第26卷第2期 2010年6月 金陵科技学院学报 )I:NAI,OF皿 G SⅡrI'I ’ OF TECHNOLOGY VoL 26,No.2 June,2010 绿豆研究最新进展及未来发展方向 陈 新,袁星星,陈华涛,顾和平,张红梅,崔晓艳,陈 玉 (江苏省农业科学院蔬菜研究所,江苏南京 210014) 摘要:绿豆是我国主要的食用豆类作物之一,在出口创汇和内销中都占有一定的比重。通过综述绿豆种质资源 的收集、优异资源的筛选、主要农艺性状的分子标记辅助育种、遗传图谱的构建与QTL定位、基因克隆、生理生 化,以及栽培研究等在国内外的最新研究进展,并对绿豆未来研究的发展方向作一概述,以便为广大科技工作者 提供参考依据。 关键词:绿豆;研究进展 中图分类号:¥522 文献标识码:A 文章编号:1672~755X(2010)02—0059—10 Recent Research and Future Development of Mungbean CHEN Xin,YUAN Xing—xing,CHEN Hua—tao,GU He—ping, ZHANG Hong—mei,CUI Xiao—yan,CHEN Yu (Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China) Abstract:Mungbean is one of the main legume crops in China,which plays an important role in domestic and export markets.This paper gived a review on mungbean’S genetic breeding, including domestic and foreign germplasm collection,screening of excellent resources,genetic analysis of main agronomic characters,molecular marker—assisted breeding,constructing ge— netic linkage map and QTL mapping,and gene cloning et a1.,as well as researches on mung— bean’S physiology and biochemistry.It also explores mungbean’S future development. Key words:mungbean;research development 绿豆(Vigna radiata L.)属于豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papm0naceae)菜豆族(Phaseoleae)豇 豆属(Vigna),染色体组为2n=22。绿豆原产于中国,在温带、亚热带地区广泛种植。亚洲种植面积较大的 国家有印度、中国、泰国等,美国和澳大利亚的种植面积也在不断扩大。绿豆营养丰富,籽粒中蛋白质含量 高达19.5 ~33.1 ,明显高于禾谷类作物,是小麦面粉的2.3倍、玉米面的3.0倍、大米的3.2倍、小米的 2.7倍。绿豆还是一种抗逆性很强的作物,由于其生育期短、播期弹性大、适应性广;利于用地、养地;而且 经济效益较高等,深受广大农户喜爱。笔者根据国内外绿豆的最新研究进展和动态,分别对国内外绿豆种 质资源的收集、新品种的选育、经典遗传学、分子遗传学,以及生理生化与栽培研究等方面进行综述,以供 广大绿豆科研人员参考。 收稿日期:2010~03—15 基金项目:食用豆产业技术体系和食用豆行业专项资助(NYHYKY07--017);国家科技支撑计划出口杂豆品种改良及 产业化示范之绿豆、芸豆品种改良及产业化示范(20O6BAD02B08--O2一O4);特色小杂粮新品种选育项目资 助(cx一08108) 作者简介:陈新(197O一),男,江苏盐城人,副研究员,博士,主要从事豆类作物的遗传育种研究。 