龍玨臣，杜成章，張曉春，劉劍飛，王 強，高飛虎，唐科明，陳 紅，張繼君*

（1.重慶市農業(yè)科學院，重慶 401329；2.重慶市永川區(qū)糧油作物技術推廣站，重慶 402160）

小豆(Vigna angularis)是豆科豇豆屬(Vigna)的一個栽培種，除富含蛋白質、維生素和礦質元素等營養(yǎng)物質外，還具有活血、利水等藥用價值，是廣受歡迎的醫(yī)食兩用作物[1]。我國是小豆原產地[2]，主產區(qū)主要分布為東北、華北、黃河中游、江淮下游、華北及江淮流域[3]。播種面積約22.8萬hm2，年產量約34.7萬t，面積和產量均居世界首位[4]。

白粉病是由白粉菌（powdery mildew）專性寄生引起的一種嚴重病害，植株受侵染后，表面產生一層白色粉狀物，白粉菌廣泛分布于世界各地，可侵染多種被子植物，對蔬菜、大田作物、果樹和花卉等可造成較大危害[5]。小豆白粉病在各生長階段均有可能發(fā)生，發(fā)病初期時，葉片上出現褪綠斑點，而后在葉表面生長出白色菌絲與分生孢子，若田間植株密度大、環(huán)境潮濕、通風差、光照弱以及氮肥施用多等，則會迅速導致植株全身附著一層白色粉狀物，使植株光合作用受到影響，植株開花不正?；虿婚_花，造成減產，甚至絕收[6]。有學者研究表明，小豆對白粉病抗性受1對基因控制[7]。但目前針對小豆白粉病抗性相關的研究鮮有報道，創(chuàng)制的小豆抗白粉病種質較少，因此，對小豆種質資源進行白粉病抗性評價尤為重要。

“第三次全國農作物種質資源調查與收集”重慶市項目組歷時2年（2015和2016）在重慶25個區(qū)縣，共收集到59份小豆種質資源，并對它們進行了基于表型性狀標記的遺傳多樣性分析，2018—2019年，對這些種質資源開展白粉病抗性鑒定，旨在明確重慶地區(qū)小豆的遺傳多樣性信息及白粉病抗性水平，為進一步挖掘抗病種質和優(yōu)良基因資源奠定物質和理論基礎。

1 材料和方法

1.1 參試材料

本試驗中的59份地方小豆品種分屬于重慶4個自然生態(tài)區(qū)（Ⅰ-四川盆地農業(yè)自然生態(tài)區(qū)；Ⅱ-三峽庫區(qū)平行嶺谷農林水復合自然生態(tài)區(qū)；Ⅲ-秦巴山地常綠闊葉—落葉林自然生態(tài)區(qū)；Ⅳ-渝東南、湘西及黔鄂山地常綠闊葉林自然生態(tài)區(qū)）的25個區(qū)縣。生態(tài)區(qū)Ⅰ的5份，生態(tài)區(qū)Ⅱ的23份，生態(tài)區(qū)Ⅲ的18份，生態(tài)區(qū)Ⅳ的13份。垂直分布上，分布于海拔200～400 m的占15.3%；400～700 m的占13.6%；700～1 000 m的占25.4%；1 000～1 300 m的占15.3%；1 300～1 600 m的占25.4%；1 600 m以上的占5.1%（圖1）。

圖1 重慶小豆種質資源各收集地坐標及海拔高程Figure 1 Coordinates and elevations of collection sites of Adzuki bean germplasm resources in Chongqing

1.2 試驗設計

表型于2017—2018年在重慶市武隆區(qū)試驗基地（經度107.648535°E，緯度29.521470°N，海拔1 280 m，年平均溫度14.8℃，年降水量1 260 mm）進行，每份材料種8行，行長2.5 m，行距50 cm，株距10 cm，3次重復。性狀調查按照《小豆種質資源描述規(guī)范與數據標準》進行記載[8]，調查開花期、成熟期、主莖色、花色、復葉葉色、復葉葉形、葉柄色以及葉脈色。成熟后考種記載株型、結莢習性、生長習性、莢形、粒形、粒色、株高、底莢高度、分枝數、主莖節(jié)數、單株莢數、單莢粒數、莢長、莢寬以及百粒重等性狀。

