魏忠芬， 奉 斌， 杨胜先， 李慧琳， 杨 航

(贵州省农业科学院 油料研究所， 贵州 贵阳 550006)

向日葵属菊科(Asteroidea)向日葵属(HelianthusannuusL.)，为一年生或多年生草本植物，异花授粉植物[1]。向日葵集油食兼用、药用及观赏多功能于一体，其籽实富含不饱和脂肪酸、蛋白质及维生素E等，籽粒中的含油量高于油菜和大豆，具有丰富的营养价值和油用价值，是世界上重要的食用油料作物[2]。贵州特有的喀斯特地貌石漠化地区以及复杂多变的生态环境逐渐形成和演变出适应贵州各种生态环境的特异向日葵地方品种和资源类型，因其自然环境、耕作栽培习惯及民族风情的多样化，衍生形成的向日葵种质资源在世界和国家特种油料种质资源研究中具有重要的理论研究意义和作用[3-4]。当前由于贵州旅游业及大数据产业发展促进贵州对外交流不断深入，工业化、城镇化建设和现代化农业的快速推进，以及新品种、新技术的应用推广，导致贵州各地大量的地方优异种质资源和农家品种不可逆转的流失及原生资源迅速减少或消亡，因此针对贵州生物种质资源开展调查、收集、保护、性状鉴定与应用研究显得尤为重要[5]。

由于贵州春夏季节寡日照、多阴雨的气候特点，向日葵生产应用受到明显影响，导致相关研究和产业应用与国内其他省(区)相比严重滞后。向日葵是贵州传统休闲食品，2016年常年播种面积约8 000 hm2(折算为净作)，总产1.618 5万t[6]。贵州向日葵资源主要为食用型，食用向日葵籽仁蛋白质含量在25%以上[7]，富含维生素E，营养丰富，是当前大力发展贵州生态旅游、实施乡村振兴战略和发展山地高效特色农业的优势作物。为明确贵州地方向日葵种质资源情况，贵州省农业科学院油料研究所从2014年起开展贵州地区向日葵资源的调查、收集、表型性状田间鉴定及品质性状的鉴定评价等研究工作，旨在为贵州地方向日葵种质资源的保护、创新、遗传改良及产业利用提供基础资源材料。

1调查研究方法

1.1调查范围

2014—2018年按照《农作物种质资源收集技术规程》[9]进行向日葵地方种质资源调查、收集工作，调查范围涉及贵州的64个县(市、区)，调查区域包括黔西南地区的安龙县、普安县、贞丰县、兴义市、兴仁县、晴隆县、册亨县和望谟县；黔西地区的安顺市、平坝县、镇宁县、盘县、关岭县、水城县、普定县、六枝特区和紫云县；黔西北地区的毕节市、金沙县、黔西县、织金县、大方县、赫章县和纳雍县；黔东北地区的道真县、正安县、务川县、湄潭县、绥阳县和余庆县；黔北地区的遵义市、桐梓县、习水县和仁怀县；黔东地区的思南县、德江县、铜仁市、印江县和沿河县；黔南地区的都匀市、贵定县、龙里县、长顺县、惠水县、独山县、三都县、平塘县、瓮安县和荔波县；黔东南地区的天柱县、施秉县、丹寨县、镇远县、黄平县、黎平县、从江县和榕江县；黔中地区的贵阳市、清镇市、开阳县、息烽县、修文县、乌当区和花溪区。

1.2调查方法

采用实地调查、查阅相关文献资料及访谈相关基层农技部门技术人员和当地农民等方式，并采取到各地县(市)乡镇赶集、走村串寨以及委托各地州农业科研机构、基层农业部门进行向日葵地方种质资源调查与补充收集工作。

1.3性状鉴定

1.3.1田间管理收集的向日葵资源材料均按编号分别于2016—2017年种植于贵州省农业科学院油料研究所贵阳试验地内，试验地为黄壤土，肥力均匀。试验地前作为油菜，2016年于5月24日播种，2017年于5月22日播种。开厢打窝播种，厢宽3.5 m，行距60 cm，株距35 cm。每个资源材料种植4行，计40～80株，资源材料圃四周设约2 m的保护行。播种时施用复合肥30 kg/667m2，向日葵田间生长季节进行匀苗、定苗、中耕除草、追肥等田间常规管理，追肥施用尿素10 kg/667m2。

1.3.2鉴定材料针对地理来源清晰的贵州向日葵种质资源材料的田间表型性状进行统计分析[7-8]，对具有地域代表性的65份资源材料的27个形态性状进行遗传变异及主成分分析。