60 金陵科技学院学报 第26卷 1 国内外绿豆育种研究进展 1.1绿豆种质资源收集及核心种质构建 目前国外的绿豆资源主要保存单位有泰国农业大学农学院、世界蔬菜研究与发展中心(总部位于 漳化)、印度旁遮普农业大学及国家植物资源管理局(NBPGR)、美国农业部引种站及密苏里大学、日本农 业资源研究所等单位,以上单位累计保存各种绿豆资源3万份左右。国内绿豆资源的主要保存和研究单位 有中国农业科学院作物科学研究所、河北省农业科学院等单位,共保存各类绿豆资源1万份以上[1]。 刘长友等以国家作物种质资源数据库中5 072份国内绿豆资源为材料,根据14个农艺性状,利用地理 来源(省)和性状群进行分组,分别采用比例法、平方根法和多样性指数法确定取样数及聚类选择和随机选 择两种个体选择法构建了13个不同的绿豆初选核心样本,对不同的取样方法及总资源进行了品种间平均 相似性系数、性状符合度、遗传多样性指数和数量性状变异系数的比较。结果表明,聚类选择取样优于随机 取样,按照性状群分组优于按省分组;在聚类选择条件下采用多样性指数法确定取样数优于平方根法和比 例法。最终确定按性状群分组,利用多样性指数确定取样数,聚类选择个体为绿豆核心种质构建的最佳方 案。用此方案,构建了包含719份绿豆种质的初选核心种质,取样比例为14.2 ,性状符合度达100 [2】。I. S.Bisht对来自印度国家资源库的1 532份种质进行了各种农艺性状鉴定并筛选出152份核心种质L3]。H. K.JAIN等根据不同绿豆资源分类,把亚洲绿豆分为中国、印度、巴基斯坦、缅甸、阿富汗、马来西亚等几个 中心。 1.2绿豆优异种质资源的筛选 ’程须珍等对国内4 719份绿豆品种资源的分布情况和主要农艺性状及部分品种的重要特性进行综合 分析。研究结果表明绿豆品种数量较多的省份依次是河南、山东、山西、河北、湖北、安徽等省。种皮有光泽 的明绿豆和元光泽的毛绿豆各占5O 。种皮颜色为绿色的品种占91.5%,另外还有黄色、褐色和蓝色品种。 早熟类型品种主要分布在河南省,大粒型品种以山西、山东、内蒙古、安徽等省较多,河北、安徽、吉林等省 的绿豆资源的单株荚数较多。高蛋白型品种主要在湖北、山东、北京和河北省,高淀粉型品种则在河南、山 东和内蒙古。山西、山东、内蒙古、吉林和湖北等省的绿豆抗旱性较好,山西的品种耐盐性能较好。国外引 进品种比国内绿豆资源抗叶斑病能力强。抗根腐病性较好的品种主要在山东、安徽和河北。内蒙古和山西 的品种较抗蚜虫。程须珍等对来自中国的250份黄皮绿豆品种资源的分布情况和主要农艺性状及其部分 品种的重要特性进行综合分析,研究认为黄皮绿豆品种数量较多的省份依次是安徽、山西、湖南、河南、山 东、四川等地,并评选出CO470O、C0O559、C0462O、Co3574和C04358等一批特大粒优异种质资源[‘]。 刘旭明等对来自亚蔬的8O份和国内的784份绿豆资源进行了抗豆象鉴定,筛选出V27O9(被害率 5O )和V2802(63.3 )2份中抗豆象亲本材料和(VC1973A×V2802)一3、(VC2768A×V2802)一1、 (VC3890AXV2802)一3、(VE2768A×V2709)一1和(V3476xTC1966)等5份免疫材料[5]。韩粉霞等对来 自全国的66份绿豆资源进行了农艺性状综合评价,筛选出C02329、C04640(9O一42)、9O一1、C01013、 C00591、C00940、C04436等7份早熟大粒优质资源Ⅲ。李莉等对湖北省338份绿豆种质资源的主要农艺性 状进行了调查分析,鉴定和评价了株高、分枝数、单株荚数、单株产量、百粒重等主要数量性状,并对部分种 质资源进行了抗病性鉴定和品质鉴定。结果表明,湖北省绿豆资源在单株量数和单株产量这2个性状上有 丰富的遗传多样性。品质方面,绿豆粗蛋白含量的变异性较大,遗传多样性高,各种质间总淀粉含量差异馨 小,遗传性状相对稳定,但淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例在不同的种质问有一定的差异口 。 国外的研究主要集中在抗盐碱等抗性资源筛选方面。