邸 青,張誼模,劉吉振,陳敏
(重慶市農(nóng)科院蔬菜花卉研究所,重慶401329)
菜豆(Phaseolus vulgaris L.)是世界上種植面積最大的食用豆類,其種質(zhì)資源十分豐富[1],在哥倫比亞的熱帶研究中心搜集和保存的菜豆資源材料有數(shù)萬份,歐美等國也選育了許多利于機械化栽培、耐高溫、含纖維量小的菜豆品種[2]。我國同樣也有著豐富的菜豆資源,《中國食用豆類品種資源目錄》中有跡可循的普通菜豆資源有4 480份,均可在國家種質(zhì)庫中找到[3-4]。菜豆是一年生草本植物,生長習性變化較大,具有形態(tài)多樣性,西南地區(qū)是我國菜豆資源重要的分布中心之一,其多樣化的菜豆資源為選育工作提供了大量優(yōu)質(zhì)材料。
形態(tài)標記是最早被使用和研究的遺傳標記,表現(xiàn)直觀,只需通過細心觀察即可將不同表型的個體區(qū)分開來,是育種的重要手段之一。利用種質(zhì)資源的外部形態(tài)特征,如花冠色、株型、種皮色、葉色等指標對資源進行遺傳多樣性的研究,將現(xiàn)有的育種材料進行評估分析和歸類,可以對育種工作進行準確的規(guī)劃布局。孫志強[5]等用系譜分析法研究東北地區(qū)大豆品種的血緣組成,表明我國東北地區(qū)大豆育成品種的遺傳基礎狹窄,以黑龍江省最窄。M.R.Escribano[6]對種植在西班牙西北部4種不同環(huán)境中56個菜豆品種的18個農(nóng)藝性狀進行了遺傳多樣性研究,結(jié)果顯示品種間所有性狀均有顯著差異,且多數(shù)性狀有顯著的基因-環(huán)境互作效應。
本研究旨在通過對重慶市30份普通菜豆種質(zhì)資源的10個形態(tài)特征進行聚類分析,了解各品種的遺傳多樣性情況,確定各品種之間的親緣遠近,為重慶市菜豆資源的保存和選育工作提供一定的理論基礎。
試驗材料為重慶市農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉所收集的重慶市普通菜豆種質(zhì)資源,共30份(表1)。
表1 重慶市普通菜豆種質(zhì)資源
試驗于2015—2016年在重慶市璧山渝西蔬菜研發(fā)中心開展,試驗點土壤類型為酸性紫色土,肥力中等。生育期內(nèi)肥料作為基肥一次性施入,根據(jù)田間水分狀況共澆水5次,中耕除草2次。
試驗采用完全隨機區(qū)組設計,小區(qū)面積3 m2,小區(qū)之間相隔60 cm,每個材料種植2個小區(qū),每個小區(qū)種植2行,行長4 m,行距30 cm。
根據(jù)普通菜豆鑒定性狀及其生育期記載標準[7],在全生育期隨機抽取典型性狀的植株5~10株,調(diào)查主要形態(tài)標記,詳見表2。
根據(jù)評價標準將菜豆對應的調(diào)查性狀數(shù)據(jù)進行匯總制表,通過SPSS 20進行數(shù)據(jù)處理[8],采用平方歐氏距離和組間聯(lián)接法進行聚類分析。
表2 普通菜豆調(diào)查的形態(tài)標記及編碼
通過聚類分析結(jié)果輸出的近似矩陣可知,30份菜豆資源中平方歐氏距離最近的是120和122,為2;平方歐氏距離最遠的為15和3,為94。按比例將各菜豆資源實際平方歐氏距離調(diào)整到0~25的范圍之內(nèi),并根據(jù)凝聚狀態(tài),在14.5處將30份菜豆資源分為4類,詳見圖1。其中,I類有7個品種,II類有11個品種,III類有9個品種,IV類有3個品種。
圖1 重慶市30份普通菜豆資源形態(tài)聚類分析
I 類菜豆資源包括 11,12,14,15,29,40,41共7個品種。該類資源整體長勢較強,花冠色除了29之外,主要為淺紅到粉紅,株型除了40之外均為蔓生,種皮色大都為白色,莢形以長扁條為主,莢面質(zhì)地粗糙,種子形狀除40和41為卵圓,其余均為腎形。
II類菜豆資源包括 120,121,122,124,165,166,167,168,13,77,78 共 11 個品種。該類資源整體長勢較好,花冠色主要為綠白色,株型以矮生為主,種皮色除120,122,124為黑色之外均為褐色,莢形以彎扁條為主,莢面質(zhì)地粗糙,種子形狀主要為圓形。該類資源中120和122是30份菜豆資源中平方歐氏距離最近的兩個品種,下一步工作中可以考慮將這兩類材料合并,而165,166,167,168這4個品種在平方歐氏距離上較近,但材料基本形狀表現(xiàn)差異較大。
