不同来源大豆种质资源产量与品质性状评价.pdf
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1、江西农业学报 2023,35(06):1623ActaAgriculturaeJiangxiDOI:10.19386/ki.jxnyxb.2023.06.003不同来源大豆种质资源产量与品质性状评价王小翠,赵朝森*,彭任文,赵现伟,厉苏宁,孙丽萍,郭兵福*(江西省农业科学院 作物研究所/江西省油料作物生物学重点实验室/国家油料改良中心南昌分中心,江西 南昌 330200)摘 要:基于田间调查和室内考种获取的24个表型性状数据,对2254份不同来源大豆种质资源的产量与品质性状进行了分析。结果表明,供试种质产量相关性状存在丰富的遗传变异,7个主要描述型性状Simpson指数介于0.31080.69
2、72之间,其中荚色多样性指数最大,结荚习性多样性指数最小;7个主要产量相关性状变异系数介于18.5351.46之间,其中有效分枝数变异范围最大,主茎节数变异范围最小,结合株高与生育期筛选出短节间优异资源12份。大豆产量与株高、单株荚数等8个性状显著相关,相关系数介于0.0560.402之间,同时对8个产量相关性状进行分析,有3个主成分的特征值大于1。进一步分析发现大豆产量与株高、底荚高度、主茎节数以及单株粒重间存在显著线性回归关系,并结合产量与品质分析,筛选出高产优异种质6份和稳定高油优异种质4份,为高油高产大豆新品种培育提供了基因资源和参考。关键词:大豆;种质资源;产量性状;品质性状;评价分
3、析 中图分类号:S565.1 文献标志码:A 文章编号:1001-8581(2023)06-0016-08Evaluation of Yield and Quality Traits of Soybean Germplasms from Different Regional Sources WANGXiao-cui,ZHAOChao-sen*,PENGRen-wen,ZHAOXian-wei,LISu-ning,SUNLi-ping,GUOBing-fu*(CropsResearchInstitute,JiangxiAcademyofAgriculturalSciences/JiangxiPr
4、ovinceKeyLaboratoryofOilcropsBiology/NanchangBranchofNationalCenterofOilcropsImprovement,Nanchang330200,China)Abstract:Inthisstudy,theyieldandqualitytraitsof2254soybeangermplasmsfromdifferentregionalsourceswereanalyzedbasedon24phenotypictraitsobtainedfromfieldsurveysandindoortesting.Theresultsshowed
5、thattherewasabundantgeneticdiversityinyieldtraits,andtheSimpsonindexofthesevenmajordescriptivequalitytraitsrangedfrom0.3108to0.6972.Thematurepodcolordiversityindexwasthelargest,andthestemterminationdiversityindexwasthesmallest.Thecoefficientsofvariationforthesevenmajoryield-relatedtraitsrangedfrom18
6、.53to51.46,withthelargestrangeofvariationinthenumberofeffectivebranchesandthesmallestrangeofvariationinthenumberofnodesonmainstem.Atthesametime,12excellentresourceswithshortnodewereselectedbycombiningplantheightandgrowthperiod.Soybeanyieldwassignificantlycorrelatedwithitseightrelatedtraits,withcorre
