陳宏偉+范貴生+沙愛華

摘要：對湖北省211份蠶豆（Vicia faba L.）地方品種的8個產(chǎn)量性狀進行了測定，通過頻數(shù)分布、相關(guān)性和聚類分析，研究了其遺傳變異情況。結(jié)果表明，不同地方品種產(chǎn)量性狀變異范圍較大，株高、有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、粒長、粒寬、百粒重和單株產(chǎn)量的變異范圍分別為52.6～135.5 cm、1.6～8.0個、6.1～33.3個、1.2～2.6粒、5.1～10.2 cm、1.1～1.9 cm、42.5～88.6 g、7.0～29.7 g，均值分別為100.9 cm、3.9個、14.7個、1.8粒、6.7 cm、1.6 cm、65.2 g和15.8 g。相關(guān)分析表明，株高與單株產(chǎn)量和有效分枝數(shù)呈正相關(guān)，與百粒重、單莢粒數(shù)和莢長呈負相關(guān)。有效分枝數(shù)與單株莢數(shù)和單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，與單莢粒數(shù)和莢長呈負相關(guān)。單株莢數(shù)與單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，與單粒莢數(shù)、莢長、百粒重呈負相關(guān)。單莢粒數(shù)與莢長和單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，與百粒重呈負相關(guān)。單株產(chǎn)量與莢長、莢寬、百粒重呈正相關(guān)。莢寬與百粒呈正相關(guān)。聚類分析表明，211份地方品種聚為3類。以上結(jié)果可為充分利用湖北地方品種進行蠶豆遺傳育種與親本選配提供參考。

關(guān)鍵詞：蠶豆（Vicia faba L.）；產(chǎn)量性狀；遺傳變異

中圖分類號：S551+.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）22-4242-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.22.008

Abstract： The yield traits of 211 faba bean（Vicia faba L.） landraces of Hubei province were measured. The genetic variation among the landraces was surveyed by analysis of frequency distribution，correlation and cluster. The results showed there was large variation among the yield traits. Plant height，valid branch， pod number per plant，grain number per pod， pod length，pod width，100-grain weight and yield per plant ranged from 52.6 to135.5 cm，1.6 to 8.0，6.1 to 33.3，1.2 to 2.6，5.1 to 10.2 cm，1.1 to 1.9 cm，42.5 to 88.6 g and 7.0 to 29.7 g，with the average of 100.9 cm，3.9，14.7，1.8，6.7 cm，1.6 cm，65.2 g and 15.8 g，respectively. The correlation analysis showed that plant height was positively correlated to yield per plant and valid branch， but negatively correlated to 100-grain weight， grain number per pod and pod length. Valid branch was positively correlated to pod number per plant and yield per plant， but negatively correlated to grain number per pod. Pod number per plant was positively correlated to yield per plant but negatively correlated to grain number per pod， pod length and 100-grain weight. Grain number per pod was positively correlated to pod length and yield per plant， but negatively correlated to 100-grain weight. Yield per plant was positively correlated to pod length， pod width and 100-grain weight. Pod width is positively correlated to 100-grain weight. 211 landraces were clustered to three clades. One clade is characterized by higher plant， more valid branch and pod number per plant， and higher yield per plant， the other clade showed lower plant， more grain number per pod， longer pod and bigger grain， and the third clade included only one landrace with the characterization of more pod per plant， wider pod， bigger grain and higher yield. The results are helpful for using the landraces to conduct faba bean genetic research and breeding.endprint

Key words： faba bean（Vicia faba L.）； yield trait； genetic variation

蠶豆（Vicia faba L.）又稱羅漢豆、胡豆等，為豆科野豌豆屬一年生草本。蠶豆原產(chǎn)歐洲地中海沿岸、亞洲西南部至北非，自西域引入中原[1]。蠶豆營養(yǎng)價值豐富，含8種必需氨基酸，碳水化合物含量47%～60%，為糧食、蔬菜和飼料、綠肥兼用作物[2，3]。蠶豆廣泛種植在包括中國在內(nèi)的60多個國家，據(jù)FAO統(tǒng)計[4]，2012年蠶豆全球種植面積約243萬hm2，總產(chǎn)約400萬t。其中中國、埃塞俄比亞、摩洛哥和澳大利亞是種植面積最大的國家，分別種植95萬、45萬、18萬、16萬hm2。中國生產(chǎn)的干蠶豆總量占全球的35%，約140萬t，埃塞俄比亞和澳大利亞緊隨其后，分別生產(chǎn)71萬t和42萬t[5]。中國蠶豆主要種植于西南地區(qū)、長江流域的秋播區(qū)和西北、華北北部的春播區(qū)[6]。

