河北省豇豆种质资源遗传多样性分析

曹岩坡，代 鹏，岳晓历，要荣慈，韩 鹏，戴素英*

（1.河北省农林科学院经济作物研究所，河北 石家庄 050051；2.河北省农业技术推广总站，河北 石家庄 050000）

豇豆（Vigna unguiculata） 别名角豆、姜豆、带豆、挂豆角，为1 a生植物，是豆科（Leguminosae）豇豆属（Vigna） 中的一个重要栽培种[1]。豇豆原产于非洲，传入我国后形成了长豇豆的次级起源中心，栽培历史悠久，在我国各地均有种植[2]。豇豆营养丰富，在改善人们饮食、调整农业种植结构和植物固氮等方面发挥着重要作用[3]。河北省是我国豇豆主产区之一，种质资源较为丰富。以河北省种质资源库提供的120份豇豆种质资源为试材，对13个表型性状进行测量和遗传多样性分析，明确各表型性状的多样性程度、分布及资源利用现状，旨为豇豆资源应用和育种提供理论基础。

1 材料与方法

参试豇豆材料120份，由河北省农林科学院农作物种质资源库提供。2016～2017年连续2 a在河北省农林科学院经济作物研究所试验基地进行品种试验。土壤质地为沙质黏土，肥力中等。采用完全随机区组设计，行长10.0 m，大行距1.0 m，小行距0.7 m，搭“人”型架，1架/区，3次重复。豇豆2016年播种期为4月20日，2017年播种期为4月22日，穴距0.3 m，留苗数量3株/穴，其他管理同大田常规。

根据《豇豆种质资源描述规范和数据标准》[4]，对豇豆种质资源的质量性状和数量性状进行调查，其中，质量性状包括生长习性、结荚习性、粒色、粒形、花色和嫩荚色，数量性状包括生育期天数、株高、荚长、荚宽、单株荚数、单荚粒数和百粒重。利用SPSS 22和Excel 2010软件进行数据统计和分析。

为了方便统计和量化数据，对各质量性状进行赋值（表1）。计算参试材料各数量性状的总体平均数（X） 和标准差（σ），以0.5σ为梯度，将数量性状分为10个等级（表2）。

采用Shannon-Wiener指数（H′）进行遗传多样性分析。计算公式为∶

式中，Pi为该性状在第i级出现的概率。

采用离差平方和法，利用欧式距离对参试材料进行聚类。

表1 质量性状的数量化标准Table 1 Quantify of quality traits of cowpea

表2 数量性状分级标准Table 2 The classification of quantitative traits

2 结果与分析

2.1 豇豆种质资源表型性状的多样性分析

对120份豇豆资源的质量性状进行分析，结果（表3）显示，粒色的变异类型最为丰富，遗传多样性指数最高，达到了0.987；其次是生长习性、嫩荚色、粒形和花色；结荚习性的遗传多样性指数最低，为0.256。河北省豇豆种质资源生长习性以蔓生为主，结荚习性以无限为主，粒色以白色为主，花色以浅紫色居多，粒形以肾型为主，嫩荚色以浅绿为主。

表3 豇豆种质资源质量性状的遗传多样性分析Table 3 Genetic diversity analysis of quality traits of cowpea germplasm resources

对120份豇豆种质资源的数量性状进行分析，结果 （表4） 显示，株高的遗传多样性指数最高（2.061），其次是单荚粒数、单株荚数、荚长、生育期天数、百粒重和荚宽。

不同材料间各数量性状存在较大差别。其中，株高、荚长和单株荚数的变异系数居前3位且均超过了30%，说明这3个性状遗传力较大，其变异系数分别为47.20%、38.40%和34.70%，变幅依次为 56.0～235.0 cm、12.5～65.2 cm 和 32.0～86.0 个；其他性状的变异系数（6.15%～8.56%） 均较低，遗传力较小。

