普通菜豆種質(zhì)資源不同環(huán)境下表型差異及生態(tài)適應(yīng)性評價

王蘭芬 武 晶 王昭禮 陳吉寶 余 莉 王 強(qiáng) 王述民,*

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普通菜豆種質(zhì)資源不同環(huán)境下表型差異及生態(tài)適應(yīng)性評價

王蘭芬1武 晶1王昭禮2陳吉寶3余 莉2王 強(qiáng)4王述民1,*

1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所 / 農(nóng)作物基因資源與基因改良國家重大科學(xué)工程, 北京 100081,2貴州省畢節(jié)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 貴州畢節(jié) 551700,3南陽師范學(xué)院, 河南南陽 73061,4黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種所, 黑龍江哈爾濱 150000

2014—2015年在黑龍江哈爾濱、河南南陽、貴州畢節(jié)和海南樂東，對686份普通菜豆種質(zhì)資源的表型鑒定, 旨在明確不同環(huán)境下普通菜豆種質(zhì)資源的12個表型變異及生態(tài)適應(yīng)性, 遴選特異資源, 提高繁種及種質(zhì)創(chuàng)新的效率。結(jié)果表明, 樂東是南美洲普通菜豆種質(zhì)資源良好的繁育基地, 而畢節(jié)是國內(nèi)普通菜豆種質(zhì)資源較好的繁育基地。參試群體內(nèi)不同的種質(zhì)資源間表型差異明顯, 4個試點平均各性狀變異系數(shù)介于8.11%~70.83%之間, 其中株高的差異最大, 變異系數(shù)為70.83%。百粒重的遺傳力最大, 為0.73; 遺傳力最小的性狀是播種至開花時間, 僅為0.01。性狀間的相關(guān)性及通徑分析表明, 單株莢數(shù)對單株產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。遴選出具有矮稈、大粒、早熟等特性的種質(zhì)218份, 其中, 9份同時具有3種特異性狀, 53份同時具有2種特異性狀。

普通菜豆; 種質(zhì)資源;生態(tài)適應(yīng)性; 表型鑒定; 遺傳力; 相關(guān)性分析; 通徑分析

普通菜豆(L.)是自花授粉一年生二倍體(2= 2x = 22)作物, 基因組約為587 Mb[1,2]。普通菜豆屬于典型的短日照作物[3-5], 起源于中南美洲[6-10], 隨著它在原生境不斷馴化和向外傳播, 最終形成中美洲和安第斯2個獨立的、包括野生種群和栽培品種, 之間存在生殖隔離的基因庫[11]。普通菜豆于16世紀(jì)初傳播到歐洲, 16、17世紀(jì)在歐洲迅速傳播, 再由歐洲傳入中東、西亞以及世界上其他國家和地區(qū)[12]。

普通菜豆是世界范圍內(nèi)僅次于大豆和花生的重要食用豆類, 在生長習(xí)性、種子大小、形狀、籽粒顏色、生育期等性狀上具有較多變異類型[13-14]。普通菜豆籽粒因含有較高的粗纖維(3%~6%)、碳水化合物(61.2%)、蛋白質(zhì)(20%)、磷脂、不含膽固醇等有利于人類健康和疾病預(yù)防的功能成分[15-16], 近年來得到人們廣泛的關(guān)注。研究表明, 食用普通菜豆籽粒可降低人類患肥胖、糖尿病、心血管疾病、結(jié)腸癌、前列腺癌和乳腺癌的風(fēng)險[15-17]。

