覃初賢,覃欣廣,邢釔浩,溫東強,望飛勇
(1.廣西農業(yè)科學院種質庫,廣西 南寧 530007;2. 廣西農業(yè)科學院園藝研究所,廣西 南寧 530007)
【研究意義】蕎麥,又名花蕎、三角麥,是一種糧飼菜藥蜜源兼用的糧食作物,富含生物類黃酮、多肽、糖醇等高抗活性藥用成分,具有降糖、降脂、降膽固醇、抗氧化、清除自由基的功能,已成為我國綠色保健功能食品的重要作物資源[1-2]。蕎麥屬蓼科蕎麥屬植物,有 甜蕎(Fagopyrum esculentum Moench.)和 苦蕎[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn.]2 個栽培種,其余為野生種[Fagopyrum cymosum(Trev.)Meissn.][3]。蕎麥生育期短、耐旱、耐寒、耐酸、耐瘠,適應性廣,主要分布于我國西北、華北和西南地區(qū)。四川、云南、貴州、廣西以及西藏南部是蕎麥起源地之一[4]。廣西蕎麥資源遺傳性十分豐富,對當地蕎麥種質資源進行性狀鑒定與評價,對蕎麥資源和產業(yè)發(fā)展具有重要意義。【前人研究進展】唐國順等[5]對在陜西大巴山考察征集的29份蕎麥種質資源主要農藝性狀(現蕾日數、始花日數、生育日數、株高、主莖分枝數、主莖節(jié)數、千粒重、單株粒重)進行鑒定評價發(fā)現,8個性狀的遺傳變異系數為7.11%~42.87%,各性狀間的相關性除主莖分枝數、千粒重與單株粒重呈負相關外,其余性狀均呈正相關,提出在利用蕎麥資源時,應協(xié)調好各農藝性狀之間關系,以始花期晚、生長期長、千粒重高的品種為選擇目標。近年來國內學者對苦蕎的農藝性狀、種子產量構成因素與產量的相關性和通徑分析等研究報道較多[6-9],苦蕎資源主要農藝性狀和產量的遺傳變異豐富,變異系數在5.78%~40.38%,產量與株高、單株粒數、單株粒重呈極顯著正相關,單株粒重、千粒重和株高是影響苦蕎產量的主要因子;此外也有學者研究苦蕎麥粉對人體的營養(yǎng)價值與藥用價值,表明苦蕎麥含有生物類黃酮、高活性蛋白、膳食纖維、淀粉、脂肪酸、多種維生素、礦物質和微量元素等營養(yǎng)成分,有很高的食用價值,具有抗癌、降血糖、降血脂等保健功能[10-11]。而關于甜蕎麥資源主要農藝性狀間的關系及鑒定評價雖有一些報道[12-14],但大多材料只涉及少數蕎麥地方品種,地方考察收集的蕎麥資源主要農藝性狀及品質鑒定評價研究較少,特別是廣西尚未見詳細報道?!颈狙芯壳腥朦c】在綜合前人研究基礎上,以2015—2019年第三次全國農作物種質資源普查與收集行動[15]和廣西創(chuàng)新驅動發(fā)展專項資金項目“廣西農作物種質資源收集與鑒定評價”考察收集[16]的廣西蕎麥資源為研究對象,將資源繁種鑒定評價與入庫工作相結合,通過田間小區(qū)種植,觀察并描述每份資源各農藝性狀表現特點,進行評價分析,首次對廣西蕎麥資源的農藝性性狀進行全面研究,為資源利用提供參考?!緮M解決的關鍵問題】由于廣西春暖夏熱秋涼冬溫,無霜期長,每年9月至次年4月,平均氣溫11~26 ℃,適宜發(fā)展蕎麥種植生產[17],但長期種植的地方品種混雜退化嚴重。本研究對廣西近年收集的蕎麥資源進行繁種鑒定評價,對農藝性狀遺傳性變異程度、相關關系等進行統(tǒng)計分析,以期篩選出優(yōu)異種質資源,為蕎麥種質資源創(chuàng)新提供科學指導。
供試材料為近年考察收集的廣西本地58份甜蕎麥種質資源(表1)。
