农业生产 ■ 中图分类号：Ｓ３２４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：ｌ６７４—３５４７（２０１４）０５—０００６—０６ 东北三省３ ５份大豆资源表型鉴定与聚类分析 高淑芹，侯云龙，邱红梅 ．孙星 邈 ．王跃强 （吉林省农业科学院大豆研究所／大豆国家工程研究中心，长春１３００３３） 摘要：对３５份东北三省大豆资源的单株粒数、单株荚数等１２个农艺性状进行测定，通过遗传多 样性、主成分和聚类分析，进行了表型鉴定及基因型分类。结果表明，３５份大豆资源表型变异 较丰富，遗传多样性程度较高。根据主成分分析，筛选到４个主成分，进一步鉴定到ｌ０份优异 种质。通过聚类分析将供试种质分为４类。 关键词：大豆资源；遗传多样性；聚类分析 Ｐｈｅｎｏｔｙｐｅ Ｉｄｅｎｔｉｉｃａｔｆｉｏｎ ａｎｄ Ｃｌｕｓｔｅｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｏｙｂｅａｎ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｇａｏ Ｓｈｕｑｉｎ，Ｈｏｕ Ｙｕｎｌｏｎｇ，Ｑｉｕ Ｈｏｎｇｍｅｉ，Ｓｕｎ Ｘｉｎｇｍｉａｏ，Ｗａｎｇ Ｙｕｅｑｉａｎｇ （Ｓｏｙｂｅａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｌｉｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ／Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｏｙｂｅａｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００３３，Ｊｉｌｉｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：１２ ａｇｒｏｎｏｍｉｃ ｔｒａｉｔｓ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ３５ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎ ｉｎ ３ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈｅａｓｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．Ｐｈｅｎｏｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｉｆｅｄ ａｎｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｂｙ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｒｉｃｈ ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ １ ２ ａｇｒｏｎｏｍｉｃ ｔｒａｉｔｓ ｉｎ ３５ ｓｏｙｂｅａｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，４ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｓｃｒｅｅｎｅｄ．１０ ｅｌｉｔｅ ｇｅｒｍｐｌａｓｍｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｉｅｄ ｆｂｙ ４ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．３５ ｇｅｒｍｐｌａｓｍｓ ｗｅｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ４ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｏｕｐｓｇ ｂｙ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｏｙｂｅａｎ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ；Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；Ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ 收稿日期：２０１４—０９—１４ 第一作者：高淑芹，助理研究员，主要从事大豆种质资源研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｈｍ２００１—２００５＠１６３．