Y.Ohwaki等对10份经过选择的绿豆资源进行 了耐铁缺乏(碱性土壤)的研究,分别鉴定出不抗铁缺乏的品种KPS2、KPSI、PSU1、Pag asa一1中抗铁缺 乏的品种VCII63B、高抗铁缺乏的品种CN36、CN60、UT1、CNM—I以及非常高抗铁缺乏的品种 CNM8509Bo H.K.JAIN根据不同绿豆资源分类,把亚洲绿豆分为中国、印度、巴基斯坦、缅甸、阿富汗、马 来西亚等几个中心 s-。 第2期 陈新,等:绿豆研究最新进展及未来发展方向 1.3绿豆育种研究进展 早期的绿豆新品种选育主要围绕系统选育、国内外引种和人工杂交等常规方法。虽然育种进程比较缓 慢,但是近几十年来,各绿豆主产国在新品种选育中均取得了卓越成效。通过对地方品种资源的评价与鉴 定,分别筛选出了一批优异的新种质,如韩国和日本的黄粒资源、印度的高蛋白和抗病品系、泰国的抗热资 源等。这些新品系均不同程度地解决了当地绿豆育种及生产中存在的一些问题,为绿豆的高产、抗病、优质 提供了一定保障。中国的很多绿豆品种是从上世纪80年代中国农科院与AVRDC合作引进的亚蔬绿豆品 种中系选或作为杂交亲本进行杂交选育而成的。关于种间杂交方面,研究认为绿豆和小豆杂交,如果小豆 作为母本,有可能获得杂交种子,反之则不行(图1)。 1.4绿豆农艺性状的遗传研究进展 孙蕾等利用原产于印度的抗豆象栽培绿豆品种V2709与农艺性 状优良的感豆象推广品种中绿1号(Vc1973A)杂交,以杂交种F 、F 为试验材料,通过田问农艺性状调查、室内人工接虫鉴定及多元相关 分析等,研究V2709中所包含的抗豆象特性的遗传背景。结果表明 V27O9的抗豆象特性是由一对显性基因控制;通过相关性分析发现 图2-1不抗叶斑病亲本资源 Fig.2-1 Parent resources with no resistance to Sigatoka 关于绿豆不同数量叶片的遗传研究,Rudi等研究认为,当长7片叶品种和短5片叶品种杂交,F。代会 出现9(3片叶片):3(5片短叶):4(7片小叶)的分离,并根据后代分离规律推断长7片叶亲本基因型为 62 金陵科技学院学报 第26卷 (n 72 N。N。),短5片叶亲本基因型为 (NlNl 2,z2),Fl代基因型应为N .N2一F2,代基 因型比例分别为9N1.N2.:3N1. 2,zz:nln1 2 2 或 ,z N .表现出不同的分离比例(图3)[1引。 1.5绿豆分子标记的研究进展 当前绿豆分子遗传学研究主要集中在遗 传多样性及抗性基因的分子标记等方面。程须 珍等采用PCR分子标记技术,对16个绿豆品 种(系)进行了遗传分析。在选用的56个随机 引物中,发现抗豆象品种与感豆象品种间有一 定差异。根据聚类分析结果将它们分成抗豆象 图2-2叶斑病抗性亲本和病级分类 野生种(TC1966)、抗豆象栽培种(V2709)、抗Fig.2-2 Parent with resistance to Sigatoka and classification of 豆象杂交后代(VC389OA/TC1966—23)和混合 disease—class 类型4个大组。以绿豆抗豆象和感豆象品种及抗豆 三一7 X S-5 象品种×感豆象品种组合的F群体为试验材料,利 Ⅳ I ^‘/'12 : 用BSA法,对抗(感)豆象品种池和1个组合F 的抗 F.:N(Ⅳ1_ⅣL) (感)豆象池进行了鉴定,获得1个共显性标记。经分 I 析,在抗豆象个体中扩增出了约1.79 kb的特异片 F2:Segregating into 3 classes 段或2个特异片段(1.79 kb/1.03 kb);在感豆象个 3/16 4/16 体中仅扩增出约1.O3 kb的特异片段。初步认为此 标记与TC1966的抗豆象基因位点紧密联锁,可用 于绿豆抗豆象种质鉴定和遗传育种的分子标记辅助 选择[1。。 。程须珍等利用RAPD标记多态性,在随机 圈 Ⅳt一^rL Ⅳ1_/12 2 n1 1 2 2 andnlnI^L 选用的45个引物中找到8个RAPD引物(OPE一01、 OPE一04、OPE一06、OPE一08、OPE一09、OPE一16、OPE一 图3绿豆不同数量叶片杂交后代分离比例 18、0PE一2O)在绿豆组植物中能够扩增出不同的谱 一lg. Separation ratio of hybrid offspring of mungbean with different numbers of leaves 带,其中OPE一01和OPE一16为野生绿豆的独特标 记,这些引物中可能存在与抗豆象基因连锁的标记口引。