江蘇省豇豆地方種質資源對花葉病毒病的抗性鑒定與研究初探

（江蘇省農業科學院種質資源與生物技術研究所/江蘇省種質資源保護與利用研究平臺/江蘇省農業生物學重點實驗室，南京 210014）

豇豆屬于豆科（Leguminosae）、蝶形花亞科（Papilionideae）、豇豆屬（VignaL.）一年生草本植物，學名Vigna unguiculata（L.）Walp.，別名豆角、長豆、黑臍豆等，起源于非洲，中國是豇豆的次級起源中心之一[1]。豇豆是江蘇省夏秋季主要蔬菜品種之一，一年可以種植2～3 茬。豇豆嫩莢可口，莢肉與籽粒營養豐富，本草綱目記載“此豆可菜、可果、可谷、備用最好，乃豆中之上品”。豇豆對改善人們飲食，調整種植結構等發揮著重要的作用[2]。花葉病毒病是豇豆的常見病害，種類較多，主要有豇豆花葉病毒、黑眼豇豆花葉病毒、豇豆重型花葉病毒、豇豆蚜傳花葉病毒、黃瓜花葉病毒、菜豆普通花葉病毒、蠶豆萎蔫病毒等[3-8]，癥狀為花葉、局部褪綠、明脈、葉片卷曲，嚴重的伴有植株矮縮與葉片畸形，影響豇豆的產量與品質[9]。目前防治難度較大，尚無特效的化學藥劑，因此使用抗病品種是防治該病最經濟有效的方法[6，8，10]，而抗性種質資源的篩選是培育抗病品種的基礎。研究者通過人工接種或田間自然發病從收集的種質資源中鑒定出不少抗病的品種（系）[6，8]，這些品種奠定了抗病育種的基礎。

2016-2018 年“第三次全國農作物種質資源普查與收集行動”江蘇省調查隊歷時3 年收集了160 份豇豆地方種質資源，其中不少品種具有口感好、產量高、抗病蟲、耐旱、耐瘠薄等1 個或多個優質特點。本研究于2019 年分兩批次對這些資源進行種植鑒定，第1 批種植的56 份豇豆資源田間花葉病毒病發生比較重，并且品種間差異較大。在對這些資源種植鑒定的同時，調查了豇豆花葉病毒病的發病情況，從中篩選出抗病的資源，探尋農藝性狀與抗病性的相關性，并把抗病資源進行聚類分析，以期選育出適宜江蘇省種植、綜合性狀優良的抗花葉病毒病的豇豆品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗材料來自“第三次全國農作物種質資源普查與收集行動”江蘇省調查隊收集的豇豆地方種質資源，共計56 份，采集編號、品種名稱與采集來源地見表1。56 份豇豆資源分別來自江蘇省的13 個地級市的27 個縣、市、區，其中徐州市7 份，連云港市3份，宿遷市3份，淮安市11份，鹽城市7份，揚州市4 份，泰州市2 份，南通市4 份，南京市2 份，鎮江市6 份，常州市2 份，無錫市4 份，蘇州市1 份。

表1 56份豇豆地方種質資源的采集信息

1.2 試驗方法田間種植 2019 年在江蘇省農業科學院六合基地（118.615°E，32.482°N）種植，試驗田前茬空白，土壤肥力中等。4 月16 日穴盤基質播種，2 粒/穴，4 月27 日移栽，行距0.8m，株距0.3m，行長2m，每個品種8 行，生育中期搭“人”形竹架，每小區4 架，不設重復。

抗性鑒定 試驗不防治蚜蟲，田間花葉病毒病自然發病，交叉感染。待豇豆花葉病毒病普遍發病、病情穩定、病害特征明顯后，于6 月14 日對各豇豆品種進行發病調查。參照《飯豆種質資源描述規范和數據標準》[11]中的飯豆花葉病毒病抗性鑒定（表2），調查豇豆的花葉病毒病抗性、發病級別。

表2 花葉病毒病的抗性鑒定標準

性狀記載 田間調查參照《豇豆種質資源描述規范和數據標準》進行。對生長習性、花色、葉形、莖色、結莢習性、莢型、莢姿、嫩莢色、莢面、成熟莢色、莢形進行調查，并用代碼來表示這些性狀。記錄播種到首次采收成熟莢時間。分批收獲小區內所有植株的成熟豆莢，曬干，考種時記錄粒色、粒形、百粒重與總產量，根據小區株數與總產量計算單株干籽粒產量。

