小豆種質資源農藝性狀鑒定與綜合評價

周桂梅　陳琳　劉振興　陳健　亞秀秀　劉志軍

摘要：為了篩選優良品種的小豆，促進小豆產業發展，選取28個參加食用豆體系國家鑒定的小豆新品種資源，運用相關性分析、灰色關聯度、主成分分析和聚類分析等方法，對28個小豆品種資源的生育期、株高、主莖分枝、主莖節數、單株莢數、單莢粒數、莢長、百粒質量、產量這9個農藝性狀進行分析和評價。結果顯示：28個小豆品種資源在8個農藝性狀（除生育期外）上均表現了顯著的差異性，變異系數在10.51%～30.35%之間。8個性狀之間，株高和主莖節數、單株莢數和主莖節數、百粒質量和主莖分枝、莢長和單莢粒數、產量和單莢粒數呈顯著正相關，其他性狀之間沒有顯著相關性。通過主成分分析和聚類分析可以看出，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1這3個品種的得分排在前3名，綜合性狀較好。通過灰色關聯度分析得出，品種產量和性狀之間關聯度密切的前4位為主莖分枝數、主莖節數、單莢粒數、百粒質量。通過本試驗結果可以看出，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1這3個品種綜合表現好，適宜在河北省唐山地區及生態相同區域種植。

關鍵詞：小豆；種質資源；農藝性狀；灰色關聯度；主成分；聚類分析；變異系數

中圖分類號：S521.02 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）21-0044-06

小豆［Vigna angularis （Wild） Ohwi & Ohashi］染色體組為2n＝22，其籽粒含有人體必需的鐵、鈣、磷等元素以及18種氨基酸，其蛋白質含量比禾谷類作物高2～3倍［1］。小豆在我國主要在東北、華北和西北地區種植［2］。我國小豆品種主要有唐山紅小豆、天津紅小豆、東北大紅袍、寶清紅等，產品主要用于出口；由于營養豐富，小豆在國內外市場上具有較強的競爭力，有良好的發展潛力和前景；但小規模、低效益的傳統生產方式，加上對小作物的不夠重視，導致小豆生產用種老化，阻礙了其產業發展［3-4］。因此，篩選優良品質的小豆新品種，對于提高小豆在國內外市場上的競爭力和促進小豆產業發展具有至關重要的作用。

農藝性狀是判斷小豆品種是否適合引進和推廣的重要指標，生育期、莢粒數、百粒質量等指標在已有研究中得到廣泛的關注［5-11］。本研究利用灰色關聯度、主成分分析、聚類分析等方法，對28份國家鑒定小豆資源進行綜合評價，以期篩選出適合當地種植和推廣的優良品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小豆品種資源28份，來自國家食用豆產業技術體系各崗位專家和試驗站，詳見表1。

1.2 試驗場地

試驗于2011年和2022年6—10月在河北省唐山市農業科學研究院試驗場（39°37′N，118°12′E）進行，海拔17.3 m，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均降水量406 mm，全年日照時數2 600～2 900 h，年平均氣溫12.5? ℃，無霜期180～190 d。

1.3 試驗設計以及測定方法

種植土壤地勢平坦，地力均勻，肥力中上等。小區面積12.5 m2，5行區，株距15 cm，行距50 cm，隨機區組排列，重復3次。田間調查各資源的生育期，成熟后隨機選取5株，調查株高、主莖分枝、主莖節數、莢長、單莢粒數、單株莢數、百粒質量、產量等數據，調查標準依據程須珍等的《小豆種質資源描述規范和數據標準》［12］進行。

1.4 數據結果分析

1.4.1 農藝性狀變異系數和遺傳多樣性分析

用Excel 2003軟件計算各數據的平均值（x）、變異系數（CV），對各性狀的遺傳多樣性進行評價。

1.4.2 灰色關聯度分析

根據灰色系統理論要求，把28個小豆品種的9個性狀組成1個灰色系統，系統中的每個因素分別為其中的1個品種，以參試品種性狀指標[WTHX]X[WTBZ]i（i=1，2，3，…，28）=｛Xi（1），Xi（2），…，Xi（9）｝=｛株高、主莖節數、主莖分枝數、單株莢數、莢長、單莢粒數、百粒質量、生育期、產量｝形成的數列作為比較數列，以對照品種各項性狀指標為[WTHX]X[WTBZ]0=｛X0（1），X0（2），…，X0（9）｝組成的數列作為參考數列，各品種性狀指標的平均值見表2，根據數據計算田間性狀間的關聯系數和關聯度。

關聯系數：

等權關聯度：

其中：Δi（k）=|X0（k）-Xi（k）|，為數列[WTHX]X[WTBZ]0與[WTHX]Xi在第 k點的絕對值；minΔi（k）為二級最小差；maxΔi（k） 為二級最大差；ρ為分辨系數，通常取值0.5；ε為關聯系數；k為評估的性狀數；n為參試品種數。

1.4.3 聚類分析和主成分分析

利用DPS 7.05軟件進行相關性分析、聚類分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 田間性狀統計分析

由表2可知，除生育期的變異系數偏小（6.12%）外，其余幾個性狀的變異系數均較大（>10%），其中單株莢數的變異系數最大，為30.35%。這說明28個品種的表現類型豐富，可以作為育種方向進行選擇，為品種的改良提供了依據。