Young等以58个TC1966和感虫栽培种VC3890 的杂交F 为材料进行RFLP分子标记试验,结果将抗豆象基因(Brue)定位在第8连锁群上,并找到了与其 连锁的6个标记,最近的一个标记与目标抗性基因的距离为3.6 cM Ll1]。 马丽萍等通过对抗虫亲本TC1966、感虫亲本绿1号及以中绿1号为轮回亲本经多代回交后获得的3 个近等基因系材料进行抗虫鉴定,结果表明轮回亲本中绿1号的种子被害率>9O ,表现为高感(HS);抗 性亲本TC1966及3个高代材料种子被害率<1O%,表现为高抗(HR),说明抗虫亲本TC1966中的抗虫基 因呈显性遗传,且能够在后代材料中稳定遗传和表达。该试验利用AFLP分子标记技术对5份试验材料进 行了多态性指纹图谱分析,结果从830对AFLP引物组合中筛选出在抗、感虫材料间表现多态性的引物组 合有100对 引。 刘金华等通过对绿豆RFLP分子标记图中特异片段序列的扩增,建立了一种利用PCR方法检测、鉴 定绿豆成份的方法。该方法成功地扩增出了470 bp大小的绿豆特异基因片段,通过对大豆、豇豆等其他豆 类作物的验证,表明该引物具有较强的特异性,可以用来作为食品中绿豆成份的鉴定基因或绿豆转基因检 测中的参照基因u 。 刘长友等通过12份农艺性状差异较大的绿豆种质对绿豆以及小豆(Vigna angularis)、豇豆(Vigna ng“iculatn)、菜豆(Ph口seol 5 vulgaris)等近缘食用豆中的PCR引物进行筛选,结果表明41对绿豆SSR引 物中能够有效扩增的有35对,6对有多态性;28对绿KSTS引物中有23对能够有效扩增,2对有多态性;8 第2期 陈新,等:绿豆研究最新进展及未来发展方向 对小豆SSR引物能够有效扩增的有6对,但均无多态性;27对豇豆SSR引物能够有效扩增的有17对,1对 有多态性;24对菜豆SSR引物能够有效扩增的有9对,1对有多态性 这些多态性引物的获得将有助于中 国绿豆种质资源的遗传多样性分析 ]。 孙蕾等利用抗豆象种质V2709与中绿1号杂交后的F:、BC F 、F。分离世代群体研究表明,V2709对豆 象的抗性是由单显性基因控制的。为了找到与抗性基因连锁的分子标记,利用63个随机扩增多态性DNA 标记和113个SSR/STS标记分析群体,结果找到OPC一06和STSbr 22个与抗性基因位点连锁的分子标记。 进一步分析表明,这两个标记与Br2位点的遗传距离分别为11.0 cM和5.8 cM J。 国外的研究则主要集中在抗病虫方面。Kaga等利用479个随机引物,分别在抗虫亲本TC1966和感虫 亲本osaka—ryokuto间筛选,得到8个多态性较好且与抗豆象基因连锁的RAPD标记。Jagruti Patmai等对 绿豆种子蛋白进行电泳分析,使用了l1个绿豆基因型检测种子蛋白质标记,以便区分绿豆MYMV抗性和 敏感基因型。结果筛选出LGG460、Jhainmung、03HC9Ol、MGG332、WGG37和PDM84—146等5个抗性蛋 白质标记可用来进行筛选黄色花叶病毒抗性绿豆资源L1 。 在绿豆白粉病研究方面,Young等利用VC398oA和TC1966的杂交后代进行相关分子标记的筛选, 结果在第3、7、8条染色体上分别筛选出sgK472、mgM208、mgQ39等3个与抗白粉病相关的分子标记[1 。 Chaitieng等利用VC1210A与TC1966配制的杂交组合筛选出Mac71、Mac114等2个与白粉病紧密相关的 分子标记 。Humphry等利用ATF3640与Berken配制的杂交组合,在第11染色体上发现了代号为 LpCS82一VrCS73与白粉病紧密相关的分子标记L2 。