截至2010年底, 我國編目入庫的普通菜豆為4661份, 包括來源于世界18個國家和地區(qū)的種質(zhì), 但國外種質(zhì)所占比例僅為4.78%。加強(qiáng)國外引種, 并對收集引進(jìn)的種質(zhì)資源安全繁殖、編目入庫, 豐富我國普通菜豆資源庫是當(dāng)前的重要任務(wù)。同時, 加強(qiáng)對已保存資源的鑒定評價, 才能更好地為生產(chǎn)和育種服務(wù)。王述民等[18]1999年對我國收集的4029份普通菜豆(3845份地方品種、3份育成品種、179份國外品種及其他2份), 從地理分布、生長習(xí)性、籽粒性狀、抗逆性等方面進(jìn)行了分析評價, 分析了我國普通菜豆的種質(zhì)類型。1992、1993年王述民等[19-20]在黑龍江哈爾濱、內(nèi)蒙古涼城、四川昭覺和山西太原連續(xù)2年分別對10份、233份國內(nèi)種質(zhì)資源進(jìn)行了的綜合鑒定評價試驗, 篩選出一批優(yōu)異種質(zhì)。本研究于2014—2015年在黑龍江哈爾濱、河南南陽、貴州畢節(jié)和海南樂東, 對國內(nèi)外686份普通菜豆種質(zhì)資源進(jìn)行表型鑒定和生態(tài)適應(yīng)性分析, 旨在明確不同來源的普通菜豆種質(zhì)資源的生長適宜地區(qū), 為編目入庫、繁殖更新及農(nóng)藝性狀精準(zhǔn)鑒定提供信息, 為種質(zhì)創(chuàng)新提供特異資源, 進(jìn)而促進(jìn)我國普通菜豆產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料686份普通菜豆, 其中, 國內(nèi)材料507份, 國外引進(jìn)材料179份, 詳見表1。

表1 材料來源

CIAT: International Center for Tropical Agriculture.

1.2 試驗地點及設(shè)計

供試材料分別于2014年4月21日播種于貴州畢節(jié)(27°11′9.89″N, 105°18′9.26″E), 4月30日播種于河南南陽(32°55′50.98″N, 112°24′28.55″E),5月23日播種于黑龍江哈爾濱(45°50′46.88″N, 126°51′16.74″E),11月19日播種于海南樂東(18°26′25.26″N, 108°54′ 52.23″E)。按蔓生、矮生隨機(jī)排列, 每個材料種植2行, 行長4 m, 穴距40 cm, 哈爾濱行距70 cm, 其余行距50 cm。在哈爾濱、畢節(jié)和南陽(播種前澆底水)全生育期雨養(yǎng), 在樂東人工定期噴灌。

1.3 調(diào)查和考種性狀

參考《普通菜豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[21], 調(diào)查出苗日期、開花期、成熟期、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝數(shù)、株高、單株莢數(shù)、莢長、莢寬、單莢粒數(shù)、單株產(chǎn)量和百粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel和SPSS19軟件統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。

遺傳力公式為2= (1–2)/[1+(–1)2], 其中1為組間均方差,2為組內(nèi)均方差,為重復(fù)數(shù)或環(huán)境數(shù)。

通徑系數(shù)()與相關(guān)系數(shù)()的方程為:

2 結(jié)果與分析

2.1 普通菜豆在不同環(huán)境下的結(jié)實情況

普通菜豆屬于光溫敏型豆類, 在長日照環(huán)境下, 會出現(xiàn)不開花、開花不結(jié)莢或結(jié)莢不成熟等現(xiàn)象。從播種至成熟, 各地的日照時長及溫度存在明顯差異(表2), 哈爾濱的平均日照時數(shù)最長, 為14.47 h, 樂東最短, 為11.11 h, 南陽和畢節(jié)分別為13.88 h和13.33 h。南陽平均日最高氣溫、最低氣溫均最高(30.0°C、24.1°C), 其余3個試點的溫度日均最高氣溫、最低氣溫相差不大。

表2 4個試點的日照時數(shù)和溫度概況及686份普通菜豆的結(jié)實情況

除樂東點在2015年2月23日收獲外，其他各試點播種和收獲均在2014年。

Accessions in different locations were sown and harvested in 2014 except that the harvest date in Ledong was February 23, 2015.

