王玲燕，黃金華，張素平，黃中文，董彥琪，朱紅彩，唐振海

（1.河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000）

大豆作為世界農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中最重要的油脂產(chǎn)品之一，已經(jīng)有數(shù)千年的種植歷史。中國是最早種植大豆的國家，但其產(chǎn)量占比僅為4.41%。據(jù)統(tǒng)計，2018 年中國大豆播種面積已達(dá)841.23 萬hm2，產(chǎn)量達(dá)1 596.71 萬t［1］，但平均單產(chǎn)僅有1 800 kg/hm2，遠(yuǎn)低于國際水平3 000 kg/hm2。大豆產(chǎn)量受多個基因控制［2］，通過研究與產(chǎn)量相關(guān)的農(nóng)藝性狀，正確評價夏大豆種質(zhì)資源有助于保證遺傳資源的有效利用，為夏大豆品種選育方向提供依據(jù)。

主成分分析是把多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標(biāo)（即主成分），每個主成分都能夠反映原始變量的大部分信息，且所含信息互不重復(fù)［3］，該方法已被廣泛應(yīng)用于作物農(nóng)藝性狀的多樣性分析中［4-7］。林文磊等［8］利用該方法將39 份春大豆種質(zhì)的7 個主要農(nóng)藝性狀歸納為2 個主成分因子。常世豪等［9］從60 份黃淮海區(qū)試夏大豆資源中12 個主要農(nóng)藝性狀提取到4 個主成分。覃思思等［10］將27 份大豆材料的13個農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行分析獲得5 個主要成分。符小發(fā)等［11］從150 份國內(nèi)外引進(jìn)的大豆資源的7 個農(nóng)藝性狀獲得3 個主要成分。汪寶卿等［12］對黃淮海地區(qū)87 個大豆品種12 個農(nóng)藝性狀進(jìn)行研究獲得4 個主要成分。河南省是中國夏大豆主產(chǎn)區(qū)之一，有著豐富的種質(zhì)資源，目前關(guān)于河南省夏大豆產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的主成分分析報道較少。

本研究對32 份夏大豆種質(zhì)的9 個農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行了分析，并研究了各個性狀之間的相關(guān)性，以期為夏大豆新品種選育中相關(guān)性狀的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種（系）共有32 個（表1），于8 個試驗點進(jìn)行，分別為新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院、新鄉(xiāng)市錦科棉花研究所、洛陽嘉創(chuàng)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司、通許縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、河南省許科種業(yè)有限公司、南陽師范學(xué)院、寶豐縣農(nóng)科所。

表1 32 份夏大豆參試品種（系）名稱及來源

1.2 試驗設(shè)計

2019 年6 月中旬播種，試驗統(tǒng)一采用間比法排列，設(shè)2 次重復(fù)，行長4 m，行距0.4 m，小區(qū)面積8 m2，株距12 cm，3 粒擺播，單株留苗，普通組密度為21 萬株/hm2，播種時留預(yù)備苗，田間管理嚴(yán)格按照試驗要求進(jìn)行。收獲時去邊行，實收中間3 行，計產(chǎn)面積4.8 m2。收獲前第一重復(fù)參試品種小區(qū)中間3 行隨機(jī)取樣10 株以備考種，對照品種鄭196 在有代表性的小區(qū)內(nèi)取樣。

1.3 項目測定

生長期間進(jìn)行田間觀察記載，大豆成熟后，各材料分別收獲有代表性的10 株進(jìn)行考種，測定指標(biāo)包括：生育日數(shù)（x1）、株高（x2）、底莢高（x3）、主莖節(jié)數(shù)（x4）、有效分枝數(shù)（x5）、單株有效莢數(shù)（x6）、單株粒數(shù)（x7）、單株粒重（x8）、百粒重（x9）、產(chǎn)量（x10）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019 軟件進(jìn)行各主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)處理，使用DPSv9.50 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆品種（系）農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量分析

由表2 可知，32 個參試夏大豆品種（系）之間的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量存在不同程度的差異，其中有效分枝數(shù)（x5）的變異系數(shù)最大，為30.37%；生育日數(shù)（x1）的變異系數(shù)最小，為2.19%。決定植株株型的株高（x2）、底莢高（x3）、主莖節(jié)數(shù)（x4）的變異系數(shù)分別為13.46%、15.11%、14.87%；對產(chǎn)量有重要影響因素的有效分枝數(shù)（x5）、單株有效莢數(shù)（x6）、單株粒數(shù)（x7）、單株粒重（x8）、百粒重（x9）的變異系數(shù)分別為30.37%、19.21%、18.05%、16.98%、10.58%，表明這些育種材料遺傳改良利用潛能較高，具有一定的選育價值。

表2 大豆品種（系）農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量變異系數(shù)