泰国的Waraluk Kasettranan等利用感白粉病品种 KPS 1与抗白粉病品种VC6468—11—1A配制杂交组合,通过重组自交的高代群体(F RIL)对绿豆抗白粉病 进行了研究,研究结果认为绿豆抗白粉病表现为加性遗传,广义遗传力在0.48~0.84之间,狭义遗传力在 0.48~O.68之间,单株结荚和百粒重这2个农艺性状和抗白粉病成负相关,同时建立了2个平均长度为 15.6 cM的遗传连锁图,在A连锁群上定位了DTLMB114和DTLMB68 2个QTL,在B连锁群上定位了 DTLMB238 1个QTL(图4)E。 。 1.6绿豆遗传图谱构建与QTL定位研究进展 构建绿豆遗传连锁图谱、定位目标基因将大幅度提 LinkageA Linkage B 高了分子标记辅助选择的效率,缩短育种进程,并进一 步为基因精细定位、图位克隆、分子定向修饰育种等工 作奠定了基础。梅丽等对不同年份、不同地区种植的绿 豆进行接虫鉴定分析表明,野生种绿豆ACC41中的抗豆 象主效基因在不同环境下能稳定存在,是进一步精细定 : l,7— 6181491 。。。 位的理想目标[2引。以上研究均为抗豆象目标基因的精细 定位、克隆及标记辅助选择育种等研究奠定了基础。 Young等以抗豆象野生绿豆TC1966和感豆象栽培 绿豆VC389O杂交后代的58个F。单株,利用153个RFLP 标记构建了绿豆遗传连锁图,该图谱共包含14个连锁 群,总长度为1 295 cM,标记间平均遗传距离为9.3 cM L1 。Lambrides等利用抗豆象野生种ACC41及栽培 种Berkern的后代群体构建了两套绿豆遗传连锁图谱, 图4定位在连锁群A、B上的抗白粉病QTL Fig.4 The powdery mildew resistance QTL posi—・ tioned on linkage group A and B 其中利用67个F 单株构建的连锁图共有1lO个标记,包 括52个RFLP,56个RAPD标记以及种皮色和组织着色 2个性状标记,这些标记共分12个连锁群,总长度为 758.3 cM;而以RIL群体(该RIL来自于上述67个F 单株)构建的连锁图谱总长度为671.9 cM,仅包含了 115个RAPD标记,也分布在12个连锁群中,其中大部分RAPD标记的顺序在两套连锁图中比较吻合,但 有些标记的偏分离较高,而且标记间的平均遗传距离比较远,不同图谱中难以整合在一起 。Humphry 64 金陵科技学院学报 第26卷 等也采用Lambrides的RIL群体构建了绿豆遗传连锁图,总长度为737.9 cM,包含13个连锁群、g55个 RFLP标记,标记间的最短距离为3.0 cM Lz¨。虽然上述连锁群的绘制主要源于目标基因的定位研究,所用 标记及亲本问的差异,有很多标记难以整合在一起,但是这些研究均为绿豆分子遗传学的深入研究奠定了 基础。 遗传连锁图谱的构建除了用于基因定位分析外,还可用于比较基因组学研究。Young等通过构建遗 传连锁图谱,在第8连锁群上发现1个RFLP标记距野生绿豆TC1966中的抗豆象基因仅3.6 cMEn]。Kaga 和Ishimoto利用BSA法分析,将可能与抗豆象基因相关的RAPD标记制备成RFLP探针进行进一步分析, 也发现了6个与TC1966抗豆象基因连锁较紧密的标记[1 。Humphry等还以高抗白粉病的印度绿豆 ATF3640与感病品种构建的147个重组自交系为材料,利用RFLP标记构建了遗传图谱,该图谱总长为 350 cM,包含了52个标记位点,并在此基础上开发出1个可解释86 遗传变异的主效QTL,该标记距抗白 粉病基因仅约1.3 cM[2 。Kaga等用TC1966为材料进一步进行RFLP分析,将TC1966的抗豆象基因r定 位在第9连锁群上,同时绘制了该基因的遗传连锁图谱,找到了与其紧密连锁的13个RFLP标记E ]。Miya— gi等以抗豆象野生种ACC41和感豆象栽培种ATF364O为DNA供体、以pBeloBACII为载体建立了第一个 绿豆细菌人工染色体文库,其容量可以涵盖3.5个绿豆基因组。在此基础上,利用RFLP探针与其亚克隆 进行杂交,寻找到2个与抗豆象基因连锁的STS标记STSbrl和STSbr2[2引。 1.7绿豆相关基因克隆研究进展 缪建锟等从绿豆叶片提取的总DNA中,通过PER方法扩增出362 bp的具有多种抗病、抗虫特性的绿 豆防御素基因。