1.3 數據處理與統計分析試驗數據用SPSS 19.0軟件處理分析。研究描述性狀與抗病性之間的關系，將病情指數或抗病等級作為響應變量，描述性狀作為因素，做單因素方差分析，多重比較用LSD法。病情指數與百粒重等數量性狀的相關分析用Pearson 相關系數表示。聚類方法采用組間聯接，測度方法選擇歐氏（Euclidean）距離，數據采用Z 得分進行標準化[12]。

2 結果與分析

2.1 豇豆品種對花葉病毒病的抗性分析56 份豇豆地方種質資源抗病性呈略偏左的正態分布，花葉病毒病病情指數在0～50.86 之間。抗性品種有33份，數量最多，中抗品種其次，高抗品種較少，高感品種最少，只有1 份（表3）。抗性達抗與高抗的占64.3%，說明這些豇豆地方資源對花葉病毒病的抗性總體比較高。采集編號為2017323022 的豇豆資源盱眙豇豆2 號，收集于江蘇省淮安盱眙市桂五鎮高平村，花葉病毒病指數為0，抗性最強。

表3 豇豆地方資源的花葉病毒病田間抗性鑒定結果

2.2 抗性與地區的關系13 個地級市的56 份豇豆地方資源，病情指數與病情級別的方差分析F 值（表4）對應的概率值均大于0.05，都沒有達到顯著水平，說明不同地級市之間的豇豆資源對花葉病毒病的抗性沒有顯著差異，品種的抗病性與地理位置沒有顯著相關性。

表4 13個地級市的豇豆資源抗病性方差分析

2.3 抗性與描述性狀的關系將抗病性作為響應變量，描述性狀作為因素，做單因素方差分析。由表5 可知，病情指數的F值都沒有達到顯著水平，說明生長習性、花色、結莢習性等農藝性狀與病情指數均沒有關系。嫩莢色、成熟莢色與病情級別有顯著的相關性，其余性狀與病情級別相關性不顯著。LSD多重比較結果表明，嫩莢紫紅色與綠色的品種，抗性顯著高于嫩莢紅色的品種；成熟莢褐色與黃白色的品種，抗性顯著高于成熟莢紫紅色的品種。

2.4 抗性與數量性狀的關系相關分析表明，花葉病毒病病情指數與播種到首次采收成熟莢的時間、百粒重、單株產量的相關系數分別為0.075、0.020、-0.046，都沒有達到顯著水平，說明播種到首次采收成熟莢的時間、百粒重、單株產量與抗病性沒有顯著相關性。

表5 描述性狀抗病性方差分析

2.5 基于抗病種質資源性狀的聚類分析利用SPSS 19.0 對試驗鑒定出來的36 份抗與高抗的豇豆地方種質資源的16 個性狀進行了聚類分析，在歐氏距離為20.5 處將36 份資源分為3 個類群（圖1），第Ⅰ類群有27 個品種，占75.0%，第Ⅱ類群有7 個品種，占19.4%，第Ⅲ類群有2 個品種，占5.6%。

這3 個類群性狀的共同點是生長習性以蔓生為主、結莢習性為無限、粒形以腎形為主。性狀的不同點表現如下：（1）花色，第Ⅰ類的品種多為紫色或白色，其他兩類都是紫色；（2）莢型與莢姿，第Ⅱ類的品種為軟莢、直立，其他兩類為硬莢、下垂；（3）嫩莢色，第Ⅲ類的品種為紫紅，其他兩類為綠色；（4）莢面，第Ⅰ類的品種微凸或凸，第Ⅱ類微凸，第Ⅲ類凸；（5）成熟莢色，第Ⅱ類的品種為褐色，其他兩類為黃白；（6）莢形，第Ⅰ類的品種為圓筒形或弓形，第Ⅱ類為圓筒形，第Ⅲ類為長圓條形；（7）粒色，第Ⅰ類的品種為紅色或雙色，第Ⅱ類為黑色，第Ⅲ類為紅色；（8）播種到首次采收成熟莢時間，第Ⅲ類最短，比其他兩類要少14d，由此可知，第Ⅲ類的品種早熟性好；（9）百粒重，第Ⅰ類籽粒最大，為15.4g，第Ⅲ類居中，為12.2g，第Ⅱ類籽粒最小，為5.4g；（10）單株干籽產量，第Ⅱ類最低，為17.6g，第Ⅲ類最高達47.0g。

