黑龍江省中熟大豆品種葉片主要生理性狀的變化

費志宏， 薛盈文， 劉夢紅， 朱洪德

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 黑龍江 大慶163319）

大豆產(chǎn)量增加取決于品種的遺傳改良和耕作栽培條件的改善，其中遺傳改良使大豆產(chǎn)量每年增加0．5%～1．0%［1－5］。產(chǎn)量增加的同時，大豆品種的農(nóng)藝性狀、生理性狀也表現(xiàn)出明顯的改進，與農(nóng)藝性狀相比，生理性狀的變化幅度較小［6］。Morrison等［7］研究了加拿大大豆品種生理性狀的變化，結(jié)果表明，58年來大豆品種的產(chǎn)量隨育成年代呈線性增加，產(chǎn)量與收獲指數(shù)、葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度呈顯著正相關(guān)。趙洪祥等［8］對吉林省82年來育成大豆品種產(chǎn)量和葉片生理性狀變化的研究表明，R2期大豆葉片的比葉重、硝酸酶活性、可溶性糖含量隨品種育成年代的推進而增加，并與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。

本試驗通過對黑龍江省1981—2010年審定的30個推廣面積大的中熟大豆品種葉片主要生理性狀的研究，了解大豆改良過程中葉片主要生理性狀的變化趨勢，以及各葉片生理性狀作為大豆高產(chǎn)育種選擇指標(biāo)的可行性，為黑龍江省大豆高產(chǎn)育種提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材 料

選取黑龍江省1981—2010年育成的30個中熟大豆品種（表1）為試驗材料。

表1 試驗用大豆品種

1．2 方 法

試驗于2013年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)業(yè)科研所試驗田進行。田間試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，3行區(qū)，行長3 m，行距65 cm，株距5 cm。

在R2期（盛花期），選擇晴朗天氣的09：00—11：00時，用Li－6400型便攜式光合作用測定系統(tǒng)，采用光照強度為1 000μmol／（m2·s）的固定紅藍光源，測定自上數(shù)第3片3出復(fù)葉的中間小葉片的凈光合速率和蒸騰速率，每個品種測3枚葉片，重復(fù)3次，取平均值；采用分光光度計測量葉片葉綠素含量［9］；采用打孔烘重法測定比葉重；采用蒽酮法測定葉片可溶性糖含量［9］；采用考馬斯亮藍G－250法測定葉片可溶性蛋白含量［9］；采用磺胺比色法測定葉片硝酸還原酶活性［9］。收獲后小區(qū)測產(chǎn)。

1．3 數(shù)據(jù)分析

用DPS 7．05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析試驗數(shù)據(jù)，使用Excel 2003作圖。

2 結(jié)果與分析

2．1 葉片凈光合速率和蒸騰速率的變化

對R2期不同年代育成品種的凈光合速率和蒸騰速率的測定結(jié)果進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：凈光合速率、蒸騰速率均隨育成年代的推進顯著增加，與品種的育成年代分別呈極顯著正相關(guān)和顯著正相關(guān)（圖1－A，圖1－B）。根據(jù)回歸方程計算，30年來凈光合速率和蒸騰速率分別增加了6．64%和6．65%，平均每年增幅均約為0．22%。

圖1 不同年代育成中熟大豆品種光合速率和蒸騰速率的變化

2．2 葉片葉綠素含量和比葉重的變化

對R2期不同年代育成品種葉綠素含量和比葉重的測定結(jié)果進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：葉綠素含量和比葉重均隨育成年代的推進顯著增加，與品種的育成年代分別呈顯著正相關(guān)和極顯著正相關(guān)（圖2－A，圖2－B）。根據(jù)回歸方程計算，30年來葉綠素含量和比葉重分別增加了8．3%和8．14%，平均每年增加0．28%和0．27%。

2．3 葉片可溶性糖含量的變化

對R2期不同年代育成品種葉片可溶性糖含量的測定結(jié)果進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：可溶性糖含量隨育成年代的推進顯著增加，與品種的育成年代呈極顯著正相關(guān)（圖3）。根據(jù)回歸方程計算，2010年育成大豆品種葉片可溶性糖含量較1981年育成品種增加了16．83%，平均每年增加0．56%。

