Phenotypic Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of 18 Millet Germplasm

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

Abstract

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

YE Kaimei, CHEN Wei, REN Minggang, WU Jiali, HE Dazhi, NIU Lili. Phenotypic Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of 18 Millet Germplasm[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(17): 38-44.

Figures/Tables 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