石晗 陳子義 陳玨 鄒丹蓉
摘要:為了篩選出適宜上海地區(qū)種植且綜合表現(xiàn)優(yōu)良的蠶豆資源,從河北、安徽、日本和上海等地收集到54份蠶豆資源,系統(tǒng)調(diào)查54份蠶豆資源的25個農(nóng)藝數(shù)量性狀在上海嘉定的田間表現(xiàn),并通過遺傳多樣性分析、相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析等方法進(jìn)行綜合鑒定評價。結(jié)果表明,收集到的蠶豆資源表型性狀表現(xiàn)出較大的遺傳差異,25個表型性狀的變異系數(shù)為10.18%~45.02%,平均變異系數(shù)為24.43%;遺傳多樣性指數(shù)為1.417~2.070,其中以單莢粒數(shù)、分枝數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)最高。相關(guān)性分析結(jié)果表明,25個農(nóng)藝性狀之間大多都存在極顯著或顯著相關(guān)關(guān)系,其中蠶豆的單株鮮莢產(chǎn)量與單株籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),二者都與單株鮮實莢數(shù)、單株鮮粒數(shù)、鮮莢長、籽粒厚、單莢粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)。通過聚類分析發(fā)現(xiàn),54份國內(nèi)外蠶豆種質(zhì)資源可分為4個類群,其中第Ⅲ類群的綜合性狀最好。主成分分析中前5個主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)到82.226%,包含的要素信息量可以基本反映25個數(shù)量性狀的主要信息,并根據(jù)主成分值與其對應(yīng)特征根值的貢獻(xiàn)率計算各品種的主成分綜合得分,選取較優(yōu)的種質(zhì)資源。通過鑒定篩選到P45、P67和P68等優(yōu)異種質(zhì)資源,可作為改良蠶豆產(chǎn)量構(gòu)成的材料加以利用,為上海地區(qū)蠶豆種質(zhì)資源鑒定評價和優(yōu)質(zhì)新品種選育提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞:蠶豆;種質(zhì)資源;農(nóng)藝性狀;遺傳多樣性;主成分分析;聚類分析
中圖分類號:S643.603.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號:1002-1302(2023)20-0067-10
蠶豆(Vicia faba L.)別稱羅漢豆、胡豆等,是豆科蝶形花亞科巢菜屬的一年生或越年生草本植物。蠶豆富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)[1-2],具有豐富的營養(yǎng)價值,是兼具蔬菜、糧食、肥料、飼料、藥用價值的經(jīng)濟(jì)作物[3-7]。蠶豆在我國種植歷史悠久,據(jù)宋《太平御覽》記載,蠶豆由西漢張騫自西域經(jīng)絲綢之路傳入,距今已有2 100余年的栽培歷史[8]。我國是蠶豆種植面積最大的國家[9-10],而目前我國種植蠶豆的區(qū)域是以西南地區(qū)、長江流域為主的秋播產(chǎn)區(qū)和以西北、華北北部為主的春播產(chǎn)區(qū)[11],在廣闊的栽培范圍和復(fù)雜多樣的自然環(huán)境下,蠶豆形成了各具特色的種質(zhì)資源類型和極其豐富的遺傳多樣性。
種質(zhì)資源的搜集、引進(jìn)和評價是蠶豆種質(zhì)創(chuàng)新與育種工作的基礎(chǔ),目前農(nóng)藝性狀的形態(tài)學(xué)標(biāo)記是種質(zhì)資源鑒定評價中使用最廣泛的分析方法[12]。辛佳佳等對57份蠶豆種質(zhì)資源進(jìn)行鑒定分析發(fā)現(xiàn),單株分枝數(shù)、單株總莢數(shù)與蠶豆籽粒大小呈顯著負(fù)相關(guān)[13]。李程勛等通過對引進(jìn)福建地區(qū)種植的大粒蠶豆種質(zhì)資源鑒定評價后發(fā)現(xiàn),單莢鮮質(zhì)量、莢寬、鮮籽粒百粒質(zhì)量與鮮莢單位面積產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),分枝數(shù)、單株實莢數(shù)與鮮莢產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)[14]。