周桂梅　陳琳　劉振興　陳健　亞秀秀　劉志軍

摘要：為了篩選優(yōu)良品種的小豆，促進(jìn)小豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展，選取28個參加食用豆體系國家鑒定的小豆新品種資源，運用相關(guān)性分析、灰色關(guān)聯(lián)度、主成分分析和聚類分析等方法，對28個小豆品種資源的生育期、株高、主莖分枝、主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、莢長、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量這9個農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析和評價。結(jié)果顯示：28個小豆品種資源在8個農(nóng)藝性狀（除生育期外）上均表現(xiàn)了顯著的差異性，變異系數(shù)在10.51%～30.35%之間。8個性狀之間，株高和主莖節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)和主莖節(jié)數(shù)、百粒質(zhì)量和主莖分枝、莢長和單莢粒數(shù)、產(chǎn)量和單莢粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，其他性狀之間沒有顯著相關(guān)性。通過主成分分析和聚類分析可以看出，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1這3個品種的得分排在前3名，綜合性狀較好。通過灰色關(guān)聯(lián)度分析得出，品種產(chǎn)量和性狀之間關(guān)聯(lián)度密切的前4位為主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單莢粒數(shù)、百粒質(zhì)量。通過本試驗結(jié)果可以看出，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1這3個品種綜合表現(xiàn)好，適宜在河北省唐山地區(qū)及生態(tài)相同區(qū)域種植。

關(guān)鍵詞：小豆；種質(zhì)資源；農(nóng)藝性狀；灰色關(guān)聯(lián)度；主成分；聚類分析；變異系數(shù)

中圖分類號：S521.02 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）21-0044-06

小豆［Vigna angularis （Wild） Ohwi & Ohashi］染色體組為2n＝22，其籽粒含有人體必需的鐵、鈣、磷等元素以及18種氨基酸，其蛋白質(zhì)含量比禾谷類作物高2～3倍［1］。小豆在我國主要在東北、華北和西北地區(qū)種植［2］。我國小豆品種主要有唐山紅小豆、天津紅小豆、東北大紅袍、寶清紅等，產(chǎn)品主要用于出口；由于營養(yǎng)豐富，小豆在國內(nèi)外市場上具有較強(qiáng)的競爭力，有良好的發(fā)展?jié)摿颓熬?；但小?guī)模、低效益的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，加上對小作物的不夠重視，導(dǎo)致小豆生產(chǎn)用種老化，阻礙了其產(chǎn)業(yè)發(fā)展［3-4］。因此，篩選優(yōu)良品質(zhì)的小豆新品種，對于提高小豆在國內(nèi)外市場上的競爭力和促進(jìn)小豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

農(nóng)藝性狀是判斷小豆品種是否適合引進(jìn)和推廣的重要指標(biāo)，生育期、莢粒數(shù)、百粒質(zhì)量等指標(biāo)在已有研究中得到廣泛的關(guān)注［5-11］。本研究利用灰色關(guān)聯(lián)度、主成分分析、聚類分析等方法，對28份國家鑒定小豆資源進(jìn)行綜合評價，以期篩選出適合當(dāng)?shù)胤N植和推廣的優(yōu)良品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小豆品種資源28份，來自國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系各崗位專家和試驗站，詳見表1。

1.2 試驗場地

試驗于2011年和2022年6—10月在河北省唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗場（39°37′N，118°12′E）進(jìn)行，海拔17.3 m，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量406 mm，全年日照時數(shù)2 600～2 900 h，年平均氣溫12.5? ℃，無霜期180～190 d。

1.3 試驗設(shè)計以及測定方法

種植土壤地勢平坦，地力均勻，肥力中上等。小區(qū)面積12.5 m2，5行區(qū)，株距15 cm，行距50 cm，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。田間調(diào)查各資源的生育期，成熟后隨機(jī)選取5株，調(diào)查株高、主莖分枝、主莖節(jié)數(shù)、莢長、單莢粒數(shù)、單株莢數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)程須珍等的《小豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》［12］進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)結(jié)果分析

