西埃塞俄比亚巴科地区大豆基因型混杂性状评估及其对生物固氮和产量的影响

这篇研究评估了196个具有混杂结瘤特性的大豆基因型在埃塞俄比亚西部巴科地区的表现。通过田间试验和数据分析（包括PCA和K-means聚类），研究发现不同基因型在开花期（FD）、株高（PH）、结瘤数（NNP）和产量（GY，1141.8-4235.1 kg ha?1）等方面存在显著差异（p<0.01）。研究为缺乏特异性根瘤菌（B. japonicum）接种条件的地区筛选出了60个优良基因型，为大豆育种提供了重要材料。

　　

西埃塞俄比亚巴科地区大豆基因型混杂性状评估

引言
大豆(Glycine max L.)是全球最重要的粮食作物之一，在埃塞俄比亚具有多重用途。然而当地大豆平均产量(2.4吨 ha^?1)低于全球平均水平(2.8吨 ha^?1)，主要制约因素包括土壤酸化(pH=5.12)、低肥力等问题。混杂结瘤作为多基因性状，能使大豆与多种本土根瘤菌(Bradyrhizobium sp.)形成共生关系，这对缺乏特异性B. japonicum接种剂的非洲地区(约74%土壤含有Bradyrhizobium spp.)尤为重要。

材料与方法
研究在埃塞俄比亚西部巴科农业研究中心(北纬9°6′，东经37°09′)进行，采用部分平衡(简单格子)设计，设置2次重复。供试196个基因型来自Jimma农业研究中心和国际热带农业研究所(IITA)。试验地土壤为强酸性(pH=5.12)黏土，有机碳(1.74%)和有效磷(9.24 mg kg^?1)含量中等。测定指标包括开花期(FD)、成熟期(MD)、结瘤数(NNP)、株高(PH)等12个性状，采用R语言进行方差分析、主成分分析(PCA)和K-means聚类。

结果
土壤理化性质显示试验地存在明显的养分限制。基因型间所有性状均存在极显著差异(p<0.01)，产量变幅为1141.8-4235.1 kg ha^?1。主成分分析表明前两个主成分(PC1=30%，PC2=20.5%)主要受株高、分枝数、结瘤数和产量等性状驱动。Pearson相关分析显示产量与开花期(r=0.42)、株高(r=0.38)和结瘤数(r=0.35)呈正相关。通过K-means聚类将基因型分为3个特征明显的类群，最终筛选出60个具有优良结瘤特性和产量潜力的基因型进入下一育种阶段。

讨论
研究证实混杂结瘤特性是大豆生产中的重要性状，特别是在缺乏特异性B. japonicum接种剂的地区。基因型间的显著差异主要源于遗传潜力、生理特性和成熟期的不同。与Yirga等(2022)的研究一致，前两个主成分解释了50.5%的变异。K-means聚类与Santana等(2023)的方法相结合，可有效识别具有相似农艺性状的基因型群组。

结论
在强酸性土壤条件下，筛选具有混杂结瘤特性的大豆基因型是提高产量的有效策略。本研究筛选出的60个基因型为后续育种提供了宝贵材料，对埃塞俄比亚等非洲地区的大豆生产具有重要实践意义。