張炯等通過對190份蠶豆種質(zhì)資源的17個農(nóng)藝性狀進(jìn)行遺傳多樣性、相關(guān)性、主成分、聚類等分析,發(fā)現(xiàn)單株莢數(shù)、分枝數(shù)是影響單株粒質(zhì)量的主要因素,并將190份材料劃分為5個類群,第1類群適宜機(jī)械性收割,第2類群可作為早熟品種選育的基礎(chǔ),第3類群可作為鮮食蠶豆品種的親本,第4類群屬于高產(chǎn)型,第5類群為大粒型[15]。呂春雨等通過相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析等方法對41份非洲地區(qū)和我國湖北蠶豆種質(zhì)資源的10個產(chǎn)量性狀進(jìn)行綜合鑒定及評價,結(jié)果表明,單株總莢數(shù)、單株實莢數(shù)、百粒質(zhì)量、單株分枝數(shù)、單株質(zhì)量和莢長等產(chǎn)量性狀均可作為蠶豆產(chǎn)量鑒定與評價的重要指標(biāo)[16]。
近年來,隨著消費(fèi)者對蔬菜類型多元化需求的不斷增長,我國的鮮食蠶豆產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,以上海為中心的東南沿海產(chǎn)區(qū)成為我國最大鮮食蠶豆消費(fèi)市場[17],具有巨大的市場潛力。但是目前上海地區(qū)蠶豆種植品種結(jié)構(gòu)單一,而且關(guān)于上海地區(qū)蠶豆種質(zhì)資源形態(tài)多樣性鑒定與評價的研究報道較少。本研究選用54份來自國內(nèi)外不同地區(qū)的地方品種或選育品種資源作為供試材料在上海進(jìn)行種植,在調(diào)查成熟期蠶豆性狀的同時,將鮮食蠶豆相關(guān)性狀作為重點,共調(diào)查開花期、鮮莢采收期及成熟期的25個主要表型農(nóng)藝性狀,并通過多元統(tǒng)計方法進(jìn)行種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析和綜合評價,以期篩選出綜合表現(xiàn)優(yōu)良的蠶豆種質(zhì)資源,挖掘出最有潛力且適宜上海地區(qū)種植的蠶豆種質(zhì)以滿足產(chǎn)業(yè)需要,并為蠶豆種質(zhì)資源保護(hù)和新品種選育提供材料基礎(chǔ)和理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
參試54份蠶豆種質(zhì)資源分別來源于河北(40份)、安徽(4份)、上海(8份)、日本(2份),材料編號及來源詳見表1。
1.2 試驗地點與設(shè)計
試驗于2020—2021年在上海市嘉定區(qū)上?;莺头N業(yè)有限公司的試驗大棚內(nèi)進(jìn)行,土壤肥力中等,排灌通暢。試驗材料于2020年10月29日播種,11月18日按順序定植,不設(shè)重復(fù),每份材料的小區(qū)面積為6 m2,采用穴盤育苗,每穴定植1株,株距40 cm,行距60 cm,每份材料間隔1 m種植,并在開花前后進(jìn)行掛網(wǎng)隔離。中耕除草、病蟲防治等田間管理方式參照常規(guī)栽培。蠶豆種子收獲時間為2021年6月。
1.3 農(nóng)藝性狀測定指標(biāo)
本試驗測定的主要農(nóng)藝性狀包括小葉數(shù)量、初花節(jié)位、每花序花數(shù)、分枝數(shù)、莢長寬、籽粒長寬厚、百粒質(zhì)量等。田間性狀的調(diào)查參考《蠶豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[18],具體調(diào)查指標(biāo)及記載標(biāo)準(zhǔn)見表2。
在開花期,于田間隨機(jī)調(diào)查3株蠶豆的小葉數(shù)量、初花節(jié)位和每花序花數(shù)。在鮮莢商品采收期,隨機(jī)取樣3株蠶豆,調(diào)查單株鮮實莢數(shù)、單株鮮粒數(shù);隨機(jī)選取10個鮮莢,用直尺測定鮮莢長,用游標(biāo)卡尺測定鮮莢寬、鮮粒長、鮮粒寬、鮮粒厚,并用電子天平測定單莢鮮質(zhì)量、百粒鮮質(zhì)量。在籽粒成熟期,于田間隨機(jī)調(diào)查3株蠶豆的分枝數(shù)、單株實莢數(shù)和單莢粒數(shù),隨機(jī)選取10個老熟莢,用直尺測定干莢長,用游標(biāo)卡尺測定干莢寬、籽粒長、籽粒寬、籽粒厚,并用電子天秤測定單莢干質(zhì)量、百粒干質(zhì)量。相關(guān)計算公式如下:
