花生種質資源品質性狀的分析與評價

饒慶琳，姜 敏， 胡廷會， 成良強， 呂建偉， 王 軍

(貴州省農業科學院 油料研究所，貴州 貴陽 550006)

0 引言

【研究意義】花生又稱落花生(ArachishypogaeaLinn.)，系薔薇目豆科1年生草本植物。其籽粒富含蛋白質和脂肪等營養物質，在油料作物中占有極其重要的地位[1]。目前世界上有100余個國家種植花生，各大洲均有分布[2]。中國的花生年產量占世界花生年總產量40%以上[3]。據FAO數據顯示，作為世界花生種植第一大國，2017年中國花生種植面積達462.79萬hm2，產量達1 715萬t[4]。我國各地均有種植花生，但主要分布在長江流域、黃河流域及華南等地[5]?；ㄉz傳育種研究最基礎的材料就是種質資源，分析、評價不同來源花生種質資源的品質性狀差異，篩選優異種質資源，對花生品種改良、新品種選育及生物技術研究等具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】近年來，許多作物領域先后對作物種質資源品質性狀進行分析與評價，如油菜、小麥、大豆、玉米及蝴蝶蘭等均有相關報道[6-10]。在花生方面，大部分報道集中在農藝性狀方面，而在品質性狀的分析與評價方面相關文獻報道則相對較少。陳雷等[11]運用DPS對17個花生材料的農藝性狀進行相關及聚類分析與選擇評價。牟書靚等[12]對108份花生種質資源的13個主要農藝性狀通過主成分分析法和聚類分析進行評價，最終選擇8個差異水平顯著的性狀進行分析。饒慶琳等[13]采用DPS對498份種質資源農藝性狀進行表型鑒定及綜合評價。徐楊玉等[14]利用近紅外光譜分析技術對100個南方花生區試品種21個品質性狀進行研究，通過主成分分析將其品質性狀綜合為3個主成分進行表達。劉衛星等[15]對24個花生品種的產量與品質性狀進行主成分分析發現，在不同的生態環境中，當單株飽果數的變異系數最大時產量性狀最好；當油酸亞油酸比值的變異系數最大時品質性狀最好。【研究切入點】與前人的研究相比，研究將農藝性狀與品質性狀同時進行分析，能更進一步體現分析的可靠性?！緮M解決的關鍵問題】通過近紅外光譜分析儀測定結合相關性分析、主成分分析和聚類分析法，對不同來源的46份花生種質資源籽粒的水分、油脂、蛋白質、芥酸、油酸、亞油酸及亞麻酸等35個品質性狀進行測定分析，探明不同種質間品質性狀的差異，以期為花生種質資源的利用和品質創新育種提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試花生種質資源材料共計46份(表1)，均由貴州省農業科學院油料研究所提供。

表1 供試材料的基本信息

1.2 方法

1.2.1 材料預處理 所有種質資源材料于2017—2019年在貴州省農業科學院試驗基地進行，試驗按種質資源編號依次播種，行長2.5 m，行距40 cm，每行13穴，每穴3粒種子，每個材料種植5行，不設重復，基肥施三元復合肥25 kg/667m2，中耕除草2次，采用常規大田管理。成熟后收獲種子，農藝性狀參考姜慧芳等[16]標準進行，品質特征在種子收獲后6個月內利用近紅外光譜分析儀測定，主要包含花生籽粒中水分、油脂、蛋白質、芥酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸、十二碳烯酸甲酯、山崳酸、木焦油酸、十七烷酸甲酯、蔗糖、T糖、果糖、油亞比等品質性狀指標。該研究的數據為近紅外光譜分析儀所測各年數據的平均值。

1.2.2 分析方法 對46份花生種質資源的水分、總糖、油脂、花生酸及硬脂酸等35個品質性狀檢測結果進行變異性、相關性、主成分及系統聚類分析。

1.3 數據統計與分析

數據采用Excel 2010，SPSS 17.0及DPS 21進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 花生種質資源品質性狀的變異性

