不同百粒质量山西野生大豆生物学性状比较

杨万明，王 敏，张谨华，杜维俊

（1.晋中学院生物科学与技术学院，山西晋中030619；2.山西农业大学农学院，山西太谷030801）

不同百粒质量山西野生大豆生物学性状比较

杨万明1，王 敏2，张谨华1，杜维俊2

（1.晋中学院生物科学与技术学院，山西晋中030619；2.山西农业大学农学院，山西太谷030801）

为了加强大豆种质资源的研究利用，以313份山西不同地区野生大豆为研究对象，分析其不同百粒质量类型及生物学性状的遗传多样性。结果表明，百粒质量在0.03～1.08 g的材料居多，且百粒质量类型分布具有显著的地域差异；不同地区的野生大豆多样性分析检测结果表明，变异类型最多的地区为太原；不同百粒质量野生大豆的生物学性状分析结果表明，随着百粒质量的增加，茸毛色为灰色的比例逐渐增加，泥膜逐渐从有到无，荚色由5种类型逐渐减少为3种类型，粒色逐渐由以黑色为主到出现了多种颜色，脐色由以黑色为主到有褐色和深褐色，粒形逐渐由以椭圆形为主向扁椭圆形为主发展，而且变异类型逐渐增加，这些都是野生大豆逐渐进化的表现。

生物学性状；野生大豆；百粒质量

山西地处黄土高原，地形复杂，野生大豆分布较广，类型多样。北起右玉的杀虎口，南至芮城的黄河滩，西起河曲的娘娘岛，东至五台的白头庵，除海拔1 500 m以上的高山外，都有野生大豆分布。由于各地多种多样的地理条件和气候条件的差异以及生态环境的自然选择，形成了适应当地的各种生态型[1]。

前人研究显示，野生大豆具有复杂的遗传背景和丰富的遗传多样性[2-5]，蕴含着高产、优质、抗病虫、耐逆境等优异基因[6-8]，发掘和利用野生大豆种质资源中的优异变异，对于种质创新和遗传改良意义重大[9-11]。

生物学性状变异是遗传多样性研究的重要方面，同时因其研究最为简便、经济，特别当资源群体较大时，更是得到广泛应用。百粒质量是公认的野生大豆进化程度的标志性状。

本研究以313份山西不同地区野生大豆为研究对象，将百粒质量进行统计分级，按所分级别，分别统计其他生物学性状及其遗传多样性，旨在明确与百粒质量相关的其他性状的变异与进化，从而为野生大豆表型性状的利用提供参考，也为野生大豆的进化研究提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料由山西农业大学大豆育种与种质创新实验室提供。选取有完整表型数据的313份野生资源，这些资源覆盖了山西省10个地区的59个县，包括大同（DT）19份，吕梁（LL）52份，朔州（SZ）11份，忻州（XZ）59份，太原（TY）67份，晋中（JZ）52份，长治（CZ）24份，晋城（JC）3份，临汾（LF）7份，运城（YC）19份。

1.2 生物学性状的获取

研究的6个荚粒性状包括荚色、茸毛色、泥膜、粒色、脐色、粒形。所有性状数据参照大豆种质资源描述规范和数据标准[12]获得。其中，籽粒性状由同一人选取20粒正常成熟的籽粒进行目测；荚色及茸毛色的观察在大豆成熟时整个试验小区内采用目测方法进行。性状按表1予以赋值。

表1 质量性状的标准化

1.3 百粒质量的获取

根据数量性状的分级方法（第一级＜X-2S；第二级X-2S～X-1.5S；第三级X-1.5S～X-1.0S；…；第十级2X＋2S，极差为0.5S（X为平均数；S为标准差））。

1.4 数据处理

采用Excel 2003软件进行表型性状的统计分析。采用SPSS 19.0软件进行卡方检验。多样性指数的计算采用Shannon-Wiener多样性指数（Shannon-Wiener diversity index,H′）进行评价。