出籽率(SR)=單株鮮粒數(shù)(SP-F)×百粒鮮質(zhì)量(HW-F)/[100×單莢鮮質(zhì)量(SPW-F)×單株鮮實莢數(shù)(PP-F)];
單株鮮莢產(chǎn)量(FPYP)=單莢鮮質(zhì)量(SPW-F)×單株鮮實莢數(shù)(PP-F);
單株籽粒產(chǎn)量(SYP)=單莢粒數(shù)(SPP)×單株實莢數(shù)(PP-D)×百粒干質(zhì)量(HSW-D)/100。
1.4 數(shù)據(jù)分析與處理
用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,計算各農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)。用SPSS 19.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析,并采用Ward法平方 Euclidean 距離進(jìn)行聚類分析。
Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的計算[19-20]:先計算參試材料各個性狀的總體平均數(shù)(X)和標(biāo)準(zhǔn)差(σ),然后從第1級[Xi<(X-2σ)]至第10級[Xi>(X+2σ)]劃分為10級,每0.5σ為1級,每級的相對頻率用于計算Shannon多樣性指數(shù),公式如下:
H′=-∑PilnPi。
式中:Pi為該性狀第i級別內(nèi)的材料份數(shù)占總份數(shù)的比例。
2 結(jié)果與分析
2.1 蠶豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析
對54份蠶豆種質(zhì)資源的25個農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計分析、變異系數(shù)分析以及遺傳多樣性指數(shù)分析,由表3可知,25個表型性狀的遺傳多樣性指數(shù)變化范圍為1.417~2.070,其中花期性狀除初花節(jié)位(1.466)外,小葉數(shù)量、每花序花數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)分別為1.936、1.940;鮮莢相關(guān)性狀的遺傳多樣性指數(shù)范圍為1.417~2.002,而成熟莢相關(guān)性狀的遺傳多樣性指數(shù)范圍為1.533~2.070。另外,單莢粒數(shù)、分枝數(shù)、單株鮮實莢數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)較大,分別為2.070、2.061、2.002,初花節(jié)位(1.466)、單莢鮮質(zhì)量(1.417)的遺傳多樣性指數(shù)較小。
54份蠶豆種質(zhì)資源各農(nóng)藝性狀指標(biāo)均存在較大的變異性,25個性狀的變異系數(shù)范圍為10.18%~45.02%,鮮莢相關(guān)性狀的變異系數(shù)范圍為12.30%~45.02%,而成熟莢相關(guān)性狀的變異系數(shù)范圍為12.98%~42.98%。其中,單株鮮粒數(shù)的變異系數(shù)最大,為45.02%;單莢鮮質(zhì)量、百粒鮮質(zhì)量、單株鮮實莢數(shù)、單株鮮莢產(chǎn)量、單株實莢數(shù)、單株籽粒產(chǎn)量的變異幅度較大,變異系數(shù)均超過38%;分枝數(shù)、出籽率、單莢干質(zhì)量、百粒干質(zhì)量、初花節(jié)位的變異系數(shù)為20%~30%;每花序花數(shù)的變異系數(shù)最小,為10.18%,變異幅度為2.83~4.70朵。本研究中所有指標(biāo)的變異系數(shù)均在10%以上,且25個性狀的變異系數(shù)平均值為24.43%,表明參試材料間的農(nóng)藝性狀存在較大差異,種質(zhì)類型十分豐富,蘊(yùn)含著豐富的遺傳變異。
2.2 蠶豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析
