绿豆种质资源主要农艺性状相关及聚类分析

侯小峰 王彩萍 刘 静 宋瑞军 成玉红 李 婷

（山西省农业科学院经济作物研究所 汾阳032200）

绿豆［Vigna radiate（L.）Wilczek］属于豆科蝶形花亚科，菜豆族豇豆属，是一年生作物，起源于中国，在我国种植历史已经达到2 000 多年[1]。 绿豆以其生育期短、耐旱、耐贫瘠、抗逆性强等特点，经常被当作抗旱救灾的先锋作物， 在我国很多省市地区均有不同程度的种植[2]。 自20 世纪80 年代以来，我国的绿豆育种家根据地域的不同， 选育出了适应各地种植的绿豆品种，如：晋绿豆 1～9 号，中绿 1～5 号，冀绿豆系列，保绿豆系列，白绿豆系列等品种。 随着种质资源的征集、交流和利用，绿豆的遗传多样性更加丰富。作物的遗传多样性作为品种遗传改良的基础， 也是杂种优势群划分的重要依据[3]。 绿豆品种的性状表达受到遗传基础和栽培环境的共同作用， 相同的品种在不同的生态环境和管理水平下， 其生物学性状的表现也不相同。 但在相同气候、种植条件和管理水平下， 其生物学性状能够较直观地反映品种间的亲缘关系[4]。 因此在大量征集种质资源的同时，了解其在汾阳地区的性状表现， 并根据不同的性状表现进行选择和利用，以提高绿豆新品种选育效率。

近几年， 国内外科学家对绿豆的农艺性状开展了大量研究。 杨芳等[5]为了改良绿豆生产中品种的混杂现象，进一步提升绿豆品质以及增加产量，从生育期、 经济性状及产量方面进行了相关的统计分析比较，筛选出9 个适宜山西北部地区种植的绿豆品种，包括有奈曼绿豆、9906-5、9901-6、9901-7、张家口鹦哥绿豆、洮9947-6、汾绿豆2 号、白绿6 号、赤峰绿豆等。 杨勇等[6]通过选用16 份绿豆品种材料研究了产量与农艺性状之间的相关性，结果得出，绿豆的产量与单株荚数、单荚粒数表现为显著的正相关性，其与生育期、株高以及荚长表现为极显著的负相关性，并基于以上结果总结得出，在绿豆的高产育种选择中，应当将绿豆农艺性状之间的相互关系纳入评价范围，以使各性状间达到最佳的组合，从而使绿豆的产量达到最大。 赵艳艳等[7]基于10 个绿豆品系，分析比较了其生长特性以及产量构成要素， 筛选出了5 个产量较高、性状表现突出的品系。 徐东旭[8]利用灰色关联度对河北省西北部绿豆的主要农艺性状与产量关系进行了研究，分析得出，产量与相关的农艺性状之间的关联顺序表现为：百粒重＞株高＞主茎节数＞单荚粒数＞荚长，因此在选育绿豆新品种的时候，应当将优质大粒作为重点来考虑， 其次为株型结构以及单荚粒数，同时要兼顾其他的农艺性状。 朱慧珺等[9]基于灰色关联度分析了十个绿豆品种的九个农艺性状以及产量，结果得出，对绿豆产量的贡献顺序依次为：单株荚数、百粒重、荚长。 侯小峰[10]亦基于灰色关联度法， 分析了15 个绿豆品种的7 个农艺性状，结果得出，主茎分枝数对产量影响最大，其次为单荚粒数、单株荚数，百粒重和主茎节数最小。杨勇等[11]研究结果表明， 产量与单株荚数和单荚粒数呈极显著正相关， 而与生育期、 株高和荚长呈极显著或显著负相关。 偏相关分析表明， 产量与株高、 单株荚数和百粒重呈显著或极显著相关。 通径分析显示， 主茎节数、 百粒重和单株荚数对产量的直接效应最大。我国的绿豆育种工作者任红晓等[12-16]对不同来源的绿豆材料进行了聚类分析， 为各生态区域种质资源的保存、评价、利用、引种和品种选育中的亲本选择奠定基础。

本试验选择从全国征集的58 份资源，研究其株高、生育期、主茎粗、主茎分枝、主茎节数、单株荚数、荚长、荚宽、荚粒数、百粒重、荚重、单株产量、地上部分生物量13 个农艺性状， 并进行相关和聚类分析，以其为本单位高产绿豆新品种的选育和种质资源的利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验供试品种共58 份（见表1），分别为山西省农业科学院经济作物研究所从我国的山西、北京、河北、河南、吉林、内蒙、陕西等地征集到的育成品种45 份，地方品种 13 份。