湖北作為全國蠶豆的主要種植地區(qū)，歷年種植面積在3.5萬hm2左右，主要集中在荊州、十堰、咸寧等地[7]。由于蠶豆的品種改良起步較晚，目前農(nóng)戶種植的蠶豆主要以一些地方品種為主，在很大程度上限制了蠶豆種植面積的擴大和產(chǎn)量的提高。搜集和評價湖北省蠶豆地方種質(zhì)資源，有利于提高本省種質(zhì)資源的利用效率，加快優(yōu)異種質(zhì)的利用步伐。本研究收集了分布在湖北省境內(nèi)的211份蠶豆地方品種（表1），分析了這些品種產(chǎn)量性狀的遺傳變異關(guān)系，以期為研究湖北省蠶豆地方種質(zhì)資源的多樣性及資源間的親緣關(guān)系提供參考，為利用這些種植資源促進蠶豆品種改良和產(chǎn)量提高奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

211份湖北省地方品種由湖北省農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源共享平臺提供，這些材料品種編號及來源見表1。2012-2013年種植于湖北省農(nóng)業(yè)科學院試驗基地，試驗地土壤肥力中等。按照李莉等[8]的方法，各品種按編號順序種植，每品種種植3行，行長2 m，行距0.5 m，株距0.2 m，小區(qū)面積3 m2，按常規(guī)栽培技術(shù)進行田間管理。收獲時從每小區(qū)中間行第三株開始連續(xù)取樣生長正常的10個植株進行室內(nèi)考種，考種結(jié)果見表1。

1.2 方法

按照宗緒曉等[9]關(guān)于相關(guān)性狀的描述，對8個產(chǎn)量性狀進行了室內(nèi)考種。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)處理并做頻數(shù)分布圖，參照李月等[10]方法采用SPSS 16.0軟件做相關(guān)分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量性狀頻數(shù)分布

湖北省地方品種產(chǎn)量性狀如株高、有效分枝、單株莢數(shù)、每莢粒數(shù)、莢長、莢寬、百粒重、單株產(chǎn)量的頻數(shù)分布見圖1。這些產(chǎn)量性狀在不同地方品種中存在廣泛變異。其中，211份品種的株高均值為100.9 cm，變異范圍為52.6～135.5 cm，主要集中在76.3～88.1 cm和111.8～129.6 cm，分別占總數(shù)的36.07%和45.49%。H0000159、H0000160、H0000156、H0000155和H0000154屬于矮化品種，株高僅有52.6～67.1 cm， H0001467、 H0001420、 H0001422、H0001463、H0001470、H0001451、H0001424、H0001485、H0001442、H0001486屬于高植株品種，株高超過了130.0 cm。單株有效分枝均值為3.9個，變異范圍為1.6～8.0個，主要集中在2.5～5.3個，占總數(shù)的81.51%。H0003822、H0000154和H0003892分枝較少，低于2.0個，而H0001497、H0001445、H0001441、H0001432、H0001428分枝較多，為7.0～8.0個。單株莢數(shù)均值為14.7個，變異范圍為6.1～33.3個，主要集中在10.0～21.6個，占總數(shù)的87.20%。H0003846、H0003829、H0003835、H0003838、H0003845結(jié)莢較少，低于7.0個，而H0001429和H0001428結(jié)莢較多，分別為29.3個和33.3個。單莢粒數(shù)均值為1.8粒，變異范圍為1.2～2.6粒，主要集中在1.6～2粒，占總數(shù)的83.88%。H0001506和H0001525最少，僅有1.2粒，而H0001462、H0003820和H0000157最多，為2.3～2.6粒。莢長均值為6.7 cm，變異范圍為5.1～10.2 cm，主要集中在5.8～8.0 cm，占總數(shù)的91.94%。H0001443、H0001496、H0001513、H0001483、H0001512、H0001489、H0000154、H0001517、H0001446莢較短，為5.1～5.5 cm，而H0004101、H0001462、H0003889、H0004098、H0004099莢較長，為8.5～10.2 cm。莢寬均值為1.6 cm，變異范圍為1.1～1.9 cm，主要集中在1.3～1.7 cm，占總數(shù)的93.37%。H0003823和H0004100莢最窄，分別為1.1 cm和1.2 cm，而H0003835、H0000156和H0001480最寬，為1.9 cm。