由表4可知,參試蠶豆種質(zhì)資源各農(nóng)藝性狀間大多都存在極顯著或顯著相關(guān)關(guān)系,其中蠶豆單株鮮莢產(chǎn)量與單株鮮粒數(shù)(rs=0.778)、單株鮮實莢數(shù)(rs=0.774)、鮮莢長(rs=0.451)、單莢鮮質(zhì)量(rs=0.442)呈極顯著正相關(guān),與籽粒厚、單莢干質(zhì)量、單莢粒數(shù)、單株籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān);單株籽粒產(chǎn)量與鮮莢長、單株鮮實莢數(shù)、單株鮮粒數(shù)、單株鮮莢產(chǎn)量、分枝數(shù)、籽粒厚、單株實莢數(shù)、單莢粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān),其中與單株實莢數(shù)的相關(guān)系數(shù)(rs=0.888)大于0.800,說明兩者間呈高度正相關(guān),與小葉數(shù)量、初花節(jié)位、鮮粒長、鮮粒寬、百粒鮮質(zhì)量、干莢寬、籽粒寬呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān);百粒干質(zhì)量、百粒鮮質(zhì)量均與小葉數(shù)量、初花節(jié)位、每花序花數(shù)、鮮莢寬、鮮粒長、鮮粒寬、干莢長、干莢寬、籽粒長、籽粒寬呈極顯著正相關(guān),與單株實莢數(shù)和單莢粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。由此可見,各農(nóng)藝性狀間存在不同程度的相關(guān)性,表明這些性狀間存在內(nèi)在關(guān)系,會使所包含的信息發(fā)生重疊,因此利用主成分分析進(jìn)行多指標(biāo)簡化是有必要的。
2.3 蠶豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀主成分分析
2.3.1 主成分分析 基于農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析,選取前5個特征值較大的成分,由表5可知,它們的特征值分別為11.335、4.177、2.026、1.826、1.193,方差貢獻(xiàn)率分別為45.341%、16.707%、8.105%、7.303%、4.770%,累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)82.226%。
第1主成分中百粒干質(zhì)量(0.927)、干莢長(0.919)、百粒鮮質(zhì)量(0.900)、單莢鮮質(zhì)量(0.889)、干莢寬(0.884)、籽粒寬(0.877)、單莢干質(zhì)量(0.874)、籽粒長(0.865)、鮮粒長(0.825)、鮮莢寬(0.820)、鮮莢長(0.782)和鮮粒寬(0.749)的載荷量較高,說明第1主成分主要由蠶豆粒、蠶豆莢的大小及質(zhì)量決定;第2主成分主要包含單株鮮實莢數(shù)(0.939)、單株鮮莢產(chǎn)量(0.905)和單株鮮粒數(shù)(0.897)3個因子,說明第2主成分主要由蠶豆鮮莢數(shù)量及產(chǎn)量決定;第3主成分主要包含單株籽粒產(chǎn)量(0.900)、分枝數(shù)(0.841)和單莢粒數(shù)(0.841)3個因子,說明第3主成分主要由老熟蠶豆產(chǎn)量、有效分枝數(shù)和有效莢數(shù)量決定;第4主成分主要由出籽率(0.894)1個因子決定;第5主成分主要包含鮮粒厚(0.716)、籽粒厚(0.689)2個因子,說明第5主成分由籽粒飽滿程度決定。小葉數(shù)量、初花節(jié)位、每花序花數(shù)和單莢粒數(shù)對5個主成分的決定作用較弱。
2.3.2 綜合評價 通過5個主成分的載荷矩陣和特征值計算出特征向量,詳見表6,對25個性狀的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后計算54份蠶豆資源的主成分得分并排序。由表7可知,P45、P67和P68的綜合得分較高,在5分以上,其次為P49、P50、P51、P53和P55,綜合得分大于1分,此外,得分排名前15名的資源還有P57、P52、V30、V51、V29、V76和V38。