1.2 试验设计与方法

试验于2016 年、2018 年在山西省农业科学院经济作物研究所试验田进行。 该地区年平均气温10.1℃， 无霜期平均为 185.8 d。 年平均降水量为469.2 mm， 其中 5～9 月份降水量为 350.4 mm，2016 年度5～9 月份降雨量为 359.7 mm， 略高于常年降雨量， 但降雨分布均匀。 2018 年 5～9 月份降雨量为363.8 mm，略高于常年降雨量，其中7 月份比历年同期多79.3 mm。 试验地前茬作物为红小豆，土质为砂壤土，肥力中等。 地力状况为有机质10.5 g/kg，全氮9.2 g/kg，速效磷 36.5 mg/kg，速效钾 122.4 mg/kg。

试验田土壤肥力均匀一致， 试验共设58 个处理，随机排列，2 次重复，小区面积 2 m2（3 m×0.67 m），行距 0.33 m， 株距 0.16 m， 留苗密度 12 000 株/亩。2016 年 5 月 26 日人工开沟播种，9 月 15 日收获，2018 年 5 月 28 日人工开沟播种，9 月 22 日收获。

表1 不同绿豆种质资源来源分析

1.3 性状测定与方法

绿豆生育期间记录出苗、成熟期等性状，收获时每份资源随机取样5 株，分别测量株高、主茎粗、主茎节数、主茎分枝数、单株荚数、百粒重、单株粒重、荚皮重、 根干重、 地上部生物量、 单株产量等性状值。 每个单株随机取10 个荚进行考种， 记录荚长、荚宽、 荚粒数， 取平均值。 自然烘干后称单株地上部生物量（包括单株荚重），取平均值。13 个性状值为两年平均值。

1.4 数据处理方法

数据处理用Microsoft Excel 2007 进行数据输入和计算，采用SPSS 20.0 进行数据相关性和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同绿豆品种资源农艺性状差异性分析

为了解大田生长条件下绿豆各个农艺性状之间的变化关系，对绿豆的株高、主茎粗、主茎分枝、主茎节数、单株荚数、荚长、荚粒数、百粒重、单株产量、单株地上部生物量(包括荚重）、荚重和生育期13 个农艺性状之间做了差异性分析， 可以看出 （见表2），58 个品种的株高和单株地上部分生物量极差值较大，极差值分别为52.8 和40.35，说明品种对株高和单株地上部分生物量的影响较为明显。 变异系数表示组间数据的离散程度，我们可以看出株高、主茎分枝、单株荚数、单株产量、单株地上部分生物量、荚重6 个性状间变异系数较大， 变异系数分别为20.8%、25.4%、35.6%、30.9%、32.2%、29.9%，说明样本材料中不同品种在株高、主茎分枝、单株荚数、单株产量、单株地上部分生物量、单株根重、荚重和荚皮重生物性状间存在较大差异。

2.2 不同绿豆品种资源农艺性状相关分析

为了解大田生长条件下绿豆各个农艺性状之间的相互关系，对绿豆的株高、主茎粗、主茎分枝、主茎节数、单株荚数、荚长、荚宽、荚粒数、百粒重、单株地上部分生物产量、荚重、生育期、单株产量13 个农艺性状之间做了相关性分析。

2.2.1 单株产量与各农艺性状间相关分析 由表3可以看出，单株产量与荚重、单株荚数、单株地上部生物量、 荚粒数、 主茎分枝 （r=0.993**，0.904**，0.626**，0.602*，0.423**）呈极显著正相关，与株高、主茎节数、 主茎粗之间呈显著正相关 （r=0.329*，0.289*，0.264*）。

2.2.2 单株性状间相关分析 株高与主茎粗、 主茎节数、单株地上部分生物量、荚重、生育期、荚粒数之间呈极显著正相关 （r=0.422**，0.773**，0.614**，0.345**，0.557**，0.396**）；主茎粗与主茎节数、单株地上部生物量之间呈极显著正相关 （r=0.440**，r=0.653**），与荚粒数、荚重、生育期之间呈显著正相关（r=0.267*，0.306*，0.285*）；主茎分枝与单株荚数、荚重之间呈极显著正相关（r=0.515**，r=0.417**），与单株地上部分生物量呈显著正相关（r=0.329*），与百粒重呈显著负相关（r=-0.277*）；主茎节数与株高、单株地上部生物量、生育期、主茎粗、荚粒数呈极显著正相关（r=0.773**，0.588**，0.510**，0.440**，0.345**，0.337**），与荚重之间呈显著正相关（r=0.287*）；单株荚数与荚重、主茎分枝、荚粒数、单株地上部分生物量 之 间 呈 极 显 著 正 相 关 （r=0.903**，0.515**，0.466**，0.447**），与百粒重、荚宽呈极显著负相关（r=-0.515**，-0.392**）， 与荚长之间呈显著负相关（r=-0.299*）；荚长与百粒重、荚宽之间呈极显著正相关（r=0.656**，0.508**）；荚宽与百粒重之间呈极显著正相关（r=0.753**）；单株地上部分生物量与荚重、生育期之间呈极显著正相关（r=0.660**，0.484**）。