從表2看出，46份花生種質資源籽粒的35個品質性狀存在差異?；ㄉ蚜５鞍踪|含量和油亞比為21.620%～29.090%和0.867%～1.814%，平均含量為25.603%和1.183%，變異系數為6.444%和18.054%。花生籽粒中脂肪酸的組成有飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，其中飽和脂肪酸棕櫚酸含量為9.690%～12.840%，平均含量為11.671%，變異系數為5.580%；不飽和脂肪酸油酸和亞油酸含量為35.580%～51.390%和27.950%～41.100%，平均含量為41.268%和35.383%，變異系數為8.707%和8.126%。主莖高和第一側枝長分別為19.000～48.000 cm和29.200～52.200 cm，平均為35.401 cm和52.200 cm，變異系數為17.696%和14.695%。百果重和百仁重分別為118.300～267.100 g和40.000～105.500 g，平均分別為166.602 g和64.733 g，變異系數為17.105%和17.628%。

表2 花生種質資源品質性狀的指標值及變異系數

總體看，花生種質資源的35個品質性狀表現出不同的變異程度，變異系數在1.236%～39.157%，為總糖<油脂<花生酸<硬脂酸<出仁率<棕櫚酸<水分<木焦油酸<蛋白質<十七烷酸甲酯<亞油酸<油酸<山崳酸<果糖<亞麻酸<十二碳烯酸甲酯<棕櫚油酸<果殼率<第一側枝長<蔗糖<500 g果數<百果重<單果重<百仁重<主莖高<油亞比<果殼重<百果仁重<結果枝數<干果重<單株生產力<總分枝數<鮮果重<單株結果數<芥酸，說明供試花生種質中總糖、油脂、花生酸、硬脂酸及出仁粒等指標差異不大，而芥酸、單株結果數鮮果重及總分枝數等指標在不同種質資源中變幅較大。

2.2 花生種質資源品質性狀間的相關性

相關性分析表明，蛋白質與亞油酸(r=0.461**)呈極顯著正相關，與油酸(r=-0.440**)、油亞比(r=-0.437**)呈極顯著負相關；棕櫚酸與亞油酸(r=0.383**)、主莖高(r=0.456**)、第一側枝長(r=0.427**)呈極顯著正相關，與百果重(r=-0.342*)、百仁重(r=-0.327*)呈顯著負相關，與油酸(r=-0.533**)、油亞比(r=-0.501**)呈極顯著負相關；棕櫚油酸與主莖高(r=0.594**)、第一側枝長(r=0.614**)呈極顯著正相關，與亞油酸(r=-0.366*)呈顯著負相關；主莖高與第一側枝長(r=0.923**)呈極顯著正相關，與百仁重(r=-0.339*)呈顯著負相關，與百果重(r=-0.403**)呈極顯著負相關；第一側枝長與百果重(r=-0.461**)、單果重(r=-0.461**)、百仁重(r=-0.394**)呈極顯著負相關；百果重與百仁重(r=0.969**)呈極顯著正相關?？梢?，品質性狀與產量性狀呈正相關性或負相關性，在對花生進行評價時，應綜合考慮各方面的性狀指標，為花生遺傳育種提供最基礎的資料。

2.3 花生種質資源品質性狀聚類

從圖1看出，通過對46份花生種質資源的35個品質性狀檢測結果進行標準化轉化后進行系統聚類，結果聚為2大類4個小組，其中，在歐氏距離5.80處可將46份不同的花生種質資源分為2個大類，在歐氏距離4.00處，可將46份材料分為4個小組。第1類，包含19025(H15034)、19026(H15035)及19027(H15036)等共24份資源，其特點是山崳酸、木焦油酸、蔗糖、果糖、主莖高、第一側枝長、總分枝數、結果枝數、單株結果數、鮮果重、500g果數及果殼率偏高，其他品質性狀表現偏低；第2類，包含19036(H15049)、19064(H15079)及19129(60702)等共22份資源，其特點是水分、油脂、棕櫚酸、油脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、總糖、油亞比、干果重及單株生產力等品質性狀偏高，果殼率最低。

圖1 花生種質資源品質性狀的聚類

2.4 花生種質資源品質性狀的主成分分析

從表3可知，前4個主成分的累計貢獻率為97.568%，說明其包含了品質性狀中的大部分信息。其中第1主成分特征值為8.170，貢獻率為23.342%，百果重、單果重、百果仁重貢獻值最大，特征向量均為0.326，可視為花生莢果產量因子；第2主成分特征值為4.680，貢獻率為13.371%，鮮果重、干果重、單株生產力的貢獻值最大，特征向量分別是0.372、0.366、0.288，可視為花生鮮果產量因子；第3主成分的特征值1.774，貢獻率為5.070%，總分枝數、結果枝數、十七烷酸甲酯的貢獻最大，特征向量分別是0.506、0.489、0.324，可視為花生分枝因子；第4主成分的特征值為0.238，貢獻率為0.680%，其中水分、第一側枝長、總分枝數貢獻率最大，特征向量分別是0.359、0.341、0.256，可視為花生水分因子。