2018年12月至2019年4月、2019年10月至2020年2月在廣西農業(yè)科學院武鳴試驗基地進行繁種鑒定,隨機排列,每份資源播種2行,行長5 m,小區(qū)面積5 m2,在植株生長期間及籽粒80%成熟后隨機取樣10株,按蕎麥種質資源描述規(guī)范和數據標準[18]記載生育期、株高、主莖粗、主莖分枝數、主莖節(jié)數、千粒重、單株粒數、單株粒重、產量等9個性狀,產量按小區(qū)單收產量折算成每公頃產量計算。數據取兩年平均值。
采用Excel2007進行數據處理,計算最大值、最小值、均值、極值、極差、標準差、變異系數及相關統(tǒng)計分析。
表1 蕎麥種質資源基本情況Table1 Basic information of the buckwheat germplasm resources
種質鑒定表明,58份蕎麥資源為甜蕎類型,在南寧冬春季種植均能正常生長和開花成熟。株型有松散型和半緊湊型,各占50%;莖色有紅綠色和紅色,紅綠色資源40份、占68.97%,紅色資源18份、占31.03%;葉脈全為紅色;花色有粉白色、白色和紅色,粉白色花資源25份、占43.10%、白色花資源19份、占32.76%,紅色花資源14份、占24.14%;籽粒顏色主要有灰黑、深褐、褐色,灰黑色籽粒資源30份、占51.72%,深褐色籽粒資源16份、占27.59%,褐色籽粒資源4份、占6.90%,還有少量灰、黑、雜等顏色資源8份、占13.79%;種子形狀有短錐形、三角形、楔形、長錐形和心形,短錐形種子資源34份、占58.62%,三角形種子資源10份、占17.24%,楔形種子資源6份、占10.35%,長錐形種子資源5份、占8.62%,心形種子資源3份、占5.17%。
從表2可以看出,58份蕎麥資源從播種至成熟收獲需73~91 d,平均生育期80.57 d,變異系數5.42%,其中巴頭蕎麥、巴頭三角麥生育期73 d、為早熟種,古砦三角麥、和平蕎麥生育期91 d、為遲熟種。株高變幅為56~87.2 cm,平均株高70.29 cm,變異系數10.26%,其中秋蕎麥植株最高、為87.2 cm,建立春蕎最低、為56 cm。主莖直徑變幅在2.6~5.2 mm,平均3.75 mm,變異系數為14.13%,其中隴鳳蕎籽主莖直徑最大、為5.2 mm,龍那三角麥最小、為2.6 mm。主莖節(jié)數變幅為6.6~12節(jié),平均為8.68節(jié),變異系數為10.37%,其中秋蕎麥植株主徑節(jié)數最高、為12節(jié),瓦渣地蕎麥、那定蕎麥主莖節(jié)數最低、為6.6節(jié)。主莖分枝數變幅為1.8~3.6個,平均為2.63個,變異系數為16.35%,其中龍禮蕎麥植株主莖分枝最多、為3.6個,弄王甜蕎、德納三角麥、東山花蕎主莖分枝最小、為1.8個。
表2 蕎麥種質資源主要農藝性狀Table 2 Main agronomic traits of buckwheat germplasm resources
單株粒重變幅為1.38~3.85 g,其中朔晚蕎麥單株粒重最高、為3.85 g,那定蕎麥最低、為1.38 g。單株結籽數變幅為58~188.5粒,其中朔晚蕎麥單株結籽數最高、為188.5粒,會湘蕎麥最低、為58粒。千粒重變幅在17.33~29.94 g,平均值為22.97 g,變異系數為9.75%,其中瓦渣地蕎麥千粒重最高、為29.94 g,落沙蕎麥最低、為17.33 g。產量變幅為506~1 490 kg/hm2,其中朔晚蕎麥產量最高、為1 490 kg/hm2,那定蕎麥產量最低、為506 kg/hm2。
