大豆核心种质籽粒铁、锌含量精准鉴定及相关性分析

贾佳; 汪欢; 段明明; 陈博; 程艳波; 年海

doi:10.7671/j.issn.1001-411X.202211004

大豆核心种质籽粒铁、锌含量精准鉴定及相关性分析

华南农业大学农学院/国家大豆中心广东分中心, 广东广州 510642

基金项目: 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-04-PS11)；广东省花生大豆产业技术体系创新团队建设项目(2022KJ136-03)

详细信息

作者简介:
贾　佳，博士研究生，主要从事大豆遗传育种研究，E-mail: 1456830603@qq.com

通讯作者:
年　海，教授，博士，主要从事大豆遗传育种研究，E-mail: hnian@scau.edu.cn

中图分类号: S565.1
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2022-11-01
- 网络出版日期: 2023-11-12
- 发布日期: 2023-06-12
- 刊出日期: 2023-09-09

Accurate identification and correlation analysis of iron and zinc contents in soybean core accessions

College of Agriculture, South China Agricultural University/Guangdong Subcenter of National Soybean Improvement Center, Guangzhou 510642, China

摘要

摘要:
目的
针对中国居民因铁、锌等微量元素摄取不足引发的营养不良问题，开展大豆核心种质籽粒铁、锌含量的精准鉴定。
方法
以国内外来源不同的163份大豆核心种质为材料，2019—2020年种植于华南农业大学试验教学基地，采用火焰原子吸收光谱仪测定籽粒铁和锌的含量，并进行相关性分析。
结果
大豆种质籽粒铁、锌含量在年份间存在显著差异(P<0.05)；籽粒铁质量分数为71.02~159.92 mg·kg⁻¹，平均为107.09 mg·kg⁻¹；籽粒锌质量分数为36.32~53.11 mg·kg⁻¹，平均为42.80 mg·kg⁻¹。相关性分析发现，不同年份间籽粒铁与锌含量存在正相关关系，说明这2个元素在大豆籽粒吸收中存在较强的相互促进关系。利用概率分级法将163份大豆种质籽粒铁、锌元素含量分为5级(即极低、低、中、高和极高)，综合分析筛选出4份高铁含量、4份高锌含量、5份低铁含量、6份低锌含量和2份铁锌含量双高的大豆种质。
结论
鉴定出多份不同来源的高/低铁、锌含量的大豆种质，可用于富铁、锌大豆新品种的选育和种质创新，同时也为营养功能型新品种遗传基础解析提供基础材料，加快推动大豆核心种质在华南地区的开发与利用。
- 大豆 /
- 核心种质 /
- 鉴定 /
- 铁含量 /
- 锌含量 /
- 相关分析
Abstract:
Objective
Aiming at the malnutrition problem caused by iron (Fe) and zinc (Zn) minerals deficiency for Chinese people, it is significant to conduct the accurate identification of Fe and Zn contents in soybean core accessions.
Method
The 163 domestic and foreign soybean core accessions were planted in teaching base of South China Agricultural University consecutively in the early season from 2019 to 2020. The contents of two trace elements of Fe and Zn in the sample grains, were measured by flame atomic absorption spectrometer method, and the correlation analysis was carried out.
Result
There were significant differences in the contents of two trace elements between the test years (P<0.05). The variation range of grain Fe content of soybean germplasm resources in two years was 71.02−147.91 mg·kg⁻¹, the average Fe content was 107.09 mg·kg⁻¹, and the variation range of grain Zn content was 36.32−53.11 mg·kg⁻¹, the average content of Zn was 42.80 mg·kg⁻¹. There was a positive correlation between Fe and Zn contents in grains of 163 soybean lines from different sources in different years, indicating that there was a strong mutual promotion between two elements. The mineral contents of 163 soybean accessions were divided into five grades by probability grading method, namely extremely low, low, medium, high and very high. And four soybean accessions with high Fe content, four with high Zn content, five with low Fe content, six with low Zn content and two with high Fe and Zn contents were screened out.
Conclusion
The soybean core accessions screened with high/low Fe and Zn content in this study can not only be used for breeding new accessions rich in Fe and Zn content, but also provide the valuable materials for elucidating the genetic basis of functional and new nutrition accessions, and accelerate the use of soybean core accessions and promote the development of soybean production in the South China area.
- Soybean /
- Core accession /
- Identification /
- Iron content /
- Zinc content /
- Correlation analysis

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图 1 铁和锌元素的标准曲线

Figure 1. Standard curves of Fe and Zn elements

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图 2 2019—2020年163份大豆种质籽粒铁、锌含量频率分布直方图

