魏广伟， 阳慧怡， 王 敏， 苏如奇， 王小慧， 沈庭海， 杨 茜， 方 圣， 吴自明

(江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西南昌 330045)

芝麻是我国古老的油料作物，拥有上千年的栽培历史，种植地域分布广泛。表型性状鉴定是认识作物种质资源和培育新品种的基石，通过鉴定芝麻表型性状，研究其遗传变异规律，对挖掘不同基因型芝麻种质资源并加以利用具有重要意义。人们通常从形态学水平、细胞学(染色体)水平和分子水平来研究作物的遗传多样性，而形态学水平(表型性状)往往被认为是最直观容易的方法。我国拥有丰富的芝麻种质资源，截至2017年6月已经收集到6 068份材料，通过表型性状分析遗传多样性已被广泛应用于芝麻种质资源中。韩俊梅等对200份芝麻的13个表型性状进行研究分析，结果发现，果轴长遗传多样性指数最大，蒴果棱数最小，并通过聚类分析选出一批矮秆、节间长度较小、单株蒴果数少、低始蒴高度的芝麻品种，可以作为培育机械化芝麻品种的亲本材料。杨学乐等对湖南省63份芝麻种质资源进行遗传多样性分析，结果表明，质量性状和数量性状遗传多样性指数最大的分别为茎秆茸毛量和株高，聚类分析将63份材料分为4个类群，育种家可根据目标性状选择相对应的材料作亲本。崔彦芹等对300份河北省地方品种进行连续3年的表型性状调查和记载，结果表明，300份芝麻种质资源遗传多样性丰富，聚类分析将300份芝麻种质资源分为低始蒴高度、高产、长蒴果等6类，提高了芝麻种质资源的利用率。前人对芝麻种质资源遗传多样性的研究，多运用聚类分析将具有同样特点的种质资源进行简单的分类，对芝麻种质资源综合评价的文章目前鲜有报道。本研究对193份芝麻资源表型性状进行遗传多样性分析，通过主成分分析对其进行综合评价，结合逐步回归分析法筛选出评价芝麻种质资源的关键性指标，为芝麻高产栽培和杂交育种亲本的选择提供理论依据。

本试验材料为我国芝麻产区收集的193份芝麻品种(系)，包含江西省内材料134份和省外材料59份(表1)。

表1 193份芝麻种质资源名称和来源

表1(续)

试验材料于2019、2021年在江西省鄱阳县古县渡镇罗龙村(116°87′e，29°09′n)进行播种，试验地土壤理化性质为：ph值6.2，有机质含量26.74 g/kg，碱解氮含量87.84 mg/kg，有效磷含量13.59 mg/kg，速效钾含量94.95 mg/kg。每份材料播种4行，行距30 cm，芝麻2对真叶期按照株距 20 cm 间苗。芝麻表型性状调查参照《芝麻种质资源描述规范和数据标准》进行(表2)。在芝麻生长期对株型、花冠颜色、每叶腋花数、蒴果棱数、主茎茸毛量等5个质量性状进行调查，待芝麻成熟后，每个材料选取长势一致的5个单株进行挂牌，调查株高、始蒴高度、空梢尖长度、蒴果长度、每蒴粒数、单株蒴果数、千粒质量、单株产量等8个数量性状。

表2 芝麻表型性状记载标准

1.3.1 隶属函数分析 采用模糊隶属函数计算出各性状的隶属函数值，将各性状定义到[0，1]闭区间。

()=(-min)/(max-min)(=1，2，3，…，)。

(1)

式中：()为某种质材料第个性状的隶属函数值；为某种质材料第个性状值；max和min分别为所有种质材料第个性状的最大值和最小值。

1.3.2 遗传多样性指数 shannon-weaver多样性指数计算公式为：

′=-∑[(ln)]。

(2)

