菜豆耐土壤酸度遗传变异及优良基因型鉴定

《Scientific Reports》：Genetic variability and multi-trait analysis for enhanced yield stability under acid soil stress in common bean (Phaseolus vulgaris L.)

　　

摘要

土壤酸度和土壤低肥力是制约菜豆生产和生产力的瓶颈。培育稳定品种需要了解遗传变异性，并基于多种性状在多种环境中筛选耐土壤酸性的基因型。本研究旨在通过多性状双标图分析，确定遗传变异性、性状关联，并鉴定适合耐土壤酸性的优良基因型。2022年生长季，采用Alpha晶格设计，在施用石灰和未施用石灰的酸性土壤条件下，对300个菜豆基因型在两个地点进行了两次重复评估。方差分析显示，所有性状均存在极显著的基因型变异和基因型与管理的互作效应，表明存在显著的遗传变异性。在施用石灰处理条件下，平均籽粒产量为2331公斤/公顷，范围为974.5公斤/公顷（CB97）至3464.4公斤/公顷（CB81）。在土壤酸度胁迫下，平均籽粒产量下降至1424公斤/公顷，范围为309.96公斤/公顷（CB97）至2313.14公斤/公顷（CB82），反映了土壤酸度胁迫导致的38.9%的减产。表型变异系数范围为5.53%至43.81%，而遗传变异系数范围为1.79%至25.02%。广义遗传力范围为12.87%至93.6%，遗传进展占均值的百分比范围为1.46%至51.69%。基因型与性状以及基因型与产量与性状的双标图分析显示，在酸性土壤环境中，大多数性状之间存在正相关，证实了选择均衡表现基因型的可行性。基因型CB82和CB231表现优异且稳定，而CB151（SMR241）、CB82（KSGPC25）、CB57和CB231（CB170044-42-1）被确定为培育耐酸、高产菜豆品种的有前景候选材料。未来，应用分子标记鉴定耐土壤酸度基因将至关重要，以利用这些信息提高菜豆的育种效率。