國(guó)食用豆類品種資源目錄[M].第二集.北京:農(nóng)業(yè)出版社,1990.

[4]胡家篷,程須珍,王佩芝.中國(guó)食用豆類品種資源目錄[M].第三集.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1996.

[5]孫志強(qiáng).東北地區(qū)大豆品種血緣組成分析[J].大豆科學(xué),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(guó)食用豆類學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1997:222－249.

[8]薛薇.統(tǒng)計(jì)分析與SPSS的應(yīng)用[M].4版.北京:中國(guó)人民大學(xué)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(xué),1991,10(1):10－16.

[10]陳禪友,趙新春.長(zhǎng)豇豆莢色,籽粒色及生長(zhǎng)習(xí)性的遺傳研究[J].植物科學(xué)學(xué)報(bào),2002,20(1):5－7.