大豆种质资源的收集与鉴定

郭亚宁,张盼盼, 杜吉到, 李世如,张 雄

(1.榆林学院, 陕西 榆林 719000；2. 黑龙江八一农垦大学, 黑龙江 大庆 163000)

1 引言

大豆(Glycinemax)俗称黄豆，因其富含各类氨基酸和脂肪酸，成为我国食用油和植物性蛋白的主要来源[1]。大豆在我国的种植历史悠久，除新疆、青海和海南这三个省市，其余各省均有分布[2]。近几年来，我国大豆年进口量高达8 000万t[3]，通过优化大豆品种和栽培措施，提高大豆产量，实现自给自足，对于保障我国粮食安全具有重要意义[4]。

榆林市地处毛乌素沙漠与黄土高原的过度地带，属于典型的温带季风气候，该地区光照充足，气候干燥，土层深厚，昼夜温差大，有助于谷物积累。大豆生育期短，耐旱性强，在榆林市12个县区都有种植大豆，因此榆林是春大豆种植的优良产区[5]。当地大豆籽粒饱满，蛋白含量高，但多以农家种为主，产量较低，且未形成主栽品种，导致大豆的产量和品质不能满足市场的需求[6, 7]。因此在榆林大豆生产中，亟待稳定、高产、高品质的大豆品种。

研究基于榆林大豆的产业发展现状，以50份大豆种质资源为研究对象，调查50份大豆种质资源的9个农艺性状，基于因子分析，从9个农艺性状中筛选评价50份大豆综合性状的主效因子，通过聚类分析，将50份大豆资源划分为不同的类群，为提高大豆的产量和品质奠定资源基础。

2 材料与方法

2.1 供试材料

50份供试大豆资源由黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心提供，分别编号YY01—YY50，对照为当地大豆主栽种鸡腰白，具体见表1。

2.2 试验地概况

2019年试验设在“陕西省榆林市榆阳区现代农业科技示范园”进行，示范园5-8月平均日照时数>230 h，年有效积温>3 000℃，年降雨量>300 mm。土壤疏松、平坦，透气性好，前茬作物为谷子。

2.3 试验方法

试验采取随机区组设计，小区面积为10 m2(5 m*4 m)，行长5 m，行距0.5 m，株距0.3 m，重复数为3。人工开沟、点播，每穴保证种子2～3粒，出苗后定苗至4 000株/667 m2。收获前选取具有代表性的连续10株大豆用于考种。

2.4 调查指标及标准

田间调查性状及物候期包括：播种期、出苗期、开花期、成熟期、收获期、生育日数、花色、叶型、抗倒伏性和抗病性等；室内考种指标包括：株高、分枝数、主茎节数、单株荚数、单株粒重、百粒重等，各指标的标准参照大豆品种试验技术规程(NY/T1299-2014)。

2.5 数据处理

利用Excel 2010对数据进行录入，计算各指标的平均值、标准误差及变异系数。基于DPS分析进行因子分析和回归分析[8]，计算9个农艺性状的欧式遗传距离，基于UPGMA进行聚类分析[9]。

3 结果与分析

3.1 不同大豆资源各农艺性状的遗传变异分析

50份大豆种质资源的9个农艺性状分析结果如表2所示。各农艺性状的变异系数分布范围在6.11%～42.05%之间，其中全生育期的变异系数最小，百粒重、主茎节数、节间距、株高、单株荚数、单株粒数、分枝数的变异系数依次升高，单株粒重变异系数最大，达到44.85%。结果表明，50份大豆资源的遗传变异基础丰富，可作为育种材料使用，同时在育种过程中，选择单株荚数、单株粒数、分枝数和单株粒重较其他农艺性状具有较好的效果。以当地主栽种为对照可知，50份资源的平均生育期、株高、分枝数、单株荚数、单株粒数和单株粒重均小于对照，但百粒重和主茎节数大于对照，说明50份大豆资源的籽粒大小和抗倒伏性优于对照，具有一定的生产潜力。