7、lationcoefficientsrangingfrom0.056to0.402.Intheanalysisof8yield-relatedtraits,therewere3principalcomponentswitheigenvaluegreaterthan1.Furtheranalysisshowedthattherewasasignificantlinearregressionrelationshipbetweensoybeanyieldandplantheight,podheightatbottom,numberofnodesonmainstemandseedweightperpl
8、ant.Combiningyieldandqualityanalysis,6excellentgermplasmswithhighyieldand4excellentgermplasmswithstableandhighoilwerepreliminarilyscreened,whichcanprovidegeneticresourcesandreferenceforbreedingnewsoybeanvarietieswithhighoilandhighyield.Key words:Soybean;Germplasmresource;Yieldcharacter;Qualitycharac
9、ter;Evaluationanalysis大豆(Glycine max)是优质食用植物蛋白和油脂的主要来源,在人们日常生活中占有重要地位1-3。国产大豆综合竞争力不足,85%的市场需求依赖于进口,且进口大豆主要用于油脂压榨和满足饲用蛋白的需求4。“端好中国饭碗,确保粮食安全”,大豆供应的重大缺口已成为一个事关全局的战略性问题,2022年中央一号文件要求,大力实施大豆和油料产能提升工程,提高品种单产和含油收稿日期:2023-04-12基金项目:江西现代农业科研协同创新专项(JXXTCX202301、JXXTCXBSJJ202201);3000份大豆种质资源精准鉴定(江西)(19221942)。
10、作者简介:王小翠(1986),女,硕士,研究方向为大豆资源发掘与统计分析。*共同第一作者:赵朝森(1978),男,助理研究员,研究方向为大豆遗传育种。*通信作者:郭兵福。6 期王小翠等:不同来源大豆种质资源产量与品质性状评价17量是提高国产大豆自给率和综合竞争力的关键。2023年中央一号文件明确指出:“深入实施种业振兴行动,加快培育高产、高油大豆”。稀有、优异种质资源发掘与利用是突破性品种培育的关键。我国是大豆起源国,拥有全世界最丰富的大豆种质资源且遗传多样性丰富5,然而已深度鉴评的种质资源不足,尤其是突破性创新资源缺乏,限制了育种取得突破性进展。大豆产量及油分含量是多基因与环境互作的数量性状
11、6,遗传变异丰富,且产量、品质与主要产量相关性状间存在紧密联系。针对大豆产量及相关农艺性状的丰产性、多样性、相关性和主成分分析,初步解析了黄淮海地区夏大豆产量性状间的关系,其中单株粒重是对产量影响最大的农艺性状,其次是百粒重和生育期7-8。株高和底荚高度降低,也会导致大豆产量的下降9。通常,大豆产量与粗蛋白质含量呈显著负相关关系,与粗脂肪含量呈显著正相关关系10-11。因此,通过精准鉴定,明确不同来源大豆种质资源的产量及其品质性状,筛选出产量相关农艺性状优异的高油、高产大豆种质,对加快高油高产大豆品种选育进程具有重要意义。江西省自古就有种植大豆的传统,光、温、水资源丰富,适宜大豆生长,是南方多
12、作大豆主产区之一12。但相比周边省份,江西大豆育种进展相对滞后,已审定的26个品种含油量超过21.5%的只有6个,不足25%,因此,高油高产大豆种质创新与品种选育研究亟需加强。本研究对不同来源的2254份大豆种质资源进行了鉴定,明确其在江西的生态利用类型及其产量与品质性状特征特性,进而筛选出高油和产量性状优异的大豆种质,为通过优异资源利用,加速高油、高产大豆品种培育进程提供基因资源和参考。1 材料与方法1.1 试验材料供试大豆种质资源2254份,包括国内大豆种 质 资 源1394份、国 外 大 豆 种 质 资 源649份、“十三五”鉴定的优异种质资源56份和新增资源155份,均由中国农业科学院
