18份谷子种质资源表型性状的遗传多样性分析及综合评价

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0558

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在为谷子育种优势互补亲本的选择提供理论依据，加速谷子新品种的选育进程。通过对18份不同地理来源的谷子种质资源进行表型性状分析、遗传多样性评估及综合评价，揭示其遗传变异规律。结果表明，与产量相关性状（主穗长、穗粗、单穗重、穗粒重、千粒重）变异系数均超过35%，遗传多样性指数（H′）达2.3570~2.7073（均值2.5793），表明资源遗传基础丰富。主成分分析构建综合评价模型显示，资源F_综合值为0.1630~2.2201，其中本地种质资源F_综合值表现显著优于省外资源（P<0.05），这可能与区域适应性有关。聚类分析将18份谷子种质资源划分为2个类群，其分布与地理来源基本一致，且表型性状表现出互补优势。最终筛选出‘西秀本地小米1号’、‘本地糯小米’、‘西秀本地小米2号’3份综合性状优异的种质。研究表明，18份种质资源遗传多样性丰富，类群划分与地理来源吻合，可为优化当地种质资源遗传多样性提供材料支撑。

关键词: 谷子种质资源, 表型性状, 遗传多样性, 主成分分析, 综合评价, 聚类分析

Abstract:

This study aimed to provide a theoretical basis for the selection of complementary parental lines in millet breeding and accelerate the breeding of new millet varieties. A total of 18 millet germplasm resources collected from various regions were investigated to explore the variation patterns of genetic diversity in phenotypic traits and conduct a comprehensive evaluation of these germplasm resources. The 18 millet germplasm resources showed abundant genetic diversity. For the phenotypic traits related to yield, including main panicle length, panicle diameter, single panicle weight, grain weight per panicle, and 1000-grain weight, the coefficients of variation were all greater than 35%.The Shannon-Wiener diversity index (H′) values ranged from 2.3570 to 2.7073 with an average of 2.5793. By calculating the comprehensive value of principal component F, the F-comprehensive values of each resource ranged from 0.1630 to 2.2201. Notably, the F-comprehensive values of the locally collected resources were generally higher than those from other provinces, which may be attributed to regional adaptability. Cluster analysis successfully classified the 18 millet germplasm resources into two groups. The distribution of these groups was basically consistent with their geographical origins, and the phenotypic traits within the groups exhibited complementary advantages. The phenotypic traits of the 18 local millet germplasm resources demonstrated rich genetic diversity. Through principal component analysis, three materials with excellent comprehensive performance, namely ‘Xixiu Local Millet No. 1’, ‘Local Glutinous Millet’, and ‘Xixiu Local Millet No. 2’, were screened out. The results showed that the genetic diversity of 18 germplasm resources was rich, and the classification of groups was consistent with the geographical origin, which could provide material support for optimizing the genetic diversity of local germplasm resources.

Key words: millet germplasm resources, phenotypic traits, genetic diversity, principal component analysis, comprehensive assessment, cluster analysis

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图/表 7

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编号	品种名称	穗型	剌毛	脱粒性	谷色	耐湿性	抗旱性	来源
A₁	安阳1号	棍棒型	有	中	黄色	好	较好	河南省安阳市
A₂	安阳2号	棍棒型	无	难	黄色	较好	较好	河南省安阳市
A₃	安阳3号	棍棒型	无	易-中	黄色	一般	较好	河南省安阳市
A₄	安阳4号	鞭绳型	无	易	黄色	一般	较好	河南省安阳市
A₅	陕西本地小米	棍棒型	无	易-中	黄色	好	好	陕西省
A₆	陕西黑小米	棍棒型	无	易	黑色	较好	较好	陕西省
A₇	陕西榆林黑小米	棍棒型	无	易	黑色	较差	较差	陕西省榆林市
A₈	陕西榆林本地小米	棍棒型	无	易	黄色	较好	较好	陕西省榆林市
A₉	镇宁本地小米1号	鞭绳型	无	难	红色	好	较好	贵州省安顺市
A₁₀	镇宁本地小米2号	鞭绳型	无	难	红色	差	差	贵州省安顺市
A₁₁	西秀本地小米1号	鞭绳型	无	中等	红色	一般	较差	贵州省安顺市
A₁₂	西秀本地小米2号	纺锤型	无	难	红色	较差	较差	贵州省安顺市
A₁₃	本地糯小米	鞭绳型	无	难	红色	好	较差	贵州省安顺市
A₁₄	糯小米1号	猫爪型	有	中等	红色	一般	较好	贵州省
A₁₅	糯小米2号	猫爪型	有	难	红色	一般	较好	贵州省
A₁₆	黄小米	鞭绳型	有	难	红色	差	较差	贵州省
A₁₇	狗爪爪小米	猫爪型	有	中等	红色	差	差	贵州省
A₁₈	牛索小米	纺锤型	有	难	黄色	差	较差	贵州省