1.4.1 農(nóng)藝性狀變異系數(shù)和遺傳多樣性分析

用Excel 2003軟件計算各數(shù)據(jù)的平均值（x）、變異系數(shù)（CV），對各性狀的遺傳多樣性進(jìn)行評價。

1.4.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論要求，把28個小豆品種的9個性狀組成1個灰色系統(tǒng)，系統(tǒng)中的每個因素分別為其中的1個品種，以參試品種性狀指標(biāo)[WTHX]X[WTBZ]i（i=1，2，3，…，28）=｛Xi（1），Xi（2），…，Xi（9）｝=｛株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)、單株莢數(shù)、莢長、單莢粒數(shù)、百粒質(zhì)量、生育期、產(chǎn)量｝形成的數(shù)列作為比較數(shù)列，以對照品種各項性狀指標(biāo)為[WTHX]X[WTBZ]0=｛X0（1），X0（2），…，X0（9）｝組成的數(shù)列作為參考數(shù)列，各品種性狀指標(biāo)的平均值見表2，根據(jù)數(shù)據(jù)計算田間性狀間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度。

關(guān)聯(lián)系數(shù)：

等權(quán)關(guān)聯(lián)度：

其中：Δi（k）=|X0（k）-Xi（k）|，為數(shù)列[WTHX]X[WTBZ]0與[WTHX]Xi在第 k點的絕對值；minΔi（k）為二級最小差；maxΔi（k） 為二級最大差；ρ為分辨系數(shù)，通常取值0.5；ε為關(guān)聯(lián)系數(shù)；k為評估的性狀數(shù)；n為參試品種數(shù)。

1.4.3 聚類分析和主成分分析

利用DPS 7.05軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、聚類分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間性狀統(tǒng)計分析

由表2可知，除生育期的變異系數(shù)偏?。?.12%）外，其余幾個性狀的變異系數(shù)均較大（>10%），其中單株莢數(shù)的變異系數(shù)最大，為30.35%。這說明28個品種的表現(xiàn)類型豐富，可以作為育種方向進(jìn)行選擇，為品種的改良提供了依據(jù)。

2.2 農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

從表3可以看出，8個農(nóng)藝性狀間，株高和主莖節(jié)數(shù)、莢長和單莢粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，單株莢數(shù)和主莖節(jié)數(shù)、百粒質(zhì)量和主莖分枝呈顯著正相關(guān)，其他癥狀之間沒有顯著相關(guān)性。

2.3 小豆資源的聚類分析

用歐氏距離、離差平方和法進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖1。由圖1可以看出，歐氏距離為 6.637 0 時，28個小豆品種資源可以分為四大類，其中1、3、6、10、27聚為一類，性狀表現(xiàn)為莢長較長、產(chǎn)量較高；2、4、8、9聚為一類，性狀表現(xiàn)為株高中等、百粒質(zhì)量較小；5、13、19、20、7、22、11、17、23、16、26聚為一類，性狀表現(xiàn)為產(chǎn)量較高；12、15、21、28、14、18、24、25聚為一類，性狀表現(xiàn)為株高較高、主莖節(jié)數(shù)較多、主莖分枝較多、莢長較長。

2.4 小豆資源的主成分分析

2.4.1 主成分分析 對28個小豆品種資源的9個農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析（表4），其中前5個主成分累計貢獻(xiàn)率達(dá)到83.17%，基本可以代表28個品種資源的主要遺傳信息；第1主成分（F1）的特征值為2.318 9，貢獻(xiàn)率為25.77%，其中主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)的貢獻(xiàn)較大，載荷值分別為0.651 2、0.653 1；第2主成分（F2）的特征值為1.717 1 貢獻(xiàn)率為19.07%，其中產(chǎn)量、莢長、單莢粒數(shù)的貢獻(xiàn)較大，載荷值分別為-0.706 3、0.680 2、0.673 5；第3主成分（F3）的特征為為1.358 4，貢獻(xiàn)率為15.10%，其中生育期、百粒質(zhì)量的貢獻(xiàn)較大，載荷值分別為0.641 8、0.559 3；第4主成分（F4）的特征值為1.119 7，貢獻(xiàn)率為12.44%，其中單株莢數(shù)的貢獻(xiàn)率最大，載荷值為-0.732 1；第5主成分（F5）的特征值為0.971 6，貢獻(xiàn)率為10.79%，其中生育期的貢獻(xiàn)率最大，載荷值為0.729 2。