式中，pi为某性状第i级别内材料份数占总份数的百分比，ln为自然对数。

2 结果与分析

2.1 不同百粒质量野生大豆在山西不同地区的分布

根据数量性状分级方法，对山西野生大豆百粒质量进行分类，其中，百粒质量在0.03～1.08 g的材料居多，占45.54%；其次为百粒质量在1.09～2.13 g的材料，占26.43%；其他等级百粒质量较少。可以看出，随着百粒质量的增加，所占比例逐渐减少。比较山西不同地区野生大豆百粒质量的分布，卡方值为197.059，差异达到极显著，表明山西野生大豆的百粒质量类型分布具有显著的地域差异。百粒质量为0.03～1.08 g级的野生大豆主要分布在忻州地区，大同、吕梁、朔州、晋中、长治等地也以这一类型居多。百粒质量为1.09～2.13 g的野生大豆在吕梁、忻州、晋中等地分布较多，运城地区也以该类型居多，其他地区有少量分布。百粒质量为2.14～3.18 g的野生大豆在晋中、太原分布较多，运城、忻州、吕梁、晋城、临汾有少量分布。百粒质量为3.19～4.23 g的野生大豆在太原、晋中分布较多，大同、吕梁、忻州有少量分布。百粒质量为4.24～5.28 g的野生大豆在太原地区分布较多，大同、吕梁、朔州、忻州、晋中有少量分布。百粒质量为5.29～6.33 g的野生大豆在太原地区分布较多，吕梁和忻州地区有少量分布。百粒质量为6.34～7.38 g的野生大豆只分布在太原地区（表2）。

表2 不同百粒质量野生大豆在山西不同地区的分布

2.2 野生大豆生物学性状在山西不同地区的分布及多样性

从图1可以看出，检测到变异类型最多的地区为太原，共检测到20种变异类型，荚色以灰褐为主，黄褐和褐色占一定比例，深褐和黑色较少；茸毛以棕色较多，灰色较少；泥膜有无各占相当比例；粒色以黑色为主，其他颜色较少；脐色以黑色为主，粒形以椭圆和扁椭圆为主；其次为忻州，检测到17种变异类型，荚色以灰褐和褐色为主，其他较少；茸毛以棕色较多，大多数有泥膜，粒色和脐色以黑色为主，粒形以圆形和椭圆形较多；再次为晋中、吕梁，分别检测到的变异类型为16，15种，其中，荚色晋中以深褐和黑色较多，而吕梁灰褐、黄褐和褐色较多；粒形以椭圆形较多；大同、朔州和长治均检测到14种变异类型，其中，荚色大同缺失灰褐色，朔州缺失黑色，长治5种类型都有，以褐色为主；粒形均以椭圆形最多，缺失肾形。检测到变异类型较少的为临汾和晋城，分别为11，8种。所有地区的野生大豆粒色、脐色以黑色为主，茸毛以棕色为主。

依据表型数据对野生大豆种质进行了多样性指数分析，结果显示，野生大豆荚色性状的多样性指数最高，脐色性状的多样性指数最低。比较不同地区野生大豆种质多样性，荚色性状的多样性指数最高的为晋中，茸毛色多样性最高的为运城，泥膜、粒色、脐色、粒形多样性最高的均为太原。由于晋城大豆种质份数较少，因此多样性较低。大同、吕梁、朔州、晋城、晋中、长治在粒色上没有多样性，全部为黑色。脐色性状只有太原和晋中存在多样性，其他地区都没有多样性，全部为黑色（表3）。

表3 山西不同地区野生大豆种质多样性指数比较

2.3 不同百粒质量野生大豆的生物学性状比较

从表4可以看出，不同百粒质量类型的荚色性状卡方检验达显著水平（P＝0.026），表明不同荚色的野生大豆，其百粒质量类型存在显著差异。其中，0.03～2.13 g的百粒质量类型以灰褐色荚最多，其次为褐色荚，其他荚色占一定比例；2.14～3.18 g的百粒质量类型以褐色荚最多，其他荚色各占一定比例；3.19～4.23 g的百粒质量类型以黄褐和褐色荚最多，灰褐和深褐荚次之，无黑色荚；4.24～5.28 g的百粒质量类型缺少黑色荚，其他荚色基本相等；5.29～7.38 g的百粒质量类型只有灰褐、黄褐和褐色荚。

