楊紅燕 沈會權(quán) 胡哲 欒海業(yè) 喬海龍 臧慧 徐肖 張英虎

摘要：為保持黃淮海地區(qū)大豆高蛋白特色，對黃淮海區(qū)域選育的78份大豆品種進(jìn)行蛋白質(zhì)、油脂含量和百粒質(zhì)量的表型分析，利用高蛋白大豆品系與黃淮海育成品種配置雜交組合，研究后代蛋白質(zhì)含量表型變異。研究結(jié)果表明：黃淮海大豆育成品種蛋白質(zhì)、油脂含量、百粒質(zhì)量的平均值分別為42.3%、20.8%、21.8 g，表型變異分別為37.5%～46.7%、17.8%～23.5%、14.7～28.1 g，江蘇省和山東省的大豆育成品種蛋白質(zhì)含量和百粒質(zhì)量較高，河南省的大豆育成品種油脂含量較高;在黃淮海育成品種中蛋白質(zhì)含量與油脂含量和百粒質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)分別為-0.70、0.66，百粒質(zhì)量和油脂含量的相關(guān)系數(shù)為-0.39;利用高蛋白大豆種質(zhì)與育成品種配置的4個雜交組合后代中篩選出253個高蛋白家系，高蛋白家系在F2 ∶3和F3 ∶4代間的相關(guān)系數(shù)為0.64。研究表明，黃淮海高蛋白大豆品種缺乏，利用高蛋白種質(zhì)能選育出高蛋白家系，大豆籽粒蛋白質(zhì)性狀在早代選擇有效。

關(guān)鍵詞：大豆;品質(zhì);黃淮海地區(qū);高蛋白品系;蛋白質(zhì);油脂;百粒質(zhì)量

中圖分類號： S565.103? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）22-0084-04

收稿日期：2021-02-23

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：31701452）;江蘇省六大人才高峰項目（編號：NY-174）;江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項目[編號：JATS（2020）207]。

作者簡介：楊紅燕（1983—），女，山東淄博人，博士，助理研究員，主要從事大豆和麥類遺傳育種研究。E-mail：yhy8373@163.com。

通信作者：張英虎，博士，副研究員，主要從事大豆和麥類遺傳育種研究。E-mail：zyhnjau008@163.com。

大豆原產(chǎn)于我國，是我國重要的糧食作物之一，也是我國最大的進(jìn)口作物，近年來國產(chǎn)大豆占比不到20%。隨著我國大豆振興計劃的提出，國產(chǎn)大豆面積和總產(chǎn)量均有所提高。在大豆振興計劃中，提高大豆蛋白質(zhì)含量和油脂含量是大豆提質(zhì)的主要目標(biāo)。黃淮海地區(qū)是我國大豆生產(chǎn)僅次于東北的第二大主產(chǎn)區(qū)，該地區(qū)大豆蛋白質(zhì)含量相對較高，在我國大豆生產(chǎn)中占有非常重要的地位[1]。

成雪峰分析1974—2006年黃淮海地區(qū)大豆品種主要農(nóng)藝性狀演變特征，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)大豆品種百粒質(zhì)量逐步提高，蛋白質(zhì)含量先增加后降低，油脂含量逐步增加[2]。何鑫等分析了2006—2017年國家黃淮海夏大豆參試品種的產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)等性狀，發(fā)現(xiàn)百粒質(zhì)量整體呈上升趨勢，粗蛋白含量整體略有上升，粗脂肪含量呈下降趨勢，參試品種中達(dá)到高蛋白和高脂肪標(biāo)準(zhǔn)的品種（系）分別有20、82個，指出選育出的高蛋白及高脂肪品種較少，提高大豆品質(zhì)難度很大，高蛋白及高脂肪品種仍然短缺[3]。

利用種間雜交創(chuàng)制高蛋白大豆中間材料是提高大豆品種蛋白質(zhì)含量行之有效的育種途徑[4]，前期利用標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，選育出高蛋白大豆新種質(zhì)WX180-67[5]，利用回交方法，將野生大豆高蛋白等位變異導(dǎo)入南農(nóng)菜豆5號中，創(chuàng)制了高蛋白新種質(zhì)C015。本研究選擇黃淮海地區(qū)選育的78份大豆品種，研究其百粒質(zhì)量、蛋白質(zhì)含量和油脂含量的表型變化，配置高蛋白種質(zhì)WX180-67和C015與育成大豆品種雜交組合，研究其后代籽粒蛋白質(zhì)含量表型變化，以期為該地區(qū)高蛋白大豆品種選育和改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料包括黃淮海區(qū)域大豆育成品種78份（表1），高蛋白大豆種質(zhì)C015和WX180，以及C015與徐豆14、C015與中黃39、WX180-67與臨豆10號、WX180-67與中黃39雜交組合后代，育成品種和高蛋白種質(zhì)由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家大豆改良中心提供。