2.2 豇豆种质资源遗传多样性的聚类分析

根据120份豇豆种质资源的13个性状数据，对参试种质资源进行聚类，在欧式距离为5.5时，可将其分为4类（表5）。

类群Ⅰ包含15份材料。其主要特征为生长习性多介于直立与半蔓生之间，花色紫色，籽粒中等偏小，生育期短，单株粒重和百粒重较小，荚长中等，丰产潜力有待提高。

类群Ⅱ包含57份材料。其主要特征为生长习性多蔓生，花色以浅紫色和白色为主，粒形以肾型为主，株型较大，生育期长，百粒重偏小，荚长较大，单株荚数和单荚粒数较多，可作为生产品种。

类群Ⅲ包含37份材料。其主要特征为生长习性多蔓生，花色以浅紫色为主，粒形以肾型为主，生长健壮，粒重较大（平均百粒重52.5 g），豆荚长度较短、宽度大，单株荚数和单株粒数较少，结荚少，丰产潜力低。

表4 豇豆种质资源数量性状的遗传多样性分析Table 4 Genetic diversity analysis of quantitative traits of cowpea germplasm resources

类群Ⅳ包含11份材料。其主要特征为生长习性多介于半蔓生与匍匐之间，花色以浅紫色为主，生育期短，株型矮小，荚长较短，单株荚数较多，多为早期地方品种。

表5 120份豇豆种质资源的聚类分析Table 5 Cluster analysis of 120 cowpea germplasm resources

3 结论与讨论

种质资源的多样性评价是种质资源研究和新品种选育的基础与前提[5，6]。对河北省豇豆种质资源主要表型性状进行遗传多样性分析，可为该区豇豆种质资源的创新利用提供依据。对河北省120份豇豆种质资源的13个表型性状进行分析，结果表明，参试材料的遗传多样性较为丰富，质量性状中粒色的遗传多样性指数最高，数量性状中株高、单荚粒数和单株荚数的遗传多样性指数较高。单株荚数和单荚粒数与豇豆产量形成密切相关，二者具有较高的遗传多样性，表明参试种质资源中有一部分品种具有高产遗传潜力[7]。

参试材料的各表型性状存在较大差别，其中，株高、荚长和单株荚数的变异系数（34.70%～47.20%）较高，说明这3个性状的遗传力较大[8]。为了明确不同材料之间的亲缘关系，根据13个表型性状数据，对参试的120份豇豆种质资源进行聚类分析，结果显示，在欧氏距离为5.5时参试材料分为4类，为今后河北省豇豆资源创新利用及新品选育研究提供了参考。

参考文献：

［1］陈 新，王学军，袁星星.豆类蔬菜设施栽培［M］.北京∶中国农业出版社，2013∶35-57.

［2］刘 凯，陈汉才，李桂花，张 艳，黎庭耀，罗少波，李明珠.豇豆种质资源遗传多样性和亲缘关系的SRAP和SSR分析 ［J］.中国农学通报，2014，30（31）∶156-163.

［3］熊海铮，施爱农，孙 健，张 宁，吴殿星，舒小丽.全球豇豆资源农艺性状多样性分析 ［J］.科技通报，2016，32 （10）∶49-58.

［4］王佩芝，李锡香.豇豆种质资源描述规范和数据标准［M］.北京∶中国农业出版社，2006∶5-55.

［5］张金波，李利民，苗昊翠，王 威，肖 菁.鹰嘴豆种质资源主要农艺性状遗传多样性研究［J］.新疆农业科学，2014，51 （1）∶110-117.

［6］康智明，徐晓俞，郑开斌，俞秀红，李爱萍.木豆种质资源形态与农艺性状的多样性分析［J］.热带亚热带植物学报，2017，25（1）∶51-56.

［7］张晓艳，王 坤，王述民.中国普通菜豆形态性状分析及分类［J］.植物遗传资源学报，2007，8（4）∶406-410.

［8］刘长友，田 静，范保杰.河北省小豆种质资源遗传多样性分析［J］.植物遗传资源学报，2009，10（1）∶73-76.