人工春化對不同基因型蠶豆生長表型及發(fā)育形態(tài)的影響

邵奇+袁星星+于龍龍+崔瑾+陳新+吳春芳

摘要：為了解不同蠶豆品種對人工春化響應(yīng)的差異性，篩選適合江蘇地區(qū)栽培的且適于進行人工春化的蠶豆品種，對來自全國各地的50份蠶豆資源進行篩選，人工春化處理后觀察并記錄其生長表型及生育形態(tài)。結(jié)果顯示：春播蠶豆主要來源于北方，春化敏感程度低；冬性蠶豆主要來源于南方，春化敏感度高，適合江蘇地區(qū)；移栽初期，春化處理的植株在生長高度、有效分枝數(shù)上不如非春化植株，生長后期逐漸持平；春化植株的開花時間比非春化的提前10～60 d。根據(jù)提前開花時長初步篩選出云南尕巴山尕大豆、啟東大青菜豆、鹽城綠皮蠶豆等適合江蘇地區(qū)的春化品種。

關(guān)鍵詞：蠶豆；人工春化；表型；生育形態(tài)；基因型

中圖分類號： S643.602 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0218-04

蠶豆（Vicia faba L.）為一年生草本植物，英文名broadbean、fababean，蠶豆在植物分類學(xué)上屬豆科（Leguminosae）蝶形花亞科（Papilionoideae）野豌豆族（Vicieae）野豌豆屬（巢菜屬Vicia L.）[1]。蠶豆一般分冬性、春性和中間型品種，多數(shù)冬性蠶豆需要經(jīng)歷冬天的低溫過程才能正常開花結(jié)莢，這個低溫的過程就是自然春化，冬性蠶豆一般生育期較長，提早上市具有重要的意義[2]。冬性蠶豆占全國種植面積的大部分，主要分布在云南、四川和長江流域一帶。通過人工手段的春化可以使蠶豆的生長生育形態(tài)有明顯變化，大棚模擬蠶豆生長的環(huán)境可以使其開花結(jié)莢提早，產(chǎn)量也大幅增加[3]。如陳華等以大朋一寸為材料研究了春化時間對蠶豆生理指標的影響[4]，卞曉春等研究了不同春化處理對通鮮二號的影響[5]。這些研究豐富了蠶豆春化的技術(shù)手段，為我們篩選高產(chǎn)早上市的蠶豆品種提供了選擇方向。通過人工手段誘導(dǎo)蠶豆春化技術(shù)，已經(jīng)實現(xiàn)了個別蠶豆品種在江蘇地區(qū)提早上市，在生產(chǎn)上大范圍推廣應(yīng)用的經(jīng)濟效益顯著[6]。由于對于春播資源和秋播資源的劃分并不是很明顯，蠶豆品種間對春化響應(yīng)的差異也鮮有研究，春化處理對蠶豆生長表型及發(fā)育形態(tài)的影響并不清楚。本試驗從江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所豆類研究室保存的種質(zhì)資源中選取50個來自不同區(qū)域的蠶豆資源為研究對象，對其進行人工春化處理，觀察不同品種間春化及非春化處理，植株在生長表型及生育期出現(xiàn)的變化，篩選適合江蘇地區(qū)人工春化種植的蠶豆品種，以揭示不同地區(qū)蠶豆品種間對春化響應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系，為后期蠶豆種質(zhì)資源鑒定、遺傳多樣性等研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從蠶豆資源中非完全隨機挑選50個蠶豆品種，來自主要的蠶豆種植區(qū)（包括四川、云南、江蘇、甘肅、貴州、安徽等地），覆蓋春播及冬播品種。材料均由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所豆類研究室提供。

1.2 試驗方法

試驗于2015年3—8月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所豆類研究室實驗室和六合實驗基地進行。

1.2.1 種子觀察分類 從種質(zhì)資源庫中根據(jù)來源隨機選擇品種，共將50個品種（表1）的蠶豆根據(jù)籽粒大小大致分為大、中、小3個種類，分別記錄50個蠶豆品種的百粒質(zhì)量和顏色，為后續(xù)試驗作對比。

1.2.2 人工春化處理 選取大小一致、粒型飽滿的種子浸種、催芽后轉(zhuǎn)入春化處理。處理選用光照培養(yǎng)箱，溫度調(diào)節(jié)至10 ℃，光照度為0。每天定時觀察，保持種皮濕潤，及時清洗種皮表面酸性有機質(zhì)，防止種粒腐敗，在12 d時結(jié)束春化處理。將春化處理過的豆芽轉(zhuǎn)入常溫環(huán)境脫春化，煉苗1～2 d后播種至大田，常規(guī)田間管理。

1.2.3 植株開花形態(tài)初步觀察 篩選50個不同區(qū)域的蠶豆品種，分為春化和非春化2個對照組，設(shè)置5個重復(fù)。定植后待蠶豆出芽后統(tǒng)計出芽率及生長勢。出芽勢按出芽高度及生長密度分為強中弱3個梯度，出芽率按出芽數(shù)量大致分為5個梯度。待2個月左右大部分植株開花后，觀察并統(tǒng)計不同品種植株開花的情況，記錄種間早晚差異。

