中国农业科学 2008,41(5):1283-1290 Scientia Agricultura Sinica 中国大豆栽培和野生资源脂肪性状的变异特点研究 郑永战 1,3, 盖钧镒 1, 赵团结 1, 周瑞宝 2, 田少君 2 ( 1 南京农业大学大豆研究所 / 国家大豆改良中心 / 作物遗传与种质创新国家重点实验室, 南京 210095; 2 河南工业大学大豆精深加工研究所, 郑州 450052; 3 河南省农业科学院棉花油料作物研究所, 郑州 450002) 摘要 : 目的 分析中国大豆栽培和野生种质资源脂肪及脂肪酸组分含量( 本文简称脂肪性状 ) 的变异特点, 筛选优异种质, 为不同生态区域大豆脂肪性状育种提供材料和依据 方法 从中国全国各大豆生态区抽取代表性的栽培和野生材料进行田间试验, 测定脂肪性状, 进行各性状变异特点分析, 并应用多元变异指数 聚类和主成分法分析中国和各生态区大豆脂肪性状的综合变异 结果 (1) 中国栽培大豆脂肪平均含量为 17.21%, 比野生种提高 6.22%; 油酸平均含量为 23.25%, 提高 7.75%; 亚麻酸平均含量为 8.00%, 减低 4.23%; 亚油酸平均含量为 53.53%, 减低 2.57%; 但栽培种的变异小于野生种 ; 不同生态区均有此同一趋势 栽培大豆和野生大豆的饱和脂肪酸含量在全国和各区差异均不大 (2) 中国野生群体及各生态区群体脂肪性状的多元变异度均大于相应的栽培种, 长期人工选择使栽培种的变异相对减小, 但多元变异方向相对较宽 (3) 栽培种脂肪含量与来源地纬度呈极显著正相关, 而野生种未见相关, 推论栽培种脂肪含量与纬度的相关主要应是人工选择的结果 (4) 筛选得到高脂肪 高油酸 高亚油酸 低亚麻酸的优良材料, 其中 N23547 和 N23697 为兼具高脂肪 (>23%) 高油酸(> 30%) 低亚麻酸含量(5% 左右 ) 的优异资源 结论 栽培大豆脂肪 油酸平均含量显著高于野生种, 亚麻酸平均含量显著低于野生种, 亚油酸平均含量略低于野生种, 饱和脂肪酸平均含量与野生种差异不大 脂肪性状在各个生态区域内均存在丰富的变异, 区域间的变异并不比区域内大 栽培种脂肪含量与纬度的相关主要是人工选择的结果 筛选出一批优异种质 关键词 : 栽培大豆 [Glycine max(l.)merr.]; 野生大豆 (Glycine soja Sieb. et Zucc.); 种质资源 ; 脂肪含量 ; 脂肪酸组成 ; 变异特点 A Study on Variability of Fat-Related Traits in Cultivated and Wild Soybean Germplasm in China ZHENG Yong-zhan 1,3, GAI Jun-yi 1, ZHAO Tuan-jie 1, ZHOU Rui-bao 2, TIAN Shao-jun 2 ( 1 Soybean Research Institute, Nanjing Agricultural University; National Center for Soybean Improvement; National Key Laboratory for Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing 210095; 2 Soybean Processing Research Institute, Henan University of Technology, Zhengzhou 450052; 3 Cotton and Oil Crops Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002) Abstract: Objective The aim of the present study is to evaluate the variability of content of fat and major fatty acids (hereafter referred to as fat-related traits) in cultivated and wild soybean germplasm in China and to screen accessions superior in fat-related traits so as to provide materials and guidelines in the improvement of fat-related