2.4.2 綜合評分評價

計算各個品種資源的主成分得分，根據(jù)5個主成分的貢獻(xiàn)率及其得分，建立綜合評分評價數(shù)學(xué)模型：F=（25.77×F1+19.07×F2+15.10×F3+12.44×F4+10.79×F5）/83.17，根據(jù)這個模型計算各個資源性狀的綜合得分，并根據(jù)得分對品種的品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)良排序，結(jié)果見表5，可以看出，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1的得分排在前3名，綜合性狀較好。

2.5 灰色關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)度除了可以對品種的優(yōu)劣進(jìn)行評價［13-15］，還可以通過關(guān)聯(lián)系數(shù)尋求各個性狀之間的關(guān)系。把原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，求得關(guān)聯(lián)系數(shù)和等權(quán)關(guān)聯(lián)度，結(jié)果見表6。

由表6可以看出，品種產(chǎn)量、性狀之間關(guān)聯(lián)度密切的前4位為主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單莢粒數(shù)、百粒質(zhì)量。

3 結(jié)論和討論

衡量一個小豆品種是否優(yōu)質(zhì)，除了產(chǎn)量性狀外，還要考慮生育期、株高、百粒質(zhì)量等性狀是否符合當(dāng)?shù)匦枨蟆１狙芯繉?8個參加國家鑒定的小豆新品種資源進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度、主成分分析和聚類分析，結(jié)果顯示：28個品種的9個農(nóng)藝性狀中，除生育期的變異系數(shù)偏?。?.12%）外，其余8個性狀的變異系數(shù)均大于10%，說明這28個品種的變異較大，表現(xiàn)比較多樣，遺傳比較豐富，可以作為育種資源加以利用。

通過對除生育期外的8個性狀進(jìn)行相關(guān)性分析顯示，8個性狀間，株高和主莖節(jié)數(shù)、莢長和單莢粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，單株莢數(shù)和主莖節(jié)數(shù)、百粒質(zhì)量和主莖分枝數(shù)呈顯著正相關(guān)，其他癥狀之間沒有顯著的相關(guān)性，可以根據(jù)育種目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)選擇。

用歐氏距離、離差平方和法進(jìn)行聚類分析，在歐氏距離為6.6370時，28個資源可以分為四大類：第1類有5個品種，性狀表現(xiàn)為莢長較長、產(chǎn)量較高；第2類有4個品種，性狀表現(xiàn)為株高中等、百粒質(zhì)量較小；第3類有11個品種，性狀表現(xiàn)為產(chǎn)量較高；第4類有8個品種，性狀表現(xiàn)為株高較高、主莖節(jié)數(shù)較多、主莖分枝數(shù)較多、莢長較長。這些資源可以作為目標(biāo)性育種的親本進(jìn)行選擇。

根據(jù)對小豆品種的主成分分析綜合評價，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1的得分排在前3名，綜合性狀較好。適宜在當(dāng)?shù)胤N植和推廣。

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析，品種產(chǎn)量和性狀之間關(guān)聯(lián)度密切的前4位為主莖分枝、主莖節(jié)數(shù)、單莢粒數(shù)、百粒質(zhì)量；根據(jù)相關(guān)性分析，產(chǎn)量和田間性狀的相關(guān)性排序前4位為單莢粒數(shù)、主莖分枝數(shù)、株高、主莖節(jié)數(shù)。結(jié)合2種分析結(jié)果，主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、單莢粒數(shù)和小豆產(chǎn)量有密切的關(guān)系，可作為小豆育種研究的選種依據(jù)。

本研究選取2021年、2022年的平均數(shù)據(jù)加以分析，結(jié)果和前人的研究結(jié)果［5，9-11］基本一致，有個別性狀的表現(xiàn)有差異，可能和品種的地域表現(xiàn)或者試驗當(dāng)年的氣候及生產(chǎn)條件有關(guān)，需要做進(jìn)一步的研究加以驗證。

大田種植小豆情況下，除了要選擇優(yōu)良品種外，栽培方法和病蟲害防治同樣重要。在選育和選擇優(yōu)良品種的同時，還要研究和品種配套的栽培模式及其病蟲害的防治方法。三者相輔相成，促進(jìn)小豆產(chǎn)業(yè)更快更好地發(fā)展。

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收稿日期：2023-04-14

基金項目：國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（編號：CARS-08-Z03）；河北省唐山市科技計劃（編號：22150218A）。

作者簡介：周桂梅（1979—），女，河北唐山人，助理研究員，主要從事食用豆育種及栽培研究。E-mail：57552490@qq.com。