菜用大豆百粒重与主要品质性状的灰色关联度分析

任海龙　刘冬梅　袁清华　孙铭阳　张闻婷　索海翠

摘要：为探明菜用大豆主要品质性状与百粒重的关系，采用灰色关联度分析法，对全国不同地区的51个菜用大豆品种的主要品质性状及百粒重进行关联分析。结果表明，51个菜用大豆品种中亚油酸含量的变异幅度最大，其次是油酸含量，不同氨基酸含量的变异幅度均比较小；依据12个性状进行聚类分析，可将51份菜用大豆品种分成4个类群，类群Ⅰ为综合性状比较均衡的23个品种，类群Ⅱ为粗脂肪含量和亚油酸含量高的15个品种，类群Ⅲ为油酸含量高的12个品种，类群Ⅳ只有1个品种，具有粗蛋白含量和氨基酸含量高的特点；主要品质性状与百粒重的关联度依次为：天冬氨酸含量>棕榈酸含量>谷氨酸含量>赖氨酸含量>油酸含量>亮氨酸含量>粗蛋白含量>精氨酸含量>粗纤维含量>粗脂肪含量>亚油酸含量。因此，在菜用大豆大粒品种的育种过程中，可以优先对天冬氨酸含量、棕榈酸含量、谷氨酸含量等性状进行选择。

关键词：菜用大豆；百粒重；品质性状；灰色关联度分析；聚类分析

Grey Correlation Analysis of 100-Seed Weight and Main Quality Characters of Vegetable Soybean

REN Hailong，LIU Dongmei，YUAN Qinghua，SUN Mingyang，ZHANG Wenting，SUO Haicui

（Institute of Crop Sciences，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/

Guangdong Provincial Key Laboratory of Crop Genetic Improvement，Guangzhou 510640）

菜用大豆（Glycine max（L.）Merr.）是豆科蝶形花亚科大豆属的栽培大豆种，俗称毛豆或鲜食大豆，在日本也被称为枝豆[1]，通常是指R6（鼓粒盛期）～R7（初熟期）期籽粒饱满，未成熟状态下采收的大豆[2]。菜用大豆营养丰富，除富含蛋白质外，还含有许多禾谷类作物所缺的赖氨酸，其游离氨基酸含量也较一般大豆高[3]。此外，菜用大豆还含有植物粗纤维及人体必需的维生素（A、B1、C、E）和钙、铁、磷等多种矿物元素[4]，尤其是油分中不饱和脂肪酸含量很高，对肥胖病、高血压、糖尿病等有预防和辅助治疗的作用。中国是世界菜用大豆栽培面积最大的国家，年种植面积在40万hm2左右[5-6]。

籽粒大小是菜用大豆重要的外观品质之一，亚洲蔬菜研究发展中心（AVRDC）要求菜用大豆应符合粒大（百粒重不少于30g）的特点，并制定了菜用大豆出口的等级标准。大粒是菜用大豆选育的重要指标，粒重（百粒重）是影响大豆产量的重要农艺性状[7-8]，武天龙等[9]对菜用大豆籽粒形成规律及产量估测的研究认为，百粒重是菜用大豆产量的决定性因素。目前，粒重主要作为菜用大豆的产量性状进行研究，与营养成分关系的报道较少。为此，本研究通过相关性分析、聚类分析和灰色关联度分析，对来自全国不同地区的51份菜用大豆品种的百粒重与粗蛋白含量、谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、赖氨酸含量、粗脂肪含量、亚油酸含量、油酸含量、棕榈酸含量和粗纤维含量等11个品质性状进行了分析，以期为菜用大豆的品种选育提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料 试验材料为51份菜用大豆品种，主要为国内育成品种和市场上流通品种，具体信息见表1。