比较不同百粒质量类型的茸毛性状，卡方检验达显著水平（P＝0.045），表明不同茸毛色的野生大豆，其百粒质量类型存在显著差异。除6.34～7.38 g的百粒质量类型为灰色茸毛较多外，其他类型棕色茸毛均多于灰色茸毛，表现为随着百粒质量的增大，灰色茸毛的比例逐渐增大。

比较不同百粒质量类型的泥膜性状，卡方检验达到了极显著水平（P＝0.000），表明不同泥膜间的野生大豆百粒质量类型存在极显著的差异。其中，0.03～3.18 g的百粒质量类型大都有泥膜，2.14～5.28 g的百粒质量类型无泥膜类型多于有泥膜类型，5.29～7.38 g的百粒质量类型的有泥膜和无泥膜类型基本相等，表现为随着百粒质量的增大，泥膜逐渐从有到无，这也是野生大豆向栽培大豆进化的一个特征。

表4 不同百粒质量野生大豆生物学性状

比较不同百粒质量类型的粒色性状，卡方检验达极显著水平（P＝0.000），表明不同粒色间的野生大豆百粒质量类型差异极显著。0.03～3.18 g的百粒质量类型以黑色粒最多，其次为双色粒。其中，0.03～1.08 g的有少量褐色粒，1.09～2.13 g的有少量绿色粒，2.14～3.18 g的有少量黄色和绿色粒。3.19～4.23 g的百粒质量类型以双色粒最多，其次为黑色粒，无其他类型。4.24～5.28 g的百粒质量类型以黑色粒为主，还有少量黄色粒。5.29～6.33 g的百粒质量类型以黑色粒为主，有少量黄色、褐色和双色粒。6.34～7.38 g的百粒质量类型以黑色粒为主，有少量绿色、褐色和双色粒。

比较不同百粒质量类型的脐色性状，卡方检验达极显著水平（P＝0.000），表明不同脐色间的野生大豆百粒质量类型差异极显著。所有类型均以黑色为主。其中2.14～4.23，5.29～6.33 g的有少量褐色脐，6.34～7.38 g的有少量深褐色脐。

比较不同百粒质量类型的粒形性状，卡方检验达极显著水平（P＝0.000），表明不同粒型间野生大豆百粒质量类型差异极显著。其中，0.03～1.08 g的百粒质量类型以椭圆形最多，其次依次为圆形，扁圆形和扁椭圆形。1.09～2.13 g的百粒质量类型以椭圆形最多，其次依次为扁圆形、圆形和扁椭圆形。2.14～3.18 g的百粒质量类型以扁椭圆形为主，有少量椭圆形、扁圆形和圆形。3.19～4.23 g的百粒质量类型粒形从多到少依次为扁椭圆形、椭圆形和扁圆形。4.24～5.28 g的百粒质量类型以扁椭圆形为主，有少量扁圆形。5.29～6.33g的百粒质量类型5种粒形都有，其中，以椭圆形和扁椭圆形稍多，圆形、扁圆形和肾形较少。6.34～7.38 g的百粒质量类型粒形从多到少依次为扁椭圆形、扁圆形、圆形和肾形。可见，只有在百粒质量稍大的材料中才有肾形的野生大豆存在。

从表5可以看出，荚色性状的多样性指数在2.14～3.18 g百粒质量类型中最高，在6.34～7.38 g类型中最低，随百粒质量的增大多样性指数整体上呈降低的趋势。茸毛色性状的多样性指数在6.34～7.38 g百粒质量类型中最高，在4.24～5.28 g中最低。泥膜的多样性指数在5.29～7.38 g的百粒质量类型中最高，在0.03～1.08 g中最低，表明随着百粒质量的增大，泥膜多样性逐渐增大。粒色的多样性指数在5.29～6.33 g的百粒质量类型中最高，在4.24～5.28 g中最低。脐色的多样性指数在5.29～6.33 g的百粒质量类型中最高，在0.03～2.13和4.24～5.28 g中最低。粒形的多样性指数在5.29～6.33 g的百粒质量类型中最高，在4.24～5.28 g中最低。