于2018—2019年連續(xù)兩年在武隆基地開展白粉病抗性鑒定。行長2.5 m，行距50 cm，株距10 cm，每行兩端種植1穴武隆當地感病品種為發(fā)病株。統(tǒng)計方法參照喻少帆等[9]，0級：無病斑；1級：有少量病斑，病斑覆蓋面積占葉片總面積≤12%；2級：病斑覆蓋面積占葉片總面積12%

1.3 數據分析

分別對主莖色等11個質量性狀進行評價，其中于開花期進行記載，生長習性、結莢習性、莢形、粒色和粒形于成熟期考種記載，并對各質量性狀之間的差異用阿拉伯數字進行賦值（表1）。

表1 質量性狀賦值Table 1 Quality character assignment

對開花期等11個數量性狀進行10級分類處理，第1級[Xi

利用Microsoft Excel軟件計算病情指數（DI）和病情進展曲線下面積（AUDPC）[16]，病情指數(DI)=Σ(各級病葉數×各級代表值)/(調查總葉數×最高級代表 值)；病情進展曲線下面積其中n為調查總次數，Xi為第i次調查時的DI，ti為第i次調查時間?？剐栽u價標準：抗性評價按病情指數劃分，高抗(HR)：0

2 結果與分析

2.1 遺傳多樣性分析

對59份栽培小豆資源的22個性狀進行遺傳多樣性分析（圖2、表2），結果表明重慶地區(qū)小豆種質資源種內變異較大，平均多樣性指數為1.392。其中株高的多樣性指數最大，為2.27。各性狀多樣性指數排序為：株高>成熟期>底莢高度>單株莢數>莢長>百粒重>開花期>莢寬>主莖節(jié)數>單莢粒數>分枝數>粒色>莢形>粒形>復葉葉色>生長習性>結莢習性>花色>復葉葉形>主莖色>葉脈色>葉柄色。

圖2 59份參試材料的遺傳多樣性分析Figure 2 Genetic diversity analysis of 59 accessions

表2 59份小豆種質資源信息Table 2 The information of 59 adzuki bean germplasm resources

參試材料各性狀之間遺傳多樣性差異明顯。復葉葉色以綠色為主，占50.85%，其次是淺綠占32.2%，深綠最少，占16.95%。復葉葉形以心形居多，占62.71%，卵圓占37.29%。葉脈色以綠色為主，占83.05%，紫色占16.95%。株型直立占多，為59.32%，半蔓生為40.68%。莢形以弓形占比最大，為44.07%，其次是圓筒形，占30.51，鐮刀型占比較小，占25.42%。粒色以紅色和黃色占比較大，分別為38.98%和33.9%，白色次之，為23.73%，綠色種皮資源最少，僅有2份。

2.2 聚類分析

基于22個性狀的聚類分析，將59份參試材料分為5個類群（圖3），其中，第Ⅰ類群包含16份材料，主莖色以綠色為主，花色多數為淺黃，復葉葉色綠，復葉葉形多為卵圓，葉柄色和葉脈色均以綠色為主，生長習性多為半蔓生，結莢習性無限，莢形以鐮刀形為主，粒色顯著區(qū)別于其余類群多為白色，粒形以短圓柱為主，株高平均為104.4 cm，百粒重平均為8.2 g。

圖3 59份種質資源基于表型數據的UPGMA聚類圖Figure 3 UPGMA dendrogram based on phenotypic characters of the 59 adzuki bean genotypes