廣西蕎麥資源各品種間主要農藝性狀差異較大,從9個主要農藝性狀變異看,單株粒重、單株結籽數、產量和主莖分枝變異最大,變異系數分別為27.93%、27.47%、24.69%和16.35%,其中單株粒重和單株結籽數的變異系數均在27%以上,說明廣西蕎麥資源在這兩個性狀上有豐富的遺傳變異性,而生育期、株高、主莖粗、主莖節(jié)數、千粒重變異系數都在15%以下,相對遺傳變異程度較小,穩(wěn)定性好。由于蕎麥生育期、株高、主莖粗、主莖節(jié)數和千粒重變異程度較低,育種時應適當嚴格選擇標準。而單株粒重和單株結籽數變異程度相對較大,說明廣西蕎麥種質資源穩(wěn)定性較差,選擇標準應寬松??梢?,新收集的蕎麥種質資源中單株粒重、單株結籽數具有更豐富的多樣性,具有較大的遺傳信息和選擇潛力。
從表3可以看出,除生育期與主莖粗、主莖分枝、單株粒重、單株結籽數、千粒重、產量,株高與單株粒重、千粒重,千粒重與主莖節(jié)數、主莖粗、單株結粒數呈負相關外,其余農藝性狀之間均為正相關。株高與生育期、主莖節(jié)數呈極顯著正相關,與主莖粗呈顯著正相關,與千粒重呈顯著負相關;主莖粗與主莖分枝呈極顯著相關;單株粒重與主莖節(jié)數呈顯著相關、與主莖分枝呈極顯著正相關。單株結籽數與主莖節(jié)數、主莖分枝、單株粒重呈極顯著相關,相關系數分別為0.4388、0.3569和0.9367,而主莖節(jié)數、主莖分枝、單株粒重、單株結籽數與產量均呈極顯著相關,相關系數分別為0.5878、0.4349、0.6024和0.5511。8個農藝性狀與產量相關系數絕對值為單株粒重>主莖節(jié)數>單株結籽數>主莖分枝>千粒重>株高>主莖粗>生育期。
廣西58份蕎麥資源農藝性狀鑒定與評價表明,可供作親本或生產上直接利用的優(yōu)異蕎麥資源如下:巴頭蕎麥:早熟、高產,生育期73 d,產量1 334.3 kg/hm2。采集點海拔1 060.1 m,株型半緊湊型,平均株高68.5 cm,莖粗4.4 mm,主莖節(jié)數9.4節(jié),主莖分枝2.8個,單株粒重2.2 g,單株結籽數91粒,千粒重24.12 g。
建立春蕎:矮稈、早熟,株高56 cm、生育期77 d。采集點海拔254 m,株型半緊湊型,平均莖粗3.2 mm,主莖節(jié)數8.6節(jié),主莖分枝2.8個,單株粒重1.81 g,單株結籽數83粒,千粒重21.80 g,產量902 kg/hm2。
表3 蕎麥種質資源主要農藝性狀相關關系Table 3 Correlations relationship of main agronomic traits in buckwheat germplasm resources
黃坪蕎麥:矮稈、多粒,株高61.3 cm,單株結籽數162.7粒。采集點海拔194.2 m,株型松散型,生育期76 d,平均株高78.9 cm,莖粗4.4 mm,主莖節(jié)數9.0節(jié),主莖分枝2.6個,單株粒重3.5 g,千粒重21.51 g,產量982.5 kg/hm2。
瓦渣地蕎麥:大粒,千粒重29.94 g。采集點海拔547 m,株型松散型,生育期80 d,平均株高59.1 cm,莖粗3.0 mm,主莖節(jié)數6.6節(jié),主莖分枝2.0個,單株粒重2.55 g,單株結籽數85粒,產量 758 kg/hm2。
朔晚蕎麥:多粒、高產,單株結籽數188.5粒、產量1 446 kg/hm2。采集點海拔336.2 m,株型松散型,生育期82 d,平均株高78.9 cm,莖粗4.3 mm,主莖節(jié)數9.9節(jié),主莖分枝3.1個,單株粒重3.85 g,千粒重20.43 g。