并将其克隆到pGM—Teasy vector,酶切图谱及DNA测序分析表明克隆的片段包含了完整 的绿豆防御素基因的编码序列。该序列与原序列同源性达到99.5 ,与蛋白质同源性达到100 。此基因 编码的多肽由73个氨基酸组成,含有28个氨基酸的信号肽和8个半胱氨酸,可形成4个二硫键。他们用此 基因构建了高效植物表达载体pBin438一LD[2引。Chen等分离了绿豆Hsc70的cDNA,并进行了RNA和蛋 白质表达水平的分析,结果表明该基因主要在正常生长发育过程中起作用,属于组成型表达基因。绿豆激 素诱导的蛋白酶基因的分离及转基因的表达分析表明该基因受生长素特异诱导表达,可能在蛋白质磷酸 化对激素信号传导过程中起重要作用[2 。 1.8绿豆遗传转化研究进展 K.S.Usharani等在绿豆花叶病毒(yellow mosaic India virus(MYMIV))的内含子区域中,表达AV1 及AV2基因的AV启动子和AC1基因的AC1启动子位于反方向。将假定启动子的瞬时农杆菌介导释放 构建到烟草及各种豆类中,接着进行报告基因(B—D葡萄糖醛酸酶,GUS)分析,进而区分ACI和AV基因 的启动子区域对于转录的起始是很有必要的。AV启动子的转录催化剂蛋白活性及AC1启动子的差 异对于MYMIV都是唯一的。AV启动子是一个复合的核心启动子,由TATA盒和起始元件(TATA 如r+)构成。许多转录因子结合位点在病毒颗粒及互补有义基因的上游启动子序列中得到了区分,这可能 会被用于寄主植物及其病毒的转录研究_2引。 2 国内外绿豆生理生化及栽培研究进展 2.1绿豆生理生化研究进展 张秀玲用不同浓度的NaC1、Na CO。和Na SO 盐溶液处理绿豆的种子,对绿豆种子的发芽率、发芽逮 度、发芽指数的影响进行测定分析。结果表明,绿豆在种子萌发出芽阶段表现出较强的耐盐性,在100 ̄200 mmol/L的NaCI和Na SO 胁迫下,绿豆种子的发芽率并未受到明显的影响,但显著抑制幼苗生长。在低 浓度Na CO。胁迫下,绿豆种子萌发、幼苗生长均受到明显抑制,说明绿豆不耐碱性盐NazCOs。但孟庆俊采 用水培法,通过测定发芽势、发芽率和发芽指数,利用不同浓度的中性盐NaCI和碱性盐NazCOs对绿豆和 油菜种子萌芽的胁迫效应进行了研究。结果表明NaC1和NazCOs对绿豆种子活力的影响较小,且低浓度的 NaCI对种子发芽有促进作用,高浓度的NaC1对种子发芽才有一定的胁迫效应[2 。 李莉等研究了铅胁迫对绿豆苗期生理生化特性的影响及硒缓解作用。结果表明,铅污染对绿豆的生长 第2期 陈新,等:绿豆研究最新进展及未来发展方向 65 有一定的毒害作用,且浓度越大,其毒害作用越强。但硒浓度为10 ug/g对绿豆生长有利,说明硒在一定程 度上可缓解铅胁迫对绿豆生长的毒害作用L3 。 徐强等在生长室利用水培研究了不同供硼水平对绿豆生长及矿质营养状况的影响。结果表明缺硼抑 制绿豆生长,对根系的影响比对地上部的影响更大,表现为根冠比变小;供硼水平对植株的矿质营养含量 也有明显的影响,缺硼降低了地上部和根系中的P、K、Fe的含量,促进Ca在根系中的积累,但地上部Ca的 含量降低;缺硼时有利于Mg在植物体内的累积;硼对Mn的含量影响不大;严重缺硼时地上部Zn含量最 高,但供硼正常时,Zn在根系中含量较高口¨。 范富等采用“311一B”二次回归优化设计,以钼、锌、硼微肥为主要探讨因子进行田间试验,建立了绿 豆优化施肥模型,根据模型得出最高产量的施肥量为:在施尿素(45 kg/hm。)、过磷酸钙(120 kg/hm )、硫 酸钾(45 kg/hm。)的基础上,应施钼酸铵2.88 kg/hm。、硫酸锌1O.52 kg/hm。、硼酸4.55 kg/hm。,此时产量 为1 542.10 kg/hm ,各因子对产量影响(包括正反作用)的大小顺序为:钼肥>硼肥>锌肥。从单因子效应 方程可以得出,在每公顷施钼肥O~2.88 kg范围内,随施钼量增加产量逐渐提高,之后再增加钼肥投入, 产量则随之下降;锌肥在施0~10.52 kg时,随锌肥量增加,产量逐渐提高;在每公顷施硼肥O~4.55 kg范 围内,随硼肥用量增多,产量逐渐上升,之后继续增加硼肥,产量反而下降 。 