重庆市普通菜豆种质资源形态聚类分析

邸 青，张谊模，刘吉振，陈敏

（重庆市农科院蔬菜花卉研究所，重庆401329）

菜豆(Phaseolus vulgaris L.)是世界上种植面积最大的食用豆类，其种质资源十分丰富[1]，在哥伦比亚的热带研究中心搜集和保存的菜豆资源材料有数万份，欧美等国也选育了许多利于机械化栽培、耐高温、含纤维量小的菜豆品种[2]。我国同样也有着丰富的菜豆资源，《中国食用豆类品种资源目录》中有迹可循的普通菜豆资源有4 480份，均可在国家种质库中找到[3－4]。菜豆是一年生草本植物，生长习性变化较大，具有形态多样性，西南地区是我国菜豆资源重要的分布中心之一，其多样化的菜豆资源为选育工作提供了大量优质材料。

形态标记是最早被使用和研究的遗传标记，表现直观，只需通过细心观察即可将不同表型的个体区分开来，是育种的重要手段之一。利用种质资源的外部形态特征，如花冠色、株型、种皮色、叶色等指标对资源进行遗传多样性的研究，将现有的育种材料进行评估分析和归类，可以对育种工作进行准确的规划布局。孙志强[5]等用系谱分析法研究东北地区大豆品种的血缘组成，表明我国东北地区大豆育成品种的遗传基础狭窄，以黑龙江省最窄。M.R.Escribano[6]对种植在西班牙西北部4种不同环境中56个菜豆品种的18个农艺性状进行了遗传多样性研究，结果显示品种间所有性状均有显著差异，且多数性状有显著的基因－环境互作效应。

本研究旨在通过对重庆市30份普通菜豆种质资源的10个形态特征进行聚类分析，了解各品种的遗传多样性情况，确定各品种之间的亲缘远近，为重庆市菜豆资源的保存和选育工作提供一定的理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为重庆市农业科学院蔬菜花卉所收集的重庆市普通菜豆种质资源，共30份（表1）。

表1 重庆市普通菜豆种质资源

1.2 试验地点与试验设计

试验于2015—2016年在重庆市璧山渝西蔬菜研发中心开展，试验点土壤类型为酸性紫色土，肥力中等。生育期内肥料作为基肥一次性施入，根据田间水分状况共浇水5次，中耕除草2次。

试验采用完全随机区组设计，小区面积3 m2，小区之间相隔60 cm，每个材料种植2个小区，每个小区种植2行，行长4 m，行距30 cm。

1.3 菜豆农艺性状调查指标与标准

根据普通菜豆鉴定性状及其生育期记载标准[7]，在全生育期随机抽取典型性状的植株5～10株，调查主要形态标记，详见表2。

1.4 数据处理

根据评价标准将菜豆对应的调查性状数据进行汇总制表，通过SPSS 20进行数据处理[8]，采用平方欧氏距离和组间联接法进行聚类分析。

表2 普通菜豆调查的形态标记及编码

2 结果与分析

通过聚类分析结果输出的近似矩阵可知，30份菜豆资源中平方欧氏距离最近的是120和122，为2；平方欧氏距离最远的为15和3，为94。按比例将各菜豆资源实际平方欧氏距离调整到0～25的范围之内，并根据凝聚状态，在14.5处将30份菜豆资源分为4类，详见图1。其中，I类有7个品种，II类有11个品种，III类有9个品种，IV类有3个品种。

图1 重庆市30份普通菜豆资源形态聚类分析

2.1 I类菜豆品种形态特征分析

I 类菜豆资源包括 11，12，14，15，29，40，41共7个品种。该类资源整体长势较强，花冠色除了29之外，主要为浅红到粉红，株型除了40之外均为蔓生，种皮色大都为白色，荚形以长扁条为主，荚面质地粗糙，种子形状除40和41为卵圆，其余均为肾形。

