中国农业科学 ›› 2019, Vol. 52 ›› Issue (2): 228-238.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.02.004
收稿日期:
2018-07-16
接受日期:
2018-09-18
出版日期:
2019-01-16
发布日期:
2019-01-21
通讯作者:
吴昆仑
作者简介:
白羿雄,E-mail: 基金资助:
BAI YiXiong,YAO XiaoHua,YAO YouHua,WU KunLun()
Received:
2018-07-16
Accepted:
2018-09-18
Online:
2019-01-16
Published:
2019-01-21
Contact:
KunLun WU
摘要: 【目的】 倒伏是影响青稞生产和产量的主要原因之一。筛选与青稞抗倒伏性密切相关的性状并构建抗倒伏评价体系,是开展青稞抗倒伏品种选育的重要理论依据。【方法】 通过对35份青稞种质资源根系、茎秆和穗部23个农艺性状进行方差分析,明确不同基因型间各性状的差异性。采用相关分析筛选出与青稞抗倒伏性密切相关的指标,并通过主成分分析和线性回归分析构建完成青稞抗倒伏评价体系。【结果】 不同基因型青稞材料在同一性状间表现出较大差异,且农艺性状在基因型间的差异均极显著,农艺性状中倒伏率的遗传变异最丰富;同一参试材料的农艺性状在两个生态区间差异较大,海北高寒生态区试点各基因型的遗传变异较丰富;各性状的基因型与环境因素间存在显著互作效应(P<0.05)。相关分析结果表明茎秆强度同青稞抗倒伏性关系最为密切,并通过抗倒伏指标构建青稞抗倒伏评价体系。青稞分蘖数过多、第三和第四茎节过长易引起植株倒伏。根干重大、茎秆重、茎秆壁厚、茎秆强度大是植株固持能力强、抗倒伏伏性优异的原因。【结论】 分蘖数、穗重、茎长、茎重、茎秆强度适合作为青稞抗倒伏性评价指标,验证结果表明抗倒伏评价体系较可靠,可用于青稞种质的抗倒伏性评价。
白羿雄,姚晓华,姚有华,吴昆仑. 青稞抗倒伏性状的基因型差异[J]. 中国农业科学, 2019, 52(2): 228-238.
BAI YiXiong,YAO XiaoHua,YAO YouHua,WU KunLun. Difference of Traits Relating to Lodging Resistance in Hulless Barley Genotypes[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(2): 228-238.
表1
参试青稞种质"
编号 Serial number | 名称 Name | 来源 Origin | 编号 Serial number | 名称 Name | 来源 Origin | |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 黄青1号 Huangqing 1 | 甘肃甘南 Gannan, Gansu | 19 | 藏1257 Zang1257 | 西藏 Tibet | |
2 | 硕般多 Shuobanduo | 西藏昌都 Changdu, Tibet | 20 | 喜马拉14号 Ximala 14 | 西藏日喀则 Rikaze, Tibet | |
3 | 宕昌青稞(蓝) Dangchang hulless barley | 甘肃陇南 Longnan, Gansu | 21 | 藏902960 Zang 902960 | 西藏拉萨 Lasa, Tibet | |
4 | 东都红胶泥-1 Dongdu red clay-1 | 青海乐都 Ledu, Qinghai | 22 | IG107018 | 不详 Unknown | |
5 | 甘孜88140-5-6 Ganzi 88140-5-6 | 四川甘孜 Ganzi, Sichuan | 23 | 昆仑14号 Kunlun 14 | 青海西宁 Xining, Qinghai | |
6 | 阿7019 A 7019 | 四川阿坝 Aba, Sichuan | 24 | 昆仑15号 Kunlun 15 | 青海西宁 Xining, Qinghai | |
7 | 阿127 A127 | 四川阿坝 Aba, Sichuan | 25 | 紫勾芒青稞 Purple hook hullessbarley | 不详 Unknown | |
8 | 苏农0006 Sunong 006 | 江苏南山 Nanshan, Jiangsu | 26 | 藏1373 Zang 1373 | 西藏 Tibet | |
9 | 北青9号 Beiqing 9 | 青海海北 Haibei, Qinghai | 27 | 白金紫 Baijinzi | 不详 Unknown | |
10 | 甘青5号 Ganqing 5 | 甘肃甘南 Gannan, Gansu | 28 | 藏1673 Zang 1673 | 西藏 Tibet | |
11 | 洛隆宗 Luolongzong | 西藏昌都 Changdu, Tibet | 29 | 藏902861 Zang 902861 | 西藏 Tibet | |