4個試點除南陽外均有未出苗的材料。其中, 畢節(jié)未出苗材料較多, 為9份; 哈爾濱和樂東分別為6份和2份。后期因病害也有少量材料死亡, 哈爾濱最多, 為10份, 樂東僅有1份, 南陽和畢節(jié)分別為7份和6份。由于各地氣候條件的差異, 除樂東的試點皆出現(xiàn)未開花或開花不成熟現(xiàn)象。南陽和哈爾濱的未開花材料達(dá)69份和45份, 其中44份為國外野生材料, 其余大部分來自云貴川。同時南陽未成熟材料最多, 達(dá)46份, 來自于國內(nèi)外。畢節(jié)39份未成熟資源中, 38份為野生材料, 哈爾濱未成熟的16份材料中, 13份來源于云貴川。樂東參試點材料的結(jié)實率最高為99.56%, 畢節(jié)次之, 為91.69%, 南陽最低, 為82.36% (表2)。

2.2 表型性狀變異及遺傳力分析

對686份普通菜豆種質(zhì)資源的12個表型性狀統(tǒng)計分析表明, 不同種質(zhì)在各試點皆存在很大差異, 表現(xiàn)出很高的變異度(表3), 平均變異系數(shù)介于8.11%~70.83%之間。其中, 株高的變異系數(shù)最大, 在畢節(jié)、樂東、哈爾濱、南陽依次為82.52%、71.13%、68.31%和61.37%; 單株莢數(shù)和主莖節(jié)數(shù)在各試點的平均變異系數(shù)相當(dāng), 分別為65.97%和65.23%; 單株莢數(shù)在南陽的變異系數(shù)最大(86.93%), 畢節(jié)次之(67.68%), 樂東最小(50.93%); 主莖節(jié)數(shù)的變異系數(shù)在各點差異較大, 哈爾濱為89.90%, 畢節(jié)66.66%, 而樂東最小, 僅為39.10%; 單株產(chǎn)量在畢節(jié)的變異系數(shù)最大(69.63%), 哈爾濱次之(57.22%), 樂東最小(50.35%); 百粒重的變異系數(shù)在各點變化不大, 變化范圍為31.98%~45.52%; 主莖分枝數(shù)、單莢粒數(shù)、莢長、莢寬的平均變異系數(shù)介于20.0%~30.0%之間; 與物候期有關(guān)的播種至出苗時間、開花時間和生育期在4個試點的平均變異系數(shù)相對較小, 分別為8.11%、15.78%和8.94%。播種至開花時間在畢節(jié)最長, 平均56.33 d, 樂東最短, 僅36.63 d。在樂東, 播種49 d全部材料皆已開花, 而在其他三地, 80 d后仍有相當(dāng)數(shù)量的材料不能開花。在樂東播種99 d全部材料均已成熟, 而在哈爾濱、南陽、畢節(jié)最晚成熟材料的生育期分別為129、122和154 d。供試材料在哈爾濱株高普遍偏高, 平均154.76 cm、南陽次之(133.20 cm), 樂東最矮(79.12 cm)。哈爾濱的單株莢數(shù)最多, 平均32.32個、南陽次之(20.23)、畢節(jié)最少(9.86)。哈爾濱的平均單莢粒數(shù)最高(5.67), 南陽的最低, 僅為3.69粒。平均百粒重、莢長在哈爾濱、畢節(jié)和樂東相差不大, 在南陽相對較低。單株產(chǎn)量在哈爾濱最高,達(dá)40.55 g, 在畢節(jié)和樂東分別為9.67 g和12.39 g。平均莢寬在4個試點基本一致。

采用Microsoft Excel數(shù)據(jù)分析功能的單因素方差分析, 得到各性狀組間和組內(nèi)的均方差, 根據(jù)遺傳力公式, 計算各性狀的遺傳力, 結(jié)果見表3。百粒重的遺傳力最高0.73, 莢寬次之, 為0.67, 其余各性狀的遺傳力依次為0.58 (株高)、0.53 (莢長)、0.30 (單莢粒數(shù))、0.30 (主莖節(jié)數(shù))、0.09 (單株莢數(shù))和0.01 (播種至開花時間)。

表3 686份普通菜豆材料12個農(nóng)藝性狀在4個試點的變異

(續(xù)表3)