表2 50份大豆资源的农艺性状统计分析

3.2 农艺性状的因子分析

基于DPS7.05对大豆的9个农艺性状进行因子分析，结果见表3。5个主效因子的累计贡献率达到90.95%，能够代表反应大豆农艺性状的综合特征。为了使载荷因子更为集中，对因子进行合理解释，通过方差对矩阵进行最大旋转，得到表4。从表4可知，第一主效因子由单株荚数和单株粒数2个因子构成，载荷因子值为0.912和0.884，主要为荚粒数因子；第二主效因子包括百粒重，载荷因子值为0.944，可归纳为产量因子；第三主效因子包含分枝数，反应大豆的分枝数量，为密度因子；第四主效因子涉及全生育期，为生育期因子；第五主效因子为节间长度，反应大豆的株高及抗倒伏能力。根据对大豆综合性状的贡献率可知：荚粒数因子>产量因子>密度因子>生育期因子>株高因子，因此在利用该50种大豆资源时，应重视各类因子的排列顺序，择优选择贡献值较大的农艺性状。

表3 9个农艺性状的因子分析

表4 旋转后的因子载荷矩阵

3.3 50份大豆资源的综合评价

根据反转后的因子载荷矩阵中5个主效因子的特征值及贡献率，建立50份大豆资源综合评价的数学模型(1)[10]。

F=(F1*0.3626+F2*0.1412+F3*0.1214+

F4*0.1271+F5*0.1572)/0.9095

(1)

基于(1)模型计算各资源的综合得分，结果见表5。从表5可知：对照的综合得分为-0.80，除Y01和YY40分别得分-0.89和-1.04，均小于对照外，其他资源的综合得分均大于对照，其中YY03得分最高，综合得分1.69，YY03的单株荚数、单株粒数和单株粒重均显著性高于平均值，百粒重偏低；YY11和YY49次之，综合得分分别为1.07和0.93，其主要优势为百粒重较高。综上可知，50份大豆资源在榆林地区的适应性较好。

表5 50份资源的综合打分统计

3.4 50份大豆资源的聚类分析

基于DPS的欧氏距离和离差平方算法，对50份大豆资源进行聚类分析，结果见图1。50份大豆资源被划分为4类：第一类包含28份大豆资源，其中YY01和YY40处于同一分枝，亲缘关系最近，且综合得分低于对照，说明该类群在当地的适宜性一般；第二类群由17份大豆资源组成，各资源的综合得分较第一类群次之；第三类群具有YY12、YY20和YY40共3份大豆资源，其中YY12综合得分-0.08，其他两份资源的综合分别为0.69和0.21；第四类群较其他三个类群的关系较远，由YY03和YY35组成，2份资源的单株荚粒数均显著性性高于平均水平，在榆林地区的灌区种植具有较大的优势。

图1 50份大豆资源的聚类分析

4 结论与讨论

大豆富含脂肪酸及蛋白，是食用油及植物蛋白的重要来源，其豆粕是营养含量丰富的饲料，且豆制品制作方式多样，因此广受大众喜爱[11, 12]。笔者研究对50份大豆资源的9个农艺性状进行调查，通过计算各资源的变异系数可知，50份资源的9个农艺指标的变异系数在6.11%～42.05%之间，幅度较大，说明各大豆资源间具有较大的差异，遗传背景丰富，可拓宽榆林的大豆遗传背景[13]。单株粒重由单株荚数、单株粒数和百粒重构成[14]，9个农艺性状中，单株粒数和单株荚数的变异系数最大，百粒重变异系数相对较小，说明50份大豆资源中，单株荚粒数多样性好，对筛选资源具有较好的效果，相反，各资源的籽粒大小差异不大。基于因子分析，将9个农艺指标归纳为5个主效因子，其累计贡献率>90%，通过5个主效因子对不同的大豆资源进行综合评价，能够有效评价资源的优劣[15]。从各资源的综合得分可知，除Y01和YY40得分小于对照外，其他大豆资源得分均高于对照，黑龙江地处中国北部，气候条件与榆林相似[16, 17]，说明黑龙江豆类引入榆林具有较好的适应性。