总体来看，在4.24～5.28 g的百粒质量类型生物学性状多样性指数较低，5.29～7.38 g的百粒质量类型生物学性状多样性指数较高。

表5 不同百粒质量野生大豆生物学性状的多样性指数

3 结论与讨论

3.1 山西野生大豆生物学性状变异类型的探讨

表型变异是遗传多样性研究的重要内容，特别是资源群体较大时，能简便、经济地对遗传资源作出评价，因此，其在很多作物上得到充分利用[13-15]。本研究结果表明，山西野生大豆种质类型较多，形态上存在着不同程度的变异。山西野生大豆资源性状间多样性差异较大，与地理来源有一定的相关性，且地域与地域之间差异较大。变异类型最为丰富的为太原，共检测到20种变异类型。各地区间差异最大的为荚色，其中，太原以灰褐为主，忻州以灰褐和褐色为主，晋中以深褐和黑色较多，而吕梁灰褐、黄褐和褐色较多，长治以褐色为主，这些地区5种荚色类型都有，而大同缺失灰褐色，朔州缺失黑色。而对于一般的栽培大豆来说，荚色主要是褐色、黄褐色和灰褐色较多，可进一步看出，太原、忻州、吕梁等地的野生大豆正在逐步向栽培大豆进化，且分化出不同的变异类型，而晋中的野生大豆进化相对缓慢。前人研究也证实，不同纬度和不同海拔的野生大豆遗传多样性不同，高纬度及低海拔地区野生大豆遗传多样性较高。不同居群的遗传多样性差异很大。

3.2 不同百粒质量山西野生大豆生物学性状与进化探讨

百粒质量是研究者公认的野生大豆进化程度的标志性状，百粒质量增加是野生大豆进化的方向。本研究结果表明，随着百粒质量的增加，茸毛色为灰色的比例逐渐增加；泥膜逐渐从有到无；荚色由5种类型逐渐减少为3种类型，其中，深褐荚和黑色荚逐渐消失；粒色逐渐由以黑色为主到出现了多种颜色的籽粒；脐色由以黑色为主到有褐色和深褐色脐；粒形逐渐由椭圆形为主向扁椭圆形为主发展，而且变异类型逐渐增加，这些都是野生大豆逐渐进化的表现。

山西省的地形比较复杂，自然生态环境条件差异比较大，形成了较多的变异类型，对研究大豆进化、遗传和种群的多样性和野生大豆种质资源的研究利用，都具有巨大的开发潜力和利用价值。

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Com parison of Biological Traits in Different 100-seed W eight Types of Shanxi W ild Soybean

YANG Wanming1，WANG Min2，ZHANG Jinhua1，DU Weijun2
（1.CollegeofBiological Science and Technology，Jinzhong University，Jinzhong 030619，China；2.CollegeofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

To strengthen the soybean germplasm research and utilization,the biological traits of 313 accessions of wild soybeans, collected from on different regions of Shanxi province,were evaluated by analyzing genetic diversity and its relationship with different 100-seeds weight types.Comparison of diversity of wild soybean from different regions,wild soybean from Taiyuan had most abundant variation type.The results showed that100-seedsweightofmostaccessionswas0.03-1.08 g,and its distributionwas significantly different from regional distribution.The relationship between biological traits and 100-seed weight showed that with increase of 100-seeds weight,the ratio of gray pubescent and mudpack increased,pod color types from 5 to 3,seed color from mainly black tomultiple colors, hilum color from mainly black to brown and dark brown,seed shape from mainly oval tomainly flat oval,whichmaked evolutionary performanceofwild soybean.

biological traits;wild soybean;100-seed weight

S565.1

A

1002-2481（2016）07-0927-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.07.09

2016-05-15

国家自然科学基金项目（31171580；31301344）

杨万明（1982-），男，山西平鲁人，讲师，博士，主要从事野生大豆资源收集与利用以及大豆抗逆分子机理研究工作。杜维俊为通信作者。