1.2 試驗設(shè)計

育成品種于2015、2016年在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所南洋試驗場進(jìn)行。2015年種植重復(fù)1次，2016年采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，每份材料單行種植，行長4 m，行距0.5 m。播種日期為6月中下旬，常規(guī)田間管理。C015和WX180-67為親本的雜交組合于2015年配置，2016年種植F1，2017年種植F2，單株收獲，2018年種成F2 ∶3株行，行長 4 m，行距0.5 m，株行混收，選擇優(yōu)異株行（籽粒蛋白質(zhì)含量高于45%株行）于2019年繼續(xù)種植F3 ∶4。

1.3 性狀測定方法

用FOSS Infratec TM 1241品質(zhì)分析儀測定蛋白質(zhì)含量和油脂含量，利用電子天平測定百粒質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

描述統(tǒng)計分析采用R 3.6.1軟件，描述分析采用summary函數(shù)，相關(guān)分析利用cor函數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃淮海大豆育成品種籽粒蛋白質(zhì)含量和油脂含量的表型變異

2015、2016年分別對78份黃淮海大豆品種進(jìn)行籽粒蛋白質(zhì)含量、油脂含量、百粒質(zhì)量的測定，蛋白質(zhì)含量、油脂含量、百粒質(zhì)量年份間的相關(guān)性分別為0.74、0.77、0.71，表明大豆蛋白質(zhì)含量、油脂含量和百粒質(zhì)量年份間一致性較高。表2顯示了黃淮海大豆育成品種2年平均值的表型變異，從表2中可以發(fā)現(xiàn)黃淮海大豆育成品種蛋白質(zhì)、油脂含量和百粒質(zhì)量的表型變異分別為37.5%～46.7%、17.8%～23.5%、14.7～28.1 g，平均值分別為42.3%、20.8%、21.8 g。從來源地看，江蘇和山東的大豆育成品種蛋白含量和百粒質(zhì)量相對較高，河南的大豆育成品種油脂含量相對較高。

由表3可知，蛋白質(zhì)和油脂呈負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)和百粒質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.70、0.66，百粒質(zhì)量和油脂呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為 -0.39。利用表型數(shù)據(jù)可以篩選出優(yōu)異種質(zhì)，從表4中可以看出，高蛋白品種較少，僅有5份，高油品種相對較多，有18份。

2.2 利用高蛋白材料創(chuàng)造高蛋白大豆新種質(zhì)

為提高黃淮海區(qū)域大豆種質(zhì)籽粒蛋白質(zhì)含量，利用創(chuàng)制的2個高蛋白種質(zhì)配置雜交組合（表5），C015配置的2個雜交組合后代中分別產(chǎn)生了32、35個，蛋白質(zhì)含量高于45%的家系，WX180-67的雜交組合分別產(chǎn)生了127、59個，蛋白質(zhì)含量高于45%的家系。

將蛋白質(zhì)含量高于45%家系繼續(xù)種植， 田間結(jié)合產(chǎn)量等表現(xiàn)，優(yōu)選出50份株行，測定F3 ∶4株行蛋白質(zhì)含量，結(jié)果選擇的F3 ∶4家系繼續(xù)保持高蛋白特點（表6），F(xiàn)2 ∶3中籽粒蛋白質(zhì)含量與F3 ∶4株行蛋白質(zhì)含量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.64（圖1）。

3 結(jié)論與討論

本研究通過對78份黃淮海育成大豆品種的籽粒蛋白質(zhì)、油脂和百粒質(zhì)量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)大豆品種的籽粒蛋白質(zhì)含量、油脂含量、百粒質(zhì)量平均值分別為42.3%、20.8%、21.8 g，與東北大豆種質(zhì)群體相比，表現(xiàn)出高蛋白、低油脂和高百粒質(zhì)量等特征[6]，前人研究也表明我國大豆品種蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)南高北低的趨勢，黃淮和南方地區(qū)更適宜培育高蛋白的大豆品種[7-9]。但現(xiàn)階段黃淮海地區(qū)高蛋白品種相對較少，本研究僅篩選到5份蛋白質(zhì)含量高于45%的大豆品種，且最高值僅為46.7%，這主要是因為育種品種關(guān)注產(chǎn)量和品質(zhì)的同時提高，而現(xiàn)在育成品種中蛋白質(zhì)含量和油脂含量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)[10]。

從野生大豆進(jìn)化到栽培大豆的過程中，大豆蛋白質(zhì)含量下降，油脂含量和百粒質(zhì)量增高，前人在15號染色體上也檢測到了1個同時控制這些性狀的基因[11-13]。在本研究中，利用黃淮海育成大豆品種，發(fā)現(xiàn)大豆蛋白質(zhì)含量和百粒質(zhì)量呈正相關(guān)，該結(jié)果與野生大豆進(jìn)化到栽培大豆的性狀變化不一致，表明在現(xiàn)階段黃淮海育成品種中，關(guān)注蛋白質(zhì)含量和籽粒大小的同時提高，該結(jié)果與王大剛等的研究結(jié)果[10，14]一致。