百粒重均值為65.2 g，變異范圍為42.5～88.6 g，主要集中在52.4～82.0 g，占總數(shù)的91.94%。H0001483和H0003856百粒重較小，分別只有42.5 g和43.9 g，而H0000156、H0003890、H0003892、H0003887、H0003833較高，為85.3～88.6 g。單株產(chǎn)量均值為15.8 g，變異范圍為7.0～33.1 g，主要集中在10.4～24.2 g，占總數(shù)的93.37%。H0001517最低，僅為7.0 g，H0001466、H0001429、H0001428較高，分別為29.5 g、29.7 g和33.1 g。endprint

2.2 產(chǎn)量性狀間的簡單和偏相關(guān)分析

通過分析湖北211個地方品種的8個產(chǎn)量性狀的簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)發(fā)現(xiàn)（表2），株高與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)分別為0.261和0.249），與百粒重呈極顯著負相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)分別為-0.314和-0.158），與有效分枝數(shù)呈簡單正相關(guān)（r=0.756），與單莢粒數(shù)、莢長呈簡單負相關(guān)（r=-0.371、-0.401）。當用簡單相關(guān)系數(shù)分析時株高與單株莢數(shù)表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)（r=0.442），而分析二者之間的偏相關(guān)系數(shù)時表現(xiàn)為極顯著負相關(guān)（r=-0.340）。有效分枝與單株莢數(shù)呈極顯著正相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)分別為0.720和0.402），與單莢粒數(shù)呈極顯著負相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)分別為-0.460和 -0.203），與單株產(chǎn)量表現(xiàn)為簡單正相關(guān)（r=0.380），與莢長表現(xiàn)為的簡單負相關(guān)（r=-0.435）。單株莢數(shù)與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)分別為0.702和0.838），與單粒莢數(shù)、莢長、百粒重呈極顯著負相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)分別為-0.236和-0.361、-0.412和-0.393、-0.293和 -0.459）。單莢粒數(shù)與單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（偏相關(guān)系數(shù)為0.526），與百粒重呈極顯著負相關(guān)（偏相關(guān)系數(shù)為-0.376）。單莢粒數(shù)與莢長呈簡單正相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)為0.283）。單株產(chǎn)量與莢長呈極顯著正相關(guān)（偏相關(guān)系數(shù)為0.352），與莢寬、百粒重呈簡單正相關(guān)（簡單相關(guān)系數(shù)分別為0.199、0.234）。莢寬與百粒重呈極顯著正相關(guān)（偏相關(guān)系數(shù)為0.564）。

2.3 品種聚類和產(chǎn)量性狀聚類分析

以歐氏平方距離為品種間距離的衡量指標，用最短距離法進行系統(tǒng)聚類分析。當T=17時，211個品種可聚為3大類（圖2）： 第Ⅰ類從H0001500到H0001428，包括117個品種。這117個品種的株高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株產(chǎn)量的平均數(shù)高于211個品種的平均數(shù)，每莢粒數(shù)、莢長、莢寬、百粒重的平均數(shù)低于211個品種的平均數(shù)，表明這些品種親緣關(guān)系較近。第II類從H0000159到H0001511，包括93個品種。這93個品種的株高、有效分枝、單株莢數(shù)、莢寬、單株產(chǎn)量的平均數(shù)低于211個品種的平均數(shù)，每莢粒數(shù)、莢長、百粒重的平均數(shù)高于211個品種的平均數(shù)，表明這些品種親緣關(guān)系較近。第III類僅有1個品種H0000156，其株高、有效分枝低于211個品種的平均數(shù)，單株莢數(shù)、莢寬、百粒重、單株產(chǎn)量高于211個品種的平均數(shù)，莢粒數(shù)與211個品種的平均數(shù)相同，表明這個品種與其他品種的親緣關(guān)系較遠。