表3 花生種質資源品質性狀的主成分分析

3 討論

目前，關于作物種質資源農藝性狀和品質性狀的研究，大部分采用的是相關分析、主成分分析和聚類分析方法進行分析和評價。研究結果表明，46份花生種質資源的35個品質性狀表現出不同的變異程度，變異系數在1.236%～39.157%。孫銘等[17]研究認為，變異系數大于10%則表示樣本間差異較大。該研究共有23個品質性狀的變異系數大于10%，表明花生樣本間品質指標存在較大差異，即說明此次供試的材料存在遺傳多樣性，也從側面突顯出花生的性狀變異較為豐富，類型廣泛，具有很好的利用前景。

相關性分析表明，水分、油脂、蛋白質、芥酸、棕櫚酸、油亞比、油酸、亞油酸、主莖高、第一側枝長及百果重等表現出極顯著相關性。佟仕儉等[18]通過對44份花生資源研究得出，棕櫚酸與油亞比、油酸與油亞比、亞油酸與油亞比呈極顯著關系。遲曉元等[19]通過對花生突變體研究發現，油酸與亞油酸呈極顯著負相關關系。孫泓希等[20]通過對東北地區花生研究發現，主莖高與第一側枝長、百果重與百仁重等存在極顯著相關關系。均與該研究部分結果表現一致。從相關性分析結果看出，不同花生種質資源的33個品質性狀間存在較大的相關性，關聯程度較高，說明，此33個性狀可能存在一定程度的相互影響，因此在今后的品種選育工作中要注重各項指標的綜合考慮[21]，避免因某一個指標的缺失影響到后面的育種工作。

主成分分析將35個主要品質性狀綜合為4個主成分，分別為花生莢果產量因子、花生鮮果產量因子、花生分枝因子和花生水分因子，4個主成分因子包含了花生種植資源98.568%的信息。

系統聚類結果顯示，在歐氏距離5.80時，供試材料劃分為2大類，第1大類包含24份資源，第2大類包含22份資源；在歐氏距離4.00處，可將供試材料分為4個小組，相似性系數在4.00～4.650，說明參試品種間差異明顯，很大程度上豐富了花生種質資源的遺傳多樣性。其中，第1大類中篩選到蔗糖含量較高的品種1個，為19032(H15043)，該品種可以從鮮食花生方向挖掘；從第2大類中發現油酸含量較高的品種3個，分別為19129(60702)、19170(88-1808)及19173(R-5)，高油酸品種是與人類健康相關的理想特征[20]，因此，此3個品種可以向高油酸品種方向改良；高產方面，篩選到19435(豫花10號)、19036(H15049)、19192(泉花6號)、19199(粵油551)、19227(桂花26)及19035(H15048)共6個值得繼續研究的材料，在今后的育種工作中，可以作為優良種質資源繼續應用。

4 結論

作物育種中種質資源是重要基礎性材料。在我國花生種質資源雖然比較廣泛，但是在長期的定向選擇育種過程中，花生栽培品種的遺傳背景變得日益狹窄。通過變異分析、相關性分析、主成分分析和聚類分析等進行綜合評價發現，46份不同花生種質資源的35個品質性狀表現出不同的變異程度，變異系數在1.236%～39.157%，其中有23個品質性狀的變異系數>10%，說明，46份材料存在遺傳多樣性，其性狀變異較為豐富，具有很好的利用前景。其水分、油脂、蛋白質、芥酸、棕櫚酸、油亞比、油酸、亞油酸、主莖高、第一側枝長及百果重等性狀間存在極顯著相關性。35個品質性狀可綜合為花生莢果產量因子、花生鮮果產量因子、花生分枝因子和花生水分因子4個主成分，其包含花生種植資源98.568%的信息。在歐氏距離為5.80時可將46份材料劃分為2大類，第1大類包含24份資源，其中，19032(H15043)為蔗糖含量較高的品種；第2大類包含22份資源，其中，19129(60702)、19170(88-1808)和19173(R-5)為高油酸品種，19435(豫花10號)、19036(H15049)、19192(泉花6號)、19199(粵油551)、19227(桂花26)和19035(H15048)為高產品種。該研究采用的方法能更可靠地分析參試品種，研究結果可為花生種質資源的利用和創新提供理論依據，對花生品種選育和遺傳改良具有重要意義。