2.2 II类菜豆品种形态特征分析

II类菜豆资源包括 120，121，122，124，165，166，167，168，13，77，78 共 11 个品种。该类资源整体长势较好，花冠色主要为绿白色，株型以矮生为主，种皮色除120，122，124为黑色之外均为褐色，荚形以弯扁条为主，荚面质地粗糙，种子形状主要为圆形。该类资源中120和122是30份菜豆资源中平方欧氏距离最近的两个品种，下一步工作中可以考虑将这两类材料合并，而165，166，167，168这4个品种在平方欧氏距离上较近，但材料基本形状表现差异较大。

2.3 III类菜豆品种形态特征分析

III类菜豆资源包括 136，137，200，201，202，27，28，30，2共9个品种。该类资源整体长势较强，花冠色主要为浅紫和浅红，株型以蔓生为主，种皮色差异较大，黄、绿、红、花都有，荚形和II类菜豆品种一样以弯扁条为主，荚面质地平滑，种子形状圆形较多。其中28和30两个品种相似程度较近，仅存在主茎色方面的单一差异，推断两者可能是同一材料。

2.4 IV类菜豆品种形态特征分析

IV类菜豆资源包括3，4，5共3个品种。该类资源整体长势较弱，花冠色为浅紫，株型为蔓生，种皮色为红色，荚形为短圆棍和弯圆棍，荚面质地粗糙，种子形状为肾形。该类资源相似程度相当高，品种同源性大，且该类菜豆与其它资源平方欧氏距离较远，推断可能为引进品种。

3 结论与讨论

种质资源类群划分是否恰当直接关系到育种亲本的选择与组配，因此对搜集到的材料合理地划分类群并判定它们之间的亲缘关系尤为重要，其中遗传距离较远的材料可作为亲本的选择对象[9]。本研究利用重庆30份普通菜豆资源10种形态性状鉴定的数据，通过平方欧氏距离和组间联接法进行聚类分析，将供试材料分为4类群，其中I、II、III类群长势较强，亲缘关系较近，而IV类群长势较弱，与其它3类亲缘关系较远。各资源中平方欧氏距离最远的为15和3，可以考虑将其作为亲本以期筛选出性状优良的品种；而如120和122等亲缘关系较近的品种，下一步工作中可以考虑将这类材料合并。

同时本试验通过田间调查和数据分析整理发现：菜豆花冠色和种皮色存在一定相关性，开紫色花等深色花品种种皮色多为褐色、黑色和红色；而开白色花及浅紫色花品种种皮色较多为白色、绿色和黄色。农艺性状的统计分析结果也显示两个指标之间存在显著的相关关系。陈禅友等[10]对长豇豆荚色，籽种皮色和生长习性进行遗传分析，结果表明籽种皮色和豆荚色由1对等位基因控制。由此可见，在普通菜豆中控制花冠色和种皮色的基因可能来自同一基因组，但需要进一步研究验证。

[1]郝晓鹏,田翔,王燕,等.山西普通菜豆种质资源籽粒品质分析和评价[J].山西农业科学,2016,44(6):808－810,832.

[2]龙静宜,林黎奋,侯修身,等.食用豆类作物[M].北京:科学出版社,1989:209－222.

[3]郑卓杰,胡家篷.中国食用豆类品种资源目录[M].第二集.北京:农业出版社,1990.

[4]胡家篷,程须珍,王佩芝.中国食用豆类品种资源目录[M].第三集.北京:中国农业出版社,1996.

[5]孙志强.东北地区大豆品种血缘组成分析[J].大豆科学,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]郑卓杰.中国食用豆类学[M].北京:中国农业出版社,1997:222－249.

[8]薛薇.统计分析与SPSS的应用[M].4版.北京:中国人民大学出版社,2014:272－274.

[9]胡立成.黑龙江省大豆品种聚类分析初探[J].大豆科学,1991,10(1):10－16.

[10]陈禅友,赵新春.长豇豆荚色,籽粒色及生长习性的遗传研究[J].植物科学学报,2002,20(1):5－7.