第Ⅱ類群共包含4份材料，主莖色以綠色為主，花色多數為黃色，復葉葉色淺綠，復葉葉形多為心形，葉柄色和葉脈色均以紫色為主，生長習性多為半蔓生，結莢習性無限，莢形是5個類群中唯一以圓筒形為主的類群，粒色多為黃色，粒形區(qū)別于其他類群，以球形為主，株高平均為88.6 cm，百粒重9.0 g。

第Ⅲ類群共包含2份材料，主莖色綠帶紫，花色區(qū)別于其他類群為淺黃，復葉葉色深綠，復葉葉形多為卵圓，生長習性半蔓生，結莢習性無限，莢形鐮刀形，粒色黃色，粒形均為短圓柱形，株高是5個類群中最高的，平均為113.9 cm，百粒重最小，平均為7.6 g。

第Ⅳ類群共包含31份材料，主莖色以綠色為主，花色多數為黃色，復葉葉色綠，復葉葉形多為心形，葉柄色和葉脈色均以綠色為主，生長習性是五個類群中唯一以直立為主的類群，結莢習性多為有限，莢形以弓形為主，粒色多為紅色，粒形以短圓柱形為主，株高最低，平均為72.2 cm，百粒重9.4 g。

第Ⅴ類群共包含6份材料，主莖色多為綠帶紫，花色多數為黃色，復葉葉色綠，復葉葉形多為心形，葉柄色和葉脈色均以綠色為主，生長習性多為半蔓生，結莢習性以無限為主，莢形以弓形為主，粒色多為紅色，粒形以短圓柱形為主，株高84.5 cm，百粒重9.0 g。

表3 各類群部分性狀主要表現Table 3 Average expression of part of the characters of the group

2.3 主成分分析

對59份小豆地方品種的22個性狀進行的主成分分析，結果顯示（表4），前5個主成分的貢獻率分別為：18.468、10.224、9.129、8.322和6.288，累計貢獻率為52.432%。其中，第一主成分（PC1）特征值為4.063，特征向量中株型、株高、結莢習性和底莢高度的載荷較高，分別為0.429、0.423、0.402和0.303，這表明PC1代表了株型生長等相關性狀。

表4 前五個主成分的特征值和特征向量Table 4 Eigenvalues and eigenvectors of the first five principal components

第二主成分（PC2）特征值為2.249，特征向量中單株莢數和單莢粒數的載荷較高，分別為-0.411、-0.323，這表明PC2代表了與莢生長相關的性狀。

第三主成分（PC3）特征值為2.088，特征向量中葉柄色和葉脈色的載荷較高，分別為0.301、0.352和0.343，這表明PC3代表了植株葉片顏色相關的性狀。

第四主成分（PC4）特征值為1.831，特征向量中粒色的載荷較高，為0.428。第五主成分（PC5）特征值為1.383，特征向量中花色的載荷較高，為0.558。

根據主成分分析結果，利用22個性狀的前三個主成分得分繪制三維散點圖（圖4），圖像顯示59份參試材料的散點被PC1大致分為了兩個區(qū)域。分布在圖像左側的參試材料多為直立型且有限結莢習性的材料，而分布在圖像右側的參試材料多為半蔓生型和無限結莢習性的材料。

圖4 重慶59份小豆地方品種的三維主成分（PCA）散點圖Figure 4 Three-dimensional PCA scatter plot of the 59 genotypes

2.4 白粉病抗性鑒定

連續(xù)兩年田間抗病鑒定結果顯示（表5），59份參試材料的白粉病抗性較差，平均病情指數（DI）為57.5%，處于感病水平。從中篩選出高抗材料6份，抗病材料4份。高抗材料較抗病材料更多，其余材料的白粉病抗性均較差，中感材料12份，感病材料19份，高感材料18份。白粉病抗性最高的是ZY-38，收集自奉節(jié)縣，病情指數為9.43%，病情進展曲線下面積（AUDPC）為7.022，而收集自渝北的ZY-27的AUDPC僅為4.837，這表明，雖然ZY-38對白粉病抗性總體抗性最高，但ZY-27在受侵害后病情發(fā)展最緩慢。這兩份資源均能作為極端抗病材料加以利用。