2.4 蠶豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的聚類分析
對54份蠶豆種質(zhì)資源的25個性狀進(jìn)行Ward法聚類分析,按遺傳距離為5將其聚為4個類群,如圖1所示。對各類群的性狀進(jìn)行統(tǒng)計分析,結(jié)果見表8、表9。由圖1可知,根據(jù)距離可將54份資源類別劃為4個類群,其中類群Ⅰ包含28個品系,24份來源于河北,4份來源于安徽,其特點是每花序花數(shù)、鮮粒厚、籽粒厚、單莢粒數(shù)、單株籽粒產(chǎn)量平均值中等,其余性狀平均值較低;在變異系數(shù)方面,鮮莢寬、鮮粒寬、鮮粒厚、百粒鮮質(zhì)量、分枝數(shù)、單株籽粒產(chǎn)量較高。類群Ⅱ包含16份資源,全部來源于河北,其特點是單株鮮實莢數(shù)、單株鮮粒數(shù)、單株鮮莢產(chǎn)量、單株實莢數(shù)和單株籽粒產(chǎn)量的平均值較高;在變異系數(shù)方面,鮮莢長、分枝數(shù)、干莢長、干莢寬、籽粒長、籽粒寬、百粒干質(zhì)量、單株籽粒產(chǎn)量較高。類群Ⅲ包含3個品系,1個來源于上海,2個來源于日本,其特點是初花節(jié)位、鮮莢長、鮮莢寬、鮮粒長、鮮粒寬、鮮粒厚、鮮莢質(zhì)量、百粒鮮質(zhì)量、出籽率、干莢長、干莢寬、籽粒長、干莢質(zhì)量、百粒干質(zhì)量的平均值較高;在變異系數(shù)方面,初花節(jié)位、鮮粒長、單莢鮮質(zhì)量、干莢長、籽粒厚、干莢質(zhì)量和單株實莢數(shù)指標(biāo)較高。類群Ⅳ包含7個品系,全部來源于上海,其特點是小葉數(shù)量、鮮粒長、出籽粒、籽粒長、籽粒寬、百粒干質(zhì)量的平均值較高;在變異系數(shù)方面,初花節(jié)位、鮮莢寬、單株鮮實莢數(shù)、單株鮮莢產(chǎn)量、籽粒厚較高。
3 討論與結(jié)論
3.1 蠶豆種質(zhì)資源遺傳多樣性
豐富的種質(zhì)資源是現(xiàn)代育種的研究基礎(chǔ),因此蠶豆育種須以豐富的遺傳資源為前提,尤其是地方蠶豆品種在經(jīng)過漫長的自然選擇和人工選擇后保留了大量優(yōu)良性狀,蘊(yùn)藏著豐富的遺傳多樣性,是品種改良和選育的寶貴資源庫。種質(zhì)資源想要被更好地發(fā)掘和利用,首先就要對其進(jìn)行鑒定評價與遺傳多樣性分析,而以表型性狀為基礎(chǔ)進(jìn)行多樣性研究,是檢測植物遺傳變異中最傳統(tǒng)、最常用的研究方法,能直接反映植物的外部特征,有利于了解其進(jìn)化潛力和遺傳穩(wěn)定性,能為優(yōu)異種質(zhì)資源的篩選利用和遺傳研究提供科學(xué)參考[21-25]。
本試驗廣泛收集了52份來自河北、安徽和上海的地方蠶豆品種,以及2份來自日本的選育品種,對不同來源的蠶豆種質(zhì)資源的25個農(nóng)藝性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析,結(jié)果表明,25個表型農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性指數(shù)較高(1.417~2.070),單莢粒數(shù)、分枝數(shù)、單株鮮實莢數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)最大,分別為2.070、2.061、2.002,說明參試蠶豆材料的性狀表現(xiàn)形式豐富多樣,蘊(yùn)藏著較大的遺傳變異,具有較高的育種價值。25個表型性狀的變異系數(shù)存在較大變異性,變異系數(shù)范圍為10.18%~45.02%。變異系數(shù)最小的是每花序花數(shù),變異系數(shù)最大的是單株鮮粒數(shù)。單莢鮮質(zhì)量、百粒鮮質(zhì)量、單株鮮實莢數(shù)、單株鮮莢產(chǎn)量、單株實莢數(shù)、單株籽粒產(chǎn)量的變異幅度較大,變異系數(shù)均超過38%。單株實莢數(shù)、單株籽粒產(chǎn)量的變異程度較大,與崔世友等的研究結(jié)果[26]相似,說明參試蠶豆種質(zhì)資源在這些性狀方面存在明顯差異。分枝數(shù)、出籽率、單莢干質(zhì)量、百粒干質(zhì)量、初花節(jié)位的變異系數(shù)為20%~30%。張炯等的研究結(jié)果表明,百粒干質(zhì)量、分枝數(shù)的變異系數(shù)較大,干莢長、干莢寬、籽粒長、籽粒寬的變異系數(shù)相對較?。?5],本研究結(jié)果與之一致。變異系數(shù)能夠反映性狀的變異程度,變異系數(shù)越大,說明性狀的變異類型越豐富,由此分析可知,參試蠶豆種質(zhì)資源的性狀大多變異程度較高,存在豐富多樣的變異類型,具有較高的遺傳改良利用空間和潛力。