1.3.3调查指标在苗期、开花期、成熟期及收获期参照《向日葵种质资源描述规范和数据标准》[10]进行数据记录。记录叶色、叶形、叶锯齿大小及规则、叶耳有无及大小、舌状花颜色、舌状花形状、管状花颜色、花粉颜色、花盘形状和花盘倾斜度等17个形态描述性状，以及株高、茎粗、叶片数、舌状花瓣数、花盘直径、每盘粒数、粒长、粒宽、百粒重和单株籽粒重等10个数量测量性状。统计分析时对向日葵叶形、叶锯齿和叶锯齿规则性等17个形态描述性状进行性状赋值标准化处理(表1)。

表1 向日葵资源形态描述性状赋值

1.4统计分析

参照JAIN等[11-12]的方法计算Shannon-Wiener遗传多样性指数。

H’= -∑Pi×LnPi

式中，H’为遗传多样性指数，Pi=ni/N，表示第i种表型出现的频率，ni为某一性状第i个表型级别个体数，N为某一性状各表型类别的总个体数。

利用观测指标为原始数据，Microsoft Execl-2009将观测数据标准化后，采用唐启义DPS 17.10对65份向日葵资源的各性状观测值进行主成分分析[13]。

2结果与分析

2.1贵州向日葵种质资源的区域分布

至2018年底累计收集贵州地方向日葵种质资源584份，其中地理来源清晰的有414份。414份向日葵种质资源中，160份为贵州省农业科学院油料研究所2015—2018年补充征集的贵州省向日葵地方种质资源，254份分别为贵州省农业科学院油料研究所、黔西南州农业科学研究所提供给中国农业科学院油料作物研究所入库保存编目的贵州食用向日葵种质资源材料[12]。从表2看出，414份资源材料分别来自贵州黔中地区、黔北地区、黔西北地区、黔东北地区、黔西地区、黔西南地区、黔南地区、黔东南地区和黔东地区的64个县(市、区)。说明在贵州境内的大部分区域均有向日葵种质资源分布，其分布范围广，类型主要为食用向日葵。其中黔西南地区收集到的向日葵资源有74份，黔西北地区有68份，中部地区54份，南部地区和西部地区分别有49份和47份。由此可见，贵州向日葵种质资源主要分布在黔西南、黔西北及黔中地区，向日葵资源占有率分别为17.87%、16.34%和13.04%，共占总资源量的47.25%。

表2 贵州向日葵种质资源的区域分布

2.2贵州向日葵主要形态性状类型的多样性

从表3看出，贵州向日葵地方种质资源的表型性状变异丰富，变异系数和多样性指数平均分别为24.88%和0.73。17个形态性状多样性指数在0.19～1.23，变异系数为6.12%～46.82%。其中，叶间高度的变异系数最高(46.82%)，舌状花数的变异系数最低(6.12%)；叶耳和叶间高度的多样性指数最高，分别为1.23和1.22；舌状花数的多样性指数最低(0.19)。

表3 贵州向日葵资源主要形态性状类型及遗传多样性

5种叶形类型中，心形资源材料最多，三角形次之，椭圆形最少，尚未发现披针形和圆形叶材料。叶锯齿中等的最多，小的次之，大的最少。叶锯齿规则性类型中以叶锯齿规则的材料略多于叶锯齿不规则材料。叶耳以中等和大叶耳较多，小叶较普遍，其他类型较少。叶片颜色以绿色最多，浅绿次之，深绿最少(3.83%)。叶侧脉角度以锐角和钝角较普遍，而直角或近直角较少。舌状花色和管状花色均以黄色最普遍，其他类型较少见。

2.3贵州向日葵资源主要农艺性状变异

从表4看出，贵州向日葵资源10个农艺性状的变异系数及多样性指数变化差异较大，各数量性状的变异系数和多样性指数平均值分别为22.64%和2.06，变异系数分布在14.19%～49.19%，多样性指数变幅为1.65～2.63，所有观测性状的变异系数均在10%以上。其中，单株籽实重的变异系数和多样性指数均最高。茎粗和花盘直径的变异系数分别为23.38%和23.16%，多样性指数分别为2.11和2.02；叶片数、叶柄长度、每盘粒数、籽实长度、籽实宽度和株高的变异系数分别为17.99%、17.50%、16.37%、16.24%、16.00%和14.19%，多样性指数分别为2.04、1.92、1.91、1.78、1.65、2.05和1.95。贵州向日葵资源的10个数量性状的变异系数均在10%以上，多样性指数在1.6以上，因此贵州向日葵种质资源主要农艺性状间变异系数和多样性指数差异明显，种质资源的遗传类型丰富。

表4 贵州向日葵资源主要农艺性状的变异系数

注：表中变异系数行的单位为%，多样性指数无单位。

Note:% is the unit for variation coefficient,no unit for diversity index.