12 | 乌表 Wubiao | 江苏 Jiangsu | 30 | 藏2503 Zang 2503 | 西藏 Tibet | |
13 | 光头大麦 Guangtou barley | 不详 Unknown | 31 | 汤堆小春青稞 Tangduixiaochun hulless barley | 云南汤堆 Tangdui, Yunnan | |
14 | 紫青稞 Purple hulless barley | 西藏贡嘎 Gongga, Tibet | 32 | 汤满青稞 Tangman hulless barley | 云南香格里拉 Xianggelila, Yunnan | |
15 | 北青1号 Beiqing 1 | 青海海北 Haibei, Qinghai | 33 | ZYM01909 | 西藏工布江达 Gongbujiangda, Tibet | |
16 | 青永1421 Qingyong 1421 | 西藏扎达 Zhada, Tibet | 34 | ZYM01915 | 西藏工布江达 Gongbujiangda, Tibet | |
17 | 青永4080 Qing yong 4080 | 西藏 Tibet | 35 | ZYM01922 | 西藏工布江达 Gongbujiangda, Tibet | |
18 | 紫壳扎尼玛 Purple shell zhanima | 西藏拉萨 Lasa, Tibet |
表2
参试青稞基因型各茎节农艺性状"
指标(西宁点) Index (Xining point) | 第二节 S | 第三节 T | 第四节 F | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
茎长 PL (cm) | 壁厚 WT (mm) | 茎粗 ST (mm) | 茎重 SW (g) | 秆强 SS (N) | 茎长 PL (cm) | 壁厚 WT (mm) | 茎粗 ST (mm) | 茎重 SW (g) | 秆强 SS (N) | 茎长 PL (cm) | 壁厚 WT (mm) | 茎粗 ST (mm) | 茎重 SW (g) | 秆强 SS (N) | |
最小值 Minimum | 8.19 | 0.63 | 3.51 | 0.16 | 4.86 | 10.78 | 0.62 | 3.87 | 0.18 | 3.71 | 11.08 | 3.49 | 0.17 | 0.56 | 3.99 |
最大值 Maximum | 14.47 | 1.41 | 6.01 | 0.64 | 22.07 | 20.15 | 1.07 | 5.81 | 0.66 | 16.95 | 26.52 | 6.38 | 0.62 | 1.11 | 15.46 |
均值 Mean | 11.09 | 0.95 | 4.65 | 0.29 | 11.86 | 15.04 | 0.82 | 4.83 | 0.32 | 9.86 | 17.74 | 4.58 | 0.31 | 0.74 | 8.18 |
标准差 Standard deviation | 1.65 | 0.17 | 0.65 | 0.10 | 4.54 | 2.22 | 0.11 | 0.54 | 0.09 | 3.17 | 3.73 | 0.60 | 0.10 | 0.10 | 2.62 |
方差 Variance | 2.71 | 0.03 | 0.43 | 0.01 | 20.57 | 4.94 | 0.01 | 0.29 | 0.01 | 10.06 | 13.94 | 0.36 | 0.01 | 0.01 | 6.88 |
偏度 Skewness | 0.05 | 0.66 | 0.21 | 1.26 | 0.47 | 0.44 | 0.38 | 0.22 | 1.37 | 0.40 | 0.65 | 0.57 | 1.26 | 1.17 | 0.65 |
峰度 Kurtosis | -0.98 | 0.21 | -0.81 | 2.05 | -0.44 | -0.41 | -0.48 | -0.78 | 3.34 | -0.62 | -0.13 | 0.74 | 1.23 | 2.11 | 0.05 |
变异系数 CV (%) | 14.85 | 18.38 | 14.08 | 34.61 | 38.24 | 14.79 | 13.36 | 11.11 | 28.92 | 32.15 | 21.05 | 13.11 | 32.63 | 13.98 | 32.07 |
指标(海北点) Index (Haibei point) | 第二节 S | 第三节 T | 第四节 F | ||||||||||||
茎长 PL (cm) | 壁厚 WT (mm) | 茎粗 ST (mm) | 茎重 SW (g) | 秆强 SS (N) | 茎长 PL (cm) | 壁厚 WT (mm) | 茎粗 ST (mm) | 茎重 SW (g) | 秆强 SS (N) | 茎长 PL (cm) | 壁厚 WT (mm) | 茎粗 ST (mm) | 茎重 SW (g) | 秆强 SS (N) | |
