潘文婧 孫亞男 高陸思 曲夢(mèng)楠 張維耀 付春旭 姜世波 姜成喜 付亞書 王金星

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，152052，黑龍江綏化）

大豆起源于中國(guó)，有悠久的種植歷史，并且向東南以及南部各國(guó)傳播，于16 世紀(jì)進(jìn)入歐洲[1]。大豆籽粒富含油分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)和維生素，其中蛋白質(zhì)含量約占40%，脂肪含量約占20%，是人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要作物[2]。

大豆傳播到世界各地后，經(jīng)過不同生態(tài)環(huán)境的選擇，形成了豐富的種質(zhì)資源。2013 年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所[3]編制的《中國(guó)大豆品種資源目錄（續(xù)編三）》中編入了由20 多個(gè)國(guó)家引進(jìn)的3000 余個(gè)國(guó)外大豆種質(zhì)，可供科研使用。在育種及生產(chǎn)過程中利用國(guó)外種質(zhì)能夠提高大豆產(chǎn)量、增強(qiáng)抗性及改善品質(zhì)等，從而拓寬國(guó)內(nèi)大豆品種選育的遺傳基礎(chǔ)[4-5]。

我國(guó)已經(jīng)有許多育種工作者利用國(guó)外大豆種質(zhì)作為親本培育出新品種，如王源才[6]以Logbew與東農(nóng)47-1D 雜交選育出高產(chǎn)、早熟新品種東農(nóng)36 號(hào)；郭泰等[7]以合豐23 號(hào)為母本、克4430-20為父本雜交育成的合豐25 號(hào)適應(yīng)性強(qiáng)，且穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；胡國(guó)華等[8]利用國(guó)外品種DAWN 為父本、合豐25 號(hào)為母本雜交育成的紅豐八號(hào)比對(duì)照增產(chǎn)8.59%；郭泰等[9]利用美國(guó)矮稈大豆資源育成7 個(gè)大豆新品種。目前，我國(guó)引進(jìn)的國(guó)外種質(zhì)中，歐洲種質(zhì)數(shù)量相對(duì)較少，并且有效利用度不高。歐洲地理緯度與我國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)黑龍江省相似，因此在黑龍江省對(duì)歐洲大豆種質(zhì)進(jìn)行深入研究，同時(shí)與國(guó)內(nèi)大豆種質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析，篩選出品質(zhì)優(yōu)良、符合我國(guó)生產(chǎn)要求的歐洲種質(zhì)對(duì)培育適應(yīng)我國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)栽培的優(yōu)異品種有至關(guān)重要的作用[9-10]。

本文利用來自中國(guó)和歐洲的大豆種質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，分析在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，這些種質(zhì)在生育期、重要農(nóng)藝性狀及籽粒蛋白質(zhì)、油分含量等方面的差異，對(duì)來自中國(guó)和歐洲種質(zhì)進(jìn)行對(duì)比與評(píng)價(jià)，篩選適宜我國(guó)種植的優(yōu)異歐洲種質(zhì)，用以改良大豆遺傳基礎(chǔ)，提高產(chǎn)量，增強(qiáng)抗性，改善品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

共158 份大豆材料，其中歐洲大豆材料是由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供的來自塞爾維亞、奧地利、意大利、瑞士、烏克蘭、法國(guó)、羅馬尼亞、匈牙利、德國(guó)和波蘭10 個(gè)國(guó)家的79份材料，編號(hào)A1～A79（其中存在2 份重復(fù)材料，NS Atlas、CH22172/OBELIX）；中國(guó)79 份大豆材料由15 家單位提供，編號(hào)C1～C79。具體材料名稱及編號(hào)詳見表1。

表1 供試大豆材料明細(xì)Table 1 Details of test soybean materials

1.2 試驗(yàn)方法

158 份中國(guó)和歐洲大豆于2020、2021 年分別在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院新源基地（127°00′E，46°35′N）和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院院內(nèi)試驗(yàn)地（126°98′E，46°63′N）種植。黑龍江省綏化市年均降水量543mm，年均氣溫1.3℃～4.0℃，平均積溫2580℃，日照時(shí)數(shù)2600～2900h，無(wú)霜期120～140d[11]。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組法，小區(qū)為3 行區(qū)，行長(zhǎng)2m，行距65cm，株距6cm，重復(fù)3 次。在整個(gè)生育期內(nèi)進(jìn)行正常的田間管理，出苗后調(diào)查花色、茸毛、葉形和結(jié)莢習(xí)性等性狀，生育期數(shù)據(jù)主要調(diào)查出苗期、開花期和成熟期。在秋季成熟后每個(gè)小區(qū)取10 株考種，測(cè)量株高、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、主莖節(jié)數(shù)和百粒重等農(nóng)藝性狀。收獲后利用谷物分析儀測(cè)定粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并分別計(jì)算各性狀的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等。利用DPS 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)和歐洲大豆資源質(zhì)量性狀分析