選擇Pearson相關(guān)系數(shù)作為性狀間關(guān)系的衡量指標，對蠶豆的8個性狀進行了系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果如圖3所示。株高（VAR1）和有效分枝（VAR2）、單株莢數(shù)（VAR3）和單株產(chǎn)量（VAR5）、莢寬（VAR7）和百粒重（VAR8）首先分別聚成一類，表明這些性狀相互之間關(guān)系密切。當T=20時，株高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株產(chǎn)量聚成一類，表明這4個性狀之間關(guān)系更為緊密，決定著蠶豆的產(chǎn)量。而莢寬、百粒重、莢長（VAR6）、單莢粒數(shù)（VAR4）又可聚成另外一類， 主要影響子粒性狀。

3 討論

湖北是國內(nèi)主要的蠶豆種植省份，過去由于對蠶豆生產(chǎn)重視不夠，沒有充分挖掘和利用本省的地方資源，長時間以來蠶豆生產(chǎn)一直以種植農(nóng)家品種和外省引進品種為主。近年來，湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所與谷城縣農(nóng)科所合作，以谷城黃白小子（襄陽地方品種）作母本、啟豆1號作父本雜交育成新品系8068，該品系具有較好的商品外觀和較高的經(jīng)濟價值，田間表現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，適用于鮮食生產(chǎn)，既可單作也適于間作套種[7]，填補了湖北省蠶豆品種選育的空白。農(nóng)家品種是在本地自然或栽培條件下，經(jīng)長期自然或人為選擇形成的品種，不同地區(qū)的種質(zhì)間差異明顯，這就為種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育提供了良好的遺傳基礎(chǔ)[11]。湖北省地方品種資源豐富，收集這些品種資源并分析品種間的遺傳特異性，有利于充分利用這些品種資源進行遺傳改良以適應不同的育種目標需求。

本研究收集了湖北省211份地方品種，對8個產(chǎn)量性狀進行了調(diào)查。湖北地方品種株高、單株有效分枝、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、莢長、莢寬、百粒重、單株產(chǎn)量均值分別為100.9 cm、3.9個、14.7個、1.8粒、6.7 cm、1.6 cm、65.2 g和15.8 g。王曉娟等[12]報道67份不同省份蠶豆地方品種在甘肅的株高、單株有效分枝、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、莢長、莢寬、百粒重、單株產(chǎn)量均值分別為93.2 cm、3.4個、12.4個、2.6粒、8.7 cm、1.9 cm、126.7 g和29.0 g。劉玉皎等[13]報道青海105份地方品種在青海的株高、單株有效分枝、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、莢長、莢寬、百粒重、單株產(chǎn)量均值分別為105.6 cm、3.7個、19.0個、1.0粒、8.3 cm、1.8 cm、119.0 g和39.9 g。比較這3個省份的地方品種發(fā)現(xiàn)，不同省份品種產(chǎn)量性狀在當?shù)卮嬖谝欢ǖ牟町悺?/p>

分析湖北省211份地方品種8個產(chǎn)量性狀間的簡單相關(guān)性和偏相關(guān)性表明，單株產(chǎn)量與其他7個產(chǎn)量性狀都顯著正相關(guān)，這與張寶英等[14]的研究結(jié)果相似，與劉鳳芹等[15]的研究結(jié)果部分相似，她們研究冀西北的50個品種時發(fā)現(xiàn)單株產(chǎn)量與單株有效莢數(shù)和單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與其他性狀相關(guān)性不顯著[15]。本研究中單株莢數(shù)與株高、有效分枝、單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，而與單莢粒數(shù)、莢長、百粒重呈負相關(guān)，表明結(jié)莢多可以顯著提高產(chǎn)量，但會影響子粒的發(fā)育。莢長與莢寬、百粒重顯著呈正相關(guān)，表明這些子粒性狀均勻發(fā)展，影響著產(chǎn)量。運用簡單相關(guān)系數(shù)與偏相關(guān)性系數(shù)分析產(chǎn)量性狀時多數(shù)情況下表現(xiàn)一致，惟一例外是株高與單株莢數(shù)之間的相關(guān)性，當用簡單相關(guān)系數(shù)分析時二者表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)，而用偏相關(guān)系數(shù)分析時二者之間表現(xiàn)為極顯著負相關(guān)，表明株高與單株莢數(shù)之間除了相互之間直接關(guān)聯(lián)外，還要受到其他產(chǎn)量性狀的影響。endprint