由圖1 可知，生育期為102～108 d 的品種（系）占比最高，為87.5%，小于102 d 的早熟品系有3 個（軍農(nóng)68、天成4 號、濰豆22），大于108 d 的晚熟品系有1 個（尚豆2 號）。株高介于65～85 cm 的品種（系）占比最高，為68.75%，小于65 cm 的有5 個（河豆66、菏育豆10 號、軍農(nóng)68、濰豆22、喜多豆1 號），大于95 cm 的有1 個（國豆2 號）。底莢高介于15～21 cm 的占比最高，為71.88%，低于15 cm 的有5 個（菏育豆10 號、軍農(nóng)68、圣育10 號、天成4 號、中黃321），高于24 cm 的有1 個（駐豆36）。主莖節(jié)數(shù)介于13～19 節(jié)的品種（系）最多，占90.63%，高于19 節(jié)的有3 個（洛豆16081、南農(nóng)1804、五豐豆8 號）。有效分枝數(shù)介于1～3 個的品種（系）最多，占84.38%，高于3 個分枝的有5 個（洛豆0906-3、尚豆2 號、許豆11、中豆6301、駐豆35）。單株有效莢數(shù)介于35～55 個的居多，占75%，低于35 個的有3 個（濰豆22、豆?jié)M倉5 號、河豆66），高于60 個的有3 個（國豆2 號、科豆29、尚豆1號）。單株粒數(shù)介于75～120 粒的居多，占75.01%，低于75 粒的有4 個（喜多豆1 號、濰豆22、豆?jié)M倉5號、河豆66），高于120 粒的有4 個（尚豆1 號、尚豆2號、豫研豆086、駐豆35）。單株粒重介于15～23 g 的居多，占78.13%，低于15 g 的有2 個（成豆6 號、軍農(nóng)68），高于27 g 的有1 個（駐豆35）。百粒重介于19～25 g 的品種（系）居多，占81.25%，低于17 g 的有2 個（軍農(nóng)68、尚豆2 號）。產(chǎn)量介于3 500～3 900 kg 的品種（系）居多，低于3 300 kg 的有3 個（豆?jié)M倉5 號、菏育豆10 號、軍農(nóng)68），高于3 900 kg 的有4 個（周豆46號、中豆6301、永鵬豆6 號、國豆2 號）。

圖1 32 個夏大豆品種（系）農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量分布

2.2 夏大豆品種（系）農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的相關(guān)分析

對32 個夏大豆品種（系）9 個農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表3。由表3 可知，產(chǎn)量與株高（相關(guān)系數(shù)0.24）、有效分枝數(shù)（0.46）、單株有效莢數(shù)（0.39）、單株粒數(shù)（0.40）、單株粒重（0.40）、百粒重（0.17）6 個性狀均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；與主莖節(jié)數(shù)（0.15）呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；與生育日數(shù)（0.08）、底莢高（0.01）相關(guān)性不顯著。

由表3 可知，生育日數(shù)與株高（0.18）、有效分枝數(shù)（0.32）、單株粒數(shù)（0.21）、單株粒重（0.30）以及百粒重（0.29）均呈極顯著正相關(guān)，與底莢高（-0.21）呈極顯著負(fù)相關(guān)。除百粒重外，株高與其他性狀均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。底莢高與主莖節(jié)數(shù)（0.22）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與有效分枝數(shù)（-0.15）、單株粒重（-0.13）呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；主莖節(jié)數(shù)與單株有效莢數(shù)（0.23）、單株粒數(shù)（0.17）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。有效分枝與單株有效莢數(shù)（0.43）、單株粒數(shù)（0.49）、單株粒重（0.50）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。單株有效莢數(shù)與單株粒數(shù)（0.72）、單株粒重（0.63）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。單株粒數(shù)與單株粒重（0.84）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。單株粒重與百粒重（0.39）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表3 夏大豆品種（系）農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2.3 夏大豆品種（系）農(nóng)藝性狀的主成分分析