编号	品种名称	穗型	剌毛	脱粒性	谷色	耐湿性	抗旱性	来源
A₁	安阳1号	棍棒型	有	中	黄色	好	较好	河南省安阳市
A₂	安阳2号	棍棒型	无	难	黄色	较好	较好	河南省安阳市
A₃	安阳3号	棍棒型	无	易-中	黄色	一般	较好	河南省安阳市
A₄	安阳4号	鞭绳型	无	易	黄色	一般	较好	河南省安阳市
A₅	陕西本地小米	棍棒型	无	易-中	黄色	好	好	陕西省
A₆	陕西黑小米	棍棒型	无	易	黑色	较好	较好	陕西省
A₇	陕西榆林黑小米	棍棒型	无	易	黑色	较差	较差	陕西省榆林市
A₈	陕西榆林本地小米	棍棒型	无	易	黄色	较好	较好	陕西省榆林市
A₉	镇宁本地小米1号	鞭绳型	无	难	红色	好	较好	贵州省安顺市
A₁₀	镇宁本地小米2号	鞭绳型	无	难	红色	差	差	贵州省安顺市
A₁₁	西秀本地小米1号	鞭绳型	无	中等	红色	一般	较差	贵州省安顺市
A₁₂	西秀本地小米2号	纺锤型	无	难	红色	较差	较差	贵州省安顺市
A₁₃	本地糯小米	鞭绳型	无	难	红色	好	较差	贵州省安顺市
A₁₄	糯小米1号	猫爪型	有	中等	红色	一般	较好	贵州省
A₁₅	糯小米2号	猫爪型	有	难	红色	一般	较好	贵州省
A₁₆	黄小米	鞭绳型	有	难	红色	差	较差	贵州省
A₁₇	狗爪爪小米	猫爪型	有	中等	红色	差	差	贵州省
A₁₈	牛索小米	纺锤型	有	难	黄色	差	较差	贵州省

编号	性状	平均值	标准差	最大值	最小值	CV/%	H’
X₁	出苗期/d	33.50	5.12	46.00	28.00	15.29	2.3605
X₂	生育期/d	81.67	14.93	100.00	62.00	18.28	2.5091
X₃	株高/cm	103.08	19.93	131.80	70.00	19.33	2.6647
X₄	茎粗/cm	0.66	0.17	0.89	0.37	25.50	2.6696
X₅	主茎节数	7.81	1.74	10.67	4.67	22.33	2.7079
X₆	主穗长/cm	31.01	11.82	47.50	15.90	38.12	2.5331
X₇	穗粗/cm	3.87	2.60	8.13	1.15	67.25	2.3570
X₈	单穗重/g	35.80	13.43	60.20	12.80	37.51	2.6740
X₉	穗粒重/g	25.61	10.35	44.00	10.00	40.41	2.6251
X₁₀	千粒重/g	2.68	0.96	5.22	1.00	35.77	2.7073
X₁₁	小区产量/kg	1.54	0.62	2.64	0.60	40.41	2.6250

编号	性状	平均值	标准差	最大值	最小值	CV/%	H’
X₁	出苗期/d	33.50	5.12	46.00	28.00	15.29	2.3605
X₂	生育期/d	81.67	14.93	100.00	62.00	18.28	2.5091
X₃	株高/cm	103.08	19.93	131.80	70.00	19.33	2.6647
X₄	茎粗/cm	0.66	0.17	0.89	0.37	25.50	2.6696
X₅	主茎节数	7.81	1.74	10.67	4.67	22.33	2.7079
X₆	主穗长/cm	31.01	11.82	47.50	15.90	38.12	2.5331
X₇	穗粗/cm	3.87	2.60	8.13	1.15	67.25	2.3570
X₈	单穗重/g	35.80	13.43	60.20	12.80	37.51	2.6740
X₉	穗粒重/g	25.61	10.35	44.00	10.00	40.41	2.6251
X₁₀	千粒重/g	2.68	0.96	5.22	1.00	35.77	2.7073
X₁₁	小区产量/kg	1.54	0.62	2.64	0.60	40.41	2.6250

性状	出苗期 (X₁)	生育期 (X₂)	株高 (X₃)	茎粗 (X₄)	主茎节数 (X₅)	主穗长 (X₆)	穗粗 (X₇)	单穗重 (X₈)	穗粒重 (X₉)	千粒重 (X₁₀)	小区产量 (X₁₁)
X₁	1.00
X₂	0.89^**	1.00
X₃	0.57^*	0.76^**	1.00
X₄	0.62^**	0.63^**	0.61^**	1.00
X₅	0.61^**	0.66^**	0.60^**	0.74^**	1.00
X₆	0.67^**	0.86^**	0.82^**	0.80^**	0.80^**	1.00
X₇	0.57^*	0.75^**	0.86^**	0.79^**	0.73^**	0.92^**	1.00
X₈	0.52^*	0.74^**	0.87^**	0.70^**	0.77^**	0.88^**	0.82^**	1.00
X₉	0.32	0.54^*	0.85^**	0.61^**	0.56^*	0.75^**	0.80^**	0.89^**	1.00
X₁₀	-0.08	0.01	-0.05	-0.34	-0.30	-0.19	-0.14	0.30	0.30	1.00
X₁₁	0.32	0.54^*	0.85^**	0.61^**	0.56^*	0.75^**	0.80^**	0.89^**	1.00^**	-0.30	1.00