1.2.4 生長發(fā)育形態(tài)的記錄統(tǒng)計 從50個品種中選擇長勢良好、開花期差異明顯的30個品種，春化處理后種植于溫室，設(shè)置3個重復(fù)組。從出芽開始，每10 d測量1次所有植株的株高、側(cè)枝數(shù)、分枝數(shù)，直至植株長勢停止。記錄所有植株的現(xiàn)蕾期、花苞期、開花期及結(jié)莢期。獲得莢粒的種子做好記錄。

2 結(jié)果與分析

2.1 50個蠶豆品種初篩

從表1可以看出，有部分沒有出芽及開花的植株，如成都小粒蠶豆和蘇蠶0339春化與非春化處理都出芽卻沒有開花，因此除去這些未能正常生長的品種。在50個品種的蠶豆生長過程中，春化和非春化的處理蠶豆的開花及出芽情況出現(xiàn)了明顯差異，部分非春化植株生長優(yōu)勢明顯，但是花期較春化植株晚，如甘肅臨蠶5號、甘肅臨蠶6號、甘肅臨蠶9號雖然都來自甘肅，初步觀察顯示春化植株開花和花謝的時間都早于非春化植株，春化處理的出芽勢都弱于非春化植株。同時也存在春化處理生長勢及開花都優(yōu)于非春化的品種（如四川綿陽蠶豆和啟東大青菜豆），春化植株出芽勢強，開花提早明顯，品種籽粒大，適宜江蘇市場需求。在表1中，也出現(xiàn)地域間差異或者春播和秋播蠶豆對春化的敏感性出現(xiàn)較大差異的情況，例如四川、云南、江蘇等地的蠶豆出芽情況普遍好于甘肅、青海等地。開花時間因品種差異各有不同，但為后續(xù)品種篩選和形態(tài)觀察提供了參考。

從表1中對植株的統(tǒng)計分析可以發(fā)現(xiàn)，在植株的地理差異中，開花的早晚存在聯(lián)系。其中，春化植株響應(yīng)明顯的品種主要來源是江蘇、云南、四川等地，而春化響應(yīng)不明顯的品種主要來自甘肅、青海等偏低溫寒冷的區(qū)域。不同來源的品種對溫度的敏感性有所不同，越往溫?zé)釒^(qū)域的蠶豆品種對溫度的感受越敏感，表明四季分明的地區(qū)中，蠶豆春化的效果要更好。其中，春化響應(yīng)效果好的品種占比并不是很高，春化植株長勢及開花情況優(yōu)于非春化的品種占20%，春化響應(yīng)不明顯的占54%，剩余的26%春化植株弱于非春化植株，從中進一步篩選30個品種植株進行后續(xù)的溫室栽培。選出的30個品種（甘肅臨蠶6號、貴州黃皮蠶豆、國家豆試04-3、昆明大蠶豆、蘭州小青皮、南通大青皮、南通黃皮蠶豆、啟東2號、啟東大青菜豆、青海12號、青海3號蠶豆、青海6號、青海9320-15、四川綿陽蠶豆、四川資SC038、四川資SC045、四川資SC053、四川資SC084、通鮮2號、通鮮6號、皖渦陽大青皮、皖渦陽小青皮、皖五河大青豆、鹽城綠皮蠶豆、云南9745-1、云南大理蠶豆、云南尕巴山尕大豆、云南牙塘尕大豆、重慶H0003819、重慶H0003833），覆蓋多數(shù)地域，如甘肅省、云南省、江蘇省、貴州省、四川省、安徽省。其中有春化植株生長勢好及開花時間久的品種，如啟東大青菜豆和四川綿陽蠶豆；有春化植株只提早開花，生長勢并不明顯的品種，如四川資SC038；有生長勢及開花時間都不如非春化的植株，如甘肅臨蠶6號。

2.2 30個品種蠶豆溫室發(fā)育形態(tài)記錄

從上述大田栽培的品種中選取30個差異明顯的品種，其中多數(shù)選用春化植株生長勢及開花都比非春化植株明顯提前的品種。從30個品種的蠶豆植株移栽定植10 d開始，統(tǒng)計植株自然生長情況下的株高、側(cè)枝數(shù)及分枝數(shù)，比較春化與非春化植株的現(xiàn)蕾期、花苞期、開花期及結(jié)莢期。在連續(xù)記錄了約3個月的植株生長情況后，選取8個有地域代表性的品種（啟東大青菜豆、蘭州小青皮、四川資SC038、通鮮6號、重慶H0003833、青海6號、皖渦陽大青皮和云南9745）統(tǒng)計了它們栽培時間的株高和有效分枝。如表2所示，初始春化植株的株高在定植后初期并不具備優(yōu)勢，春化植株的分枝數(shù)量也較少，也有少數(shù)的春化植株有后來居上的趨勢，但是多數(shù)品種中非春化植株在略低于春化植株的趨勢下保持一個平行生長的狀況。植株在生長2個月時平均高度穩(wěn)定在35～40 cm 之間，其中分株數(shù)、側(cè)枝數(shù)等指標相差無幾。