性狀Trait地點Location最小值Min.最大值Max.均值A(chǔ)verage標(biāo)準(zhǔn)差SD變異系數(shù)CV (%)遺傳力Heritability 單株莢數(shù)哈爾濱 Harbin 3.90 177.00 32.32 18.86 58.35 0.09 Pod number per plant南陽 Nanyang 0.10 94.00 20.23 17.58 86.93 畢節(jié) Bijie 0.75 41.50 9.86 6.67 67.68 樂東 Ledong 1.80 44.50 12.29 6.26 50.93 莢長哈爾濱 Harbin 4.72 18.58 10.96 2.28 20.80 0.53 Pod length (cm)南陽 Nanyang 4.39 22.98 8.19 2.20 26.80 畢節(jié) Bijie 4.44 21.00 10.15 2.37 23.39 樂東 Ledong 4.00 20.40 10.50 2.77 26.37 莢寬哈爾濱 Harbin 6.20 19.80 9.94 1.84 18.53 0.67 Pod width (cm)南陽 Nanyang 5.20 21.50 9.73 2.37 24.37 畢節(jié) Bijie 5.60 21.00 10.44 1.91 18.33 樂東 Ledong 4.80 25.00 9.96 2.04 20.46 單莢粒數(shù)哈爾濱 Harbin 2.60 10.00 5.67 1.26 22.22 0.30 Seed number per pod南陽 Nanyang 0.70 7.50 3.69 1.17 31.63 畢節(jié) Bijie 1.25 8.20 4.72 1.17 24.71 樂東 Ledong 1.40 9.60 5.12 1.06 20.66 單株產(chǎn)量哈爾濱 Harbin 2.88 175.46 40.55 23.20 57.22 Yield per plant (g)南陽 Nanyang—————— 畢節(jié) Bijie 0.30 48.86 9.67 6.74 69.63 樂東 Ledong 1.00 40.07 12.39 6.24 50.35 百粒重Hundred-seed weight (g)哈爾濱 Harbin10.80 90.00 35.08 13.14 37.46 0.73 南陽 Nanyang 4.00 56.90 28.34 9.06 31.98 畢節(jié) Bijie 9.60 85.30 33.41 13.45 40.26 樂東 Ledong 4.10 87.50 32.48 14.78 45.52

2.3 農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性分析

在66個性狀組合中, 31個同時在測試點呈顯著或極顯著的相關(guān)性(表4), 占46.97%。其中, 21個性狀組合呈顯著正相關(guān), 10個呈顯著負(fù)相關(guān)。在正相關(guān)性狀中, 播種至開花與生育期，主莖節(jié)數(shù)、單莢粒數(shù)與株高, 單株產(chǎn)量與單株莢數(shù), 百粒重與莢寬的相關(guān)系數(shù)較高。在負(fù)相關(guān)性狀中, 百粒重與播種至開花時間、單株莢數(shù)、單莢粒數(shù), 主莖分枝數(shù)與株高的相關(guān)系數(shù)較高。在單株產(chǎn)量及其三要素之間, 單株產(chǎn)量與單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)呈極顯著正相關(guān), 平均相關(guān)系數(shù)分別為0.668和0.338; 與百粒重的相關(guān)性在各點不一致, 在樂東呈顯著正相關(guān), 在畢節(jié)呈極顯著負(fù)相關(guān), 在哈爾濱無相關(guān)性; 單株莢數(shù)與單莢粒數(shù)呈極顯著正相關(guān); 百粒重與單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2.4 單株產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的通徑分析