2.2 農藝性狀的相關性分析

從表3可以看出，8個農藝性狀間，株高和主莖節數、莢長和單莢粒數呈極顯著正相關，單株莢數和主莖節數、百粒質量和主莖分枝呈顯著正相關，其他癥狀之間沒有顯著相關性。

2.3 小豆資源的聚類分析

用歐氏距離、離差平方和法進行聚類分析，結果見圖1。由圖1可以看出，歐氏距離為 6.637 0 時，28個小豆品種資源可以分為四大類，其中1、3、6、10、27聚為一類，性狀表現為莢長較長、產量較高；2、4、8、9聚為一類，性狀表現為株高中等、百粒質量較小；5、13、19、20、7、22、11、17、23、16、26聚為一類，性狀表現為產量較高；12、15、21、28、14、18、24、25聚為一類，性狀表現為株高較高、主莖節數較多、主莖分枝較多、莢長較長。

2.4 小豆資源的主成分分析

2.4.1 主成分分析 對28個小豆品種資源的9個農藝性狀進行主成分分析（表4），其中前5個主成分累計貢獻率達到83.17%，基本可以代表28個品種資源的主要遺傳信息；第1主成分（F1）的特征值為2.318 9，貢獻率為25.77%，其中主莖節數、主莖分枝數的貢獻較大，載荷值分別為0.651 2、0.653 1；第2主成分（F2）的特征值為1.717 1 貢獻率為19.07%，其中產量、莢長、單莢粒數的貢獻較大，載荷值分別為-0.706 3、0.680 2、0.673 5；第3主成分（F3）的特征為為1.358 4，貢獻率為15.10%，其中生育期、百粒質量的貢獻較大，載荷值分別為0.641 8、0.559 3；第4主成分（F4）的特征值為1.119 7，貢獻率為12.44%，其中單株莢數的貢獻率最大，載荷值為-0.732 1；第5主成分（F5）的特征值為0.971 6，貢獻率為10.79%，其中生育期的貢獻率最大，載荷值為0.729 2。

2.4.2 綜合評分評價

計算各個品種資源的主成分得分，根據5個主成分的貢獻率及其得分，建立綜合評分評價數學模型：F=（25.77×F1+19.07×F2+15.10×F3+12.44×F4+10.79×F5）/83.17，根據這個模型計算各個資源性狀的綜合得分，并根據得分對品種的品質進行優良排序，結果見表5，可以看出，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1的得分排在前3名，綜合性狀較好。

2.5 灰色關聯度分析

灰色關聯度除了可以對品種的優劣進行評價［13-15］，還可以通過關聯系數尋求各個性狀之間的關系。把原始數據標準化后，求得關聯系數和等權關聯度，結果見表6。

由表6可以看出，品種產量、性狀之間關聯度密切的前4位為主莖分枝數、主莖節數、單莢粒數、百粒質量。

3 結論和討論

衡量一個小豆品種是否優質，除了產量性狀外，還要考慮生育期、株高、百粒質量等性狀是否符合當地需求。本研究對28個參加國家鑒定的小豆新品種資源進行灰色關聯度、主成分分析和聚類分析，結果顯示：28個品種的9個農藝性狀中，除生育期的變異系數偏小（6.12%）外，其余8個性狀的變異系數均大于10%，說明這28個品種的變異較大，表現比較多樣，遺傳比較豐富，可以作為育種資源加以利用。

通過對除生育期外的8個性狀進行相關性分析顯示，8個性狀間，株高和主莖節數、莢長和單莢粒數呈極顯著正相關，單株莢數和主莖節數、百粒質量和主莖分枝數呈顯著正相關，其他癥狀之間沒有顯著的相關性，可以根據育種目標進行相應選擇。

用歐氏距離、離差平方和法進行聚類分析，在歐氏距離為6.6370時，28個資源可以分為四大類：第1類有5個品種，性狀表現為莢長較長、產量較高；第2類有4個品種，性狀表現為株高中等、百粒質量較小；第3類有11個品種，性狀表現為產量較高；第4類有8個品種，性狀表現為株高較高、主莖節數較多、主莖分枝數較多、莢長較長。這些資源可以作為目標性育種的親本進行選擇。

根據對小豆品種的主成分分析綜合評價，唐紅201509-12、唐紅201301-2、品紅2019-3-3-1的得分排在前3名，綜合性狀較好。適宜在當地種植和推廣。

根據灰色關聯度分析，品種產量和性狀之間關聯度密切的前4位為主莖分枝、主莖節數、單莢粒數、百粒質量；根據相關性分析，產量和田間性狀的相關性排序前4位為單莢粒數、主莖分枝數、株高、主莖節數。結合2種分析結果，主莖分枝數、主莖節數、單莢粒數和小豆產量有密切的關系，可作為小豆育種研究的選種依據。

本研究選取2021年、2022年的平均數據加以分析，結果和前人的研究結果［5，9-11］基本一致，有個別性狀的表現有差異，可能和品種的地域表現或者試驗當年的氣候及生產條件有關，需要做進一步的研究加以驗證。

大田種植小豆情況下，除了要選擇優良品種外，栽培方法和病蟲害防治同樣重要。在選育和選擇優良品種的同時，還要研究和品種配套的栽培模式及其病蟲害的防治方法。三者相輔相成，促進小豆產業更快更好地發展。

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收稿日期：2023-04-14

基金項目：國家食用豆產業技術體系建設專項（編號：CARS-08-Z03）；河北省唐山市科技計劃（編號：22150218A）。

作者簡介：周桂梅（1979—），女，河北唐山人，助理研究員，主要從事食用豆育種及栽培研究。E-mail：57552490@qq.com。