卢涛等在生长室利用水培研究了不同供硼水平对绿豆植株形态和生长发育的影响。结果表明,缺硼抑 制绿豆生长,对地下部的影响比对地上部的影响大,冠根比增加;缺硼明显抑制叶面积,比叶面积(SLA)下 降;缺硼使叶重比(LwR)提高和叶片脉问失绿、变厚、变脆。与适量供硼相比,过量供硼也影响绿豆的生 长,但对冠根比没有影响,过量供硼对植株地上部和地下部具有相同的抑制作用;硼中毒导致成熟叶片过 早脱落,使光合面积变小L3引。 王鑫等采用了单因素随机区组设计,研究了4种土壤处理除草剂单用及混用对绿豆田绿豆植株的安 全性影响。通过测定绿豆的出苗率、光合速率、蒸腾强度、气孔导度、产量等与生长发育相关的形态和生理 指标,结果表明,处理7(乙草胺750 mL+丙炔氟草胺150 g)对绿豆田有较好的增产效果且对绿豆植株安 全 。 。 S.Ahmed等研究了温室条件下的绿豆植物在水涝影响下,叶片中脱落酸(ABA)和根系中ACC的变 化,以及植物光合速率、叶水势和叶绿素荧光的变化。研究表明在气孔导度、蒸腾速率和ABA浓度不发生 变化的情况下,水涝降低了植物的光合速率和水分利用率。如果不增加ABA的浓度,光合率迅速减少,叶 绿素荧光的Fv/Fm比值降低,说明水涝早期光合速率的降低与脱落酸有关。此外,磷的低回收率,以及P/ Tr和Fv/Fm值比ABA更能说明ABA与光合速率的降低没有直接关系。在水涝过程中以及水涝后,ACC 的含量会增加,这表明乙烯通过降低光合系统Ⅱ的活力来降低植物的光合速率,即使早期光合速率的降低 与乙烯无关。水涝2 d后,ABA含量增加,磷的含量,Tr值和gs值迅速减少。则表明ABA降低植物的光合 速率与ABA有关的生物反应同时进行,如气孔的关闭L3引。 Yun-An Chen等研究光照和木质素等对绿豆生长的影响。研究表明通过连续2 d的日照会减少绿豆 胚轴的生长量,同时影响内生长素IAA的浓度,经光照后,绿豆胚轴中过氧化物酶和漆酶的活力会增加, 而且胚轴中的木质素含量也会增加。内生长素IAA浓度的降低抑制绿豆胚轴的生长,这是因为IAA能降 解阳离子的过氧化物酶。在有光处理的组织中高浓度的木质素可以增加阴离子的过氧化物酶的活力E36]。 2.2绿豆栽培相关研究进展 在抗病虫研究方面,孙毅民通过用金斧种衣剂(1:80、1:100、l:120、1:150)和5o 多菌灵可湿粉 包衣处理绿豆种子,结果表明,金斧种衣剂(1:80、1:100)在防治绿豆根腐病及提高绿豆产量方面都优于 5O%多茵灵可湿粉。从应用成本和效果两因素考虑,绿豆生产田应用金斧种衣剂1:100包衣处理较好。袁 海滨等测定猪毛蒿、黄花蒿、水蒿、大籽蒿4种植物精油对绿豆象成虫的杀虫活性。结果表明,4种植物精油 均对绿豆象有较好的熏杀及触杀活性。其中水蒿精油熏杀LCS0为0.050 8 mg/L、触杀LC50为1.562 4 mg/L,均高于其他3种植物精油[3 。等通过盆栽和大田试验测定了绿色木霉(Trichoderma viridP) Tw一3菌株对幼苗期绿豆立枯病(Rhizoctonia solani)的生防效果,结果发现Tw一3菌株可以有效防治绿豆 66 金陵科技学院学报 第26卷 立枯病,防治效果分别为87 ~94 和81 ~94 ,优于多菌灵拌种的防治效果。利用平板法初步研究 Tw一3对绿豆立枯病菌的作用机制,发现Tw一3菌株通过菌丝间缠绕,抑制了绿豆立枯病菌的生长,表明重 寄生作用在生物防治中具有重要作用 ]。 3国内外绿豆未来研究发展方向 早期的绿豆研究主要集中于常规育种方面,但现代的绿豆育种开始从常规育种向分子育种和常规相 结合的阶段过渡[3 。随着分子标记、转基因技术在绿豆等作物分子育种方面的进一步普及,预计分子技术 在未来绿豆育种尤其是抗病虫育种中将越来越重要。因此,未来的主要研究任务是: 3.1积极开展绿豆分子遗传学相关方面的研究 从国内外的分子遗传学研究现状看,绿豆遗传图谱的标记较少,现有的相关标记饱和度远远不够,重 要基因的精细定位几乎没有开展,标记辅助选择育种体系有待进一步开展及完善[4 引。因此绿豆分子遗传 方面的研究不但前景广阔,且任重而道远。 