根據(jù)8個產(chǎn)量性狀對211份湖北省地方品種進行聚類分析，可以劃分為三大類：第Ⅰ類品種表現(xiàn)為植株高、有效分枝和單株莢數(shù)多、單株產(chǎn)量高、每莢粒數(shù)少、莢短而窄、小粒。第Ⅱ類品種表現(xiàn)為植株矮、有效分枝和單株莢數(shù)少、莢窄、單株產(chǎn)量低、每莢粒數(shù)多、長莢、大粒。第Ⅲ類僅有1個品種，表現(xiàn)為植株高、有效分枝少、單株莢數(shù)多、寬莢、大粒、單株產(chǎn)量高。這些結(jié)果表明這些不同地方品種較早以前相互親緣關(guān)系或近或遠，只是在人類根據(jù)自身育種目標的選擇過程中才形成了不同區(qū)域的品種。

對產(chǎn)量性狀進行聚類分析發(fā)現(xiàn)，株高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株產(chǎn)量聚成一類，而莢寬、百粒重、莢長、單莢粒數(shù)又可聚成另外一類，表明產(chǎn)量和子粒分別由不同的性狀控制，如果注重產(chǎn)量，就應當以株高、有效分枝、單株莢數(shù)、單株產(chǎn)量選擇為主。而如果注重子粒，就應當以莢寬、百粒重、莢長、單莢粒數(shù)選擇為主。

本研究結(jié)果一方面可以促進湖北地方品種在蠶豆遺傳改良和育種中的應用，另一方面可為根據(jù)不同育種目標選育蠶豆品種提供性狀選擇的參考。

參考文獻：

[1] 李長年.中國農(nóng)學遺產(chǎn)選集甲類第四種豆類[M].上海：中華書局，1958.

[2] 田曉紅，譚洪卓，譚 斌，等.我國主產(chǎn)區(qū)蠶豆的理化性質(zhì)分析[J].糧油食品科技，2009，17（2）：7-12.

[3] AZAZA M S，WASSIM K，MENSI F，et al. Evaluation of faba beans（Vicia faba L.var. minuta） as a replacement for soybean meal inpractical diets of juvenile Nile tilapia Oreochromis niloticus[J].Aquaculture，2009，287（1/2）：174-179.

[4] FAO. Production Year Book[M].Rome：FAO，2012.

[5] BOHRA A，PANDEY M K，JHA U C，et al. Genomics assisted breeding in four major pulse crops of developing countries：present status and prospects[J].Theor Appl Genet，2014，127：1263-1291.

[6] 王海飛，關(guān)建平，馬 鈺，等.中國蠶豆種質(zhì)資源ISSR標記遺傳多樣性分析[J].作物學報，2011，37（4）：595-602.

[7] 陳宏偉，萬正煌，李 莉.湖北省食用豆類生產(chǎn)研究現(xiàn)狀及發(fā)展思路[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015（20）：40-41.

[8] 李 莉，萬正煌，陳宏偉，等.外引蠶豆種質(zhì)資源鑒定與形態(tài)多樣性[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2013，52（23）：5700-5704.

[9] 宗緒曉，包世英，關(guān)建平，等.蠶豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[10] 李 月，石桃雄，顧亮亮，等.苦蕎地方資源子實主要性狀的遺傳變異研究[J].植物遺傳資源學報，2014，15（3）：504-510.

[11] 云天海，鄭道君，謝良商，等.中國南瓜海南農(nóng)家品種間的遺傳特異性分析和DNA指紋圖譜構(gòu)建[J].植物遺傳資源學報，2013， 14（4）：679-685.

[12] 王曉娟，祁旭升，王興榮.蠶豆種質(zhì)資源主要性狀遺傳多樣性分析[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2009，30（5）：633-636.

[13] 劉玉皎，宗緒曉.青海蠶豆種質(zhì)資源形態(tài)多樣性分析[J].植物遺傳資源學報，2008，9（1）：79-83.

[14] 張寶英，白 葦.冀西北蠶豆主要性狀與產(chǎn)量關(guān)系分析[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學，2013（2）：27-28.

[15] 劉鳳芹，包克發(fā).蠶豆優(yōu)異種質(zhì)資源在冀西北地區(qū)種植的形態(tài)性狀鑒定[J].河北北方學院學報（自然科學版），2010，26（3）：31-38.endprint