traits in various eco-regions. Method The cultivated and wild soybean germplasms from various eco-regions were sampled, tested, and analyzed for their fat-related traits. Based on single trait analyses, multivariate index, principal component analysis and cluster analysis were carried out to investigate the comprehensive variability of all fat-related traits in cultivated and wild soybeans from various eco-regions. Result The 收稿日期 :2007-01-11; 接受日期 :2007-05-23 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (30490250), 国家重点基础研究发展规划项目 (2002CB111304,2004CB7206,2006CB101708), 国家 863 项目 (2002AA211052,2006AA100104), 长江学者和创新团队发展计划资助项目 (PCSIRT), 教育部高等学校创新引智计划 (B08025) 作者简介 : 郑永战 (1963-), 男, 河南宝丰人, 副研究员, 博士研究生, 研究方向为油料作物遗传育种 E-mail:zhengyongzhan@yahoo.com.cn 通讯作者盖钧镒 (1936-), 男, 江苏无锡人, 教授, 院士, 研究方向为大豆遗传育种 Tel:025-84395405;E-mail:sri@njau.edu.cn 通讯作者周瑞宝 (1941-), 河南许昌人, 教授, 研究方向为植物蛋白资源研发 Tel:0371-67789915;E-mail:rbzhou0615@163.com 南京农业大学和河南工业大学均为第一完成单位
1284 中国农业科学 41 卷 average fat content of cultivated soybean in the whole country was 17.21%, 6.22% higher than that of wild soybean; that of oleic was 23.25%, 7.75% higher than the wild; that of linoleic acid was 53.53%, 2.57% lower than the wild; and that of linolenic acid was 8.00%, 4.23% less than the wild; however, the variability of the fat-related traits in cultivated soybean was smaller than those in wild soybean. A similar tendency was observed in various eco-regions. As for the saturated fatty acids, no large difference was observed between the two species in the whole country as well as in various eco-regions. The multivariate variability in wild soybean was larger than that in cultivated soybean in whole country as well as in various eco-regions. The long term artificial selection reduced the variability, but made a wider direction of variation in cultivated soybean. A significant positive correlation was observed between fat content and source latitude of accessions