最小值 Minimum | 5.80 | 0.15 | 1.05 | 0.06 | 2.09 | 7.10 | 0.15 | 1.08 | 0.11 | 2.09 | 6.10 | 1.07 | 0.15 | 0.02 | 1.23 |
最大值 Maximum | 23.50 | 1.94 | 4.99 | 0.85 | 11.73 | 31.50 | 1.94 | 4.98 | 1.00 | 11.73 | 32.50 | 5.81 | 1.93 | 0.89 | 13.11 |
均值 Mean | 12.03 | 0.73 | 2.75 | 0.32 | 5.35 | 16.18 | 0.73 | 2.82 | 0.37 | 5.35 | 19.32 | 2.75 | 0.74 | 0.36 | 4.11 |
标准差 Standard deviation | 3.13 | 0.45 | 1.20 | 0.15 | 1.75 | 3.57 | 0.45 | 1.23 | 0.18 | 1.75 | 5.62 | 1.26 | 0.48 | 0.16 | 1.86 |
方差 Variance | 9.80 | 0.20 | 1.44 | 0.02 | 3.07 | 12.75 | 0.20 | 1.51 | 0.03 | 3.07 | 31.54 | 1.60 | 0.23 | 0.03 | 3.46 |
偏度 Skewness | 0.40 | 0.71 | 0.24 | 1.13 | 0.62 | 0.84 | 0.71 | 0.16 | 0.88 | 0.62 | 0.15 | 0.34 | 0.61 | 0.71 | 1.69 |
峰度 Kurtosis | 0.36 | -0.34 | -1.45 | 1.51 | 0.47 | 2.49 | -0.34 | -1.49 | 0.46 | 0.47 | -0.19 | -1.23 | -0.58 | 0.15 | 5.40 |
变异系数 CV (%) | 26.02 | 62.12 | 43.53 | 47.70 | 32.77 | 22.08 | 62.12 | 43.59 | 47.28 | 32.77 | 29.07 | 45.97 | 64.88 | 45.51 | 45.27 |
表3
供试青稞基因型穗部、根系性状及倒伏率"
指标(西宁点) Index(Xining point) | 株高 PH (cm) | 有效分蘖数 TN | 重心 GG (cm) | 根干重 RDW (g) | 根数 RN | 穗重 PW (g) | 穗粒数 KPS | 倒伏率 LR (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
最小值 Minimum | 72.90 | 3.04 | 29.30 | 0.60 | 23.10 | 0.82 | 12.70 | 0.00 |
最大值 Maximum | 115.90 | 12.79 | 48.30 | 2.11 | 64.50 | 4.48 | 76.90 | 1.00 |
均值 Mean | 96.14 | 6.83 | 40.36 | 0.98 | 39.71 | 3.18 | 53.46 | 0.42 |
标准差 Standard deviation | 8.98 | 2.17 | 4.19 | 0.32 | 9.27 | 0.71 | 13.21 | 0.33 |
方差 Variance | 80.62 | 4.69 | 17.53 | 0.10 | 85.92 | 0.50 | 174.44 | 0.11 |
偏度 Skewness | -0.24 | 0.74 | -0.16 | 1.87 | 0.58 | -0.90 | -1.18 | 0.12 |
峰度 Kurtosis | -0.29 | 0.52 | -0.36 | 3.89 | 0.06 | 1.87 | 1.73 | -1.40 |
变异系数 CV (%) | 9.34 | 31.70 | 10.37 | 32.44 | 23.34 | 22.31 | 24.70 | 79.69 |
指标(海北点) Index(Haibei point) | 株高 PH (cm) | 有效分蘖数 TN | 重心 GG (cm) | 根干重 RDW (g) | 根数 RN | 穗重 PW (g) | 穗粒数 KPS | 倒伏率 LR (%) |
最小值 Minimum | 60.00 | 1.00 | 23.00 | 0.15 | 8.00 | 0.88 | 13.00 | 0.00 |
最大值 Maximum | 192.00 | 12.00 | 57.00 | 1.40 | 50.00 | 6.59 | 89.00 | 0.98 |
均值 Mean | 94.90 | 3.45 | 37.88 | 0.56 | 29.55 | 2.55 | 44.83 | 0.47 |
标准差 Standard deviation | 16.03 | 1.96 | 5.51 | 0.24 | 9.40 | 1.11 | 17.39 | 0.38 |