SPSS軟件的逐步回歸方法, 對哈爾濱、畢節(jié)和樂東3個試點的農(nóng)藝性狀進(jìn)行通徑分析, 結(jié)果見表5。在哈爾濱, 自變量為單株莢數(shù)、株高、百粒重、單莢粒數(shù)和播種至開花時間, 與單株產(chǎn)量的通徑系數(shù)分別為0.691、0.373、0.327、0.121和0.081。在畢節(jié), 自變量為單株莢數(shù)、百粒重、莢長和單莢粒數(shù), 與單株產(chǎn)量的通徑系數(shù)分別為0.906、0.365、0.113和0.124。在樂東, 自變量為單株莢數(shù)、百粒重、單莢粒數(shù)、生育期、播種至開花時間和莢長, 通徑系數(shù)分別為0.750、0.468、0.226、0.223、–0.142和0.099。在3個試點, 單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和百粒重為影響單株產(chǎn)量的共同的自變量。其中, 單株莢數(shù)的直接作用最大, 在3個試點的通徑系數(shù)分別為0.691、0.906和0.750, 單株莢數(shù)通過其他性狀的間接作用盡管為負(fù)值, 但相對較小(–0.054、–0.109和–0.161), 因而使單株莢數(shù)對單株產(chǎn)量的貢獻(xiàn)較大, 二者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.637、0.779和0.589; 其次是百粒重, 在3個試點的通徑系數(shù)分別為0.327、0.365和0.468, 百粒重通過單株莢數(shù)產(chǎn)生較大的負(fù)向作用(–0.341、–0.447和–0.363), 使百粒重對單株產(chǎn)量的貢獻(xiàn)較小, 二者的相關(guān)系數(shù)較小, 甚至為負(fù)值(–0.074、–0.096和0.103); 單莢粒數(shù)的直接作用最小, 在3個試點的通徑系數(shù)分別為0.121、0.124和0.226, 但單莢粒數(shù)通過單株莢數(shù)對單株產(chǎn)量產(chǎn)生較大的正向作用(0.214、0.523和0.214), 因而對單株產(chǎn)量的貢獻(xiàn)較大, 相關(guān)系數(shù)分別為0.349、0.388和0.246。

表5 單株產(chǎn)量與其他性狀相關(guān)系數(shù)的分解

PNP: pod number per plant; PH: plant height; HSW: hundred-seed weight; SNP: seed number per pod; DSF: days from sowing to flowering; PL: pod length; GD: growth duration.

2.5 普通菜豆特異資源篩選

參考《中國食用豆類優(yōu)異資源》[22]和《普通菜豆生產(chǎn)技術(shù)》[23], 篩選到特異資源218份, 其中, 同時具有3個特異性狀資源9份, 具有2個特異性狀資源53份(表6)。矮稈資源59份, 在3個或4個地點植株較矮。劃分標(biāo)準(zhǔn)是哈爾濱株高低于40 cm, 南陽和畢節(jié)低于30 cm, 樂東低于25 cm。大粒資源30份, 劃分標(biāo)準(zhǔn)是在哈爾濱、畢節(jié)和樂東百粒重均高于50 g。早熟資源16份, 在3個或4個地點成熟較早。劃分標(biāo)準(zhǔn)是哈爾濱80 d、南陽85 d、畢節(jié)100 d、樂東75 d內(nèi)成熟。多莢資源18份, 在3個或4個地點單株莢數(shù)較高。劃分標(biāo)準(zhǔn)是哈爾濱大于50個, 南陽大于40個, 畢節(jié)和樂東大于20個。多粒資源39個, 在3個或4個地點單莢粒數(shù)較多。劃分標(biāo)準(zhǔn)是哈爾濱大于7粒, 南陽大于5粒, 畢節(jié)、樂東大于6粒。高產(chǎn)資源41份, 在2個或3個地點單株產(chǎn)量較高。劃分標(biāo)準(zhǔn)是哈爾濱大于70 g, 畢節(jié)和樂東大于20 g。長莢資源38份, 在3個或4個地點莢長較長。劃分標(biāo)準(zhǔn)是哈爾濱、樂東大于14 cm, 南陽大于12 cm, 畢節(jié)大于13 cm。寬莢資源45份, 在3個或4個地點莢寬較寬。劃分標(biāo)準(zhǔn)是畢節(jié)大于13 mm, 其他試點大于12 mm。