in cultivated soybean, but not in wild soybean, indicating the correlation in cultivated soybean was mainly due to artificial selection for fat content in the history. Elite accessions with high fat content, high oleic acid content, high linoleic acid, low linolenic acid were screened out, respectively. Among them, N23547 and N23697 were the best with high fat content more than 23%, oleic acid more than 30% and linolenic acid less than 5%. Conclusion The average contents of fat and oleic acid of cultivated soybean were significantly higher than, the average content of linolenic acid was significantly lower than, and the average content of linoleic acid was a little lower than that of the wild soybean, while no significant difference in saturated fatty acids between the two species in China. Large variation of fat-related traits existed within all the eco-regions in the two species, even larger than those among eco-regions. The significant correlation between fat content and source latitude was mainly due to the long term artificial selection for fat content in the history. Key words: Glycine max (L.) Merr.; Glycine soja Sieb. et Zucc.; Germplasm resources; Fat content; Fatty acid components; Variability 0 引言 研究意义 中国各地地理 气候 生长季节等自然条件和选择利用方向的差异, 造就了大豆种质资源品质特性的丰富变异 大豆油脂中含有 5 种主要脂肪酸, 其中油酸 亚油酸 亚麻酸为不饱和脂肪酸, 棕榈酸和硬脂酸为饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸为人体必需脂肪酸, 在人体中具有重要功能 油酸可降低血液中总胆固醇和有害胆固醇, 但不降低有益胆固醇, 营养学界称之为 安全脂肪酸 另外, 油酸含量高的豆油稳定性较好, 可以延长货架期 亚油酸在人体内可以转化为花生四烯酸, 对于合成磷脂 形成细胞结构 维持组织的生理功能以及合成前列腺素 防止胆固醇的增加和积累 软化血管 防止高血压和心脏病等均具有重要作用 亚麻酸是动植物细胞膜的重要组分, 但亚麻酸容易使油脂氧化变质, 造成豆油及其食品食变味 营养价值降低 饱和脂肪酸能量低 不易消化吸收, 人类过多食用会造成肥胖病和心血管疾病 [1] 因此, 提高油酸 亚油酸含量 降低棕榈酸含量是大豆品质育种的重要目标之一 ; 降低豆油的亚麻酸含量, 延长货架期, 是大豆油脂改良的另一个重要方面, 也是大豆品质育种的课题之一 前人研究进展 以往对中国大豆遗传资源中脂肪及脂肪酸组分的含量 ( 本文统称脂肪性状 ) 曾做过一些分析 [2~5] 刘兴 [5] 媛等对来自 22 个省 ( 市 ) 的 8 924 份栽培大豆 [Glycine max(l.)merr.] 资源的脂肪酸组成进行了较全面的分 析, 初步归纳了中国大豆资源脂肪酸组分含量的分布与变异, 但其所用数据由多家单位提供, 分析结果间 [6] 的可比性受到限制 何志鸿等通过对野生大豆 (Glycine soja Sieb. et Zucc.) 