绿豆种质资源的收集与鉴定

郭亚宁，张盼盼，张思雨，栗云鹏，张 雄

（榆林学院生命科学学院，陕西榆林 719000）

绿豆（Vigna radiate L.）生育期短、抗逆性强，籽粒营养价值含量高，除富含淀粉外，还含有大量的抗氧化物质，其根系具有固氮作用，是优良的前茬作物，在农业种植结构调整方面发挥着重要的作用[1-2]。随着气候环境的不断变化，水资源短缺问题凸显，筛选生育期短、耐旱性强的绿豆资源尤为重要[3]。

榆林地处毛乌素沙地南缘，属于典型的热带季风气候，年降雨量少且集中，光照充足，土壤多沙质，通气性好，气温昼夜温差大，有利于淀粉积累，是绿豆的优势产区[4]。榆林绿豆主要分布在横山、佳县和神木等地，主栽品种为横山大明绿豆榆绿1 号，其籽粒大且饱满，颜色鲜艳，硬实率小，芽菜品质好，营养含量丰富，是当地的国家级地标作物，畅销日本、韩国等地[5-6]。榆绿1 号在无灌溉条件下，表现出较好的适应性；但在灌溉条件下，其株型高大，抗倒伏性差[7]，花期较长，成熟不一致，需分期采摘，难以适应机械化。随着国内劳动力价值的上涨，当地绿豆种植面积及其总产量呈现下降趋势，同时当地绿豆的品种资源匮乏，绿豆引种和育种速度缓慢，严重影响当地绿豆产业的发展，急需丰富绿豆种植资源，加快优良种质资源的应用[8]。

本研究以48 份绿豆资源为材料基础，在全生育期调查各资源的农艺性状，通过变异系数、因子分析、聚类分析和数学模型构建，计算各资源的综合得分，旨在筛选评价绿豆资源的最佳农艺性状指标，得到适宜当地生态环境的绿豆资源，以丰富当地绿豆种质，为绿豆产业发展奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试的48 份绿豆材料（表1）由西北农林科技大学小杂粮研究团队提供，其中，以榆绿1 号（YYLD48）当地主栽品种作为对照。

表1 48 份绿豆种质资源材料的编码及名称

1.2 试验地概况

试验在陕西省榆林市榆阳区现代农业科技示范园进行。该示范园土壤沙质，土层深厚，通气性好；0～20 cm 土层中全氮含量0.2 g/kg、有机碳含量1.2 g/kg、速效氮含量13.2 mg/kg、速效磷含量3.3 mg/kg、速效钾含量63.5 mg/kg；具备滴灌条件，管理方式规范，可设置规范试验。

1.3 试验设计

试验小区采取随机区组设计，小区面积为10 m2（5 m×2 m），行长5 m，行距0.5 m，株距0.33 m，重复3 次。采用人工开沟，根据标记尺度，确定穴距，点播，每穴种子3 粒；出苗后定苗至每穴1 株。全生育期水肥条件管理一致，收获前选取具有代表性的连续10 株绿豆用于考种。

1.4 测定指标及方法

参照文献[9]调查测定48 份绿豆资源的主要农艺性状有生育期、株高、分枝数、主茎节数、单株荚数、荚长、荚粒数、单株粒质量、百粒质量。

1.5 数据分析

利用Excel 对所有数据进行输入、标准化及变异系数计算[8]，通过SPSS 22.0 对9 个农艺性状进行因子分析和聚类分析[10-12]；同时根据因子分析结果拟合方程，对48 份材料进行综合打分，评价48 份资源在榆林地区的适应性。

2 结果与分析

2.1 各农艺性状的变异系数分析

由表2 可知，9 个农艺性状的变异系数分布在5.57%～34.65%，各性状从大到小排序为单株荚数>单株粒质量>株高>百粒质量>主茎节数>荚长>分枝数>荚粒数>生育期，单株荚数和单株粒质量的变异系数分别为34.65%和31.70%，可作为关键农艺指标筛选48 份绿豆资源；生育期的变异系数最小，为5.57%，说明生育期不能作为筛选48 份资源的优良指标。因此，在高产绿豆资源筛选中，应该重视对单株荚数的选育。

表2 48 份绿豆资源的变异系数统计结果

2.2 各农艺性状的相关性分析

从表3 可以看出，生育期与株高呈极显著正相关（P＜0.01）；株高与百粒质量呈显著正相关（P＜0.05）；单株荚数与百粒质量呈显著负相关（P＜0.05），与单株粒质量呈极显著正相关（P＜0.01）；荚长与百粒质量呈极显著正相关（P＜0.01），荚粒数与单株粒质量呈显著正相关（P＜0.05）。在绿豆品种选育过程中，可根据各指标间的相关关系进行指标间的辅助选择；同时47 份绿豆资源在榆林地区表现为单株荚数多、绿豆百粒质量小，但平均产量高于对照品种，说明这48 份绿豆资源在榆林地区生态环境下，籽粒数量是高产的关键决定因素。

表3 9 个农艺性状的相关性分析

2.3 各农艺性状的因子分析

表4 主效因子分析统计结果

由表4 可知，通过因子分析得到6 个主效因子，特征值为0.66～2.10，贡献率为7.29%～23.35%，其中，第1 主效因子贡献率为23.35%，第2 主效因子贡献率为21.75%，第3、4、5、6 主效因子贡献率分别为17.79%、13.48%、8.72%和7.29%，6 个主效因子的累计贡献率为92.38%，其可代表9 个农艺性状反映48 份绿豆资源的综合性状。