3 討論

3.1 普通菜豆種質(zhì)資源的生態(tài)適應(yīng)性

菜豆起源于中、南美洲, 對光照、溫度相對敏感。本研究686份種質(zhì)資源, 在4個試點開花結(jié)實情況存在較大差異。在哈爾濱, 來自南美的44份野生資源及1份中國云南資源不能正常開花, 16份未成熟的資源13份來自中國云貴高原和四川盆地, 其余3份分別來自中國陜西、哥倫比亞和墨西哥, 說明來自南美及部分中國云貴川的資源不適宜種植在日照時間較長、開花后期氣溫較低的哈爾濱。在河南南陽, 69份資源不能正常開花, 46份不能正常成熟, 不能結(jié)實資源占播種資源總數(shù)的16.76%, 這些資源既有中國品種, 也有國外引進(jìn)品咱。盡管南陽的日照時間短于哈爾濱, 但由于南陽5月之后的氣溫較高, 在整個生育期, 日最高氣溫達(dá)38°C, 平均在30°C; 日最低氣溫高達(dá)28.0°C, 平均21.2°C, 加之2014年天氣干旱, 致使不開花和不能成熟結(jié)實的資源數(shù)超過哈爾濱, 成熟資源也由于灌漿時間較短, 籽粒普遍不飽滿, 平均百粒重僅為28.34 g, 低于哈爾濱(35.08 g)、畢節(jié)(33.41 g)和樂東(32.48 g), 說明南陽的氣候條件不適合普通菜豆的生長。貴州畢節(jié)位于中國的西南部, 日照時間較短, 氣候冷涼, 較適合普通菜豆的生長。686份材料中, 只有2份未開花, 39份未正常成熟, 41份未開花或成熟資源中40份為來自國外的野生資源, 只有1份來自中國云南, 說明除了南美野生資源, 國內(nèi)資源較適宜種植在畢節(jié)。

樂東縣冬天日照時間較短, 在菜豆生育期平均日照長度為11.11 h。供試材料在樂東全部開花結(jié)實, 說明樂東的氣候條件能滿足來自國內(nèi)和國外普通菜豆資源基本的生長發(fā)育需求, 尤其是國外引進(jìn)種質(zhì), 是南美種質(zhì)良好繁育基地, 也是菜豆種質(zhì)創(chuàng)新和育種的良好加代場所。

3.2 協(xié)調(diào)產(chǎn)量性狀三要素是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵

單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)和百粒重是產(chǎn)量構(gòu)成三大要素, 本研究結(jié)果顯示, 單株產(chǎn)量與單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)呈極顯著正相關(guān), 與百粒重的相關(guān)性在各點不一致, 在樂東二者呈顯著正相關(guān), 在畢節(jié)呈顯著負(fù)相關(guān), 在哈爾濱相關(guān)不顯著。單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)與百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)。前人報道大豆和普通菜豆產(chǎn)量與單株莢數(shù)、單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)[24-26], 本研究也得到同樣的結(jié)果。李瑩[24]對大豆的研究結(jié)果顯示, 產(chǎn)量與百粒重呈顯著正相關(guān),本研究在樂東的結(jié)果與此相吻合。楊光宇[26]對大豆、Hamblin和Evans[26]對普通菜豆的研究結(jié)果表明, 單株產(chǎn)量與百粒重呈顯著負(fù)相關(guān),畢節(jié)的結(jié)果與此一致。由于各要素之間相互制約, 使得高產(chǎn)菜豆資源大多是多莢、多粒的小粒資源, 大粒資源單株產(chǎn)量相對較低。本研究篩選的41份高產(chǎn)資源中, 2014年在哈爾濱只有F0004395、F0004228和F0002503同時具有高產(chǎn)和大粒的特性, F0000705盡管大粒但產(chǎn)量不高, 其余39份資源的百粒重均小于45 g, 且其中的65.7%百粒重小于30 g。因此, 在普通菜豆育種中, 如何協(xié)調(diào)三者之間的關(guān)系, 提高大粒資源的產(chǎn)量是亟待解決的問題。理論上看, 可以直接或間接通過增加單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)等來提高產(chǎn)量, 但在育種實踐中難度很大[27-30]。Nienhuis和Singh[31]1988年通過對80個親本及其200個F2群體后代的產(chǎn)量及其組成成分的遺傳分析, 認(rèn)為以產(chǎn)量本身作為選擇來改進(jìn)產(chǎn)量是可行的。直接以產(chǎn)量選擇使產(chǎn)量增加4.3%, 百粒重增加0.21%; 直接以百粒重作為選擇目標(biāo)使百粒重增加11.76%, 產(chǎn)量增加0.28%; 直接以莢選擇會導(dǎo)致產(chǎn)量、單莢粒數(shù)和百粒重降低; 而直接以單莢粒數(shù)選擇會導(dǎo)致莢數(shù)減少、百粒重降低, 但種子產(chǎn)量增加0.37%。在今后的育種中, 應(yīng)多配置雜交組合, 將大量的雜交組合后代播種在在不同的試驗點, 從中選擇單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、百粒重協(xié)調(diào)的高產(chǎn)資源, 尤其是高產(chǎn)大粒型資源, 培育大粒高產(chǎn)品種。