基于32 個品種（系）9 個農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表4。由表4 可知，10 個性狀的信息主要集中在前3 個主成分（特征值＞1），累積貢獻(xiàn)率為63.14%。其中，第1 個主成分貢獻(xiàn)率最大，為35.12%，第2 個和第3 個主成分貢獻(xiàn)率分別為16.13%和11.89%。在第1 主成分特征向量中，單株粒重的向量值最大（0.47），其次為單株粒數(shù)（0.46）和單株有效莢數(shù)（0.42），其中底莢高的向量值為負(fù)。這表明，第1 主成分大的品種（系）單株產(chǎn)量、粒數(shù)和有效莢數(shù)高，而植株底莢高比較低。第1 主成分主要包含植株的產(chǎn)量性狀，因此第1 主成分可稱為產(chǎn)量性狀因子。在第2 主成分特征向量中，底莢高（0.52）、主莖節(jié)數(shù)（0.48）和株高（0.31）向量值較大，生育日數(shù)（-0.40）、百粒重（-0.39）、有效分枝數(shù)（-0.17）、單株粒重（-0.13）的向量值為負(fù)。表明第2主成分大的品種，具有植株高大、底莢結(jié)莢高，生育期短、百粒重低、有效分枝少等特點。第2 主成分性狀主要包含株型性狀，可稱為株型性狀因子。在第3 主成分的特征向量中，百粒重（0.63）、株高（0.39）、底莢高（0.36）和生育日數(shù)（0.32）向量值較大，而單株有效莢數(shù)（-0.28）、單株粒數(shù)（-0.26）和有效分枝（-0.12）向量值為負(fù)。這表明第3 主成分大的品種（系）具有百粒重高、植株高大、生育期長且有效分枝、單株有效莢數(shù)和粒數(shù)較少的特點。第3 主成分中百粒重性狀向量值最高，可稱為百粒重性狀因子。

表4 夏大豆品種（系）農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的主成分分析

2.4 夏大豆品種（系）主要農(nóng)藝性狀聚類分析

使用DPSv9.50 軟件對32 個參試品種（系）的9個農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量均值構(gòu)建聚類圖，結(jié)果見圖2。由圖2 可知，在歐式距離D2=8.59 處，32 份種質(zhì)資源可分為2 個大類，每個大類又分為2 個類群。

圖2 夏大豆品種（系）基于農(nóng)藝性狀的聚類分析

第I 類群有成豆6 號、豆?jié)M倉5 號、河豆66、華豆26、天成4 號、濰豆22、菏育豆10 號、喜多豆1 號8 個品種（系），占供試種質(zhì)資源的25%。這一類群株高、有效分枝、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重均偏低，百粒重較高。

第II 類僅有1 份種質(zhì)，即軍農(nóng)68，占供試種質(zhì)資源的3.12%。該品種（系）各農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)較低，與其他品種（系）遺傳距離較大。

第III 類有道秋23、粟豆8 號、永鵬豆6 號、周豆46 號、國禾豆1 號、圣育10 號、中黃321、洛豆0906-3、蘇豆13、南農(nóng)1804、尚豆2 號、許豆11、華育11、豫豐豆369、駐豆36、中豆6301、駐豆35 共17 個品種（系），占供試種質(zhì)資源的53.13%。這一類群品種（系）單株有效莢數(shù)多，單株粒重較高，有效分枝較多，結(jié)構(gòu)合理，具有較高的增產(chǎn)潛力。

第IV 類有國豆2 號、科豆29、豫研豆086、尚豆1號、洛豆16081、五豐豆8 號6 個品種（系），占供試種質(zhì)資源的18.75%。這一類群品種（系）生育期較長，株高較高，主莖節(jié)數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重均較高，百粒重適中。該類群種質(zhì)資源整體表現(xiàn)良好，具有較高選育價值。

3 小結(jié)與討論

優(yōu)異種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定與創(chuàng)新利用是作物遺傳改良的基礎(chǔ)［13］。本研究對32 份夏大豆種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有材料的9 個農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量之間存在明顯的遺傳差異，其中有效分枝變異系數(shù)最大，這與前人研究結(jié)果一致［9，12，14］，其次是底莢高。這說明河南夏大豆有效分枝和底莢高性狀具有豐富的遺傳變異，具有較大改良基礎(chǔ)。以供試的夏大豆品種（系）作為育種種質(zhì)資源，可選育出植株性狀好、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的夏大豆品種。

研究各農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性，可為大豆產(chǎn)量預(yù)測評價和高產(chǎn)品種選育提供數(shù)據(jù)支撐［15］。本研究發(fā)現(xiàn)，株高、有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)，與慈敦偉等［16］研究結(jié)果一致，說明這些性狀對產(chǎn)量的影響起關(guān)鍵作用。有效分枝與產(chǎn)量的相關(guān)性最強，可以將有效分枝作為高產(chǎn)品種選擇的依據(jù)。主成分分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，夏大豆植株性狀信息主要集中在前3 個主成分，表明這3 個主成分包含的性狀信息具有一定的相關(guān)性。通過聚類分析發(fā)現(xiàn)，第IV 類群具有生育期較長、株高較高，主莖節(jié)數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重較高，百粒重適中的特征，可以作為品種選育的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源。

隨著大豆育種資源和育種方法的不斷研究和深入，利用先進(jìn)的生物技術(shù)和試驗手段等，在大豆品種育種選擇時能更大程度實現(xiàn)品種優(yōu)化創(chuàng)新，最終實現(xiàn)大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。