为了对因子进行更为合理的解释，通过正交旋转得到方差极大正交旋转矩阵，结果如表5 所示。从表5 可以看出，第1 主效因子由单株粒质量和单株荚数组成，为产量性状；第2 主效因子为百粒质量，涉及籽粒大小；第3 主效因子是株高，属于抗倒伏性性状；第4 主效因子仅包含主茎节数，属于株高性状；第5 主效因子为分枝数，代表绿豆株型性状；第6 主效因子为荚粒数，反映每个豆荚的饱满程度。根据特征值及贡献率大小可知，单株粒质量和单株荚数>百粒质量>株高>主茎节数>分枝数>荚粒数，在进行高产、高抗育种过程中，为了得到较好的效果，应选择贡献率靠前的农艺性状进行筛选。

表5 因子载荷矩阵

2.4 48 份绿豆资源的综合评价

基于反转后的因子载荷矩阵中6 个主效因子的特征值及贡献率，建立48 份绿豆资源综合评价的数学模型[13]。

根据公式（1）对48 份绿豆资源进行综合打分，结果如表6 所示，对照品种榆绿1 号的综合得分为0.66 分，YYLD22 和YYLD17 的综合得分高于对照，分别为0.79 和0.72，说明YYLD22 和YYLD17在榆林地区有较好的生态适应性，具有在当地种植的高产、优质潜力；而其他45 份资源的综合得分均小于对照，说明其在榆林地区种植优势小于对照，不建议引种种植，可作为育种的材料资源使用。

表6 48 份绿豆资源的综合得分统计结果

2.5 48 份绿豆资源的聚类分析

利用欧式距离算法，采用离差平方和聚类方法，对48 份绿豆资源进行聚类分析，由图1 可知，48 份资源共划分为4 个类群，第1 类群包含19 份绿豆资源，主要分布在吉林、黑龙江和安徽等地，该类群的主要农艺性状特点为：生育期接近平均值，小于对照品种；株高显著低于平均值和对照品种；分枝数分布在3～5 枝，小于当地对照品种；主茎节数在6～8 个，小于对照品种；单株荚数大于对照品种，小于平均值；荚长和荚粒数2 个性状，与平均值和对照品种间无明显差异；百粒质量偏小，籽粒偏小。第2 类群包括17 份绿豆资源，主要来源为黑龙江、新疆、辽宁、吉林，对照品种包含在该类群，说明这些地区的绿豆品种在榆林地区种植适应性较好，可作为引种材料使用；该类群典型特征为籽粒较大、百粒质量大、株高较高。第3 类群由11 份绿豆资源组成，主要分布在黑龙江和辽宁等地，主要农艺性状表现为单株荚数多，百粒质量适中，单株产量高。第4 类群仅包含1 份绿豆资源，来自河南，主要表现为植株矮小，分枝数少，主茎节数多，节间距短，单株荚数最多，百粒质量小，最终表现为高产。

3 结论与讨论

榆绿1 号[14]作为榆林地区的主栽绿豆品种，籽粒大、有绿色光泽，且营养含量丰富[15-16]，但其株型较大，在灌区株高可达84 cm，生长发育过程中易发生倒伏，严重影响收获和产量。株高是影响作物抗倒伏性的重要指标，适当降低株高能够有效降低倒伏风险，保障作物品质和产量[17-18]，47 份绿豆资源的平均株高为48.69 cm，小于对照品种，且不同资源间株高的变异系数高达19.66%，同时株高与产量间呈负相关，表明筛选47 份株高适宜、抗倒伏性好、高产的绿豆资源具有重要的生产意义。

李孝林等[19]分析榆林地区绿豆的单产构成因素，结果表明，该地区绿豆产量的决定因素为单株荚数。申慧芳等[20]通过对18 个绿豆品系进行生育期农艺性状的调查，结果发现，影响绿豆产量的主要因素为单株荚数，荚粒数对产量的贡献率大于百粒质量。本研究中，47 份绿豆资源影响产量的关键因素为单株荚数，单株荚数与百粒质量呈显著负相关，这与前人研究结果一致。48 份绿豆资源的综合得分中，YYLD22 得分最高，为0.79 分，该资源生育期为76 d，株高60 cm，分枝数5 枝，主茎节数9 个，单株荚数59 个，荚长11.6 cm，荚粒数12 粒，单株粒质量28.26 g，百粒质量6.2 g，优势性状为单株荚数和百粒质量。综合YYLD22 和YYLD17 特征可知，二者典型的特征为荚粒数较多，单荚中的有效粒数多，说明在榆林引入绿豆资源中，应以单株荚数为主，结合百粒质量会得到较好的效果。

生态适应性是引种成功的关键因素[21]，本研究将48 份绿豆资源聚类为4 个亚类，第1 亚类资源综合得分均小于榆绿1 号，主要来源于吉林省、黑龙江省和安徽省，在榆林地区种植优势不明显；第2 亚类含括绿豆资源主要来源于黑龙江、新疆、辽宁、吉林，该类群各资源在榆林地区种植的综合得分优异，可作为引种试验；第3 类群分布在黑龙江和辽宁，综合得分中等，可作为资源使用；第4 类群仅包含YYLD16，该资源收集于河南省，综合得分较低，不建议引种到榆林地区种植。气候适应是生态适应的主要构成因素，黑龙江省[22]、辽宁省[23]和吉林省[24]位于我国北部，昼夜温差大，气候冷凉，与榆林地区气候相似，引种这些地区的绿豆资源可行性较高。