1.2 试验方法 菜用大豆的粗蛋白含量、谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、赖氨酸含量、粗脂肪含量、亚油酸含量、油酸含量、棕榈酸含量和粗纤维含量测定采用DA7250型近红外光谱仪（瑞典波通仪器有限公司）[10]，每个样品均重复装样扫描3次，以消除样品粒度大小、均匀性不一致等因素对光谱的影响，百粒重用电子天平称量，所有数据均测量3次取平均值。

1.3 数据分析 采用Excel 2019软件对数据进行整理和计算，采用SPSS 21进行相关性分析、数据标准化处理和聚类分析。由于各性状原始数据单位不统一，不能直接进行比较，在进行灰色关联度分析时，需先将数据进行标准化处理，进一步以标准化后的百粒重为参考数列求得绝对差值，最后按照公式Yi（k）=Δi（k）+ρΔi（k）/Δi（k）+ρΔi（k），取ρ=0.5（其中Δi（k）为两极最大差，Δi（k）为两极最小差，Δi（k）为对应的绝对差值）计算出对应数据的灰色关联系数，其平均值即为对应性状的灰色关联度[11]。

2 结果与分析

2.1 不同菜用大豆品种的品质性状及百粒重 对51个菜用大豆品种进行性状调查，由表2可知，不同菜用大豆品种间的性状存在一定的差异，变异系数在5.61%～35.54%之间，其中亚油酸含量的变异幅度最大（35.54%），其次是油酸含量（25.13%），谷氨酸含量的变异幅度最小（5.61%）。粗蛋白含量在38.24%～49.80%之间，平均值为44.36%；谷氨酸含量在6.22%～7.86%之间，平均值为6.93%；天冬氨酸含量在3.94%～5.08%之间，平均值为4.47%；亮氨酸含量在2.38%～3.38%之间，平均值为2.91%；精氨酸含量在2.06%～3.41%之间，平均值为2.81%；赖氨酸含量在1.99%～2.81%之间，平均值为2.47%；粗脂肪含量在12.10%～20.55%之间，平均值为15.90%；亚油酸含量在2.84%～11.30%之间，平均值为6.66%；油酸含量在3.71%～9.13%之间，平均值为6.12%；棕榈酸含量在1.45%～2.54%之间，平均值为1.88%；粗纤维含量在6.29%～9.20%之间，平均值为7.55%。51个品种的百粒重变幅在27.20～47.23g之间，平均值为34.93g。综上可知，亚油酸含量、油酸含量的变异幅度较大，变异系数均在20%以上，具有丰富的遗传多样性，今后可作为菜用大豆品质改良的首选。

2.2 相关性分析 百粒重是数量性状，由多个农艺性状共同决定，为明确其与品质性状的密切程度，对菜用大豆的百粒重和品质性状进行相关性分析。由表3可见，百粒重和调查的品质性状并未发现显著的相关性；粗蛋白含量与油酸含量、粗纤维含量呈极显著正相关，与粗脂肪含量、亚油酸含量和棕榈酸含量呈极显著负相关；谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量和精氨酸含量相互间呈极显著正相关；谷氨酸含量、天冬氨酸含量与粗蛋白含量呈极显著正相关；天冬氨酸含量与亚油酸含量呈显著正相关，与油酸含量呈显著负相关；亮氨酸含量和赖氨酸含量与粗脂肪含量和亚油酸含量呈极显著正相关，与油酸含量和粗纤维含量呈极显著负相关；精氨酸含量与粗脂肪含量呈显著正相关，与亚油酸含量呈极显著正相关，与油酸含量和粗纤维含量呈极显著负相关；粗脂肪含量与亚油酸含量和棕榈酸含量呈极显著正相关，与油酸含量和粗纤维含量呈极显著负相关；亚油酸含量与棕榈酸含量呈极显著正相关，与油酸含量和粗纤维含量呈极显著负相关；油酸含量与粗纤维含量呈极显著正相关，与棕榈酸含量呈显著负相关，棕榈酸含量与粗纤维含量呈极显著负相关。