在田間調(diào)查中記錄158 份中國(guó)和歐洲材料的主要質(zhì)量性狀（花色、葉形和茸毛色）。通過對(duì)比（表2）可知，中國(guó)和歐洲材料葉形有很大的差別，其中79 份歐洲材料均為卵圓形葉，而79 份中國(guó)材料中披針形葉占主要部分；歐洲材料中紫花比例達(dá)87.34%，而中國(guó)材料中紫花占63.29%；茸毛色在中國(guó)和歐洲材料中也有很大不同，歐洲材料棕色茸毛占55.70%，灰色茸毛占44.30%，而中國(guó)材料中僅有1 份材料為棕色茸毛，其余均為灰色茸毛。綜上，歐洲材料主要為卵圓形葉、紫花、棕毛；中國(guó)材料主要為披針形葉、紫花、灰毛。

表2 來自中國(guó)和歐洲大豆種質(zhì)質(zhì)量性狀分析Table 2 Analysis of quality traits of soybean germplasms from China and Europe

2.2 中國(guó)和歐洲大豆資源數(shù)量性狀分析

對(duì)79 份歐洲材料的主要農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀進(jìn)行田間調(diào)查及檢測(cè)（表3），對(duì)開花期和生育期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，開花期為38.54d，變異系數(shù)為17.00%；生育期為117.85d，變異系數(shù)為10.00%。對(duì)產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行分析，株高為110.30cm，底莢高度為19.54cm，主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)和單株無(wú)效莢數(shù)分別為17.50、1.21、45.44 和2.40，單株粒數(shù)為105.45，百粒重為17.28g。產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異系數(shù)范圍在8.84%～66.35%，排序?yàn)榘倭Ｖ兀贾旮撸贾髑o節(jié)數(shù)＜單株有效莢數(shù)＜單株粒數(shù)＜底莢高度＜單株無(wú)效莢數(shù)＜有效分枝數(shù)。其中，單株無(wú)效莢數(shù)和有效分枝數(shù)的變異系數(shù)均大于30%，有更加廣泛的變異范圍。粗蛋白質(zhì)含量為40.43%，變異系數(shù)為3.90%；粗脂肪含量為21.08%，變異系數(shù)為5.26%，其中粗脂肪含量的變異范圍更加廣泛。

表3 歐洲大豆材料數(shù)量性狀分析Table 3 Quantitative characteristic analysis of soybean materials in Europe

由表4 可知，79 份中國(guó)大豆材料平均開花期和生育期分別為35.96 和115.80d，開花期變異系數(shù)為11.00%，生育期變異系數(shù)為8.00%。產(chǎn)量相關(guān)性狀中株高為101.75cm，底莢高度為20.47cm，主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)和單株無(wú)效莢數(shù)分別為16.80、0.69、44.14 和2.15，單株粒數(shù)為108.99，百粒重為19.28g。產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異系數(shù)范圍在14.80%～102.29%，排序?yàn)榘倭Ｖ兀贾旮撸贾髑o節(jié)數(shù)＜底莢高度＜單株有效莢數(shù)＜單株粒數(shù)＜單株無(wú)效莢數(shù)＜有效分枝數(shù)。其中，單株無(wú)效莢數(shù)和有效分枝數(shù)的變異系數(shù)分別為79.82%和102.29%，均大于30%，有更廣泛的變異范圍。粗蛋白質(zhì)含量為39.63%，變異系數(shù)為3.97%；粗脂肪含量為21.21%，變異系數(shù)為5.72%，脂肪的變異范圍更加廣泛。

表4 中國(guó)大豆材料數(shù)量性狀分析Table 4 Quantitative characteristic analysis of soybean materials in China