3.2 蠶豆種質(zhì)資源多樣性的綜合評價
相關(guān)性分析結(jié)果表明,蠶豆各性狀間存在較復(fù)雜的相關(guān)性,其產(chǎn)量受到多個性狀的共同影響,蠶豆單株鮮莢產(chǎn)量和單株籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),都與單株鮮實莢數(shù)、單株鮮粒數(shù)、鮮莢長、籽粒厚、單莢粒數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān),表明單株粒數(shù)、單株莢數(shù)和籽粒大小是影響單株產(chǎn)量的重要因素,這為我們選擇高產(chǎn)品種提供了重要的理論依據(jù)。豆莢、籽粒的數(shù)量及大小可作為蠶豆產(chǎn)量性狀育種選擇的重要指標(biāo)。百粒干質(zhì)量與百粒鮮質(zhì)量均與鮮莢寬、鮮粒長、鮮粒寬、干莢長、干莢寬、籽粒長、籽粒寬呈極顯著正相關(guān),與單株實莢數(shù)、單莢粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān),表明豆莢、籽粒大小是影響籽粒質(zhì)量的重要性狀,而豆莢、籽粒數(shù)量會限制籽粒的質(zhì)量,因此選育高產(chǎn)蠶豆品種時應(yīng)綜合考慮上述性狀,不應(yīng)只追求某一性狀,而要協(xié)調(diào)好各個性狀間的關(guān)系。
主成分分析是在盡可能多地保存原有信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行降維,即將多個指標(biāo)簡化為少量綜合指標(biāo),目前已有諸多研究利用主成分分析進(jìn)行種質(zhì)表型性狀的評價[27-30]。本研究將25個田間表型農(nóng)藝性狀轉(zhuǎn)化為5個主成分,累計貢獻(xiàn)率達(dá)到82.226%,能較大程度地反映蠶豆種質(zhì)資源的表型特征,分別為蠶豆莢和籽粒大小及質(zhì)量特征、鮮豆莢數(shù)量及產(chǎn)量特征、老熟蠶豆產(chǎn)量和有效分枝及有效莢數(shù)量特征、出籽率特征、籽粒飽滿程度特征。根據(jù)5個主成分值與對應(yīng)特征根值的貢獻(xiàn)率,計算各個蠶豆品種的主成分得分,排名前15名的分別為P45、P67、P68、P49、P50、P51、P53、P55、P57、P52、V30、V51、V29、V76和V38,初步篩選出適宜在上海地區(qū)種植的15份蠶豆相關(guān)性狀優(yōu)異的資源。其中P45、P67和P68的綜合得分最高,在5分以上,經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)這些品種具有較為優(yōu)異的籽粒表現(xiàn),可作為選育大粒型蠶豆的骨干材料。
聚類分析將54份蠶豆種質(zhì)資源分為4個類群,第Ⅰ類群的28份蠶豆資源來源于河北、安徽,性狀表現(xiàn)為分枝少、籽粒小且粒質(zhì)量輕,結(jié)莢數(shù)和籽粒產(chǎn)量處于中間型,但單株鮮莢產(chǎn)量最低,不適合作為鮮食品種,但是仍是品種改良以及遺傳機(jī)制研究的重要材料;第Ⅱ類群的16 份蠶豆資源全部來自河北,蠶豆籽粒雖偏小,但結(jié)莢數(shù)最高,單株鮮莢產(chǎn)量和老熟籽粒產(chǎn)量也較高,綜合表現(xiàn)較為優(yōu)異,可作為改良蠶豆結(jié)莢數(shù)和產(chǎn)量的重要材料;第Ⅲ類群的3份蠶豆資源表現(xiàn)十分優(yōu)異,蠶豆籽粒大且粒質(zhì)量重,單株鮮莢產(chǎn)量高,但結(jié)莢數(shù)少,此類群來自上海、日本,對應(yīng)的編號為P45、P67、P68,在主成分綜合評價時得分也最高,表明使用主成分和聚類分析來評價蠶豆種質(zhì)資源的整體表現(xiàn)具有可行性;第Ⅳ類群的7份蠶豆資源在主成分綜合評價得分中排名前10,聚類分析結(jié)果和主成分綜合評價結(jié)果一致,此類群全部來源于上海,蠶豆籽粒大小處于中間型,但籽粒較薄,綜合產(chǎn)量相對偏低,可進(jìn)行品種改良提高產(chǎn)量來滿足上海地區(qū)的市場需要。通過對各個類群的分析,發(fā)現(xiàn)部分地理來源近的種質(zhì)資源分布在不同的類群,表明供試種質(zhì)的親緣關(guān)系與地理來源間的相關(guān)性不大,這與多數(shù)前人的研究結(jié)果[31-33]一致。