化学品质的生态地理分析, 将黑龙江划分为 4 个大豆品质生态区 胡明祥 [7] 等利用 9 个省市的 195 份大豆材料, 研究生态环境对大豆品质的影响, 将中国大豆品质生态区域划分为 5 个区 但何志鸿 [6] 胡明祥 [7] [8] 李福山等的研究主要侧重于蛋白和脂肪含量本身, 较少涉及脂肪酸组分, 且取材有地区性 李福山 [8] [9] 徐豹等对野生大豆也进行了生态分化和地理分布的研究 本研究切入点 以上研究所用材料或分析测定带有一定的地区局限性, 也未见栽培种与野生种间的直接比较 拟解决的关键问题 本文通过在中国各地抽取大样本, 比较研究中国栽培和野生大豆资源中脂肪和脂肪酸组成含量的变异和区域特点, 从中筛选特异资源, 为不同生态区域大豆脂肪性状育种的资源利用提供依据 1 材料与方法 1.1 试验材料从国家大豆改良中心种质库保存的 15 000 余份大豆资源中, 按不同来源地抽取各类具有代表性的材料 [10] 406 份 按盖钧镒等的品种生态区域划分, 其中栽培资源 265 份, 来自 6 区 24 个省份 ; 野生材料 141 份, 来自 5 区 23 个省份 1.2 田间试验设计
5 期郑永战等 : 中国大豆栽培和野生资源脂肪性状的变异特点研究 1285 2002 年夏, 在南京农业大学江浦实验站进行田间试验 随机区组设计,3 次重复, 穴播, 每穴 5 株, 穴距 0.8 m 0.8 m, 每穴代表一个小区, 共计 1 218 个小区 6 月 22 日播种, 田间管理同大田 生育期间调查记载生育期性状, 成熟后收获并考种 全部材料低温保存, 其中第 1 重复的材料用于脂肪性状测定 1.3 脂肪与脂肪酸组分含量测定测定方法及步骤参见郑永战等 [11] 上述品质测定试验于 2003 年 12 月至 2004 年 7 月, 在河南工业大学大豆精深加工研究所完成 品质性状测定 ( 包括含水量 ) 均作平行试验, 以减小系统误差, 确保数据真实可靠 1.4 数据分析数据分析包括 :(1) 采用 Excel 2000 分析单一脂肪性状的变异 ;(2) 为了解不同生态区域大豆脂肪性 [12] 状变异的异同性, 采用系统聚类法对参试材料的脂 [13] 肪性状的变异进行聚类分析 ;(3) 根据盖钧镒等 提出的多元变异指数法, 利用 SAS(Statistics Analysis [14] System) 软件分析大豆脂肪性状的综合变异情况 ; (4) 采用 SPSS(Statistics Packages of Social Sciences) [12] 主成分分析法探讨不同生态区域大豆脂肪性状的变异方向和特点 2 结果与分析 2.1 全国和各生态区大豆种质资源脂肪及主要脂肪酸含量的变异 [10] 按盖钧镒等的生态区划, 将 236 份栽培大豆归入 6 个生态区 ( 各生态区的名称见表 1),140 份野生大豆归入 5 个生态区 ( 第 Ⅵ 区无一年生野生大豆 ) 2.1.1 脂肪含量的变异表 1 表明中国栽培大豆脂肪平均含量 17.21%, 比野生种提高了 6.22%, 但栽培种的变异已小于野生种 ; 不同生态区均有相同趋势 这说明野生种存在较大的遗传多样性 ; 而栽培种由于长期人工选择的结果, 脂肪含量逐渐提高, 但变异相对减小 进一步分析发现, 不同区域间栽培种脂肪平均含量差异不大, 最高含量区与最低区仅差不足 3 个百分点, 但是, 区域内含量变幅最小也在 6 个百分点以上 这说明各生态区均存在丰富的变异, 其中 Ⅰ Ⅲ 两区平均稍高于其他各区, 最高值 23.46% 出现在 I 区 野生种全国平均的情况与栽培种相似, 但 Ⅲ 区最高,Ⅱ 其次, 最高值 17.50% 出现在 Ⅳ 区 2.1.2 不饱和脂肪酸含量的变异表 1 说明中国栽培大豆油酸平均含量 23.25%, 比野生种提高了 7.75%, 亚麻酸平均含量 8.00%, 减低了 4.23%, 亚油酸平均含量 53. 