方差 Variance | 256.95 | 3.86 | 30.34 | 0.06 | 88.31 | 1.24 | 302.45 | 0.14 |
偏度 Skewness | 1.13 | 1.56 | 0.06 | 1.03 | 0.26 | 1.20 | 0.40 | -0.01 |
峰度 Kurtosis | 8.72 | 3.51 | 0.35 | 1.20 | -0.74 | 1.61 | -0.41 | -1.70 |
变异系数 CV (%) | 16.89 | 56.95 | 14.54 | 43.65 | 31.80 | 43.57 | 38.79 | 81.29 |
表4
表型性状的基因型与环境互作效应分析"
变异来源 Variance sources | df | 第二节茎长 SSL | 第二节壁厚 SWT | 第二节茎粗 SST | 第二节茎重 SSW | 第二节秆强 SSS | 第三节茎长 TSL | 第三节壁厚 TWT | 第三节茎粗 TST | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | ||
基因型 Genotype (G) | 34 | 1.44 | 0.005 | 1.08 | 0.00** | 2.09 | 0 | 1.93 | 0.00** | 1.96 | 0.00** | 2.52 | 0.00** | 1.00 | 0.00** | 1.43 | 0.00** |
环境 Environment (E) | 1 | 6.60 | 0.002 | 83.79 | 0.00** | 1296.69 | 0 | 0.74 | 0.043 | 58.44 | 0.00** | 5.84 | 0.00** | 92.42 | 0.00** | 1457.58 | 0.00** |
基因型×环境 G×E | 34 | 1.71 | 0.016 | 24.57 | 0.00** | 16.44 | 0 | 5.93 | 0.00** | 16.66 | 0.00** | 3.14 | 0.00** | 48.22 | 0.00** | 36.90 | 0.00** |
变异来源 Variance sources | df | 第三节茎重 TSW | 第三节秆强 TSS | 第四节茎长 FSL | 第四节壁厚 FWT | 第四节茎粗 FWT | 第四节茎重 FSW | 第四节秆强 FSS | 倒伏率 LR | ||||||||
F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | ||
基因型 Genotype (G) | 34 | 1.41 | 0.00** | 2.20 | 0.00** | 1.85 | 0.00** | 1.42 | 0.00** | 0.86 | 0.00** | 2.08 | 0.00** | 1.82 | 0.00** | 2.63 | 0.00** |
环境 Environment (E) | 1 | 3.44 | 0.00** | 87.03 | 0.00** | 3.78 | 0.00** | 76.58 | 0.00** | 25.82 | 0.00** | 295.53 | 0.00** | 96.19 | 0.00** | 0.50 | 0.00** |
基因型×环境 G×E | 34 | 5.01 | 0.00** | 51.21 | 0.00** | 6.19 | 0.00** | 27.23 | 0.00** | 11.95 | 0.00** | 4.27 | 0.00** | 9.80 | 0.00** | 1411.03 | 0.00** |
变异来源 Variance sources | df | 根数 RN | 根干重 RDW | 株高 PH | 分蘖数 TN | 重心 CG | 穗重 PW | 穗粒数 KPS | |||||||||
F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | F | P | ||||
基因型 Genotype (G) | 34 | 0.72 | 0.00** | 0.69 | 0.00** | 1.09 | 0.00** | 2.07 | 0.00** | 1.46 | 0.00** | 2.68 | 0.00** | 2.25 | 0.00** | ||
环境 Environment (E) | 1 | 22.41 | 0.00** | 36.46 | 0.00** | 0.24 | 0.254 | 85.01 | 0.00** | 6.67 | 0.00** | 15.19 | 0.00** | 9.06 | 0.00** | ||
基因型×环境 G×E | 34 | 10.57 | 0.00** | 14.99 | 0.00** | 5.65 | 0.00** | 5.00 | 0.00** | 7.89 | 0.00** | 23.92 | 0.00** | 47.81 | 0.00** |
表5
性状间相关分析"