Figure 2. Histogram of frequency distribution of grain Fe and Zn contents of 163 soybean accessions in 2019 and 2020

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图 3 2019—2020年163份大豆种质籽粒铁、锌含量相关性分析

“×”表示相关性不显著

Figure 3. Correlation analyses of grain Fe and Zn contents of 163 soybean accessions in 2019 and 2020

“×” indicate no significance correlation

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表 1 163份大豆种质的编号与名称

Table 1 Number and name of 163 soybean accessions

编号 No.	名称 Name	编号 No.	名称 Name	编号 No.	名称 Name	编号 No.	名称 Name	编号 No.	名称 Name
1	BX1	34	泉豆27	67	HX13	100	华春2号	133	耐荫黑豆
2	BX2	35	泉豆5号	68	HX14	101	HX3	134	新晃黑豆
3	BX3	36	圣豆40	69	HX16	102	2015-XT-23	135	永顺黑豆
4	BX4	37	M6-497	70	HX17	103	2015XT-35	136	徐豆20
5	BX5	38	M桂2-599	71	HX18	104	瓦窑黄豆	137	南农99-6
6	BX6	39	Y15	72	HX20	105	桂早1号	138	赣2016-7
7	BX7	40	Y16	73	HX21	106	桂0112-3	139	赣豆10
8	BX8	41	Y1697	74	HX22	107	桂0114-4	140	赣豆5
9	BX9	42	Y1800	75	HX23	108	桂0513-3	141	赣豆7
10	BX10	43	Y19	76	HX24	109	桂1605	142	S2
11	BX11	44	Y3	77	HX25	110	桂1701	143	S20
12	BX12	45	Y4	78	粤春2013-1	111	桂1702	144	Young
13	BX14	46	Y5	79	粤春2014-2	112	桂1703	145	S427/5/7
14	BX15	47	Y6	80	粤春2015-2	113	桂春16号	146	S519/6/14
15	BX16	48	本地2号	81	粤春2017-1	114	桂春1805	147	SOMA
16	BX17	49	华春1号	82	粤夏05-3	115	桂春1号	148	TGX1803-20E
17	BX18	50	华春3号	83	粤夏05-5	116	桂春5	149	TGX1903-3F
18	ICA-6-2	51	华春5	84	粤夏2012-1	117	桂春豆1号	150	TGX1908-89
19	BX13	52	华春6号	85	粤夏2013-1	118	桂夏1801	151	OPE-Para4
20	中黄24	53	华春7号	86	粤夏2013-2	119	桂夏1802	152	TGX48-30-20F
21	福豆12	54	华春8号	87	粤夏2013-4	120	桂夏7号	153	简阳五月黄
22	福豆15	55	华春10号	88	粤夏2014-3	121	桂夏豆109	154	贡秋豆5号
23	福豆234	56	华春11号	89	粤夏2014-6	122	桂夏豆116	155	贡夏6973
24	福豆310	57	华春12号	90	粤夏2016-1	123	桂夏豆117	156	贡夏7103
25	莆豆019	58	粤春2016-1	91	粤夏2016-2	124	桂夏豆118	157	贡夏8173
26	莆豆014	59	粤春2016-2	92	粤夏2016-4	125	桂夏豆119	158	贡选1号
27	莆豆041	60	HX1	93	粤夏2017-1	126	桂夏豆2号	159	滇86-5
28	莆豆5号	61	HX2	94	粤夏2017-2	127	黔豆6号	160	滇豆4号
29	莆豆611	62	HX4	95	粤夏2017-3	128	冀豆12	161	滇豆7号
30	莆豆704	63	HX5	96	粤夏2018-1	129	冀豆17	162	浙春3号
31	莆豆8008	64	HX6	97	粤夏2018-2	130	天隆1号	163	浙春4号
32	泉豆24	65	HX9	98	粤小黄粒1	131	中豆32
33	泉豆26	66	HX10	99	粤小黄粒3	132	中豆41

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表 2 仪器工作条件

Table 2 Working conditions of instrument

元素 Element	λ/nm Wave length	I_灯/mA Lamp current	狭缝宽度/nm Slit width	燃头高度/mm Burner height	点灯方式 Lighting method	燃气流量/(L·min⁻¹) Gas flow	助燃气 Supporting gas
Fe	248.3	12	0.2	9.0	BGC-D₂	2.2	空气
Zn	213.9	8	0.7	7.0	BGC-D₂	2.0	空气

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表 3 不同年份163份大豆种质籽粒铁、锌含量的描述性统计

Table 3 Descriptive statistical of grain Fe and Zn content in 163 soybean accessions in two years