53%, 减低了 2.57%, 栽培化后人工进化的总趋势是油酸增加, 而亚油酸与亚麻酸降低 不同区域间栽培种油酸平均含量差异较大,Ⅰ 区含量最高, 变异系数最大, 其它区域也存在一定变异, 变异系数大多在 10% 以上 不同区域间野生种油酸平均含量差异不大, 但是区域内变异系数均在 10% 以上 不同区域间, 亚油酸平均含量变异不大, 栽培种 野生种变异系数均在 5% 左右 不同区域间, 亚麻酸平均含量变异不大, 但区域内仍存在较大变异, 栽培种 野生种变异系数均在 10% 以上 ( 野生种第 Ⅴ 区除外 ) 2.1.3 饱和脂肪酸含量的变异中国栽培大豆棕榈酸平均含量 11.90% 低于野生种 1.08%, 硬脂酸平均含量 3.32%, 高于野生种 0.13%, 但差别都不大 不同区域间, 栽培大豆棕榈酸平均含量相差不到 1 个百分点, 区域内变异系数只有 5% 左右 ; 野生种具有相同的变异趋势 不同区域间, 栽培大豆和野生大豆硬脂酸平均含量变化不大, 但区域内存在较大变异, 变异系数均在 10% 以上 ( 表 1) 总之, 栽培大豆和野生大豆的饱和脂肪酸含量变异均不大 2.1.4 脂肪及主要脂肪酸含量的聚类分析按脂肪及脂肪酸含量聚类结果 ( 数据从略 ), 栽培种分为 8 类, 野生种分为 5 类 类群间脂肪及脂肪酸含量存在较大差异, 说明将含量相近的材料聚到了一起, 即高含量 中含量及低含量的材料分别聚到不同的类群 但类内材料的来源较广, 如栽培种第 3 类群的 22 个材料来自于 13 个省 ( 区 ), 野生种第 1 类群的 26 个材料来自于 16 个省 ( 区 ), 其它类群情况相似 这说明, 不论栽培还是野生大豆, 脂肪性状含量的聚类结果与资源的来源地没有确定关系, 同一生态区域内既存在高含量的资源也有低含量的材料 2.1.5 脂肪及主要脂肪酸含量与地理纬度的关系表 2 结果表明栽培种脂肪含量与材料来源地纬度呈极显著正相关 (0.391), 脂肪酸组分中, 油酸 棕榈酸含量与纬度呈极显著正相关 (0.212 0.179), 亚油酸 亚麻酸含量与纬度呈极显著负相关 (-0.195, -0.290), 硬脂酸含量与纬度相关不显著 野生种脂肪含量与纬度无相关 (-0.114), 脂肪酸组分中, 棕榈酸含量与纬度呈极显著正相关 (0.408), 其它组分相关均不显著 2.2 全国和各生态区域大豆脂肪及主要脂肪酸含量的综合变异
1286 中国农业科学 41 卷
5 期 郑永战等 : 中国大豆栽培和野生资源脂肪性状的变异特点研究 1287 表 2 大豆脂肪及脂肪酸组分含量与来源地纬度的相关性 Table 2 Correlation between fat-related traits and source latitude of soybean accessions 物种 Species (accessions) 地理纬度 Latitude ( N) 脂肪 Fat (%) 油酸 Oleic (%) 亚油酸 Linoleic (%) 亚麻酸 Linolenic (%) 棕榈酸 Palmitic (%) 硬脂酸 Stearic (%) 栽培种 G. max (236) 21 ~50 0.391** 0.212** -0.195** -0.290** 0.179** -0.052 野生种 G. soja (140) 24 54 ~49 36-0.114-0.154 0.129-0.106 0.408** 0.086 r 0.01,234 =0.165,r 0.05,234 =0.125;r 0.01,138 =0.218,r 0.05,138 =0.166. ** denotes significance at 0.01 level 2.2.1 脂肪性状的多元变异度表 3 表明, 中国全国及 Ⅵ 生态区栽培大豆脂肪性状多元变异度较大 ( 多元方差 >0.1), 其它区域变异度较小 ( 多元方差 <0.1) 野生种全国水平上多元变异度最大 ( 多元方差 0.225), 其次是 Ⅰ Ⅳ( 多元方差 >0.2),Ⅴ 区变异最小 ( 多元方差 <0.1) 野生种中国总群体及各个生态区群体脂肪性状的多元方差均大于相应的栽培种, 说明长期人工选择的结果, 栽培种的变异相对减小, 而野生种一直保持较高的变异 2.2.2 脂肪性状的综合变异特点相关分析表明, 大豆脂肪性状间存在显著的相关关系 为了进一步了解脂肪性状的综合变异特点进行脂肪性状变异的主成分分析 表 4 说明, 栽培大豆种质资源脂肪性状变异累计贡献率在 80% 以上的主成分数, 中国总群体共有 4 个, 表明变异的方向较多 ; 第 1 主成分解释了 31.10% 的变异, 其中油酸 亚油酸具有较高的载荷 野生大豆中国总群体共有 3 个主成分数, 第 1 主成分解释了 42.69% 的变异, 其中脂肪 油酸 亚麻酸具有较高的 表 3 中国大豆品种生态区域种质资源脂肪性状的多元变异指数 Table 3 Multi-variability indices of fatty traits in soybean germplasm from different eco-regions