2.4贵州向日葵资源数量性状主成分分析

主成分分析得出各主成分特征向量值及贡献率，遵循主成分分析依据累计贡献率≥85%的原则，选择前4个主成分因子进行分析。从表5看出，在所有主成分因子构成中，主要信息集中在前3个主成分上，其累计贡献率为80.39%。第1主成分的特征值为4.547 2，贡献率为45.47%，其特征向量中，贡献较多的性状有叶片数(特征向量0.594 2)、茎粗(特征向量0.473 8)及花盘直径(特征向量0.423 4)等，即叶片数、茎粗和花盘直径为第1主成分的主要构成因子，说明向日葵叶片数越多，茎粗越大生长势就越强，而向日葵植株承载的花盘直径就越大。

第2主成分特征值为2.439 1，贡献率为24.39%。特征值中贡献最大的是百粒重(特征向量0.543 6)、单株籽粒重(特征向量0.453 4)和籽实长度(特征向量0.414 0)，故百粒重、单株籽粒重和籽实长度为第2主成分的主要构成因子。表明千粒重、单株籽粒重和籽实长度有较高的载荷。

第3主成分特征值为1.053 3，贡献率为10.53%。其特征向量值中株高和百粒重有较高的载荷。第4主成分贡献最大的性状是籽实长度和百粒重，是其主要构成因子。表明籽实长度越长百粒重就越重。

表5 贵州向日葵资源主要数量性状的主成分分析

3结论与讨论

贵州拥有丰富的作物种质资源，是国家作物种质资源遗传多样性的重要组成部分，因其独特的地理环境和气候条件，至今仍保存较丰富的特色作物种质资源，具有重要开发和利用价值[14-15]。作物种质资源中蕴藏着大量潜在可利用的优(特)异基因，在为人类提供食物、医药等生存基本生活物质的同时，也是高产、优质等优良新品种选育和开展相关遗传理论研究提供取之不尽的基因源泉，对揭示作物遗传基础、作物起源及生物多样性保护等方面具有重要的理论意义和战略意义[16]。调查结果显示，至2018年共收集到贵州地区向日葵农家品种或地方品种584份，其中地理来源清晰向日葵种质资源有414份(160份为贵州省农业科学院油料研究所2015—2018年补充征集的贵州省向日葵地方种质资源，254份分别为贵州省农业科学院油料研究所和黔西南州农业科学研究所提供给中国农业科学院油料作物研究所入库保存编目的贵州食用向日葵种质资源材料[12])。贵州向日葵资源主要分布在海拔249～1 796 m的垂直范围，位于24°59′～28°52′N，104°28′～109°12′E，即在贵州境内的大部分区域均有分布，分布范围广。黔西南、黔西北及黔中地区的向日葵资源占贵州资源总量的47.25%，说明这3个地区是贵州向日葵资源的主要分布区域，与张太平等[17]对贵州向日葵资源调查结果基本一致。

对具有地域代表性的65份向日葵种质资源的27个性状进行田间鉴定及评价分析表明，向日葵资源的17个形态(描述型)性状包含所有的变异类型，遗传多样性指数在0.19～1.23，不同性状间的遗传水平差异大。10个农艺性状中，单株籽实重的变异系数为49.19%，多样性指数为2.63；百粒重变异系数为32.41%，多样性指数为1.91；茎粗和花盘直径的变异系数分别为23.38%和23.16%，多样性指数分别为2.11和2.02；10个农艺性状的变异系数均在10%以上，多样性指数在1.6以上。贵州向日葵种质资源材料各性状间差异明显，变异幅度大，种质的遗传多样性丰富，为向日葵各性状的鉴定选择、遗传改良及利用研究提供了丰富的种质材料。

10个农艺性状的主成分分析结果表明，前4个主成分因子累计贡献率为86.45%，反映其主要信息。根据主成分分析结果提出，向日葵资源优良品种选育应注重对叶片数、茎粗、单株籽粒重、百粒重、花盘大小、籽实长度等性状指标的遗传改良和鉴定选择。

向日葵在贵州大部分地区均有零星种植，地方品种资源丰富，用途广泛，但是一直以来未得到各级主管部门及科研单位的重视，研究经费投入少、研究基础薄弱，属于未充分开发利用的作物之一。向日葵已成为世界上集油用、食用、药用和观赏花卉为一体的多用途作物，开展向日葵研究及发展向日葵产业对维护我国粮油安全和助推贵州打造生态旅游大省具有重要意义。为此，建议贵州省科研、农业主管部门对贵州具有地方特色的农作物种质资源收集、保护、研究设立专项，保证稳定长久的经费支持和研究团队，以确保贵州这个多样性丰富、珍贵的生物种质资源库得以保存、传承及创新利用。