13、作物科学研究所国家作物种质库提供。1.2 供试种质种植与表型数据采集供试种质于2021和2022年秋季种植于江西省农业科学院作物研究所江西省南昌县塔城大豆试验地。前茬作物为早稻,试验设计采用“Alphalatticedesign(ALD)”方法,每份种质2行区,2m行长,行距0.4m,株距0.1m,田间管理与当地秋大豆正常管理相同。参照邱丽娟等13编著的 大豆种质资源描述规范和数据标准 的方法,对播种期、出苗期、开花期、成熟期、花色、倒伏性、茸毛色、结荚习性等10个性状进行调查,成熟收获后每份种质选择连续10株,对荚色、株高、底荚高度、主茎节数、有效分枝数、第五节位高度、单株荚数、单株粒重、百
14、粒重、脐色和粒色等12个性状进行考种;对收获小区进行脱粒称重并折算单产,产量折算系数0.85;同时利用波通DA7250近红外谷物分析仪对每份种质的粗蛋白质和粗脂肪含量进行测定。1.3 数据分析利用Excel2010软件对各性状数据进行整理及绘图,并用IBMSPSSStatistics23和SASV8.0软件进行统计分析。2 结果与分析2.1 生态利用类型分析供试的2254份大豆种质资源在江西秋播鉴定,初花日数最小17d,最大59d,均值37.46d,变异系数18.87%;生育日数最小66d,最大133d,均值96.46d,变异系数10.96%。参照中国农业科学院作物科学研究所与吉林省农业科学院
15、大豆研究所14编著的 中国大豆品种志(20052014)秋大豆熟期类型划分方法,对供试材料生育日数进行分组,其中生育日数95d的早熟种质有1074份,占比48.14%;生育日数介于96105d之间的中熟种质有694份,占比31.11%;生育日数介于106115d之间的晚熟种质有427份,占比19.14%;生育日数116d的极晚熟种质有36份,占比1.61%。同时,对供试种质中源自江西的11份春大豆、7份秋大豆以及7份长江流域早中熟夏大豆的生育日数进行分析,11份春大豆生育日数介于7090d之间,平均为85d;7份长江流域早中熟夏大豆生育日数介于9198d之间,平均为95d;7份秋大豆介于991
16、10d之间,平均为104d;这表明了供试大豆种质生态利用类型以早熟(春大豆)或早中熟(夏大豆)种质为主,进一步筛选出14份极早熟优质大豆种质(表1)。2.2 描述性性状的遗传多样性分析对花色、荚色、茸毛色、脐色、种皮色、倒伏性、结荚习性等描述性性状的遗传多样性进行分析,花 色Simpson多 样 性 指 数 为0.5147,白 花 占江 西 农 业 学 报35 卷18比43.35%、紫花占比55.55%,白/紫花分离占比2.40%;倒伏性Simpson多样性指数为0.3202,不倒伏种质占比81.99%、重度倒伏和严重倒伏占比8.04%;茸毛色Simpson多样性指数为0.5066,灰毛占比4
17、9.65%,棕毛占比49.69%,灰/棕分离占比0.67%;结荚习性Simpson多样性指数为0.3108,有限结荚习性占比81.37%,亚有限结荚习性占比16.42%,无限结荚习性占比2.26%;荚色Simpson多样性指数最高为0.6972,以黄褐荚和灰褐荚为主;脐 色Simpson多 样 性 指 数 为0.4480,以 褐 脐为主,占比72.68%,其次是黑脐,占比11.48%,蓝脐种质仅有2份;粒色Simpson多样性指数为0.3608,以黄种皮居多,占比78.99%,其次是绿种皮占比9.18%,黑种皮占比6.80%,褐种皮占比4.56%,双色豆占比0.47%。上述分析表明供试种质描述
18、型性状具有丰富的遗传多样性,根据Simpson指数由大到小依次排序为荚色花色茸毛脐色粒色倒伏结荚习性(表2)。表1 特早熟优异大豆种质及其性状名称来源开花期/d生育日数/d花色倒伏性株高/cm主茎节数/节有效分枝数/个单株荚数/个百粒重/g90-3国内2566白不16.58.21.418.88.21赣黑豆1号新增2770紫不36.710.81.922.211.33兴化麻十子丙国内2870紫不21.310.51.825.012.43WDD01271国外3070紫不25.811.31.222.812.03五月(甲)国内3071紫不39.711.91.831.09.1344GN00030国内3571
19、紫轻倒47.413.82.636.29.36油232国内3271紫不37.410.62.235.311.52武进红茶豆国内3372白不40.111.61.87.516.88湘254国内3272紫不38.411.71.925.714.63N04国外2472紫不15.68.50.08.512.84N20国外2372紫不16.08.10.18.014.97N61国外2172紫不22.09.10.17.912.40N44国外2072白不19.96.90.67.413.79N48国外2272紫不20.27.70.38.613.57表2 描述性性状遗传多样性分析性状(统计数)颜色份数占比/%Simpson