表2 不同品种的不同农艺性状间差异比较

析分关相间状性艺农豆绿种品同不3表X13 X12 X11 X10 X9 X8 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 1）（X1高株1 2**0.42）（X2粗茎主1 0.073 28.0 0）（X3枝分茎主1 46 0.1*40*.4 0 3**0.77）（X4数节茎主1.233 0 5**0.51 0.134 42.2 0）（X5数荚株单1*99.2 0-.082 0-3 0.14-8 0.04 55 0.0-）（X6长荚1*08*.5 0**0.392-.060 0-9 0.13-0 0.11 23 0.0-）（X7宽荚1 4 0.30-.093 0-6**0.46*37*0.3-59 0.1-7*0.26-6**0.39）（X8数粒荚1*1*0.39-3**0.75*56*.6 0**0.514-.126 0-*77.2 0-6 0.12 06 0.1-）（X9重粒百1 8 0.10*0*0.41-3 0.10.229 0**0.447*88*.5 0*29.3 0*53*.6 0 4**0.61）（X10量物生分部上地株单1*60*0.6 5 0.21-*3*0.56-1 0.13-47.0 0-**0.903 7*0.287**0.41 6*0.305**0.34）（X11重荚1 7 0.10*4*0.48 3 0.14 11.2 0-2 0.10.195 0 7 0.05-*10*.5 0 8 0.02-5*0.287**0.55）（X12期育生1 92.0 0**.993 0*6*0.62 4 0.22-*02*0.6 3 0.15-58.0 0-**0.904 9*0.28*23.4 0 4*0.26*.329 0）（X13量产株单。性关相的上平水0.01和0.05在示表别分**和：*注

2.3 不同绿豆品种资源农艺性状聚类分析

为研究58 个绿豆品种（系）在综合农艺性状上的变异特征， 利用13 个农艺性状指标计算了58 个绿豆材料间的欧氏距离平方。 在欧氏距离平方为4.3处，可以将材料聚为四大类群（附图），其特征如表4所示。

第Ⅰ类群仅包括27 个品种（系），分为3 小类。第 1 小类，包括科绿 1 号，中绿 12，中绿 14，白绿 8号，冀绿 0312，冀绿 9802-19-2，潍绿 2116，白绿 522，中绿 212，淄博黄绿豆，安绿 7 号，YL08-2，BL13-638，洮 9947-6，保 200319；第 2 小类包括吉 L201215，冀绿 0106，冀绿 9802，郑绿 9 号，保绿 942，通绿 918；第 3 小类包括保绿942-34， 保200017-9， 安绿 07-3B，郑绿 07-70，冀绿 11，品绿 08106。 该类群材料主要为北京，吉林，河北，河南，山东材料，整体表现株高较低，生育期短，主茎细，主茎分枝、主茎节数、单株荚数、荚粒数、荚重、单株地上部分生物量均低于其他三类群体。 因此该类群可作为早熟材料以改良育成材料熟性进行利用。

第Ⅱ类群共3 个品种（系），包括绛县绿豆、晋绿豆7 号和冀绿0308。 该类群品种主要表现为： 除荚宽、百粒重较小，荚长表现中等外，株高最高，生育期最长，主茎最粗，主茎节数最多，单株地上部分生物量和单株根重最重，单株荚数、荚粒数、单株产量、荚重、主茎分枝较其他类群最高，是本地具有高产特征的体系。 该类群可作为本地组合搭配时的骨干资源进行利用。

表4 绿豆品种（系）农艺性状的分类特点

第Ⅲ类群共有11 个品种 （系）， 包括淄博农家种， 苏绿 11-8， 品绿 2005-253-1， 冀绿豆 2 号，白绿 11， 赤绿 5 号， 保 200330，YL08-1， 潍绿 8 号，9329-8，榆林绿豆。 该类群材料来源地较丰富，涉及山东，江苏，北京，河北，吉林，内蒙，山西，陕西。 主要表现为：株高、主茎节数、生育期中等，主茎较粗，单株荚数、荚粒数、单株地上部生物量、荚重、单株产量较高，荚长、荚宽、百粒重值均为最高。 该类群为长荚，大粒类丰产型品种，可用以改善籽粒商品性进行选择利用。

