意大利卡拉布里亚地区菜豆核心种质的表型-形态学、农艺性状及遗传多样性研究

本研究针对地中海盆地传统菜豆(Phaseolus vulgaris L.)地方品种濒危问题，对意大利卡拉布里亚地区44份菜豆资源（15份矮生型/29份攀援型）开展系统评价。通过IBPGR描述符分析20项性状，结合8个SSR标记揭示：白籽粒为优势表型，开花期(DASF)与主茎长(STL)显著相关(r=0.61)，单株荚数(PP)与产量(GY)极相关(r=0.84)。PCA显示前4主成分解释80%变异，遗传结构分析发现3个类群，证实该地区是菜豆遗传多样性热点，为种质保护与育种提供重要依据。

　　

在地中海饮食文化中，菜豆(Phaseolus vulgaris L.)作为重要的植物蛋白来源，其地方品种正面临前所未有的生存危机。随着现代农业集约化发展，许多适应特定生态环境的传统品种逐渐被商业品种取代，这种遗传侵蚀不仅威胁农业生物多样性，更可能丧失对抗气候变化的关键基因资源。意大利作为菜豆传入欧洲的重要门户，其南部卡拉布里亚地区因独特的地理隔离和悠久的种植历史，成为保存古老品种的"活体基因库"。然而，这些珍贵资源尚未得到系统评价，其农艺潜力与遗传背景仍如待解之谜。

为解决这一科学问题，地中海雷焦卡拉布里亚大学的研究团队开展了一项开创性工作。他们从该地区4个省收集44份菜豆核心种质（包括15份矮生型和29份攀援型），结合国际植物遗传资源委员会(IBPGR)描述符体系与分子标记技术，首次全面解析了这批资源的表型-形态学特征、农艺性能及遗传结构。相关成果发表在《Italian Journal of Agronomy》上，为传统品种的科学保护与可持续利用提供了范式。

研究采用多学科交叉方法：田间试验采用随机区组设计，定量分析10个农艺性状（如主茎长STL、开花时间DASF、百粒重HSW等）；通过CTAB法提取DNA，选用8个SSR标记进行基因分型；运用SPSS和Rstudio进行统计建模，包括PCA分析和Mantel检验；采用STRUCTURE软件解析群体遗传结构。所有材料均来自卡拉布里亚当地农户，并设置美国品种Midas和意大利品种Cannellino nano作为对照。

【3.1 定性性状与种子形态特征】
种子形态展现出惊人的多样性，16种形态类型中5种出现频率超5%，其中"白色肾形"(22.7%)和"白色卵圆形"(15.9%)占主导。值得注意的是，52%材料呈现单色种子（70%为白色），48%具有次级颜色（多为全籽粒红色条纹），这种色彩分布模式为品种鉴别提供了直观标记。

【3.2 表型-形态变异与农艺评价】
农艺性状分析揭示显著差异：攀援型平均株高163.2 cm，显著高于矮生型(29 cm)；开花期与主茎长呈强相关(r=0.61)。产量构成分析显示，单株荚数(PP)与产量(GY)存在极显著相关(r=0.84)，而单位面积粒数解释85%产量变异(R²=0.85)，表明增产应优先考虑结荚特性改良。PCA分析前4个主成分累计解释80.1%变异，其中PC1(34.1%)主要受产量相关性状驱动。

【3.3 SSR数据重采样分析】
分子水平上，Nei遗传距离与UPGMA聚类将材料分为3大类，其中红色遗传结构组包含中美洲基因池材料（如Nera di Montagna）。结构分析显示最佳K值为4，证实存在基因混合现象，黄、蓝、绿组代表安第斯基因池，反映出复杂的历史引种与驯化过程。

【3.4 Mantel检验】
关键发现是遗传距离仅解释8.5%表型变异(R²=0.085)，表明SSR标记与农艺性状关联性较弱，提示需要更高密度标记或功能基因分析来解析性状形成机制。

这项研究的意义体现在三个维度：首先，证实卡拉布里亚是菜豆遗传多样性热点，其地方品种蕴含抗逆、优质等珍贵性状；其次，建立的"形态-分子"双重评价体系为全球类似研究提供方法论参考；最后，鉴定的高产种质（如Posa rossa di settembre单株产量24.2 g）可直接用于育种计划。特别值得注意的是，部分材料表现出"表型-基因型"解耦现象，暗示可能存在尚未发掘的驯化选择印记，这为后续功能基因组研究指明方向。随着欧盟地理标志保护制度的推进，这些科学数据将助力传统品种获得知识产权保护，实现农业文化遗产与乡村振兴的协同发展。