中國和歐洲大豆資源農藝性狀綜合性評價

潘文婧 孫亞男 高陸思 曲夢楠 張維耀 付春旭 姜世波 姜成喜 付亞書 王金星

（黑龍江省農業科學院綏化分院，152052，黑龍江綏化）

大豆起源于中國，有悠久的種植歷史，并且向東南以及南部各國傳播，于16 世紀進入歐洲[1]。大豆籽粒富含油分、蛋白質、碳水化合物、礦物質和維生素，其中蛋白質含量約占40%，脂肪含量約占20%，是人們生產生活中不可缺少的重要作物[2]。

大豆傳播到世界各地后，經過不同生態環境的選擇，形成了豐富的種質資源。2013 年中國農業科學院作物科學研究所[3]編制的《中國大豆品種資源目錄（續編三）》中編入了由20 多個國家引進的3000 余個國外大豆種質，可供科研使用。在育種及生產過程中利用國外種質能夠提高大豆產量、增強抗性及改善品質等，從而拓寬國內大豆品種選育的遺傳基礎[4-5]。

我國已經有許多育種工作者利用國外大豆種質作為親本培育出新品種，如王源才[6]以Logbew與東農47-1D 雜交選育出高產、早熟新品種東農36 號；郭泰等[7]以合豐23 號為母本、克4430-20為父本雜交育成的合豐25 號適應性強，且穩產、高產；胡國華等[8]利用國外品種DAWN 為父本、合豐25 號為母本雜交育成的紅豐八號比對照增產8.59%；郭泰等[9]利用美國矮稈大豆資源育成7 個大豆新品種。目前，我國引進的國外種質中，歐洲種質數量相對較少，并且有效利用度不高。歐洲地理緯度與我國大豆主產區黑龍江省相似，因此在黑龍江省對歐洲大豆種質進行深入研究，同時與國內大豆種質進行對比分析，篩選出品質優良、符合我國生產要求的歐洲種質對培育適應我國大豆主產區栽培的優異品種有至關重要的作用[9-10]。

本文利用來自中國和歐洲的大豆種質進行試驗，分析在生長發育過程中，這些種質在生育期、重要農藝性狀及籽粒蛋白質、油分含量等方面的差異，對來自中國和歐洲種質進行對比與評價，篩選適宜我國種植的優異歐洲種質，用以改良大豆遺傳基礎，提高產量，增強抗性，改善品質。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

共158 份大豆材料，其中歐洲大豆材料是由中國農業科學院作物科學研究所提供的來自塞爾維亞、奧地利、意大利、瑞士、烏克蘭、法國、羅馬尼亞、匈牙利、德國和波蘭10 個國家的79份材料，編號A1～A79（其中存在2 份重復材料，NS Atlas、CH22172/OBELIX）；中國79 份大豆材料由15 家單位提供，編號C1～C79。具體材料名稱及編號詳見表1。

表1 供試大豆材料明細Table 1 Details of test soybean materials

1.2 試驗方法

158 份中國和歐洲大豆于2020、2021 年分別在黑龍江省農業科學院綏化分院新源基地（127°00′E，46°35′N）和黑龍江省農業科學院綏化分院院內試驗地（126°98′E，46°63′N）種植。黑龍江省綏化市年均降水量543mm，年均氣溫1.3℃～4.0℃，平均積溫2580℃，日照時數2600～2900h，無霜期120～140d[11]。

試驗采用隨機區組法，小區為3 行區，行長2m，行距65cm，株距6cm，重復3 次。在整個生育期內進行正常的田間管理，出苗后調查花色、茸毛、葉形和結莢習性等性狀，生育期數據主要調查出苗期、開花期和成熟期。在秋季成熟后每個小區取10 株考種，測量株高、單株有效莢數、單株粒數、主莖節數和百粒重等農藝性狀。收獲后利用谷物分析儀測定粗蛋白質和粗脂肪含量。

1.3 數據處理

利用Microsoft Excel 2016 進行數據統計，并分別計算各性狀的平均數、標準差和變異系數等。利用DPS 軟件進行相關性分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 中國和歐洲大豆資源質量性狀分析

在田間調查中記錄158 份中國和歐洲材料的主要質量性狀（花色、葉形和茸毛色）。通過對比（表2）可知，中國和歐洲材料葉形有很大的差別，其中79 份歐洲材料均為卵圓形葉，而79 份中國材料中披針形葉占主要部分；歐洲材料中紫花比例達87.34%，而中國材料中紫花占63.29%；茸毛色在中國和歐洲材料中也有很大不同，歐洲材料棕色茸毛占55.70%，灰色茸毛占44.30%，而中國材料中僅有1 份材料為棕色茸毛，其余均為灰色茸毛。綜上，歐洲材料主要為卵圓形葉、紫花、棕毛；中國材料主要為披針形葉、紫花、灰毛。

表2 來自中國和歐洲大豆種質質量性狀分析Table 2 Analysis of quality traits of soybean germplasms from China and Europe