按照中國(guó)高蛋白、高油大豆品種的審定要求[12]，對(duì)蛋白質(zhì)及脂肪含量進(jìn)行劃分，其中歐洲大豆籽粒粗蛋白質(zhì)含量在38.01%～40.00%的材料有26 份，占32.91%；粗蛋白質(zhì)含量在40.01%～45.00%的材料有48 份，占60.76%，未發(fā)現(xiàn)粗蛋白質(zhì)含量大于45.01%的材料。籽粒粗脂肪含量在18.01%～20.00%的材料有12 份，占15.19%；粗脂肪含量在20.01%～21.50%的材料有40 份，占50.63%；粗脂肪含量大于21.50%的材料有27 份，占34.18%。中國(guó)大豆籽粒粗蛋白質(zhì)含量在38.01%～40.00%的材料有34 份，占43.04%；粗蛋白質(zhì)含量在40.01%～45.00%的材料有30 份，占37.97%；僅1 份粗蛋白質(zhì)含量大于45.01%。籽粒粗脂肪含量在18.01%～20.00%的材料有9 份，占11.39%；粗脂肪含量在20.01%～21.50%的材料有39 份，占49.37%；粗脂肪含量大于21.50%的材料有30 份，占37.97%。

綜合分析以上結(jié)果，中國(guó)及歐洲大豆材料的主要農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀的變異系數(shù)范圍分別為3.97%～102.29%和3.90%～66.35%，變異系數(shù)最大的均為有效分枝數(shù)，最小的均為粗蛋白質(zhì)含量。根據(jù)表3 和表4 可知，歐洲材料的平均株高較大，最大值達(dá)165.62cm（A13），中國(guó)材料的百粒重較大，最大值為30.14g（C29）。中國(guó)大豆材料的粗蛋白質(zhì)及粗脂肪含量的變異系數(shù)均大于歐洲大豆材料，即中國(guó)大豆材料之間粗蛋白質(zhì)及粗脂肪含量的差異較大。中國(guó)大豆材料中有1 份為高蛋白大豆材料（C4），30 份為高油大豆材料；歐洲材料中有27 份高油大豆材料。這些品質(zhì)性狀優(yōu)異的材料可以為大豆遺傳改良提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.3 中國(guó)和歐洲大豆資源主要農(nóng)藝及品質(zhì)性狀相關(guān)性分析與主成分分析

2.3.1 相關(guān)性分析 79 份歐洲大豆的10 個(gè)農(nóng)藝性狀相關(guān)性數(shù)據(jù)（表5）顯示，呈顯著或極顯著正相關(guān)的有株高與有效分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)，有效分枝數(shù)與主莖節(jié)數(shù)、單株無(wú)效莢數(shù)，單株無(wú)效莢數(shù)與單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重，單株有效莢數(shù)與百粒重、單株粒數(shù)，單株粒數(shù)與百粒重；達(dá)顯著或極顯著負(fù)相關(guān)的有底莢高度與主莖節(jié)數(shù)，單株無(wú)效莢數(shù)與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量，單株有效莢數(shù)與粗蛋白質(zhì)，單株粒數(shù)與粗蛋白質(zhì)，百粒重與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量。

表5 歐洲大豆資源農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of agronomic traits of European soybean resources

79 份中國(guó)大豆的10 個(gè)農(nóng)藝性狀相關(guān)性數(shù)據(jù)（表6）顯示，呈顯著或極顯著正相關(guān)的有株高與有效分枝數(shù)，單株無(wú)效莢數(shù)與單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重，單株有效莢數(shù)與單株粒數(shù)；達(dá)顯著或極顯著負(fù)相關(guān)水平的有株高與單株無(wú)效莢數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)，有效分枝數(shù)與單株無(wú)效莢數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)，單株無(wú)效莢數(shù)與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量，單株有效莢數(shù)與粗蛋白質(zhì)含量，百粒重與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量。

表6 中國(guó)大豆資源農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of agronomic traits of soybean resources in China

中國(guó)和歐洲大豆種質(zhì)各性狀間的相關(guān)性整體趨勢(shì)相同，但二者之間仍存在差異。如成熟大豆株高，中國(guó)大豆株高越高，主莖節(jié)數(shù)、單株無(wú)效莢數(shù)、單株有效莢數(shù)和單株粒數(shù)越少，百粒重越低，蛋白質(zhì)和脂肪含量偏高；歐洲大豆的株高越高，各農(nóng)藝性狀的變化趨勢(shì)與中國(guó)大豆相反。歐洲大豆的主莖節(jié)數(shù)與株高、底莢高度和有效分枝數(shù)都呈顯著正相關(guān)，中國(guó)大豆的主莖節(jié)數(shù)與各性狀間的相關(guān)性明顯偏小，且大部分表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)性。

2.3.2 主成分分析 分別對(duì)大豆材料的10 個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析（表7），提取中國(guó)材料的2個(gè)主成分，貢獻(xiàn)率分別為99.91%和0.08%，累計(jì)貢獻(xiàn)率99.99%；提取歐洲材料的2 個(gè)主成分，貢獻(xiàn)率分別為99.83%和0.16%，累計(jì)貢獻(xiàn)率99.99%，基本能夠代表2 個(gè)地區(qū)大豆農(nóng)藝性狀的全部特征。