in China 生态区域表型多元方差 MVP Eco-region 栽培种 Glycine max 野生种 Glycine soja Ⅰ 0.094 0.209 Ⅱ 0.084 0.170 Ⅲ 0.090 0.148 Ⅳ 0.084 0.207 Ⅴ 0.061 0.073 Ⅵ 0.133 - 全国 Country wide 0.113 0.225 载荷 野生资源与栽培资源相比, 变异的方向相对较为集中些 进一步分析 ( 数据从略 ), 栽培大豆生态区域间脂肪性状变异主成分数为 2~3 个, 各主成分的因子载荷在生态区域间存在较大差异 Ⅲ Ⅳ 区具有相同的 表 4 中国大豆资源脂肪性状变异的主成分及因子载荷 Table 4 Principal components and their loadings of fat-related traits in soybean germplasm from China 物种 主成分 特征根值 贡献率 累计贡献率 性状 主成分 Principal component Species Component Eigen value Contribution (%) Cumulative (%) Trait 1 2 3 4 栽培种 G. max 1 1.87 31.10 31.10 脂肪 Fat -0.194 0.877 0.183-0.037 2 1.65 27.53 58.63 油酸 Oleic -0.887 0.403-0.189-0.116 3 1.10 18.25 76.89 亚油酸 Linoleic 0.974-0.180-0.114-0.008 4 1.01 16.86 93.74 亚麻酸 Linolenic 0.298-0.828 0.213 0.027 棕榈酸 Palmitic 0.012 0.000 0.983-0.023 硬脂酸 Stearic 0.050-0.041-0.022 0.998 野生种 G. soja 1 2.56 42.69 42.69 脂肪 Fat 0.865-0.117-0.110 2 1.36 22.72 65.41 油酸 Oleic 0.904 0.328-0.102 3 1.03 17.08 82.49 亚油酸 Linoleic -0.367-0.848-0.023 亚麻酸 Linolenic -0.885 0.065-0.121 棕榈酸 Palmitic -0.278 0.710 0.139 硬脂酸 Stearic -0.023 0.116 0.984
1288 中国农业科学 41 卷 变异趋势, 第 1 主成分分别解释了 43.94% 和 40.68% 的变异, 其中油酸 亚油酸 亚麻酸具有较高的载荷 Ⅴ 区 Ⅵ 区具有相同的变异趋势, 第 1 主成分解释了 30% 以上的变异, 其中油酸 亚油酸具有较高的载荷 Ⅰ 区共有 2 个主成分, 表明变异较集中 方向较少, 第 1 主成分解释了 59.17% 的变异, 其中脂肪和 3 种不饱和脂肪酸具有较高的载荷 Ⅱ 区, 第 1 主成分解释了 38.13% 的变异, 其中脂肪 油酸 亚油酸具有较高的载荷 所有区域内饱和脂肪酸一般在第 2 3 4 主成分上才具有较高的载荷, 这说明饱和脂肪酸的贡献较小 野生大豆生态区域间脂肪性状变异主成分数为 2~4 个, 各主成分的因子载荷在生态区域间存在较大差异 Ⅲ 区 Ⅳ 区, 第 1 主成分分别解释了 37.95% 和 43.43% 的变异, 和中国野生总群体具有相同的变异趋势, 但 Ⅲ 区变异的主成分数 4 个, 表明该区变异的方向较多 Ⅰ 区, 第 1 主成分解释了 38.52% 的变异, 以 3 种不饱和脂肪酸变异为主 Ⅱ 区, 第 1 主成分解释了 35.35% 的变异, 亚油酸和棕榈酸具有较高的载荷 Ⅴ 区共有 2 个主成分, 变异的方向较少, 以 3 种不饱和脂肪酸和棕榈酸变异为主 硬脂酸在各个区域的变异都不大 总之, 在同一区域内, 栽培大豆和野生大豆的脂 肪性状综合变异方向并不一致 生态区间也存在不同的变异特点和方向, 但变异的第 1 主成分主要由不饱和脂肪酸和脂肪含量构成, 占总变异方差的大部分 ; 饱和脂肪酸的变异相对较小 2.3 大豆脂肪及主要脂肪酸含量特异种质筛选目前, 提高油酸含量是大豆品质改良的重点之一 本研究从不同生态区域大豆资源中遴选出一批优异种质, 几乎每个生态区域都有入选材料 ( 表 5), 其中大多数只是在单一性状上表现优异 高脂肪 高油酸 低亚麻酸的资源主要来自栽培种 ; 高亚油酸 高亚麻酸含量的资源主要来自野生种 兼具高脂肪 (>23%) 高油酸 (>30%) 低亚麻酸(5% 左右 ) 的资源 N23547 和 N23697, 均来自于 Ⅰ 生态区 ( 辽宁和吉林 ) N134 N4566 为高油酸含量材料 (>36%), 分别来自于 Ⅲ Ⅳ 生态区 N5037 N24146 亚麻酸含量均低于 5%, 分别来自 Ⅱ Ⅵ 生态区 高亚油酸含量的资源 (>60%) 有栽培种 N8665(Ⅵ 区, 云南 ), 野生种 ZYD2726(Ⅱ 区, 北京 ) ZYD4976(Ⅳ 区, 福建 ) 等 高亚麻酸含量的资源 (>16%) 有野生种 ZYD4438(Ⅳ 区, 浙江 ) 总之, 育种中主要还是利用栽培资源, 高亚油酸 高亚麻酸的改良可考虑利用野生种, 但同时要注意可能存在的连锁累赘 表 5 入选特异资源表 Table 5 Selected specific elite accessions 材料名称 Name 来源 ( 生态区域 ) Source (eco-region) 脂肪 Fat (%) 油酸 Oleic (%) 亚油酸 Linoleic (%) 亚麻酸 Linolenic (%) 硬脂酸 Stearic (%) 棕榈酸 Palmitic (%) N23547 辽 Liaoning (Ⅰ) 23.46 33.55 46.56 5.06 2.98 11.85 N23679 吉 Jilin (Ⅰ) 23.26 37.74 42.68 5.05 3.36 11.17 N5037 豫 Henan (Ⅱ) 17.42 21.40 59.40 4.86 3.04 11.31 N134 苏 Jiangsu (Ⅲ) 20.45 36.23 41.43 5.93 4.44 11.98 N4566 川 Sichuan (Ⅳ) 16.17 36.64 41.26 6.28 2.45 13.38 N24146 桂 Guangxi (Ⅵ) 13.23 22.63 57.81 4.69 3.83 11.03 N3158 粤 Guangdong (Ⅵ) 17.79 32.70 45.25 8.81 2.79 10.45 N8665 滇 Yunnan (Ⅵ) 14.22 18.68 61.04 5.70 3.81 10.76 ZYD2726 京 Beijing (Ⅱ) 13.08 14.48 60.56 10.59 3.25 11.14 ZYD4438 浙 Zhejiang (Ⅳ) 8.30 13.47 55.03 16.06 2.80 12.65 ZYD4976 闽 Fujian (Ⅳ) 7.94 12.08 60.94 13.45 3.03 10.50 3 讨论 前人研究一般认为, 地理纬度与脂肪含量和蛋白质含量有关, 纬度增高则脂肪含量增高蛋白质含量降 低, 纬度降低则脂肪含量下降蛋白质含量增高, 因而不同生态区域间品质性状的表现存在差异 [6~9] 从本文的结果看来, 各生态区脂肪含量都存在相当大的变异, 区间的变异并不大于区内, 各区都有含量高的和含量
5 期郑永战等 : 中国大豆栽培和野生资源脂肪性状的变异特点研究 1289 低的 ; 聚类结果, 高含量类群的资源来自于不同的区域, 低含量类群的资源同样来自于不同的区域 如果大豆脂肪含量与地理纬度的自然条件存在相关, 则栽培种 野生种均应有相关, 而本试验的脂肪含量与纬度的相关系数, 野生种为 -0.114( 无显著相关 ), 栽培种为 0.391( 极显著中低程度相关 ), 表明自然进化过程中脂肪含量与纬度本无关系, 栽培种脂肪含量与纬度的相关主要应是人工选择的结果 因此, 目前的 大豆品质生态区划 具有相对性, 只要加强人工选择, 各生态区都有可能选育出高脂肪含量的大豆品种 事实上, 八五 以来, 中国大豆育种工作者在东北 黄淮 南方等生态区域, 皆选育出了脂肪含量超过 23% 的高油品种 ( 王培英等 [15] ; 李俊玲等 [16] ; 湖南省农业厅科教处 [17] ) 这启示人们要从发展的观点看待 大豆品质生态区划, 避免因固守以往的概念而制约不同生态区域大豆脂肪育种的开展 本试验结果, 栽培种脂肪 油酸含量显著高于野生种, 亚麻酸含量显著低于野生种, 亚油酸含量略低于野生种, 饱和脂肪酸含量变化不大, 说明由于长期人工选择的结果, 栽培大豆与野生大豆脂肪性状的变异已积累有相当大的差别 而且栽培种中国总群体及各个生态区域群体主要脂肪性状的变异及综合变异情况均小于野生种, 同一区域内, 栽培大豆和野生大豆存在不同的变异特点和方向, 说明长期人工定向选择使栽培大豆的变异相对集中 这解释了为何筛选到的油脂性状优异材料大多来自栽培种 