ｅｏｍ 基金项目：国家自然科学基金（３１４０１４０４）；转基因生物新品种培育重大专项（２０１４ＺＸＯ８００９２９Ｂ）；吉林省自然基金 （２０１４０１０１ １４２ＪＣ） 通讯作者：王跃强，研究员，主要从事大豆种质资源研究，Ｅ－ｍａｉｈ ８２５１６４９４９＠ｑｑ．ｅｏｍ ■ 农业生产 大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｌ）Ｍｅｒｒ．）在世界上广泛种 １材料与方法 １．１试验材料 植，由于其高度自交结实，遗传基础较狭窄。我 国虽种质资源丰富，但生产中主推的品种都可追 溯到少数几个祖先种。盖钧镒等对５６４个育成的 品种进行了系谱研究，归纳出衍生品种最多的３７ 个祖先亲本” 。之后，又分析了６５１个育成品种的 供试材料为３５份东北三省大豆资源，包括ｌｌ 份东北地区核心祖先亲本：满仓金、东农３３、一 窝蜂、铁荚子、铁荚四粒黄、金元１号、荆山朴、 金元、黄宝珠、十胜长叶、珲春豆 ，来源于吉 系谱，发现这些品种可追溯到３８个祖先种一ｚ１。孙 林省农业科学院资源平台（见表１）。 志强等分析了东北地区近２００个品种的血缘组 １．２试验方法 分，发现满仓金等ｌ０个种质对东北大豆遗传贡献 试验于２０１３年在吉林省农业科学院公主岭试验 率为５７．７％，仅黄宝珠和金元ｌ号就贡献了东北 基地进行。试验地肥力中等，土地平整。试验采取 大豆育成品种２８．７％的遗传物质 。 随机区组种植，４行区，行长４ ｒｎ，行距０．６ ｍ，株 遗传贡献力高的祖先亲本具备优良的综合性 距０．１ ｍ，３次重复，常规管理。 状之外，还具有高配合力 。育种实践证明，祖先 采用Ｅｘｃｅｌ ２０１０软件分析处理各个性状的多 亲本的鉴定与利用能够有效地提高育种效率。因 样性指数，参照胡建斌等的方法 。各性状的遗 此对祖先亲本深入的研究、鉴定种质资源产量相 传多样性采用Ｓｈａｎｎｏｎ’Ｓ信息指数（Ｈ’）进行评价， 关性状，对大豆育种具有重要意义。 Ｈ１．一ＥＰｉｌｎＰｉ，Ｐｉ表示第ｉ种变异出现的频率，用 表１供试材料保存编号及品种名称 农业生产 一 所有相应的各个性状Ｈ．的平均值表示一组或所有 种质的遗传多样性程度。 ２结果与分析 变异系数最小的性状是生育期，变异系数仅 为９．００％，平均值为１２７．８ ｄ，变幅为１０４～１５７ ｄ。 生育期的极差为５３ ｄ，极差较大但变异系数最小， 表明３５份资源的生育期较多分布在均值１２７．８ ｄ左 ２．１农艺性状的表型鉴定及多样性分析 ３５份东北大豆资源的株高、有效分枝、单株 有效节数、主茎有效节数等存在较丰富的遗传变 异（见表２）。其中，１１个农艺性状的变异系数大 右，离散程度较低。１ １份祖先亲本生育期平均值 为１２９．６４ ｄ，变幅为１ １５～１３８ ｄ，祖先亲本多为中 熟、中晚熟材料。ｌ１份祖先亲本的单株有效节 于１０％，仅生育期的变异系数小于１０％。变异系 数最大的性状为有效分枝，变异系数为６６．００％， 遗传多样性指数为１．７５，平均值为１．６７个，变幅 为０．２７～５．２７个。１ １份祖先亲本有效分枝平均值为 数、主茎有效节数、单株荚数、单株粒数显著高 于总样本及其余２４份种质。表明祖先亲本控制产 量相关因子的基因具有优异等位组合。因此在选 择亲本时可优先考虑这４个性状值高的资源。 ２．２农艺性状的主成分分析 １．６８个，变幅为０．３８—４．０７个。其次为株高，变异 系数为２３．００％，遗传多样性指数为１．９８，平均值 为９３．Ｏ０ ｅｍ，变幅为５４．Ｏ０～１２７．Ｏ０ ｅｍ。１１份祖先 亲本株高平均值为９８．０９ ｃｍ，变幅为５４．０Ｏ～ １２５．Ｏ０ ｃｍ。有效分枝与株高的变异系数较大，表 对东北３５份大豆种质１２个农艺性状的平均值 进行了主成分分析，得到４个特征值较大的主成 分，累计贡献率达８４．７２％（见表３）。第一主成分的 单株粒数分量最大，故为粒数因子。株高、有效 明研究的东北３５份大豆资源的有效分枝与株高的 离散程度较高，特异株型种质较多。１ １份祖先亲 分枝、生育期、百粒重４个分量为负值，其余各分 量均为正值。表明供试种质单株粒数多者，并非 晚熟、多分枝、大粒类型材料；但其主茎节数、 本与总样本的有效分枝和株高的变幅相若，表明 祖先亲本控制株型的基因型丰富。 单株荚数、有效节荚数、每荚粒数多，收获指数 表２农艺性状的统计分析及多样性指数 ■ 农业生产 表３主成分分析结果 高。因此，第一主成分值大的资源产量较高。第 好，第二主成分值越小越好。按此原则筛选出１０ 二主成分的有效分枝分量最大，故为分枝因子。 份优异种质，包括有黑农２３、克交７０—４８１、吉林 负值分量依次为株高、主茎有效节数、有效节荚 １９、九农ｌ３、吉林１５、一窝蜂、吉林１３、九农９ 数、每荚粒数、生育期。表明供试种质分枝多 号、九农１０、珲春豆。其中一窝蜂和珲春豆为祖 者，熟期偏早，植株较矮，主茎有效节数、有效 先亲本。 