豌豆基因型与环境互作对生长发育的影响

郭瑞，刘光荣，陈禅友

（江汉大学生命科学学院；湖北省豆类（蔬菜）植物工程技术研究中心；湖北省食用豆类植物自然科技资源中心，湖北武汉 430056）

豌豆（Pisum sativumL.）是豆科蝶形花亚科，野豌豆族（Trib Vicieae）5个属中的豌豆属（Pisum）下的一个栽培种，具有14条染色体［1］，为一年生攀缘草本植物［2］。按荚型可以分为硬荚品种和软荚品种，花朵颜色有白花、紫花以及介于二者之间的花色。豌豆可适应多种条件的土壤、冷凉气候和干旱环境［3］，而且是世界第四大食用豆类作物［4］，我国是世界上最大鲜食豌豆生产国［5］。鲜食豌豆是以食用嫩茎尖（豌豆尖）、鲜豆粒和嫩荚（荷兰豆，分为小荚扁菜豌和大荚扁菜豌；甜脆豌豆，又称水果豌豆）为主的豆类蔬菜［6］，富含可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉、类胡萝卜素、类黄酮、维生素C等多种营养成分［7-8］。

鲜食豌豆是湖北春节前至来年4月份市场上深受大众喜爱的蔬菜，而本地市售甜豌豆、荷兰豆大都是来自广西、云南等地［9］，主要原因一方面在于客观环境条件，本地露地种植品种在3月中旬上市；另一方面，小农户粗放种植，品种及种植技术落后，产量低，生产效益一般，自产自销居多。通过以不同豌豆品种分别在大棚和露地种植试验，以期考察基因型与环境互作对豌豆生长发育的影响，试图寻求本地豌豆种植新模式，从而提升豌豆种植效益，并能有效补充武汉市本地3～4月份蔬菜市场需求。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用10份豌豆材料均由江汉大学湖北省豆类（蔬菜）植物工程技术研究中心提供，试验材料基本信息详情见表1。

表1 试验豌豆材料基本信息Tab.1 Information of trial pea accessions

除我国本土7份豌豆资源外，另有引自美国、英国和非洲各1份。以食用部位划分，WD-003、WD-012、WD-018、WD-020、WD-046和WD-048是食荚豌豆（荷兰豆），品种WD-008、WD-009、WD-017和WD-023皆为食粒豌豆；试验材料生长习性涵盖直立、半蔓生和蔓生。

1.2 试验设计与方法

试验于2017年11月9日开始在湖北省豆类（蔬菜）植物工程技术研究中心汉南试验基地实施。试验地块地力中等，壤土。试验采取双因素随机区组设计，10个豌豆品种于露地和大棚同期播种，3次重复；小区面积2.88 m2，株距30 cm，行距60 cm，每个小区分2行且分别种植12穴。蔓生品种抽蔓前需要搭架，中耕除草、病虫害防治等田间操作参照常规栽培措施。试验大棚为武汉本地常见样式，南北走向，棚高3.4 m，宽8.0 m，棚肩高1.7 m，大棚覆盖白色无滴塑料膜至大棚肩部。

田间调查参照《豌豆种质资源描述规范和数据标准》［10］中豌豆种质资源描述规范和数据标准进行。观察供试豌豆材料的物候期，包括播种期、始花期、始荚期、全生育期等；待豌豆进入商品成熟期，调查植物学性状、商品荚性状和产量构成性状，包括始荚节位、株高、节间长度、单株结荚数、单荚长、单荚质量等。应用WPS 2010和DPSv 7.05数据分析软件进行方差分析。

2 结果分析

2.1 物候期比较

由表2可知，同一豌豆材料在大棚种植较露地种植开花早，具体提早7～21 d不等。

表2 试验豌豆品种的物候期观察结果Tab.2 Observation results of the phenological period of tested pea cultivars