2.2 中國和歐洲大豆資源數量性狀分析

對79 份歐洲材料的主要農藝性狀及品質性狀進行田間調查及檢測（表3），對開花期和生育期進行統計，開花期為38.54d，變異系數為17.00%；生育期為117.85d，變異系數為10.00%。對產量相關性狀進行分析，株高為110.30cm，底莢高度為19.54cm，主莖節數、有效分枝數、單株有效莢數和單株無效莢數分別為17.50、1.21、45.44 和2.40，單株粒數為105.45，百粒重為17.28g。產量相關性狀的變異系數范圍在8.84%～66.35%，排序為百粒重＜株高＜主莖節數＜單株有效莢數＜單株粒數＜底莢高度＜單株無效莢數＜有效分枝數。其中，單株無效莢數和有效分枝數的變異系數均大于30%，有更加廣泛的變異范圍。粗蛋白質含量為40.43%，變異系數為3.90%；粗脂肪含量為21.08%，變異系數為5.26%，其中粗脂肪含量的變異范圍更加廣泛。

表3 歐洲大豆材料數量性狀分析Table 3 Quantitative characteristic analysis of soybean materials in Europe

由表4 可知，79 份中國大豆材料平均開花期和生育期分別為35.96 和115.80d，開花期變異系數為11.00%，生育期變異系數為8.00%。產量相關性狀中株高為101.75cm，底莢高度為20.47cm，主莖節數、有效分枝數、單株有效莢數和單株無效莢數分別為16.80、0.69、44.14 和2.15，單株粒數為108.99，百粒重為19.28g。產量相關性狀的變異系數范圍在14.80%～102.29%，排序為百粒重＜株高＜主莖節數＜底莢高度＜單株有效莢數＜單株粒數＜單株無效莢數＜有效分枝數。其中，單株無效莢數和有效分枝數的變異系數分別為79.82%和102.29%，均大于30%，有更廣泛的變異范圍。粗蛋白質含量為39.63%，變異系數為3.97%；粗脂肪含量為21.21%，變異系數為5.72%，脂肪的變異范圍更加廣泛。

表4 中國大豆材料數量性狀分析Table 4 Quantitative characteristic analysis of soybean materials in China

按照中國高蛋白、高油大豆品種的審定要求[12]，對蛋白質及脂肪含量進行劃分，其中歐洲大豆籽粒粗蛋白質含量在38.01%～40.00%的材料有26 份，占32.91%；粗蛋白質含量在40.01%～45.00%的材料有48 份，占60.76%，未發現粗蛋白質含量大于45.01%的材料。籽粒粗脂肪含量在18.01%～20.00%的材料有12 份，占15.19%；粗脂肪含量在20.01%～21.50%的材料有40 份，占50.63%；粗脂肪含量大于21.50%的材料有27 份，占34.18%。中國大豆籽粒粗蛋白質含量在38.01%～40.00%的材料有34 份，占43.04%；粗蛋白質含量在40.01%～45.00%的材料有30 份，占37.97%；僅1 份粗蛋白質含量大于45.01%。籽粒粗脂肪含量在18.01%～20.00%的材料有9 份，占11.39%；粗脂肪含量在20.01%～21.50%的材料有39 份，占49.37%；粗脂肪含量大于21.50%的材料有30 份，占37.97%。

綜合分析以上結果，中國及歐洲大豆材料的主要農藝性狀及品質性狀的變異系數范圍分別為3.97%～102.29%和3.90%～66.35%，變異系數最大的均為有效分枝數，最小的均為粗蛋白質含量。根據表3 和表4 可知，歐洲材料的平均株高較大，最大值達165.62cm（A13），中國材料的百粒重較大，最大值為30.14g（C29）。中國大豆材料的粗蛋白質及粗脂肪含量的變異系數均大于歐洲大豆材料，即中國大豆材料之間粗蛋白質及粗脂肪含量的差異較大。中國大豆材料中有1 份為高蛋白大豆材料（C4），30 份為高油大豆材料；歐洲材料中有27 份高油大豆材料。這些品質性狀優異的材料可以為大豆遺傳改良提供重要的物質基礎。

2.3 中國和歐洲大豆資源主要農藝及品質性狀相關性分析與主成分分析

2.3.1 相關性分析 79 份歐洲大豆的10 個農藝性狀相關性數據（表5）顯示，呈顯著或極顯著正相關的有株高與有效分枝數、主莖節數，有效分枝數與主莖節數、單株無效莢數，單株無效莢數與單株有效莢數、單株粒數、百粒重，單株有效莢數與百粒重、單株粒數，單株粒數與百粒重；達顯著或極顯著負相關的有底莢高度與主莖節數，單株無效莢數與粗蛋白質、粗脂肪含量，單株有效莢數與粗蛋白質，單株粒數與粗蛋白質，百粒重與粗蛋白質、粗脂肪含量。

表5 歐洲大豆資源農藝性狀的相關性分析Table 5 Correlation analysis of agronomic traits of European soybean resources