节荚数、每荚粒数较少。单株粒数分量很小，对 ２．３聚类分析 主成分影响较小。故第二主成分值小的资源产量 利用挖掘到的４个主成分，采用欧氏距离 高。第三主成分的株高分量最大，故为株高因 （Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ ｄｉｓｔａｎｔ）最小距离法进行聚类分析，得 子。负值分量且绝对值较小者为有效节荚数、每 到聚类分析图（见图１）。在遗传距离４．２３处，将３５ 荚粒数、单株粒重、百粒重，对主成分的影响较 份东北大豆资源分为４个主要类群。类群１包含３ 小。收获指数分量为负值且绝对值较大，表明植 份种质，黑河３号、克交７０—４８１、吉林１９。此类 株高者，收获指数小，故株高中等材料较丰产。 群种质株高偏矮，分枝较少。类群２包含９份种 第四主成分的有效节荚数分量值最大，故为荚数 质，东农５５—６０７５、秋八、集体３号、黄宝珠、大 因子。正值分量为有效分枝、单株荚数、单株粒 金黄、东农３３、黄大豆、早丰２号、十胜长叶。此 数、生育期，其余分量为负值，表明荚、粒数多 类群种质植株较矮，分枝较多。其中黄宝珠、东 者，熟期稍晚、株高偏矮且多分枝。从主成分结 农３３、十胜长叶为祖先亲本。类群３包含３份种 果可知，综合性状好，产量较高资源的特点是： 质，黑农２３、荆山朴、满仓金。此类群种质株高 熟期稍早、中大粒、株高中等、有效分枝适中、 偏高，分枝较少。其中荆山朴是由满仓金系选来 多荚、多粒，即第一、三、四主成分值越大越 的，二者均为祖先亲本 。类群４包含ｌ７份种质， （Ｎｏ．５．２０１４Ｏ ■ 农业生产 有丰富的大豆种质资源，在育种程序中，可参考 ［４］ 杨棋．大豆遗传基础拓宽问题『Ｊ１．大豆科学，１９９３，１２ ｆｌ１：７５—８０． 祖先亲本主成分信息选配亲本，提高育种效率。 从聚类结果看，同类群种质具有相类似的农艺性 ［５］ 庄巧生．中国小麦品种改良及系谱分析【Ｍ】．北京：中国 农业出版社，２００３． 状，表明控制考核性状的遗传物质较相近，遗传 距离较小，亲缘关系近。因此，在亲本选配时， ［６］ 熊冬金，赵团结，盖钧镒．１９２３～２００５年中国大豆育成 品种的核心祖先亲本分析 大豆科学，２００７（５）：６４１－ ６４７． 可根据育种目标选择类群间性状互补的材料，这 与李文霞等和赵银月等的研究结果一致 。１。大豆 资源在产量相关性状鉴定的基础上，应用主成分 及聚类分析，将更有效地为大豆育种提供亲本材 料，加快育种进程。 参考文献： ［１］ 盖钧镒，崔章林．中国大豆育成品种的亲本分析 南 京农业大学学报，１９９４，１７（３）：１９－２３． ［７］ 胡建斌，马双武，简在海，等．中国甜瓜种质资源形态 性状遗传多样性分析ｆＪ］．植物遗传资源学报，２０１３，１４ ｆ４１：６１２—６１９． ［８］ 李向华，常汝镇．中国春大豆品种聚类分析及主成分 分析［Ｊｌ１＿作物学报，１９９８（３）：３２５—３３２． ［９］李文霞，李柏云，薛红，等．黑龙江省不同生态区大豆品 种育种性状的主成分分析［Ｊ１．大豆科学，２０１３，３２（６）： ７３１－７３４． ［２］ 盖钧镒，赵团结，崔章林，等．中国大豆育成品种中不 同地理来源种质的遗传贡献【Ｊ］．中国农业科学，１９９８ ｆ５）：３５—４３． ［１Ｏ］赵银月，耿智德，保丽萍，等．云南省大豆地方品种资源 ［３］ 孙志强，田佩占，王继安．东北地区大豆品种血缘组成 分析『Ｊ］．大豆科学，１９９０，９ｆ２）：ｌ １２—１２０． 的主成分分析及聚类分析【Ｊ】．湖南农业大学学报， ２００７．３３（Ｓ１１：１２０—１２２． 粮油加工（电子版）（月刊） ２０１５年征订启事 《粮油加工（电子版）》是中国粮油学会油脂专业分会会刊。该刊为全国中文核心期刊（０８版）、 中国科技核心期刊、中国科学引文数据库来源期刊、中国学术期刊全文人编期刊、万方数据期刊 数字化期刊群收录期刊等。 《粮油加工（电子版）》杂志将继续坚持“全面、领先、实用”的办刊宗旨，奉行“立足粮油工业， 关注行业热点，探求行业发展，注重实用技术”的办刊理念。电子期刊主要设有特稿、产业、流 通、资讯、产品、技术和声像七大版块，并分别下设多个相关栏目。同时配有纸质导读本。 欢迎投稿．欢迎订阅．欢迎刊登广告 《粮油加工（电子版）》杂志是在《农业机械：粮油加工》基础上，由国家新闻出版广电总局批准 创办的电子期刊，国内刊号：ＣＮ １卜９３４２／Ｓ，国际刊号：ＩＳＳＮ ２０９５—６４９５，月刊，自办发行，每 月８日出版ＤＶＤ光盘一张（附《粮油加工（电子版）》导读本一册，大１６开），每张光盘定价２０．００ 元，全年２４０．００元。 地电址：北京德胜门外北沙滩１号１６信箱《粮油加工》杂志社 话：（０１０）６４８８２６４３ ６４８８２５６５ 传邮编：１０００８３ 真：（０１０）６４８８２３２９ ６４８７０８０３ 联系人：赵ｊ叟 Ｅ－ｍａｉ Ｉ：ｃｎｌｙｊｇ＠ｌ６３．ｃｏｍ