3.2培育抗病、抗虫、抗除草剂等多抗品种 绿豆内含丰富蛋白质,是许多国家赖以生存的食物之源,培育抗性品种是保证绿豆品质的途径之 一[44-4s3。由于绿豆象小种可能产生变异,使得抗虫品种逐渐变为感虫品种,这要求我们尽可能将多种抗性 基因累加,培育多价抗虫品种,使其对绿豆象产生较持久的抗性。因此将常规杂交与分子标记技术相结合 有望在今后的鉴定中发挥作用,为今后的绿豆育种工作寻找新的切人点[4 ¨。另外,病毒病、白粉病是绿豆 的主要病害,加强相关领域的抗性育种包括抗性资源的筛选、抗性品种的培育也很重要。尤其是把抗病、抗 虫、优质、抗除草剂等多个抗性聚合起来所育成的超级品种具有很好的发展前景L4 。 3.3强化绿豆营养特性、内在品质和相关加工研究,积极开拓国内和国际市场 加强绿豆保健特性和内在品质的研究,利用现代分子生物学技术探索这些功能成份的作用机理,并培 育保健性能更强的绿豆品种等,以更好地发挥其健康食品的作用。另外,积极开展相关加工技术的研究,主 要包括绿豆芽避免腐烂技术、绿豆复合营养面、绿豆粉丝加工等方面的研究。由于国外绿豆消费量很大而 生产能力不足等原因,导致其价格远高于国内,如加拿大蔬菜市场的绿豆芽零售价是国内的十倍以上,所 以我们应积极争取绿豆出口,扩大国际绿豆消费市场。 4展 望 预计最近几年国内外绿豆的研究发展方向如下: 1)通过常规或分子育种手段选育高产、抗病(主要为病毒病)、抗虫(主要为抗豆象)绿豆新品种。 2)进行绿豆品种资源的筛选工作,结合分子标记进行一些农艺性状的辅助选择研究。 3)进行绿豆的品质育种工作,目前主要集中于抗豆象等方面的研究。 4)有关遗传图谱的构建,基因定位等方面。绿豆分子育种研究的重点:一方面是利用绿豆DNA分子 标记进行绿豆种质资源的相关研究,包括优异种质资源的筛选,农艺性状分子标记辅助育种体系的建立, QTL作图研究( ̄giNIL、AIL、RIL),RAPD技术转化为STS或SCAR等;另一方面是把来源于不同作物的 抗豆象和其它抗性基因导人到常规栽培绿豆品种中去。 5)绿豆聚合育种的研究。通过转基因技术把多个抗性基因或品质基因导人到同一个绿豆品种中,从 而得到多个抗性和优质高产等优良性状集于一体的“超级品种”。 6)绿豆栽培技术研究主要包括有机栽培技术的研究。 参考文献: E13王丽侠,程须珍,王素华.绿豆种质资源、育种及遗传研究进展[J].中国农业科学,2009,42(5):1519--1527 E23刘长友.程须珍,王素华,等.用于绿豆种质资源遗传多样性分析的SSR及STS引物的筛选[J].植物遗传资源学报, 2007,8(3):298—302 第2期 陈新,等:绿豆研究最新进展及未来发展方向 67 [3]Bisht I S,Mahaian R K,Patel D P.The Use of Characterization Data to Establish the Indian Mungbean Core Collection and Assessment of Genetic Diversity[J].Genetic Resources and Crop Evolution,1998,45:lz7—133 [4]程须珍,王索华,田静,等.绿豆优异种质综合评价[J].中国农业科学,1999,32(增刊):36--39 [53程须珍.中国绿豆科技应用论文集[M].北京:中国农业出版社,1999:12一l5 [6]韩粉霞.特早熟优质抗病绿豆新品种豫绿4号口].中国种业,2002(6):50 [71李莉,万正煌,黄益勤,等.湖北绿豆地方种质资源鉴定和主要农艺性状评价[J].现代农业科学,2009,16(1):3O一36 [8]Ohwaki Y,Kraokaw S,Chotechuen S,et a1.Differences in Responses to Iron Deficiency among Various Cultivars of Mungbean(Vigna radiata(L_)Wilczek)[J].Plant and Soil,1997,192(1):lo7—114 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