大棚种植的豌豆始荚期在136～145 d，WD-003、WD-009和WD-018的始荚期最早，露地种植材料始荚期在145～151 d，WD-012、WD-017和WD-048的始荚期最晚，部分豌豆材料大棚种植较露地种植可提早采收。大棚种植豌豆的全生育期在165～174 d，露地种植豌豆的全生育期在189～194 d，同一豌豆材料露地种植的全生育期均较其在大棚内种植更长。大棚内种植始荚期（始收期）最多可提前10 d，全生育期最多可缩短25 d。

2.2 植物学性状比较

各品种（系）在植物学性状的表现差异见表3。除WD-020外，同一品种在大棚内种植株高高于露地，其中WD-008、WD-012、WD-017、WD-023、WD-046、WD-048在大棚内种植株高极显著高于露地种植。同一品种在大棚内种植节间长度、始荚节位和叶片长度均极显著、显著、略高于露地种植。

表3 试验豌豆品种的主要植物学性状调查结果Tab.3 Investigation results of botanical characters of tested pea cultivars

2.3 产量相关性状比较

产量相关性状的比较结果见表4。品种（系）WD-008和WD-009单荚长度明显长于露地种植，其他品种（系）无明显差异。WD-008和WD-009大棚种植时单荚质量略高于露地，其他品种（系）露地种植时单荚质量极显著或略高于大棚。WD-012大棚种植时单株结荚数显著高于露地，WD-020、WD-008、WD-009和WD-023大棚种植时单株结荚数与露地差异不明显，WD-003、WD-046、WD-048、WD-017和WD-018大棚种植时单株结荚数极显著、显著高于露地种植。

表4 试验豌豆品种产量相关性状比较Tab.4 Comparison of yield-related traits of tested pea cultivars

豌豆基因型、环境及基因型与环境互作对单荚质量的影响见表5。由表5可知，豌豆基因型与环境互作对单荚质量均达到极显著差异水平。豌豆基因型和基因型与环境互作对单株结荚数的影响见表6，豌豆基因型与环境互作对单株结荚数均达到极显著差异水平。

表5 试验豌豆基因型与环境互作对单荚质量的影响分析Tab.5 Effect of genotype-environment interaction on single pod quality of the tested pea

表6 试验豌豆基因型与环境互作对单株结荚数的影响分析Tab.6 Effect of genotype-environment interaction on pod number per plant of the tested pea

3 结论

豌豆为一年生作物，常见秋播种第二年春天收获或者春种春收。长江流域早春茬大棚栽培在2～3月份播种，4～5月份收获。为了争取时间，最好用地膜覆盖，促进早出苗［11］。东北地区利用保温性能良好的日光温室，实现种植荷兰豆10月上旬播种，11月上中旬定植，12月下旬采收，春季拉秧［12］。设施（温大棚、小拱棚等）栽培可以保障豌豆生长所需条件实现早播早收，但必须选用合适的品种。前人的研究实现了设施条件下种植豌豆，已有文献展现在栽培技术层面，但并未涉及不同种植环境下具体品种的表现差异。本课题的开展探究了豌豆品种与环境互作所产生的表型差异，可为豌豆种植模式改进提供参考。

露地与大棚内环境差异明显，对不同豌豆品种的影响并不一致，品种对环境的适应性不同。就本试验结果来说，大棚内种植整体上较露地采收期提早，生育期缩短；而生长量相关性状（株高、节间长、始荚节位、叶片长）等，同一品种大棚内种植较露地优势明显；产量相关性状则表现不一致，整体上同一品种露地种植的产量性状数值高于和不低于大棚种植。这种情况的可能原因在于大棚内同期温度高，营养生长过快，影响了产品器官的形成和发育，但品种间表现不同。

针对大棚内种植的提早采收、生育期缩短、产量水平一般的表现，进一步选择早熟品种，提早播种，达到采收期处于2月下旬至3月上旬的较低温度时期，获得提早上市且产量水平高、生产效益高的结果。本试验中，WD-012、WD-008、WD-009和WD-023可作为改进栽培技术的候选品种（系）。