由此可見，這36 份抗花葉病毒病的豇豆資源，除了描述性狀不同，其他性狀也有較大差異。第Ⅰ類群屬于大籽粒類型，第Ⅱ類群屬于小籽粒、籽粒低產類型，第Ⅲ類群屬于籽粒高產早熟類型。來自于第Ⅰ類群的采集編號為2017323015 的豇豆資源盱眙豇豆1 號，收集于江蘇省盱眙市桂五鎮水沖港村，百粒重最大，達20.63g。來自第Ⅲ類群的采集編號為2019321015 的豇豆資源鰻魚豇，收集自江蘇宜興市楊巷鎮城典村，單株干籽產量86.1g，產量最高，播種到首次采收成熟莢的時間為84d，屬于籽粒高產早熟類型。

2.6 抗病種質之間的遺傳距離分析遺傳距離分析是對觀測量之間相似或不相似程度的一種測試。聚類分析中，以品種為標識變量，采用歐氏（Euclidean）距離衡量品種間的不相似性[12]。表6 列出了每1 個品種到其他品種的歐氏距離平均值。可以看出，采集編號P320921036 到其他品種的平均距離最近，相似度最大，遺傳差異最小；采集編號2019321015 與之相反，它到其他品種的平均距離最遠，相似度最小，遺傳差異最大。配置組合時，宜選擇遺傳距離遠的親本。兩兩之間的距離，采集編號2019321015 與2016323004 的距離最大，達8.773，這2 個品種之間的遺傳差異最大，若是它們配組，雜種優勢可能較大。

表6 36份抗病豇豆資源間的歐氏距離平均值

3 討論

農作物種質資源是保障國家糧食安全、生物產業發展和生態文明建設的關鍵性戰略資源。第三次全國農作物種質資源普查與收集行動是開展農作物種質資源的全面普查和搶救性收集，查清我國農作物種質資源家底，對保護攜帶重要基因的資源十分迫切。江蘇省調查隊歷時3 年收集了豇豆地方品種資源，這些地方資源表型變異豐富，各具特點，歷經了年復一年的種植與檢驗，具有較強的適應性與應用價值。本研究中抗花葉病毒病的品種比例高，推測這些地方豇豆資源經歷過人為的選擇。

表型鑒定與評價是對資源利用的前提與基礎。野生大豆資源花葉病毒病的病情指數和葉色、葉形、茸毛色、莖色、單莢粒數、株高等農藝性狀均無顯著相關性，而與開花到成熟期天數呈極顯著負相關[13]。小豆種質資源對花葉病毒病的抗性與種皮顏色之間沒有明顯的相關性存在[14]。已有研究對豇豆資源的鑒定多側重于表型多樣性鑒定[15-18]，很少有花葉病毒病抗性與表型相關性方面的報道。本研究把江蘇豇豆地方資源對病毒病的抗性與農藝性狀鑒定結合起來分析，得出抗性與豇豆嫩豆莢、成熟豆莢的顏色都有顯著的相關性，結論能否用于育種實踐，還需要進一步研究探討。

通過聚類分析可以將相似性大、遺傳差異小的材料聚成同一類。不同品種之間的相似性大小，從聚類分析的樹狀圖中不能完全看出，還應該結合品種之間的歐氏距離才能判斷。本研究不僅將抗性資源聚類，還分析了歐氏距離，對選擇遺傳差距大的材料能提供進一步的幫助，不同于以往豇豆的表型研究只用聚類分析的一些研究報道[15，19-20]。

豇豆上發生的花葉病毒病類型較多，發病癥狀都很相似，既可以單一浸染，也可以交叉浸染[3，7]。病毒病不僅株系復雜，而且不同生理小種常因氣候條件或品種更換、輪作方式改變等發生不同變化，給豇豆病毒病抗性篩選帶來較大的難度。本研究通過田間自然發病鑒定出來的抗性品種，還需要通過網室接種不同種類的病毒得到驗證。

Bhattarai 等[6]用333 個豇豆品種，1033 個SNP標記作關聯分析，得出6 個SNP 標記與抗花葉病毒病基因緊密連鎖。Dinesh 等[21]用QTL 作圖法將豇豆抗花葉病毒病基因定位到第6 連鎖群的MA15 與MA80 兩個SSR 標記之間。利用優異的豇豆地方資源，將分子育種與傳統育種技術結合起來，將是今后加快豇豆育種的方法。