第 IV 类群共 17 个品种（系），分为 3 个小类，第1 小类包括隰县绿豆，晋绿豆4 号，中绿5 号，石楼绿豆，兴丰绿1 号，代县绿豆；第2 小类包括18 罗汉，晋绿豆1 号，兴县大明绿豆；第3 小类包括FLD08-4,苏绿 04-23，榆林大粒，C5652，晋绿豆 6 号，EMS 处理晋绿豆4 号，C3408,黑珍珠。 该类群主要包括山西的地方品种和育成品种，该类群主要表现为：株高、生育期较长，主茎分枝最少、荚长最短，主茎粗、主茎节数、荚粒数、百粒重、荚重、单株产量均为中等偏下，需要对目标性状进行改良。

3 小结与讨论

本试验通过对13 个农艺性状与单株产量的相关分析结果表明， 在汾阳地区对绿豆单株产量影响最大的因素为荚重、单株荚数、荚皮重、单株地上部生物量、荚粒数、主茎分枝数，株高、主茎节数、主茎粗对单株产量有一定影响，而生育期、荚长、荚宽、百粒重等性状对单株产量影响较小。 说明在本地绿豆新品种选育和种质资源的鉴定利用中应注意单株荚数、主茎分枝数、株高、主茎节数和单株地上部生物量等性状，而百粒重、生育期，荚长等性状可以根据育种目的来选择。 与侯小峰[10]，曹雄[17]前期的研究结果基本一致，与徐东旭[8]观察结果有差别，徐东旭等研究表明， 产量与其主要性状的关联顺序为： 百粒重＞株高＞主茎节数＞单荚粒数＞主茎分枝＞单株荚数＞荚长。与闫峰[18]研究结果基本一致，闫锋研究得出，各性状对产量的关联度顺序为单株粒重＞百粒重＞单株荚数＞单荚粒数＞荚长＞株高，但在本地百粒重不是影响绿豆产量的主要指标。 以上三种研究结论的差异性可能主要是由于试验材料的选择范围有差异，地理气候特点各异等引起的。

本试验通过58 个绿豆品种各性状比较和聚类分析结果表明， 绛县绿豆、 晋绿豆7 号和冀绿0308的13 个性状指标中，除百粒重、荚长、荚宽三个性状外外，其他性状表现均为最好。 这些品种在当地绿豆品种选育中可作为骨干品种来搭配杂交组合， 以提高育成品种产量和商品性。

附图 绿豆农艺性状聚类图

本试验的58 份绿豆材料来源于我国的山西、北京、河北、吉林、内蒙、山东、河南、江苏、江西、陕西等地，各地区的资源具有一定的代表性，但在农艺性状方面不尽相同，也有不同程度的交叉，通过对农艺性状差异分析和聚类分析显示， 第I 类群中以河北、北京和吉林材料为主， 表现为生育期、 株高、 单株地上部分生物量等性状值较低， 但植株直立， 是理想的早熟型丰产材料并且适宜于机械化收获， 例如冀绿 0312、冀绿 9802、品绿 08106 等材料；第 IV 类群中以山西的材料居多，表现为生育期长，株高较高，主茎节数和单株荚数较多，单株产量、地上部生物量和荚重等性状较好，是适合本地种植的丰产材料，例如晋绿豆1 号，晋绿豆7 号等，但也有部分材料如晋绿豆6 号、 晋绿豆4 号等丰产性较好但缺点为性状匍匐，在生产中阴雨天气时豆荚容易霉变，影响产量和商品性，需要加以改良；吉林、内蒙、山东、江苏的材料分布于第I 类群和第III 类群中，吉林、内蒙的材料多数表现为早熟，植株较低、主茎分枝较少，荚粒数较多，但单株产量偏低；山东、江苏、江西等地的材料表现为生育期延长，株高较高，单株地上部生物量较多，主茎分枝较多等性状，但多数表现为结荚数较少，单株产量偏低；除此之外，有部分材料个别性状表现突出，例如品种C5652 荚粒数最多，通绿918 荚长最长，保200330 百粒重最大，绛县绿豆荚重最大等,可作为特殊性状改良亲本利用。

此外， 本研究仅考虑本地生态气候条件下绿豆各性状值的表现,由于试验材料、生态区域、土壤及试验环境等的不同会导致各性状值的变化， 因此本试验结果对本地绿豆育种及资源利用具有指导意义，对其他生态区及土壤、 气候等因素的影响还需要进一步研究。