表5 59份小豆種質資源兩年平均白粉病抗性Table 5 Resistance to powdery mildew of 59 adzuki bean germplasm resources

3 討論

重慶地區(qū)特別是秦巴山區(qū)和武陵山區(qū)地形陡峭，平坡土稀少，農作物種植勞動強度大，同時，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展加速農村勞動力大量脫離農村，留守農村并繼續(xù)從事傳統(tǒng)農業(yè)的人口年齡也在逐年增長，本研究調查中發(fā)現，重慶地區(qū)小豆地方品種面臨著種植面積萎縮，在地方品種種植數量逐年減少的問題，然而種質資源是作物遺傳改良的物質基礎，對種業(yè)發(fā)展和優(yōu)良品種的選育有重要意義[17]。因此，加大種質資源收集力度，是保護小豆種質資源的關鍵。白鵬等[18]對全國18個省區(qū)市的257份小豆種質資源進行了遺傳多樣性分析，其結果表明，全國小豆種質資源遺傳多樣性豐富。多樣性系數最高的是株高、花蕾色以綠色為主、粒形以短圓柱為主、主莖色以綠色為主，以上結果與本研究中的相一致，但重慶地區(qū)的小豆品種籽粒色以非紅色為主。重慶小豆地方品種數量性狀多樣性指數平均為1.989，與全國水平相當，這表明經過長期的馴化，表型性狀上并未發(fā)生明顯變異，而留種習慣上重慶地區(qū)老百姓更偏好非紅色籽粒的品種。

聚類分析中，第Ⅳ類群的材料多為株型直立，結莢習性有限，株高適中，底莢高度適中，適宜機械化生產，同時百粒重較大，具備良好的商品性，可做籽粒型商品種開發(fā)利用。第Ⅰ類群、第Ⅱ類群和第Ⅴ類群的材料的株高偏高，結莢習性以無限為主，改良其株型性狀后可作為白豆沙專用型材料進行開發(fā)。主成分分析結果顯示，前三個主成分將參試材料大致劃分為兩個區(qū)域，且這兩個區(qū)域的地方品種在地理分布上并未呈現一定的聚集，這與聚類分析的結果相印證。

喻少帆等[9]的篩選到高抗材料14份，占參試材料總數的2.8%，本研究從重慶地區(qū)的種質資源中篩選出6份高抗材料，占總數的10.1%，這表明重慶地區(qū)地方品種中高抗材料的比例是高于北方品種的。遺憾的是重慶地區(qū)小豆地方品種未篩選到免疫品種。本研究中，采用感病品種誘導田間發(fā)病，更好地模擬了自然發(fā)病條件，但采用室內人工接種可提供更高的選擇壓力，從而縮短選擇周期，因此在進一步的抗病品種篩選中，應在誘導田間發(fā)病基礎上結合室內接種鑒定，以獲取更優(yōu)良的抗病材料。

4 結論

重慶地區(qū)的小豆種質資源在空間分布上種內基因交流頻繁，并未發(fā)生明顯的種內變異，同時與重慶以外其他地區(qū)的種質交流同樣頻繁，這表明，重慶地區(qū)老百姓在小豆種質的馴化過程中，并未進行過多干預，很好地保留了小豆地方品種的原始狀態(tài)，在今后的種質資源研究工作中，應加大對重慶地區(qū)小豆種質資源的收集和保護力度。收集自第Ⅱ生態(tài)區(qū)的P500112012號品種的病情進展曲線下面積最小，收集自第Ⅲ生態(tài)區(qū)2015502404號品種的病情指數最低，這兩個品種均為白粉病高抗材料，可作為親本材料用于小豆白粉病抗病育種。