古砦三角麥:晚熟、高產,生育期91 d,產量1 490 kg/hm2。采集點海拔428 m,株型半緊湊型,平均株高72 cm,莖粗3.8 mm,主莖節(jié)數9.8節(jié),主莖分枝3.0個,單株粒重2.8 g,單株結籽數114粒,千粒重24.6 g。
吳懷祥[13]對神農架及三峽地區(qū)蕎麥種質資源甜蕎7個數量性狀統(tǒng)計分析發(fā)現,分枝和單株粒重變異系數最大,生育期變化最小。邊巴桌馬[19]引種7份甜蕎在西藏高寒山區(qū)種植研究表明,蕎麥各農藝性狀的遺傳變異系數為3.0%~22.8%,其中單株粒重的變異系數最大,生育期的變異系數最小。李月等[20]對8個苦蕎品種在全國18個地點進行區(qū)域試驗的農藝性狀數據分析表明,苦蕎主要農藝性狀變異幅度在12.4%~94.2%,其中單株粒重和單株粒數變異系數較大,千粒重變異系數最小。本研究發(fā)現蕎麥的生育期、株高、莖粗、主莖節(jié)數、主莖分枝、單株粒重、單株粒數、千粒重等8個農藝性狀和產量的變異系數為5.42%~27.93%,單株粒重和單株結籽數變異系數較大,生育期變化最小,與已有報道基本一致。
關于蕎麥主要農藝性狀相關性的研究已有不少報道。唐國順等[5]對15份大巴山區(qū)甜蕎麥研究表明,生育期與單株粒重呈極顯著正相關,千粒重與株高、主莖節(jié)數呈極顯著負相關,株高與主莖節(jié)數呈極顯著正相關,單株粒重與生育日數呈極顯著相關。楊明君等[21]認為苦蕎產量與株高、主莖節(jié)數、單株粒重呈極顯著正相關,與單株粒數呈顯著正相關;李月等[20]認為苦蕎產量與株高、主莖節(jié)數、單株粒重、單株粒數呈極顯著正相關,與分枝數呈顯著正相關。本研究結果表明,在不考慮不同品種群體內部環(huán)境差異的條件下,產量與主莖節(jié)數、主莖分枝、單株結籽數、單株粒重呈極顯著正相關,與株高、莖粗、千粒重呈正相關但不顯著,而與主莖分枝數的相關性達極顯著水平,與前人研究存在一定差異。產生這種差異的原因可能是供試材料數量、來源及栽培環(huán)境不同所致。
目前對廣西蕎麥種質資源鑒定與評價研究少有報道,對廣西蕎麥的生產現狀、產業(yè)現狀調查研究報道較多[17,22]。廣西每年9月至第二年4月,平均氣溫為11~26 ℃,降水量也相對較多,還有大量冬閑田,適合發(fā)展蕎麥生產。當前廣西蕎麥種植品種單一,主要是種植當地農家種,為加快廣西蕎麥產業(yè)發(fā)展,除引種外,對本地蕎麥資源鑒定評價以及挖掘優(yōu)異種質資源進行創(chuàng)新利用至關重要。
種質資源農藝性狀評價和品質鑒定常以選育優(yōu)異種質為目的,在依靠表現型采集數據時可能存在人為傾向性,另外,種質資源評價工作一般是與入庫工作同步進行,獲得的農藝性狀僅采集于一年一點或一年多點的鑒定數據,特別是在易受環(huán)境條件影響的重要性狀上常具偶然性和變異性,如株高、分枝數、產量等,這些為廣西蕎麥種質資源評價工作造成了較大困擾,需要今后補充完善。
經鑒定評價,篩選出蕎麥優(yōu)異種質資源6份:早熟高產巴頭蕎麥、矮稈早熟建立春蕎、矮稈多粒黃坪蕎麥、大粒瓦渣地蕎麥、高產多粒朔晚蕎麥和高產晚熟古砦三角麥。這些優(yōu)異資源可作為蕎麥種質資源創(chuàng)新利用,或經后期綜合比較和進一步選育,篩選出適合廣西不同生態(tài)區(qū)種植的高產、穩(wěn)產新品種或新品系供生產上推廣應用,也可供給廣西不同生態(tài)區(qū)直接種植利用。