式中：为某性状的第个级内材料份数占总份数的百分比，具体方法参照前人的研究方法。

通过聚类分析将193份芝麻种质资源分为 4 个类群(图1)。Ⅰ类群包含14份材料，占总资源的7.25%，包括江西省内12份材料和省外2份材料，均是每叶腋花数为三花、四棱蒴果和混合、低始蒴高度(39.47 cm)、高单株蒴果数(89.48)和高单株产量(14.06 g)的优质种质资源；Ⅱ类群共有55份材料，占总资源28.50%，其中来源为江西省有33份，省外有22份，均是单秆、白花、四棱蒴果和混合、较高单株蒴果数(74.89)和高千粒质量(2.60 g)的具有增产潜力的种质资源；Ⅲ类群共有18份材料，其中包括江西省内14份材料和省外4份材料，均是白花、高秆(147.30 cm)、高始蒴高度(52.23 cm)、高每蒴粒数(96.55)和高千粒质量(2.64 g)的特殊种质资源；Ⅳ类群共有106份材料，其中包括江西省内73份材料和省外33份材料，占总资源的54.92%，其均是低秆(114.44 cm)、低单株蒴果数(49.28)和低产(7.78 g)的较差种质资源。

2.2.1 质量性状 由表3可知，193份芝麻种质资源的主茎茸毛量以少为主，占总资源的64.25%，其次是主茎茸毛量多的种质资源，占总资源的20.73%；株型以单秆类型为主，占总资源的94.30%；每叶腋花数以三花类型为主，其次为单花类型，分别占总资源的74.61%和25.39%；蒴果棱数以四棱为主，占总资源的84.97%，其次为混合类型，占总资源的11.92%；花冠颜色以白色为主，占总资源的95.85%，紫色和浅紫色只占4.15%。5个数量性状多样性指数范围为0.17～0.90，其中主茎茸毛量遗传多样性指数最大，花冠颜色最小。

表3 芝麻种质资源质量性状的分布和遗传多样性指数

2.2.2 数量性状 从表4中可以看出，193份芝麻种质资源的8个数量性状中，千粒质量变异系数最小，为3.32%，空梢尖变异系数最大，为45.33%；株高遗传多样性指数为2.04，平均值为129.02 cm，品种17-51的株高最高(175.30 cm)，黑芝麻3954株高最矮(73.86 cm)；始蒴高度遗传多样性指数为1.82，平均值为44.86 cm，17-54始蒴高度最高(84.20 cm)，德安白芝麻最低(16.63 cm)；空梢尖长度遗传多样指数为1.95，平均长度为4.63 cm，17-134-2空梢尖最长(10.13 cm)，18-15最短(0.53 cm)；单株蒴果数遗传多样性指数为2.00，平均值为65.52个，峦山黑芝麻单株蒴果数最多(132.67个)，大头棒最少(16.33个)；蒴果长度遗传多样性指数为1.93，平均值为3.32 cm，17-46-2蒴果最长(4.67 cm)，17-76-1最短(2.37 cm)；每蒴粒数遗传多样性指数为1.77，武昌八方陀每蒴粒数最多(142.00粒)，皖芝5号每蒴粒数最少(50.33粒)；千粒质量遗传多样性指数为1.90，平均值为2.60 g，鄱阳黑芝麻2千粒质量最大(2.85 g)，18052xh1最小(2.42 g)；单株产量遗传多样性指数为1.98，平均单株产量为11.14 g，孝感独角叶三角单株产量最高(19.37 g)，鄱阳对夹乌最低(3.40 g)。

表4 芝麻种质资源数量性状的变异和多样性

由图2可知，193份芝麻种质资源的8个数量性状的分布均符合正态分布，其中株高与始蒴高度、单株产量、每蒴粒数、蒴果长度和单株蒴果数呈极显著性正相关，与千粒质量呈显著性正相关；空梢尖长度与单株蒴果粒数和单株产量呈极显著正相关；单株蒴果数与单株产量呈极显著正相关，相关系数达0.87；每蒴粒数与蒴果长度、单株产量均达到极显著正相关，与千粒质量呈显著正相关；千粒质量与单株产量呈极显著正相关；单株蒴果和每蒴粒数呈现出显著的负相关性。

对芝麻种质资源的13个表型性状进行主成分分析，kmo(0.43)和bartlett(