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在气候与经济挑战下，作物多样化对提升农业韧性至关重要。研究人员针对豇豆属（Vigna）开展研究，分析 368 份材料的 16 种性状。结果发现性状受环境起源影响，还划分出不同功能组。该研究为作物多样化提供依据。
在当今时代，气候变化、土壤养分枯竭、病虫害侵袭以及水资源减少等诸多难题，如同沉重的巨石，压在农业发展的道路上。传统的单一作物种植模式在这些挑战面前显得愈发脆弱，农业系统的可持续性和韧性受到严重威胁。为了打破这一困局，实现农业的可持续发展，作物多样化成为关键的突破口。作物多样化就像是给农业系统注入了一剂 “强心针”，能够增强农田应对各种不利因素的能力，降低种植风险。
在众多作物种类中，豆科作物近年来备受关注。它们不仅能为人类提供丰富的蛋白质来源，还能通过与根瘤菌共生固氮，改善土壤肥力，对生态环境友好。然而，在实际农业生产中，农民和农业顾问却面临着一个棘手的问题：如何从众多的作物物种和品种中，挑选出适合特定环境的豆科作物？这一难题严重阻碍了豆科作物在农业生产中的有效应用。
为了解决这一问题，来自国外研究机构的研究人员将目光聚焦于豇豆属（Vigna）。豇豆属是一个庞大的家族，包含一百多种植物，但目前仅有十种被广泛栽培，其蕴含的巨大潜力尚未得到充分挖掘。研究人员开展了一项深入的研究，旨在探索豇豆属中未被开发的多样性，为热带和亚热带农业生产系统提供更多的作物多样化选择。
研究人员进行了一项田间试验，他们精心挑选了 368 份豇豆属材料，这些材料涵盖了七个栽培种和三十个野生种。在试验过程中，研究人员详细记录了 16 种物候、形态生理和农艺性状的数据。随后，他们运用基于功能性状的分析方法，对这些数据进行深入剖析，试图找出不同基因型之间的功能策略，并探究这些性状模式与作物原生气候适应性之间的关系。此外，研究人员还依据 Grime 的功能分类法，将研究的物种分为竞争型（C）、耐胁迫型（S）和杂草型（R）三个功能组，深入探讨驯化在塑造这些功能组性状中的潜在作用。
该研究得出了一系列重要结论。在性状与环境的关系方面，研究发现，作物的性状特征深受其原生环境的影响，其中热带森林 / 稀树草原地区的物种在研究样本中占比最多，尤其是野生材料。在功能策略分类上，通过多对应分析（MCA）和层次聚类分析（AHC），研究人员成功识别出三个不同的豇豆属材料聚类，每个聚类都与特定的竞争、耐胁迫和杂草型功能策略相关联。例如，聚类 1 的植株呈现匍匐生长习性、戟形叶片和延迟的物候特征，这些都是典型的 “耐胁迫” 策略的表现。这些结论为深入了解豇豆属植物的生态适应性和驯化过程提供了宝贵的信息，有助于筛选出更适应未来气候变化的豇豆品种，为农业生产提供有力支持。该研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems 》上，为农业领域的发展提供了新的思路和方向。
在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：首先是田间试验，在摩洛哥的田间种植 368 份豇豆属材料，获取其生长过程中的各种性状数据。其次运用多对应分析（MCA），分析功能性状间的协变模式，探究性状对总变异的贡献。最后利用层次聚类分析（AHC），基于功能性状对豇豆属材料进行聚类，确定不同的功能策略类型。
研究结果具体如下：
- 协变模式分析：多对应分析显示，该分析的前两个维度捕获了数据集总变异的 24.3%。对第一轴贡献最大的性状包括种子脐色、脐纹、植株习性、种子颜色和叶片颜色；对第二轴贡献最大的变量有植株习性、叶片形状、种子形状等。这表明这些性状在区分不同豇豆属材料和反映其功能策略差异方面具有重要作用。
- 功能策略分类：通过 MCA 和 AHC 分析，研究识别出三个不同的豇豆属材料聚类。聚类 1 具有匍匐的植株习性、戟形叶片和延迟的物候特征，属于 “耐胁迫” 策略；聚类 2 和聚类 3 则具有其他不同的性状组合，分别与不同的功能策略相关联。这些聚类结果清晰地展示了不同豇豆属材料在资源利用和环境适应方面的差异。
研究结论和讨论部分意义重大。该研究全面分析了豇豆属的功能性状，揭示了气候适应和驯化过程对植物物候、形态生理和农艺性状的复杂影响。研究识别出的不同聚类，展示了耐胁迫、杂草型和竞争优势等不同的生态策略，这些策略是自然选择和人类驯化共同作用的结果。聚类 1 和聚类 2 突出了豇豆属植物在应对环境压力方面的适应性和潜力，为未来培育适应气候变化的作物品种提供了理论依据。此外，研究还为作物多样化提供了新的思路和方法，有助于优化农业种植结构，提高农业系统的可持续性和韧性，在农业领域具有重要的应用价值和指导意义。
