Phenotypic Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of 200 millet Germplasm Resources

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0564

Abstract

Abstract:

This study aimed to elucidate the genetic diversity and comprehensive agronomic performance of foxtail millet germplasm resources in Yulin City of Shaanxi, to support breeding programs. 200 geographically distinct millet accessions were evaluated using variation analysis, genetic diversity assessment, cluster analysis, principal component analysis (PCA), and correlation analysis. Phenotypic characterization revealed the predominant traits including green leaf sheaths, semi-erect plant architecture, conical panicles, medium panicle compactness, short bristles, and yellow grain coloration. Quantitative trait analysis demonstrated highly significant genetic variation (P<0.01), with the highest Shannon-Wiener diversity indices observed for panicle diameter (2.06) and single panicle weight (2.06), and the lowest for panicle length (1.96). Cluster analysis based on Euclidean distance and Ward’s method classified 63.5% of accessions into Cluster III. PCA extracted five principal components, accounting for 91.85% cumulative variance contribution. A weighted comprehensive evaluation (D-value) using membership functions identified ten superior cultivars, including ‘Jingu 45’, ranked by D-value. Pearson correlation analysis revealed significant associations (P<0.01) between the D-value and five key traits, including plant height, panicle diameter, single panicle weight, panicle grain weight, and threshing percentage. These findings highlight the rich genetic diversity of Yulin’s millet germplasm. The top-ranked cultivars exhibit potential for regional promotion and breeding applications, while the five core traits serve as critical indicators for germplasm evaluation.

Key words: millet, germplasm resources, variation analysis, diversity analysis, cluster analysis, principal component analysis, correlation analysis, comprehensive evaluation

LI Zhenjiao. Phenotypic Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of 200 millet Germplasm Resources[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(17): 13-18.

Figures/Tables 6

References 27

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性状	均数	标准差	变异幅度	变异系数/%	F值
株高/cm	135.50	17.88	82.00~169.50	13.20	8.54^**
穗长/cm	25.00	3.79	17.25~41.83	15.17	4.36^**
穗粗/cm	2.72	0.47	1.35~3.93	17.15	2.37^**
单穗重/g	28.07	5.70	11.25~43.50	20.30	2.96^**
穗粒重(g)	21.40	4.36	8.02~31.90	20.38	1.19^**
出谷率/%	0.76	0.05	0.60~0.93	6.67	3.07^**
千粒重/g	3.64	0.58	2.40~5.00	15.92	9.30^**

性状	均数	标准差	变异幅度	变异系数/%	F值
株高/cm	135.50	17.88	82.00~169.50	13.20	8.54^**
穗长/cm	25.00	3.79	17.25~41.83	15.17	4.36^**
穗粗/cm	2.72	0.47	1.35~3.93	17.15	2.37^**
单穗重/g	28.07	5.70	11.25~43.50	20.30	2.96^**
穗粒重(g)	21.40	4.36	8.02~31.90	20.38	1.19^**
出谷率/%	0.76	0.05	0.60~0.93	6.67	3.07^**
千粒重/g	3.64	0.58	2.40~5.00	15.92	9.30^**

性状	Prin1	Prin2	Prin3	Prin4	Prin5
特征值	2.362	1.327	1.212	0.838	0.69
贡献率/%	33.75	18.96	17.31	11.98	9.86
累计贡献率/%	33.75	52.71	70.02	81.99	91.85
株高	0.085	0.508	-0.443	0.545	0.367
穗长	0.155	0.389	-0.422	-0.754	0.202
穗粗	0.446	-0.18	-0.168	0.329	0.151
单穗重	0.616	0.569	0.099	-0.03	-0.268
穗粒重	0.581	0.181	0.327	-0.456	-0.962
出谷率	-0.088	0.372	0.690	-0.019	0.539
千粒重	-0.211	0.619	0.061	0.151	-0.656

性状	Prin1	Prin2	Prin3	Prin4	Prin5
特征值	2.362	1.327	1.212	0.838	0.69
贡献率/%	33.75	18.96	17.31	11.98	9.86
累计贡献率/%	33.75	52.71	70.02	81.99	91.85
株高	0.085	0.508	-0.443	0.545	0.367
穗长	0.155	0.389	-0.422	-0.754	0.202
穗粗	0.446	-0.18	-0.168	0.329	0.151
单穗重	0.616	0.569	0.099	-0.03	-0.268
穗粒重	0.581	0.181	0.327	-0.456	-0.962
出谷率	-0.088	0.372	0.690	-0.019	0.539
千粒重	-0.211	0.619	0.061	0.151	-0.656

种质名称	D值	排名
晋谷45	0.701	1
大同29	0.693	2
榆谷8号	0.686	3
大同48	0.685	4
豫谷32	0.674	5
安6178	0.670	6
榆谷抗1	0.662	7
大同41	0.661	8
21FQ219-1-1	0.641	9
太选19号	0.641	10