X1 | X2 | X3 | X4 | X5 | X6 | X7 | X8 | X9 | X10 | X11 | X12 | X13 | X14 | X15 | X16 | X17 | X18 | X19 | X20 | X21 | X22 | X23 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
X1 | 1 | ||||||||||||||||||||||
X2 | -0.020 | 1 | |||||||||||||||||||||
X3 | -0.207** | 0.591** | 1 | ||||||||||||||||||||
X4 | 0.043 | 0.062 | 0.023 | 1 | |||||||||||||||||||
X5 | 0.183** | 0.431** | 0.358** | 0.061 | 1 | ||||||||||||||||||
X6 | -0.039 | 0.063 | 0.113 | 0.561** | 0.123 | 1 | |||||||||||||||||
X7 | 0.046 | -0.111 | -0.157* | 0.089 | -0.088 | 0.058 | 1 | ||||||||||||||||
X8 | -0.019 | -0.212** | -0.381** | 0.167** | -0.531** | -0.146* | 0.181** | 1 | |||||||||||||||
X9 | -0.123 | 0.488** | 0.628** | 0.062 | 0.542** | 0.232** | -0.151* | -0.551** | 1 | ||||||||||||||
X10 | -0.228** | -0.095 | -0.035 | 0.220** | -0.258** | 0.162* | 0.381** | 0.293** | 0.004 | 1 | |||||||||||||
X11 | -0.537** | 0.467** | 0.591** | -0.052 | 0.237** | 0.099 | -0.238** | -0.404** | 0.649** | 0.083 | 1 | ||||||||||||
X12 | 0.212** | -0.088 | -0.259** | 0.173** | -0.016 | 0.065 | 0.427** | 0.074 | -0.195** | 0.155* | -0.219** | 1 | |||||||||||
X13 | -0.010 | -0.248** | -0.413** | 0.180** | -0.551** | -0.151* | 0.166** | 0.968** | -0.592** | 0.253** | -0.440** | 0.084 | 1 | ||||||||||
X14 | -0.112 | 0.496** | 0.621** | 0.076 | 0.562** | 0.230** | -0.150* | -0.579** | 0.985** | -0.023 | 0.634** | -0.203** | -0.612** | 1 | |||||||||
X15 | -0.261** | -0.145* | -0.112 | 0.346** | -0.330** | 0.125 | 0.226** | 0.356** | -0.087 | 0.771** | 0.029 | 0.159* | 0.366** | -0.114 | 1 | ||||||||
X16 | -0.612** | 0.348** | 0.569** | 0.015 | 0.252** | 0.192** | -0.132* | -0.401** | 0.719** | 0.180** | 0.848** | -0.235** | -0.435** | 0.707** | 0.099 | 1 | |||||||
X17 | 0.247** | -0.039 | -0.236** | 0.217** | -0.024 | 0.101 | 0.218** | 0.134* | -0.160* | 0.236** | -0.146* | 0.535** | 0.116 | -0.166** | 0.281** | -0.228** | 1 | ||||||
X18 | -0.176** | 0.402** | 0.468** | 0.235** | 0.245** | 0.221** | -0.077 | 0.006 | 0.776** | 0.221** | 0.470** | -0.180** | -0.033 | 0.766** | 0.182** | 0.583** | -0.138* | 1 | |||||
X19 | -0.041 | -0.090 | -0.252** | 0.224** | -0.401** | -0.156* | 0.109 | 0.825** | -0.344** | 0.249** | -0.308** | 0.019 | 0.835** | -0.361** | 0.357** | -0.296** | 0.046 | 0.166** | 1 | ||||