所以油脂育种的主要基因资源应来自栽培种, 当然, 这并不排除野生种中还有剩余的优良基因可资利用 本研究关于不同生态区材料脂肪性状比较的结果具有相对可比性 回顾以往文献, 对于不同来源地大豆资源的研究一般采用两种方法, 其一是对不同来源地的种子材料直接进行分析比较, 其优点是能够反映不同生态区域的真实情况, 但由于环境差异, 不同生态区域之间的比较缺乏统一性, 这早有许多质疑而很少用于正规试验 其二是在同一地点对不同来源的材料进行研究, 其优点是能够消除大环境差异, 分析结果具有相对可比性, 缺点是不能代表各品种的原生境情况, 但一般文章都以此法作相对比较 较为理想的方法是二者的结合, 即将同一套材料在不同生态区域同时进行试验, 这样既能了解不同基因型的差异, 也能探讨基因型与环境的互作, 但是对大量资源研究时, 工作量剧增 本研究的第一步是先将大量不同来源地的材料放在同一生态环境内进行有重复的田间试验, 在同一实验室条件下对脂肪品质性状进行测定 比较, 在此基础上今后将选用代表性材料进行多生态区试验, 以考察多环境下基因型的反应范围 4 结论 (1) 中国栽培大豆脂肪平均含量 17.21%, 比野生种提高 6.22%; 油酸平均含量 23.25%, 提高 7.75%; 亚麻酸平均含量 8.00%, 减低 4.23%; 亚油酸平均含量 53. 53%, 减低 2.57%; 但栽培种的变异小于野生种 ; 不同生态区均有相同趋势 栽培大豆和野生大豆的饱和脂肪酸含量全国和各区差异均不大 (2) 中国野生群体及各生态区野生群体脂肪性状的多元变异均大于相应的栽培种, 长期人工选择使栽培种的变异相对减小, 但多元变异方向相对宽于野生种 (3) 栽培种脂肪含量与材料来源地纬度呈极显著正相关, 野生种脂肪含量与纬度并无相关, 推论栽培种脂肪含量与纬度的相关主要应是人工选择的结果 (4) 筛选出 N23547 和 N23697 等兼具高脂肪 (>23%) 高油酸(>30%) 较低亚麻酸含量 (5% 左右 ) 的宝贵资源 References [1] Kito M, Moriyama T, Kimura Y, Kambara H. Changes in plasma lipid levels in young healthy volunteers by adding an extruder-cooked soy-protein to conventional meals. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 1993, 57: 354-355. [2] 胡明祥, 梁歧, 孟祥勋. 我国大豆品种脂肪酸组成的分析研究. 吉林农业科学, 1986, (1): 12-17. Hu M X, Liang Q, Meng X Y. A Study on fatty acid composition of soybean (G. soja) in China. Scientia Agricultura Jilin, 1986, (1): 12-17. (in Chinese) [3] 刘兴媛. 中国野生大豆种子脂肪. 蛋白质含量与农艺性状的关系. 中国油料, 1992, (4): 61-65. Liu X Y. Relationship between fat and protein content of wild soybean and its agronomic traits. Journal of Chinese Oil-crops, 1992, (4): 61-65. (in Chinese) [4] 徐豹, 庄炳昌, 路琴华, 王玉民, 胡传璞, 梁歧, 郑惠玉, 吕景良. 中国野生大豆 (G.. soja) 脂肪及其脂肪酸组成的研究. 吉林农业科学, 1993, (2): 1-6. Xu B, Zhuang B C, Lu Q H, Wang Y M, Hu C P, Liang Q, Zheng H Y, Lü J L. A study on fat content and fatty acid composition of wild soybean (G. soja) in China. Scientia Agricultura Jilin, 1993, (2): 1-6. (in Chinese) [5] 刘兴媛, 胡传璞, 季玉玲. 中国大豆种质资源的脂肪酸组成分析.
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