圖2 不同年代育成中熟大豆品種葉綠素含量和比葉重的變化

圖3 不同年代育成中熟大豆品種葉片可溶性糖含量的變化

2．4 葉片可溶性蛋白含量的變化

對R2期不同年代育成品種葉片可溶性蛋白含量的測定結(jié)果進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：可溶性蛋白含量隨育成年代的推進顯著增加，與品種的育成年代呈顯著正相關(guān)（圖4）。根據(jù)回歸方程計算，2010年育成大豆品種與1981年育成品種相比，葉片可溶性蛋白含量增加了11．37%，平均每年增加0．38%。

2．5 葉片硝酸還原酶活性的變化

對R2期不同年代育成品種葉片硝酸還原酶活性的測定結(jié)果進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：硝酸還原酶活性隨育成年代的推進顯著增加，與品種的育成年代呈極顯著正相關(guān)（圖5）。根據(jù)回歸方程計算，2010年育成大豆品種葉片硝酸還原酶活性比1981年育成品種增加了9．55%，平均每年增加0．32%。

圖4 不同年代育成中熟大豆品種葉片可溶性蛋白含量的變化

圖5 不同年代育成中熟大豆品種葉片硝酸還原酶活性的變化

2．6 不同年代育成中熟大豆品種產(chǎn)量與葉片主要生理性狀的相關(guān)性

相關(guān)分析結(jié)果表明（表2），產(chǎn)量與凈光合速率、硝酸還原酶活性呈極顯著正相關(guān)（r分別為0．576 2＊＊和0．491 9＊＊），與葉綠素含量、比葉重呈顯著正相關(guān)（r分別為0．407 8＊和0．399 5＊），與蒸騰速率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量呈正相關(guān)但不顯著。說明凈光合速率、硝酸還原酶活性、葉綠素含量和比葉重可以作為高產(chǎn)育種過程中選擇的指標(biāo)性狀。

3 結(jié) 論

黑龍江省30年來由于大豆品種的遺傳改良，提高了大豆的產(chǎn)量，改進了農(nóng)藝性狀，同時生理性狀也得到了改良。大豆葉片光合速率、蒸騰速率、葉綠素含量、比葉重、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、硝酸還原酶活性均隨年代推進而顯著增加；產(chǎn)量與葉片凈光合速率、硝酸還原酶活性呈極顯著正相關(guān)，與葉綠素含量、比葉重呈顯著正相關(guān)。凈光合速率、硝酸還原酶活性、葉綠素含量和比葉重作為高產(chǎn)育種過程中選擇的指標(biāo)性狀是可行的。

表2 大豆品種產(chǎn)量與主要生理性狀的相關(guān)系數(shù)

［1］崔章林，蓋鈞鎰，T E Carter Jr，等．中國大豆育成品種及其系譜分析（1923－1995）［M］．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998：9－13．

［2］Karmaker P G，Bhatnagar P S．Genetic improvement of soybean varieties released in India 1969 to 1993［J］．Euphytica，1996，90（1）：95－103．

［3］Ustun A，Allen F L，English B C．Genetic progress in soybean of the US Midsouth［J］．Crop Science，2001，41：993－998．

［4］Morrison M J，Hume D J R，Cober E R．Agronomicl changes from 58 years of genetic improvement of short－season soybean cultivars in Canada［J］．Agronomy Journal，2000，92：780－784．

［5］費志宏，薛盈文，劉夢紅，等．黑龍江省中熟大豆品種遺傳改良過程中產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀的演變［J］．大豆科學(xué)，2014，33（6）：837－840．

［6］徐克章．大豆品種產(chǎn)量遺傳改良過程中某些生理性狀的變化［J］．吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，30（4）：407－414．

［7］Morrison M J，Voldeng H D，Cober E R．Physiological changes from 58 years of genetic improvement of short－season soybean cultivars in Canada［J］．Agronomy Journal，1999，91：685－689．

［8］趙洪祥，徐克章，楊光宇，等．吉林省82年來育成大豆品種的產(chǎn)量和葉片部分生理特性變化及相互關(guān)系［J］．作物學(xué)報，2008，34（7）：1 259－1 265．

［9］郝建軍，劉延吉．植物生理學(xué)實驗技術(shù)［M］．沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2001：9－11，64－67，71－74，144－145．