表7 中國(guó)和歐洲大豆資源主成分的特征向量值與貢獻(xiàn)率Table 7 The eigenvalues and contribution rates of principal components of soybean resources in China and Europe

中國(guó)和歐洲大豆主成分Ⅰ的貢獻(xiàn)率分別高達(dá)99.91%和99.83%，能反映2 個(gè)地區(qū)材料的基本特征。中國(guó)和歐洲大豆的主成分Ⅰ的特征向量載荷數(shù)值為正值且數(shù)值較高的性狀都是株高和單株粒數(shù)，說明2 個(gè)地區(qū)大豆都表現(xiàn)為植株高、多粒，這進(jìn)一步表明2 個(gè)地區(qū)大豆的相似點(diǎn)較多，歐洲大豆基本能適應(yīng)黑龍江省的耕作栽培條件。

3 討論

在大豆品種選育改良的過程中，優(yōu)異親本的利用是重要因素之一，國(guó)外引進(jìn)大豆由于其生態(tài)條件等因素與國(guó)內(nèi)存在差異，對(duì)于我國(guó)大豆遺傳基礎(chǔ)的拓寬及品種改良具有一定意義[13-14]。

本研究中所使用的歐洲材料為中國(guó)和歐洲政府合作引進(jìn)的歐洲大豆新品種，與國(guó)內(nèi)大豆品種親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。本研究對(duì)158 份大豆材料的農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將歐洲大豆與中國(guó)大豆進(jìn)行對(duì)比，以株高、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量和百粒重作為主要性狀進(jìn)行篩選。

分析可知，歐洲大豆材料的變異系數(shù)范圍為3.90%～66.35%，說明歐洲大豆材料性狀的遺傳多樣性較高，存在種質(zhì)間差異。其中A23、A24、A25、A26、A27、A31、A56、A61、A63 和A64生育期較長(zhǎng)，在收獲時(shí)尚未完全成熟，但以上品種中A26 粗蛋白質(zhì)和粗脂肪總含量高、A64 株高較大，雖然在本地區(qū)不適宜種植，但可將其作為優(yōu)良性狀親本對(duì)國(guó)內(nèi)大豆材料進(jìn)行遺傳改良。

歐洲大豆材料的株高為58.82～165.62cm，主莖節(jié)數(shù)為10.76～33.30，有效分枝數(shù)為0.10～3.32，平均為1.21；中國(guó)大豆材料的株高變化范圍為66.00～136.90cm，主莖節(jié)數(shù)變化范圍為11.30～26.48，有效分枝數(shù)變化范圍為0.10～3.88，平均為0.69。由以上數(shù)據(jù)可以看出，歐洲大豆材料較國(guó)內(nèi)大豆材料植株較高、莢密、多分枝。在79 份歐洲材料中，綜合主要性狀表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，A9、A10、A16、A18、A29、A36、A49、A61、A62、A64、A66和A76 表現(xiàn)優(yōu)異；在79 份中國(guó)材料中，C16、C17、C18、C20、C30、C34、C39、C41、C50、C51 和C52 綜合表現(xiàn)優(yōu)異。

歐洲大豆材料的粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量分別為36.34%～44.89%和18.51%～23.39%，中國(guó)大豆材料的粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量分別為36.33%～45.27%和16.93%～23.54%。歐洲材料中A2、A3、A5、A9、A10、A16、A28、A29、A30、A39、A70、A76 在粗蛋白質(zhì)及粗脂肪含量上表現(xiàn)優(yōu)異；中國(guó)材料C4、C10、C20、C30、C34、C39、C46、C51、C52、C54、C68 表現(xiàn)優(yōu)異。在接下來的研究中，將充分利用篩選得到的優(yōu)異種質(zhì)進(jìn)行遺傳改良，利用其優(yōu)異性狀配制雜交組合，對(duì)品種進(jìn)行改良，選育優(yōu)異新品種。

4 結(jié)論

綜上所述，歐洲大豆材料與中國(guó)大豆材料相比植株較高、莢多、分枝多，粗脂肪含量變化范圍較大，但部分品種無(wú)法適應(yīng)本土種植條件，生育期較長(zhǎng)，綜合主要農(nóng)藝性狀在中國(guó)和歐洲材料中篩選出12 個(gè)綜合表現(xiàn)優(yōu)異的材料，其中歐洲材料為A9、A10、A16、A29、A71 和A76，中國(guó)材料為C20、C30、C34、C39、C51 和C52。