在優(yōu)質(zhì)育種中，優(yōu)良親本是產(chǎn)生優(yōu)良組合的關(guān)鍵。利用我國大豆地方品種群體進(jìn)行高蛋白大豆種質(zhì)創(chuàng)制的組配設(shè)計中，發(fā)現(xiàn)優(yōu)選組合有1個親本為高蛋白大豆種質(zhì)[15]。本研究利用2個新創(chuàng)制的高蛋白品系配置與江淮育成品種的組合，在組合后代都篩選出了高蛋白家系， 同時家系在F2 ∶3和F3 ∶4代蛋白質(zhì)含量相關(guān)性較高，表明大豆蛋白含量早代選擇有效，該結(jié)果與前人研究結(jié)果[16]一致。

黃淮海大豆育成品種蛋白質(zhì)、油脂和百粒質(zhì)量的平均值分別為42.3%、20.8%、21.8 g，蛋白質(zhì)含量和百粒質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系，在78份育成品種中篩選到5份高蛋白品種。利用2個新創(chuàng)制的高蛋白種質(zhì)配置了4個雜交組合，雜交組合后代篩選出253個高蛋白F2 ∶3家系，從中繼續(xù)篩選出50個單株產(chǎn)量和品質(zhì)都表現(xiàn)優(yōu)異的F3 ∶4家系。

參考文獻(xiàn)：

[1]成雪峰，張鳳云. 黃淮海夏大豆生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J]. 大豆科學(xué)，2010，29（1）：157-160.

[2]成雪峰. 黃淮海地區(qū)大豆品種主要農(nóng)藝性狀演變分析[J]. 大豆科學(xué)，2011，30（4）：585-588，595.

[3]何 鑫，馬文婭，付汝洪，等. 2006—2017年國家黃淮海夏大豆品種區(qū)域試驗參試品種（系）分析[J]. 中國油料作物學(xué)報，2019，41（4）：537-549.

[4]崔永實，李光發(fā)，張 健，等. 高蛋白大豆品種系譜分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，1999，15（3）：43-45.

[5]Zhang Y H，Liu M F，He J B，et al. Marker-assisted breeding for transgressive seed protein content in soybean[Glycine max （L.） Merr.][J]. Theoretical and Applied Genetics，2015，128（6）：1061-1072.

[6]程延喜，孫曉環(huán)，鄭朝春，等. 東北大豆種質(zhì)群體在長春的表現(xiàn)及其潛在的育種意義[J]. 大豆科學(xué)，2017，36（2）：165-173.

[7]劉順湖，周瑞寶，蓋鈞鎰. 中國野生和栽培大豆蛋白質(zhì)及油脂含量的比較分析[J]. 大豆科學(xué)，2009，28（4）：566-573.

[8]陳 新，袁星星，崔曉艷，等. 江蘇省大豆生產(chǎn)發(fā)展布局與未來發(fā)展方向[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（8）：5-7.

[9]張連秋，任艷云，朱 哲. 2000年以來黃淮海地區(qū)國審夏大豆品種主要農(nóng)藝性狀的演進(jìn)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（14）：113-116.

[10]王大剛，胡 晨，胡國玉，等. 大豆品系在黃淮南部主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量及品質(zhì)性狀分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（18）：104-111.

[11]Yang H Y，Wang W B，He Q Y，et al.Identifying a wild allele conferring small seed size，high protein content and low oil content using chromosome segment substitution lines in soybean[J]. Theoretical and Applied Genetics，2019，132（10）：2793-2807.

[12]Miao L，Yang S N，Zhang K，et al. Natural variation and selection in GmSWEET39 affect soybean seed oil content[J]. New Phytologist，2020，225（4）：1651-1666.

[13]Wang S D，Liu S L，Wang J E，et al.Simultaneous changes in seed size，oil content and protein content driven by selection of SWEET homologues during soybean domestication[J]. National Science Review，2020，7（11）：1776-1786.

[14]常世豪，楊青春，舒文濤，等. 黃淮海夏大豆品種（系）主要農(nóng)藝性狀的綜合性分析[J]. 作物雜志，2020（3）：66-72.

[15]Zhang Y H，He J B，Meng S，et al.Identifying QTL-allele system of seed protein content in Chinese soybean landraces for population differentiation studies and optimal cross predictions[J]. Euphytica，2018，214（9）：1-17.

[16]陳 新，朱成松，顧和平，等. 大豆蛋白質(zhì)含量遺傳變異特點及早世代選擇效果的研究[J]. 大豆科學(xué)，1997，16（4）：328-333.