綜上,本研究對54份蠶豆種質(zhì)資源的25個表型農(nóng)藝性狀進(jìn)行鑒定,運(yùn)用相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析進(jìn)行綜合評價,發(fā)現(xiàn)參試蠶豆材料表現(xiàn)出十分豐富的遺傳多樣性,為蠶豆種質(zhì)資源鑒定評價和上海地區(qū)蠶豆優(yōu)異新種質(zhì)創(chuàng)新提供了理論參考。然而,表型性狀易受環(huán)境因素影響,因此今后可結(jié)合分子標(biāo)記技術(shù)對參試資源進(jìn)行精準(zhǔn)鑒定,從而為深入研究蠶豆種質(zhì)、發(fā)掘優(yōu)異新種質(zhì)以及選育新品種提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn):
[1]莊應(yīng)強(qiáng),屠娟麗,費(fèi)偉英,等. 不同鮮食蠶豆品種產(chǎn)量性狀及營養(yǎng)成分比較[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2018,46(32):52-54.
[2]唐 杰,薛文通,張 惠. 蠶豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子的生理功能[J]. 食品工業(yè)科技,2013,34(5):388-391,395.
[3]杜成章,龍玨臣,黃 祥,等. 鮮食與綠肥兼用型蠶豆表型綜合評價選擇[J]. 南方農(nóng)業(yè),2021,15(31):1-7.
[4]黃 潔,王 超,閆景彩,等. 蠶豆的飼用現(xiàn)狀和飼用改良技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 飼料工業(yè),2017,38(10):60-64.
[5]孫寧寧,楊 乾,趙雨菲,等. 蠶豆的營養(yǎng)價值及其在肉雞生產(chǎn)中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 中國飼料,2022(17):1-6.
[6]張仕林,龔俊嶺,石 晗,等. 葉面噴施磷鉀和硼肥對蠶豆農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J]. 北方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2021,49(5):69-76.
[7]葉 茵. 中國蠶豆學(xué)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003:9-15.
[8]馬 鈺. 蠶豆SSR標(biāo)記的開發(fā)及遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建[D]. 北京:北京農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2012.
[9]周俊玲,張蕙杰. 世界蠶豆生產(chǎn)及貿(mào)易形勢分析[J]. 世界農(nóng)業(yè),2016(11):107-111.
[10]楊 新,楊 峰,呂梅媛,等. 不同地理來源蠶豆種質(zhì)的綠豆象抗性特征分析[J]. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2022,40(4):512-518,609.
[11]王海飛,關(guān)建平,馬 鈺,等. 中國蠶豆種質(zhì)資源ISSR標(biāo)記遺傳多樣性分析[J]. 作物學(xué)報,2011,37(4):595-602.
[12]王 洋,張明生,李祥棟,等. 不同高粱種質(zhì)資源形態(tài)多樣性及其形態(tài)標(biāo)記聚類分析[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42(6):1-5.