III類菜豆資源包括 136,137,200,201,202,27,28,30,2共9個品種。該類資源整體長勢較強,花冠色主要為淺紫和淺紅,株型以蔓生為主,種皮色差異較大,黃、綠、紅、花都有,莢形和II類菜豆品種一樣以彎扁條為主,莢面質(zhì)地平滑,種子形狀圓形較多。其中28和30兩個品種相似程度較近,僅存在主莖色方面的單一差異,推斷兩者可能是同一材料。
IV類菜豆資源包括3,4,5共3個品種。該類資源整體長勢較弱,花冠色為淺紫,株型為蔓生,種皮色為紅色,莢形為短圓棍和彎圓棍,莢面質(zhì)地粗糙,種子形狀為腎形。該類資源相似程度相當高,品種同源性大,且該類菜豆與其它資源平方歐氏距離較遠,推斷可能為引進品種。
種質(zhì)資源類群劃分是否恰當直接關(guān)系到育種親本的選擇與組配,因此對搜集到的材料合理地劃分類群并判定它們之間的親緣關(guān)系尤為重要,其中遺傳距離較遠的材料可作為親本的選擇對象[9]。本研究利用重慶30份普通菜豆資源10種形態(tài)性狀鑒定的數(shù)據(jù),通過平方歐氏距離和組間聯(lián)接法進行聚類分析,將供試材料分為4類群,其中I、II、III類群長勢較強,親緣關(guān)系較近,而IV類群長勢較弱,與其它3類親緣關(guān)系較遠。各資源中平方歐氏距離最遠的為15和3,可以考慮將其作為親本以期篩選出性狀優(yōu)良的品種;而如120和122等親緣關(guān)系較近的品種,下一步工作中可以考慮將這類材料合并。
同時本試驗通過田間調(diào)查和數(shù)據(jù)分析整理發(fā)現(xiàn):菜豆花冠色和種皮色存在一定相關(guān)性,開紫色花等深色花品種種皮色多為褐色、黑色和紅色;而開白色花及淺紫色花品種種皮色較多為白色、綠色和黃色。農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計分析結(jié)果也顯示兩個指標之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系。陳禪友等[10]對長豇豆莢色,籽種皮色和生長習性進行遺傳分析,結(jié)果表明籽種皮色和豆莢色由1對等位基因控制。由此可見,在普通菜豆中控制花冠色和種皮色的基因可能來自同一基因組,但需要進一步研究驗證。
[1]郝曉鵬,田翔,王燕,等.山西普通菜豆種質(zhì)資源籽粒品質(zhì)分析和評價[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2016,44(6):808-810,832.
[2]龍靜宜,林黎奮,侯修身,等.食用豆類作物[M].北京:科學出版社,1989:209-222.
[3]鄭卓杰,胡家篷.中國食用豆類品種資源目錄[M].第二集.北京:農(nóng)業(yè)出版社,1990.
[4]胡家篷,程須珍,王佩芝.中國食用豆類品種資源目錄[M].第三集.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1996.
[5]孫志強.東北地區(qū)大豆品種血緣組成分析[J].大豆科學,1990(2):112-120.
[6]ESCRIBANO M R,DE R A M,AMURRIO J M.Diversity inagronomical traits in common bean populations from Northwestern Spain[J].Euphytica,1994,76(1):1-6.
[7]鄭卓杰.中國食用豆類學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1997:222-249.
[8]薛薇.統(tǒng)計分析與SPSS的應用[M].4版.北京:中國人民大學出版社,2014:272-274.
[9]胡立成.黑龍江省大豆品種聚類分析初探[J].大豆科學,1991,10(1):10-16.
[10]陳禪友,趙新春.長豇豆莢色,籽粒色及生長習性的遺傳研究[J].植物科學學報,2002,20(1):5-7.