79 份中國大豆的10 個農藝性狀相關性數據（表6）顯示，呈顯著或極顯著正相關的有株高與有效分枝數，單株無效莢數與單株有效莢數、單株粒數、百粒重，單株有效莢數與單株粒數；達顯著或極顯著負相關水平的有株高與單株無效莢數、單株有效莢數、單株粒數，有效分枝數與單株無效莢數、單株有效莢數、單株粒數，單株無效莢數與粗蛋白質、粗脂肪含量，單株有效莢數與粗蛋白質含量，百粒重與粗蛋白質、粗脂肪含量。

表6 中國大豆資源農藝性狀的相關性分析Table 6 Correlation analysis of agronomic traits of soybean resources in China

中國和歐洲大豆種質各性狀間的相關性整體趨勢相同，但二者之間仍存在差異。如成熟大豆株高，中國大豆株高越高，主莖節數、單株無效莢數、單株有效莢數和單株粒數越少，百粒重越低，蛋白質和脂肪含量偏高；歐洲大豆的株高越高，各農藝性狀的變化趨勢與中國大豆相反。歐洲大豆的主莖節數與株高、底莢高度和有效分枝數都呈顯著正相關，中國大豆的主莖節數與各性狀間的相關性明顯偏小，且大部分表現為負相關性。

2.3.2 主成分分析 分別對大豆材料的10 個農藝性狀進行主成分分析（表7），提取中國材料的2個主成分，貢獻率分別為99.91%和0.08%，累計貢獻率99.99%；提取歐洲材料的2 個主成分，貢獻率分別為99.83%和0.16%，累計貢獻率99.99%，基本能夠代表2 個地區大豆農藝性狀的全部特征。

表7 中國和歐洲大豆資源主成分的特征向量值與貢獻率Table 7 The eigenvalues and contribution rates of principal components of soybean resources in China and Europe

中國和歐洲大豆主成分Ⅰ的貢獻率分別高達99.91%和99.83%，能反映2 個地區材料的基本特征。中國和歐洲大豆的主成分Ⅰ的特征向量載荷數值為正值且數值較高的性狀都是株高和單株粒數，說明2 個地區大豆都表現為植株高、多粒，這進一步表明2 個地區大豆的相似點較多，歐洲大豆基本能適應黑龍江省的耕作栽培條件。

3 討論

在大豆品種選育改良的過程中，優異親本的利用是重要因素之一，國外引進大豆由于其生態條件等因素與國內存在差異，對于我國大豆遺傳基礎的拓寬及品種改良具有一定意義[13-14]。

本研究中所使用的歐洲材料為中國和歐洲政府合作引進的歐洲大豆新品種，與國內大豆品種親緣關系較遠。本研究對158 份大豆材料的農藝性狀進行統計，將歐洲大豆與中國大豆進行對比，以株高、單株有效莢數、單株粒數、蛋白質含量、脂肪含量和百粒重作為主要性狀進行篩選。

分析可知，歐洲大豆材料的變異系數范圍為3.90%～66.35%，說明歐洲大豆材料性狀的遺傳多樣性較高，存在種質間差異。其中A23、A24、A25、A26、A27、A31、A56、A61、A63 和A64生育期較長，在收獲時尚未完全成熟，但以上品種中A26 粗蛋白質和粗脂肪總含量高、A64 株高較大，雖然在本地區不適宜種植，但可將其作為優良性狀親本對國內大豆材料進行遺傳改良。

歐洲大豆材料的株高為58.82～165.62cm，主莖節數為10.76～33.30，有效分枝數為0.10～3.32，平均為1.21；中國大豆材料的株高變化范圍為66.00～136.90cm，主莖節數變化范圍為11.30～26.48，有效分枝數變化范圍為0.10～3.88，平均為0.69。由以上數據可以看出，歐洲大豆材料較國內大豆材料植株較高、莢密、多分枝。在79 份歐洲材料中，綜合主要性狀表現發現，A9、A10、A16、A18、A29、A36、A49、A61、A62、A64、A66和A76 表現優異；在79 份中國材料中，C16、C17、C18、C20、C30、C34、C39、C41、C50、C51 和C52 綜合表現優異。

歐洲大豆材料的粗蛋白質和粗脂肪含量分別為36.34%～44.89%和18.51%～23.39%，中國大豆材料的粗蛋白質和粗脂肪含量分別為36.33%～45.27%和16.93%～23.54%。歐洲材料中A2、A3、A5、A9、A10、A16、A28、A29、A30、A39、A70、A76 在粗蛋白質及粗脂肪含量上表現優異；中國材料C4、C10、C20、C30、C34、C39、C46、C51、C52、C54、C68 表現優異。在接下來的研究中，將充分利用篩選得到的優異種質進行遺傳改良，利用其優異性狀配制雜交組合，對品種進行改良，選育優異新品種。

4 結論

綜上所述，歐洲大豆材料與中國大豆材料相比植株較高、莢多、分枝多，粗脂肪含量變化范圍較大，但部分品種無法適應本土種植條件，生育期較長，綜合主要農藝性狀在中國和歐洲材料中篩選出12 個綜合表現優異的材料，其中歐洲材料為A9、A10、A16、A29、A71 和A76，中國材料為C20、C30、C34、C39、C51 和C52。