[13]辛佳佳,張南峰,程華萍,等. 江西省地方蠶豆種質(zhì)資源遺傳多樣性分析及優(yōu)異資源挖掘[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2022,38(1):20-29.
[14]李程勛,李愛萍,徐曉俞,等. 福建鮮籽粒大粒蠶豆種質(zhì)資源的引進(jìn)及評價[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報,2021,36(4):394-401.
[15]張 炯,嚴(yán) 斌,高 營,等. 蠶豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀遺傳多樣性分析[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,61(6):1109-1114,1118.
[16]呂春雨,廖芳麗,陳宏偉,等. 41份非洲地區(qū)和我國湖北蠶豆種質(zhì)資源產(chǎn)量性狀的鑒定與評價[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2018,49(12):2356-2363.
[17]周 瑤,姚夢楠,繆亞梅,等. 中國鮮食蠶豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J]. 農(nóng)學(xué)學(xué)報,2022,12(2):80-84.
[18]宗緒曉,包世英,關(guān)建平,等. 蠶豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2006:9-23.
[19]王 晶,焦 燕,任一平,等. Shannon-Wiener多樣性指數(shù)兩種計算方法的比較研究[J]. 水產(chǎn)學(xué)報,2015,39(8):1257-1263.
[20]李鴻雁. 扁蓿豆種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究[D]. 呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.
[21]代攀虹,孫君靈,何守樸,等. 陸地棉核心種質(zhì)表型性狀遺傳多樣性分析及綜合評價[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,49(19):3694-3708.
[22]孫珍珠,李秋月,王小柯,等. 寬皮柑橘種質(zhì)資源表型多樣性分析及綜合評價[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,50(22):4362-4372.
[23]Manco R,Basile B,Capuozzo C,et al. Molecular and phenotypic diversity of traditional european plum (Prunus domestica L.) germplasm of southern Italy[J]. Sustainability,2019,11(15):4112.
[24]李 歡,陳惠查,阮仁超,等. 貴州特色蠶豆種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀分析與綜合評價[J]. 農(nóng)技服務(wù),2020,37(8):74-76,78.
[25]周麗艷,郭振清,馬玉玲,等. 春小麥品種農(nóng)藝性狀的主成分分析與聚類分析[J]. 麥類作物學(xué)報,2011(6):1057-1062.
[26]崔世友,繆亞梅. 蠶豆產(chǎn)量研究與高產(chǎn)育種[J]. 湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2004(1):11-14,21.
[27]孫東雷,卞能飛,陳志德,等. 花生種質(zhì)資源表型性狀的綜合評價及指標(biāo)篩選[J]. 植物遺傳資源學(xué)報,2018,19(5):865-874.
[28]郝曦煜,楊 濤,梁 杰,等. 160份外引鷹嘴豆種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析[J]. 植物遺傳資源學(xué)報,2020,21(4):875-883.
[29]何巧蕓,周智滿,曾 錚,等. 195份大蒜種質(zhì)資源在南方地區(qū)的農(nóng)藝性狀綜合評價[J]. 中國蔬菜,2022(7):69-77.
[30]王自力,張北舉,李魁印,等. 高粱種質(zhì)資源表型性狀多樣性分析及綜合評價[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2022,50(18):115-121.
[31]趙 娜,繆亞梅,姚夢楠,等. 蠶豆種質(zhì)資源籽粒表型與營養(yǎng)品質(zhì)性狀的多樣性分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2022,38(3):597-604.
[32]萬述偉,宋鳳景,郝俊杰,等. 271份豌豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀遺傳多樣性分析[J]. 植物遺傳資源學(xué)報,2017,18(1):10-18.
[33]康智明,鄭開斌,徐曉俞,等. 不同蠶豆品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀的遺傳多樣性分析[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報,2015,30(3):249-252.
收稿日期:2022-12-29
基金項目:上海市科技興農(nóng)項目(編號:2021-02-08-00-12-F00757)。
作者簡介:石 晗(1993—),女,河南唐河人,碩士,助理農(nóng)藝師,主要從事蔬菜作物栽培及育種研究。E-mail:han12350@163.com。
通信作者:鄒丹蓉,高級農(nóng)藝師,主要從事蔬菜生產(chǎn)技術(shù)栽培研究。E-mail:65669132@qq.com。