X20 | -0.230** | 0.355** | 0.552** | 0.153* | 0.380** | 0.243** | -0.081 | -0.412** | 0.851** | 0.246** | 0.607** | -0.131* | -0.434** | 0.836** | 0.247** | 0.705** | -0.044 | 0.738** | -0.254** | 1 | |||
X21 | -0.434** | 0.304** | 0.599** | -0.022 | 0.288** | 0.163* | -0.141* | -0.434** | 0.713** | 0.166** | 0.749** | -0.269** | -0.444** | 0.710** | 0.075 | 0.830** | -0.261** | 0.592** | -0.288** | 0.733** | 1 | ||
X22 | -0.316** | 0.026 | 0.221** | 0.013 | 0.005 | 0.174** | 0.016 | -0.069 | 0.377** | 0.238** | 0.345** | -0.053 | -0.134* | 0.371** | 0.176** | 0.405** | 0.049 | 0.386** | -0.078 | 0.402** | 0.359** | 1 | |
X23 | -0.262** | 0.056 | 0.288** | -0.019 | -0.076 | 0.168** | 0.001 | -0.029 | 0.323** | 0.170** | 0.321** | -0.071 | -0.100 | 0.319** | 0.083 | 0.375** | 0.016 | 0.366** | -0.093 | 0.341** | 0.323** | 0.835** | 1 |
表6
解释的总方差"
初始特征值 Initial eigenvalue | 提取平方和载入 Extract square sum loading | ||||
---|---|---|---|---|---|
特征值 EVl | 方差贡献率 VCP (%) | 累积贡献率 CP (%) | 特征值 EVl | 方差贡献率 VCP (%) | 累积贡献率 CP (%) |
5.00 | 38.46 | 38.46 | 5.00 | 38.46 | 38.46 |
2.40 | 18.43 | 56.89 | 2.40 | 18.43 | 56.89 |
1.36 | 10.44 | 67.33 | 1.36 | 10.44 | 67.33 |
1.27 | 9.80 | 77.13 | 1.27 | 9.80 | 77.13 |
0.71 | 5.43 | 82.56 | |||
0.49 | 3.74 | 86.30 | |||
0.47 | 3.64 | 89.94 | |||
0.43 | 3.33 | 93.26 | |||
0.25 | 1.89 | 95.16 | |||
0.23 | 1.74 | 96.90 | |||
0.15 | 1.16 | 98.06 | |||
0.14 | 1.06 | 99.12 | |||
0.11 | 0.88 | 100.00 |
表7
成份得分矩阵"
成份 Component | ||||
---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | |
根干重 RDW | 0.714 | -0.289 | 0.109 | 0.024 |
分蘖数 TN | 0.327 | -0.448 | 0.564 | 0.310 |
第二节茎重 SST | 0.219 | 0.799 | 0.060 | -0.363 |
第二节秆强 SSS | 0.821 | -0.103 | 0.091 | -0.045 |
第三节茎长 TSL | -0.300 | 0.449 | 0.497 | 0.415 |
第三节茎重 TSW | 0.136 | 0.821 | 0.082 | -0.413 |
第三节秆强 TSS | 0.893 | -0.045 | 0.058 | -0.102 |
第四节茎长 FSL | -0.226 | 0.569 | 0.449 | 0.417 |
第四节壁厚 FWT | 0.762 | 0.089 | 0.089 | -0.052 |
第四节茎重 FSW | 0.851 | 0.103 | 0.269 | -0.029 |
第四节秆强 FSS | 0.880 | -0.093 | 0.089 | -0.144 |
穗重 PW | 0.573 | 0.372 | -0.440 | 0.483 |
穗粒数 KPS | 0.544 | 0.308 | -0.524 | 0.510 |
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