2.3 聚类分析 依据12个性状进行聚类分析，在欧氏距离为20处可将51份菜用大豆品种分成4个类群（图1）。类群Ⅰ包括23份菜用大豆品种，该类群是品种数量最多的类群，与其他类群相比较，类群Ⅰ的综合性状比较均衡；类群Ⅱ包括15份菜用大豆品种，该类群的粗蛋白含量最低，平均为41.31%，粗脂肪含量和亚油酸含量最高，平均含量分别为17.66%和9.17%；类群Ⅲ包括12份菜用大豆品种，该类群品种的主要特点是油酸含量明显高于其他类群，平均为7.06%；类群Ⅳ只有通豆6号1个品种，粗蛋白含量和4种氨基酸含量均是所有类群中最高的，同时棕榈酸含量最低，百粒重最大。

2.4 灰色关联度分析 关联度是关联度系数的算术平均值，由表4可以看出，粗蛋白含量、谷氨酸含量、天冬氨酸含量、亮氨酸含量、精氨酸含量、赖氨酸含量、粗脂肪含量、亚油酸含量、油酸含量、棕榈酸含量和粗纤维含量11个品质性状与百粒重的灰色关联度大小分别为：0.6892、0.7084、0.7123、0.6923、0.6877、0.7013、0.6847、0.6846、0.6936、0.7094和0.6865。根据灰色关联度分析原理，关联度越大，则表示该因子越重要。因此，对菜用大豆百粒重产生影响的品质性状依次为天冬氨酸含量>棕榈酸含量>谷氨酸含量>赖氨酸含量>油酸含量>亮氨酸含量>粗蛋白含量>精氨酸含量>粗纤维含量>粗脂肪含量>亚油酸含量。

3 讨论与结论

菜用大豆与粒用大豆相比，其主要特点是荚大粒大、色泽鲜绿、风味鲜软甜糯[12]，粒重和品质是其品种选育的重要指标。Liu等[13]对基因组重测序的数据进行聚类分析，发现菜用大豆、粒用大豆和野生大豆可以清楚地分为3个分支，并由此推断菜用大豆粒重和风味品质可能经历了长期的平行选择，而关于菜用大豆百粒重与主要品质性状关系的研究却鲜有报道。年海等[14]对25个高产大豆品系脂肪酸与主要农艺性状和品质性状的相关分析得出，亚油酸与油酸呈极显著负相关，棕榈酸与百粒重呈极显著正相关。赵雪等[15]对多环境大豆种质资源脂肪酸组分与农艺性状的相关分析表明，油酸与亚油酸、棕榈酸均呈极显著负相关，但脂肪酸组分与百粒重的相关性未达到显著水平。李文滨等[16]对黑龙江省大豆种质资源的脂肪酸含量及其与品质性状的相关性进行分析，认为油酸与亚油酸、棕榈酸呈极显著负相关，蛋白质与油分呈极显著负相关。上述相关性分析的结果与本研究基本一致，本研究中虽未发现棕榈酸与百粒重呈极显著正相关，但在灰色关联度分析中同样发现棕榈酸含量与百粒重关联系数较高，仅次于天冬氨酸含量，排名第二，说明粒用大豆百粒重与主要品质性状的关系在菜用大豆中同样适用。

本研究在分析菜用大豆百粒重与主要品质性状的关系时，运用了相关性分析和灰色关联度分析两种方法，这两种方法基于的理论基础不同，相关性分析在没有显著差异时不能解释相互间的关系，而灰色关联度分析正好弥补了相关性分析的不足，用灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序，综合两种分析的结果可以更好地指导菜用大豆品质育种[17]。目前，灰色关联度分析在菜用大豆产量与农艺性状的关系[18]及品种综合评价中得到广泛应用[19]。本研究对51个菜用大豆品种的主要品质性状及百粒重进行关联分析，认为在菜用大豆大粒品种的育种过程中，可以优先对品质性状中的天冬氨酸含量、棕榈酸含量、谷氨酸含量等进行选择。

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（收稿日期：2024-03-04）