元素 Element	年份 Year	w/(mg·kg⁻¹)				变异系数/% Coefficient of variation	K-S检验 K-S test			F¹⁾
元素 Element	年份 Year	最小值 Minimum	最大值 Maximum	平均值 Mean	标准差 Standard deviation	变异系数/% Coefficient of variation	偏度 Skewness	峰度 Kurtosis	Sig.值 Sig. value	F¹⁾
Fe	2019	71.02	147.91	97.17	16.02	16.49	1.01	0.63	0.00	12.09**
Fe	2020	90.19	159.92	117.02	13.00	11.11	0.58	0.44	0.20	7.58**
	平均 Mean	84.14	144.86	107.09	11.22	10.48	0.65	0.51	0.20	2.02**
Zn	2019	34.62	53.11	42.41	3.48	8.21	0.11	−0.10	0.20	30.62**
Zn	2020	36.32	51.47	43.41	3.06	7.05	0.03	−0.42	0.20	1.31*
	平均 Mean	37.03	49.51	42.80	2.45	6.43	0.00	−0.66	0.20	3.71**
1) “”和“”分别表示数据在0.05和0.01水平上差异显著　1) “” and “**” indicate there were significant difference at 0.05 and 0.01 levels, respectively

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表 4 163份大豆种质籽粒铁、锌含量概率分级¹⁾

Table 4 Probability classification of grain Fe and Zn contents of 163 soybean accessions w/(mg·kg⁻¹)

元素 Element	年份 Year	1/极低 1/Very low	2/低 2/Low	3/中级 3/Middle	4/高 4/High	5/极高 5/Very high
Fe	2019	< 76.64(7)	76.64 ~ 88.77(50)	88.77 ~ 105.57(66)	105.57 ~ 117.70(16)	> 117.70(22)
	2020	< 100.36(15)	100.36 ~ 110.20(31)	110.2 ~ 123.84(19)	123.84 ~ 133.68(25)	> 133.68(16)
	平均 Mean	< 92.71(14)	92.71 ~ 101.20(40)	101.2 ~ 112.98(64)	112.98 ~ 121.47(32)	> 121.47(13)
Zn	2019	< 37.95(17)	37.95 ~ 40.58(31)	40.58 ~ 44.24(60)	44.24 ~ 46.87(40)	> 46.87(14)
	2020	< 39.49(16)	39.49 ~ 41.8(29)	41.8 ~ 45.02(58)	45.02 ~ 47.33(36)	> 47.33(16)
	平均 Mean	< 39.28(21)	39.28 ~ 41.36(29)	41.36 ~ 44.24(57)	44.24 ~ 46.32(38)	> 46.32(18)
1) 括号中数据为相应概率等级的种质数量　1) Data in brackets represent the number of the soybean accessions in the corresponding probability classification

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表 5 大豆种质籽粒铁、锌含量突出表现材料概要¹⁾

Table 5 Summary of soybean accessions with prominent grain Fe and Zn contents

类型 Type	Fe含量突出 Outstanding Fe content		Zn含量突出 Outstanding Zn content
类型 Type	名称 Name	w(Fe)/(mg·kg⁻¹)	名称 Name	w(Zn)/(mg·kg⁻¹)
高含量 High content	粤夏2018-2	144.86±23.10	桂夏豆116	49.51±1.64
	BX17	140.13±8.35	桂夏豆109	48.92±2.43
	TGX1803-20E	131.44±7.05	贡夏6973	47.85±4.40
	华夏24	130.76±9.50	赣豆7	47.74±2.19
	圣豆40	130.08±4.14	粤春2017-1	47.56±2.00
			桂夏豆117	47.11±1.62
			桂夏7号	47.10±0.70
			OPE-Para4	46.96±1.65
双高含量 Double high content	桂1701	136.30±13.67	桂1701	47.58±3.16
双高含量 Double high content	桂夏豆109	127.33±6.02	桂夏豆109	48.92±2.43
低含量 Low content	粤春2015-2	84.14±12.12	S519/6/14	37.03±1.94
	TGX1908-89	84.38±6.96	中豆41	37.28±2.11
	S20	87.12±12.10	桂春5	37.47±2.55
	莆豆5号	88.77±10.81	Y4	37.62±2.43
	粤夏2017-2	90.63±5.63	Y6	37.83±2.89
			桂春1号	37.89±2.11
双低含量 Double low content	S20	87.12±12.10	S20	39.12±2.20
	瓦窑黄豆	90.91±14.39	瓦窑黄豆	38.44±5.49
	Y6	91.40±10.44	Y6	37.83±2.89
	BX5	91.62±15.66	BX5	38.97±0.96
1) 表中数据为3次重复的平均值±标准差　1) The data in the table show the mean ± standard deviation of three replicates

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