20、指数荚色(2124)黄褐91042.840.6972灰褐62629.47其他58824.86花色(2254)白97743.350.5147紫125255.55白/紫552.40茸毛(2254)灰111949.650.5066棕112049.69灰/棕150.67脐色(2152)褐156472.680.4480黑24711.48其他34115.85粒色(2147)黄169678.990.3608绿1979.18其他25411.83倒伏性(2254)不倒184881.990.3202轻倒1366.03其他27011.98结荚习性(2254)有限183481.370.3108亚有限37016.42无
21、限512.262.3 产量相关性状分析供试种质株高变幅介于9.83148.6cm之间,平均为48.42cm,变异系数为37.19%;底荚高度变幅介于028.60cm之间,平均为8.11cm,变异系数为50.40%;主茎节数变幅介于6.0022.80节之间,平均为13.84节,变异系数为18.53%;有效分枝数变幅介于07.33个之间,平均为2.07个,变异系数为51.46%;第五节高变幅介于3.9021.10cm之间,平均为9.31cm,变异系数为20.84%;单株荚数变幅介于7.40159.83个之间,平均为41.12个,变异系数为45.48%;百粒重变幅介于5.5744.30g之间,平均为
22、17.19g,变异系数为29.58%。按变异系数由大到小依次排序为分枝数底荚高度单株荚数株高百粒重第五节高主茎节数(表3)。并筛选出一批矮秆(15cm)、高秆(124cm)、少节(7节)、多节(21.5)、多分枝(6个)、多荚(138个)和特大粒(40g)等特异种质(表4)。节间长度是大豆产量和理想株型的重要性状之一,与植株结荚能力和抗倒伏能力密切相关。供试材料中生育日数86d的种质有343份,平均节6 期王小翠等:不同来源大豆种质资源产量与品质性状评价19间长度为3.13cm,最小值为1.46cm,最大值为5.24cm;生育日数介于8795d之间的种质有726份,平均节间长度为3.23cm,
23、最小值为1.50cm,最大值为5.94cm;生育日数介于96104d之间的种质有595份,平均节间长度为3.40cm,最小值为1.60cm,最大值为6.63cm;生育日数介于105113d之间的种质有441份,平均节间长度为3.88cm,最小值为1.39cm,最大值为8.59cm;生育日数114d的种质有101份,平均节间长度为4.04cm,最小值为2.46cm,最大值为9.56cm。结合春、夏、秋大豆秋播平均株高与生育日数结果,筛选出生育日数86d,株高40cm且平均节间长度2.8cm的早熟短节间资源2份;生育日数介于8795d之间,株高50cm且平均节间长度3.0cm的中熟短节间资源1份;
24、生育日数介于96103d之间,株高60cm且平均节间长度3.4cm的晚熟短节间资源7份;生育日数114d,株高60cm且平均节间长度3.5cm的极晚熟短节间资源2份(表5)。表3 产量相关性状分析性状考察数最小值最大值平均值标准差变异系数%株高/cm21949.83148.6048.4218.0137.19底荚高度/cm2193028.608.114.0950.40主茎节数/节21936.0022.8013.842.5718.53有效分枝数/个219307.332.071.0751.46第五节高/cm21933.9021.109.311.9420.84单株荚数/个21937.40159.834
25、1.1218.7045.48百粒重/g21545.5744.3017.195.0829.58表4 产量相关性状优异种质筛选名称来源生育日数/d株高/cm主茎节数/节有效分枝数/个单株荚数/个百粒重/g粗蛋白质/%粗脂肪/%特性浙农8号国内1059.86.22.215.826.745.915.5矮秆WDD01449国外8812.06.03.022.027.544.718.7矮秆江阴六月白国内10312.87.02.517.521.444.616.3矮秆STA国外8913.89.20.816.027.642.120.2矮秆WDD00770国外10114.57.01.029.033.445.516.
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