4 結(jié)論

樂東、畢節(jié)分別是南美引進(jìn)菜豆資源、國內(nèi)菜豆資源的最佳繁殖地, 哈爾濱是普通菜豆平均單株單產(chǎn)最高的試驗地; 數(shù)量性狀在試點間的平均變異系數(shù)介于8.11%~70.83%之間。株高的變異系數(shù)最大、單株莢數(shù)次之。百粒重、莢寬、株高和莢長遺傳力較高, 分別為0.73、0.67、0.58和0.53。51.65%的性狀組合同時在測試點呈顯著或極顯著的相關(guān)性, 單株產(chǎn)量與單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)極顯著正相關(guān), 平均相關(guān)系數(shù)分別為0.668 和 0.338。單株莢數(shù)對單株產(chǎn)量直接作用最大、百粒重次之、單莢粒數(shù)最小。篩選出特異資源218份, 其中, 同時具有3種特異性狀資源9份, 2種特異性狀資源53份。

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Adaptability and Phenotypic Variations of Agronomic Traits in Common Bean Germplasm Resources in Different Environments

WANG Lan-Fen1, WU Jing1, WANG Zhao-Li2, CHEN Ji-Bao3, YU Li2, WANG Qiang4, and WANG Shu-Min1,*

1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement, Beijing 100081,China;2Bijie Agricultural Science Institute, Bijie 551700, Guizhou, China;3Nanyang Normal University, Nanyang 473061, Henan, China;4Institute of Crop Breeding, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150000, Heilongjiang, China

This study aimed at evaluating the phenotypic variation and environmental adaptability of common bean (L.) germplasm resources. Twelve traits of 686 accessions of common bean were assessed in Harbin of Heihongjiang province, Nanyang of Henan province, Bijie of Guizhou province and Ledong of Hainan province in 2014–2015. The results showed that Ledong was the best location for the reproduction of germplasm resources from South America and Bijie was the best location for the reproduction of Chinese germplasm resources. There were large variations in the 12 traits among the 686 common bean germplasm resources and the average (across locations) coefficients of variation ranged from 8.11% of growth duration to 70.83% of plant height. Hundred-seed weight showed the highest heritability of 0.73, whereas days from sowing to flowering showed the lowest one of 0.01. The correlation and path analysis revealed that number of pods per plant was the most important factor affecting the yield per plant. Two hundred and eighteen specific germplasm resources were identified with dwarf, large-seed, and early maturity and so on, among which nine had three favorable traits and 53 had two favorable traits simultaneously.

common bean; germplasm resource; environmental adaptation; phenotypic evaluation; heritability; correlation analysis; path analysis

2017-04-27;

2017-11-21;

2017-12-11.

10.3724/SP.J.1006.2018.00357

本研究由國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-08), 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項目, 國家農(nóng)作物種質(zhì)資源共享服務(wù)平臺(CGR2017-006), 農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用專項(NWB036-07)和引進(jìn)國際先進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)計劃項目(2016-X16)資助。

This study was supported by the China Agriculture Research System (CARS-09), the Agricultural Science and Technology Innovation Program of the Chinese Academy of Agricultural Sciences, National Infrastructure for Crop Germplasm Resources (NICGR2017-006), Protection and Utilization for Crop Germplasm Resources (NWB036-07), and the Program of Introducing International Super Agricultural Science and Technology (2016-X6).

Corresponding author王述民, E-mail: wangshumin@caas.cn

E-mail: wanglanfen@caas.cn

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20171211.0856.020.html