蔬菜豌豆(Pisum sativum L.)种质资源的多维数据整合分析：农艺形态与生化特征的协同解析及其育种应用

为解决蔬菜豌豆种质资源遗传多样性下降导致的抗逆性减弱及营养品质单一化问题，研究人员通过整合MVDA（多元数据分析）技术，对150份本土与外来豌豆种质的30项农艺性状和16项营养指标进行系统解析。研究揭示了开花时间（39-90DAS）、蛋白质（13.8-26.8%）、铁（33-124 ppm）等关键性状的广泛变异，并通过HCA（层次聚类）鉴定出7个特征鲜明的类群，其中类群7兼具早熟、高产（362 g/株）与高维生素C（117 mg/100g）等优势。该研究为分子标记辅助育种提供了表型框架，对培育气候适应型营养强化豌豆品种具有重要意义。

　　

在全球气候变化与营养安全双重挑战下，蔬菜豌豆(Pisum sativum L.)作为高蛋白、低碳足迹的豆科作物，其遗传多样性保护与品质改良迫在眉睫。然而，印度等主产国长期依赖少数品种（如Kashi Udai、Pusa Arkel），导致遗传基础狭窄，抗逆性下降。更棘手的是，现有研究多聚焦单一性状，缺乏对农艺形态与营养品质协同变异的系统认知。为此，印度农业研究理事会-国家植物遗传资源局（ICAR-NBPGR）与印度农业研究所（ICAR-IARI）的科研团队开展了迄今规模最大的豌豆种质多维评价，相关成果发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。

研究团队运用近红外光谱（NIRS）从580份资源中筛选150份代表性种质，涵盖11个印度邦和16个国家的遗传材料。通过标准化田间试验（增强区组设计）结合实验室检测，整合MVDA技术包括PCA、HCA和相关性分析，构建了涵盖46个性状的高分辨率表型数据库。

3.1 农艺性状变异

研究发现开花时间呈现39-90天的极端变异，其中IC0219909最早开花（39DAS），而IC0220101最晚（90DAS）。叶片形态多样性显著，叶面积跨幅达16倍（7.92-127.9 cm²），叶绿素SPAD值（19.2-60.5）与光合效率直接相关。值得注意的是，类群7的基因型表现出卓越的农艺性能：株高124 cm、单株结荚94个，鲜荚产量达362 g/株，较常规品种提升约30%。

3.2 生化特征解析

营养组分呈现突破性变异：蛋白质含量（13.8-26.8%）跨越豆类常规范围，其中EC0269367高达26.77%；铁（33-124 ppm）、锌（14.8-74.3 ppm）含量可满足每日需求量的37-45%。抗氧化物质分布极具特色，维生素C（21.7-69.2 mg/100g）与FRAP（铁还原抗氧化能力）值（0.043-0.353 mg GAE/g）呈强相关（r=0.60），而总酚含量（0.39-0.81 g GAE/100g）与深色种皮基因型显著关联。

3.3 性状协同规律

PCA揭示两大关键变异轴：PC1（15%方差）由种皮色素（SED_GREEN/SED_BLUE）和花青素（FLW_CLR）主导，将紫花-高抗氧化基因型与白花-大粒种质区分；PC2（9.8%）则反映“早熟-高糖”与“晚熟-高淀粉”的代谢权衡。尤为重要的是，淀粉与品质性状呈普遍负相关（r=-0.31~-0.68），证实了碳分配中的生理权衡效应。

3.5 类群特异性优势

HCA鉴定的7个类群各具特色：类群2拥有最高蛋白（23.1%）与低植酸（0.36%）特性；类群3富含膳食纤维（26.8%）和锌（95.7 ppm）；类群7则整合早熟、高产与超高维生素C（116.7 mg/100g）三重优势。这种“性状模块化”分布为设计育种提供了明确路线。

该研究通过建立“表型-营养”关联网络，首次系统阐释了豌豆种质中农艺适应性与营养品质的协同变异规律。发现的极端材料（如类群7）可直接用于培育适应短生长季的高产营养品种，而PC1揭示的花青素-抗氧化关联则为功能性食品开发提供基因资源。更深远的意义在于，研究提出的MVDA整合策略可推广至其他作物种质评价，助力实现联合国可持续发展目标（SDG 2,3,13）中的零饥饿与气候行动目标。随着后续基因组研究的开展，这些高分辨率表型数据将成为破解复杂性状遗传架构的关键基石。