表3是部分品種春化和非春化植株之間從現(xiàn)蕾、花苞、盛花及結(jié)莢的時間統(tǒng)計。在30個品種的開花情況統(tǒng)計中，超過80%的品種非春化要比春化植株晚開花30 d以上，有少數(shù)品種在生理旺盛期出現(xiàn)了只見開花未見結(jié)莢的現(xiàn)象，可以認為不具備結(jié)莢的能力。表3選取的6個品種來自不同地區(qū)，可見非春化植株同樣具有開花的能力且植株開花能力都較好，春化和非春化植株在1個平行的生長趨勢中，春化植株開花遠遠早于非春化植株。以表3中6個品種為例，在江蘇、四川、重慶等地，春化品種在定植1個月左右就有花蕾出現(xiàn)，60 d 左右就有豆莢，生育期提早優(yōu)勢明顯。初步篩選出如云南尕巴山尕大豆、鹽城綠皮蠶豆、啟東大青菜豆、昆明大蠶豆、通鮮6號等籽粒大、開花結(jié)莢早、適合在江蘇地區(qū)種植的品種。

圖1所示，春化處理后蠶豆開花集中在定植后30～45 d之間。通常江蘇地區(qū)蠶豆于10月中下旬播種，來年5月份收獲，需要經(jīng)歷長達3個月的自然春化階段，人工春化處理后可以大大縮短蠶豆開花結(jié)莢時間，通過大棚溫室種植，可以打破季節(jié)的壁壘，蠶豆作為一個重要的小春作物，可以將冬季閑置土地充分利用，因此蠶豆的生產(chǎn)可將用地與養(yǎng)地結(jié)合，維護農(nóng)田生態(tài)平衡，又節(jié)省了冬季作物（如小麥等）的土地[7]，同時鮮食蠶豆提早上市，經(jīng)濟效益顯著提升[8]。

3 結(jié)論

蠶豆品種的來源區(qū)域?qū)Υ夯捻憫?yīng)程度有較為明顯的差異性。相同條件下，經(jīng)過春化處理的蠶豆品種在植株的高度上比非春化植株低，植株的繁茂程度也低于非春化植株，但生長后期這種差異性會減小。同時，春化處理可大大縮短蠶豆開花結(jié)莢的時間，開花提早10～60 d不等。春化處理的植株在現(xiàn)蕾、現(xiàn)苞、開花、結(jié)莢這些生育期的間隔較短，除開花到結(jié)莢需要10～20 d，其余只要2～3 d，而非春化的植株普遍需要5～10 d才能完成1個生育期。由品種的地區(qū)差異可以看出，江蘇、云南、重慶、四川等偏南地區(qū)的品種開花較早，對春化響應(yīng)明顯，有篩選出適合江蘇地區(qū)的高產(chǎn)早上市的潛力品種，如云南尕巴山尕大豆、啟東大青菜豆、鹽城綠皮蠶豆等。在對作物春性和冬性差異的研究中發(fā)現(xiàn)，冬性作物抗寒能力強，受低溫影響小，往往需要更低的溫度和更長的時間才能度過春化[9-10]，結(jié)合本試驗，之后冬性蠶豆春化處理時可以考慮溫度適當(dāng)更低，時間更長，以達到更好的春化效果。

參考文獻：

[1]葉 茵. 中國蠶豆學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[2]徐兵劃，祁 婷，曹玉杰，等. 蠶豆人工春化誘導(dǎo)技術(shù)研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，54（19）：4673-4675.

[3]王旭強，趙 君，陳江輝，等. 鮮食蠶豆人工春化處理大棚促早栽培技術(shù)[J]. 長江蔬菜，2015（19）：32-33.

[4]陳 華，鄭晨華，李愛萍，等. 春化時間對蠶豆幼苗若干生理生化指標的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，27（8）：869-873.

[5]卞曉春，林晶晶，吳春芳. 不同春化處理對蠶豆表型的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（14）：63-64.

[6]馬 波. 春化蠶豆設(shè)施栽培效益高[J]. 農(nóng)家致富，2016（5）：6-7.

[7]湯東生，秀洪學(xué)，董玉梅，等. 種間互作的生態(tài)效應(yīng)Ⅱ.與蠶豆間作對作物生長的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，21（4）：60-64.

[8]劉 建，魏亞鳳，楊美英，等. 大棚鮮食蠶豆間作蔬菜不同方式的經(jīng)濟效益研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2013（9）：26-30.

[9]曹新有，劉建軍，程敦公，等. 小麥品種冬春性、抗寒性與廣適性的關(guān)系[J]. 麥類作物學(xué)報，2012，32（6）：1210-1214.

[10]張艾英. 不同生態(tài)區(qū)小麥品種春化特性的研究[D]. 太谷：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.