中国农业科学 ›› 2020, Vol. 53 ›› Issue (11): 2137-2148.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.11.001
刘思辰,曹晓宁,温琪汾,王海岗,田翔,王君杰,陈凌,秦慧彬,王纶,乔治军()
收稿日期:
2019-07-07
接受日期:
2020-01-13
出版日期:
2020-06-01
发布日期:
2020-06-09
通讯作者:
乔治军
作者简介:
刘思辰,Tel:18235172361;E-mail: lsch209@163.com。
基金资助:
LIU SiChen,CAO XiaoNing,WEN QiFen,WANG HaiGang,TIAN Xiang,WANG JunJie,CHEN Ling,QIN HuiBin,WANG Lun,QIAO ZhiJun()
Received:
2019-07-07
Accepted:
2020-01-13
Online:
2020-06-01
Published:
2020-06-09
Contact:
ZhiJun QIAO
摘要:
【目的】通过对山西谷子地方品种种质资源农艺性状和品质性状进行综合评价,分析山西谷子种质资源的多样性特点和分布规律,为种质资源的评价和新品种选育提供参考。【方法】利用变异系数、Shannon-Weaver多样性指数对212份山西谷子种质资源的15个性状进行多样性分析和性状差异分析,采用聚类分析、主成分分析、相关性分析以及逐步回归分析对山西谷子种质资源进行综合评价和鉴定指标筛选。【结果】212份山西谷子种质资源多样性指数范围为0.92—2.15,除粒色外,均大于1.00;变异系数范围为3.35%—38.66%,株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重、穗粒重、千粒重、直/支比和粒色变异比较丰富,淀粉和蛋白质变化较小。聚类分析把山西谷子种质资源分为3个类群:第一类群北部品种,来源地包括大同和朔州;第二类群中部品种,来源地包括阳泉、太原、晋中和榆次;第三类群南部品种,来源地包括临汾和运城,与山西地理分布吻合;北部品种中单穗重、穗粒重和千粒重等性状的平均值更高,南部品种中码粒数、单穗重、千粒重、蛋白质、淀粉和直/支比表现出更高的变异性。主成分分析把15个性状归为9个主成分,累计贡献率为89.26%,表明9个主成分包含了谷子表型性状的大部分信息。山西谷子种质资源表型性状的综合得分F值均值为0.521,临汾的黄疙瘩最高(0.709),大同的牛毛黄最低(0.315)。15个性状和综合得分F值的相关性分析表明,10个农艺性状(株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重和穗粒重)与F值呈极显著正相关,直/支比与F值也呈极显著正相关。采用逐步回归分析法筛选出9个性状,分别为株高、穗长、茎长、码数、码粒数、单穗重、蛋白质、直/支比和粒色。【结论】山西谷子地方品种表型多样性丰富,山西谷子资源划分为南部品种、中部品种和北部品种,划分结果与地理来源吻合。直/支比可作为评价指标引入到谷子种质资源的综合评价中。筛选出9个性状可以作为谷子种质资源性状评价指标。山西谷子南部资源多样性更丰富,可作为谷子品质和特色育种的资源库。
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表1
212份山西谷子资源15个性状变化"
性状Trait | 平均值Mean±SD | 变幅Range | 变异系数CV (%) | 多样性指数H' |
---|---|---|---|---|
株高PH (cm) | 120.14±16.35 | 63.50-158.67 | 13.61 | 2.15 |
穗长PL (cm) | 29.83±5.47 | 16.67-49.00 | 18.34 | 1.94 |
茎长SL (cm) | 31.55±4.63 | 21.28-46.00 | 14.66 | 1.95 |
茎粗SD (cm) | 0.77±0.11 | 0.52-1.12 | 14.56 | 1.10 |
穗粗PD (cm) | 2.81±0.54 | 1.25-4.27 | 19.19 | 1.31 |
节数SNN | 13.17±1.35 | 9.00-18.50 | 10.23 | 1.69 |
码数SN | 110.93±24.18 | 57.00-176.50 | 21.80 | 2.08 |
码粒数GNS | 126.32±24.18 | 54.00-238.00 | 28.17 | 1.50 |
单穗重SSW (g) | 32.29±7.99 | 13.23-55.89 | 24.74 | 1.97 |
穗粒重SGW (g) | 25.61±6.88 | 9.91-47.16 | 26.87 | 1.57 |
千粒重TGW (g) | 3.50±0.42 | 1.87-4.58 | 12.04 | 1.57 |
蛋白质Protein (%) | 12.60±1.07 | 10.34-15.87 | 8.45 | 1.82 |
淀粉Starch (%) | 72.63±2.44 | 51.35-76.31 | 3.35 | 1.71 |
直/支比Amylase/Amylopectin ratio | 0.26±0.05 | 0.10-0.39 | 17.47 | 1.07 |
粒色GC | - | - | 38.66 | 0.92 |
表2
2015—2016年主要农艺性状年度间变异"
性状 Trait | 2015 | 2016 | ||
---|---|---|---|---|
平均值Mean±SD | 变异系数CV (%) | 平均值Mean±SD | 变异系数CV (%) | |
株高PH (cm) | 113.89±17.52 | 15.38 | 126.40±18.35 | 14.52 |
穗长PL (cm) | 30.08±5.59 | 18.59 | 29.59±6.23 | 21.06 |
茎长SL (cm) | 33.08±6.27 | 18.96 | 31.73±6.75 | 21.26 |
茎粗SD (cm) | 0.80±0.12 | 15.28 | 0.74±0.17 | 22.23 |
穗粗PD (cm) | 2.71±0.59 | 21.60 | 2.91±0.75 | 25.73 |
节数SNN | 13.06±1.38 | 10.54 | 13.29±1.54 | 11.60 |
码数SN | 102.23±21.27 | 20.81 | 119.62±30.93 | 25.86 |
码粒数GNS | 122.54±46.52 | 37.96 | 130.10±38.83 | 29.85 |
单穗重SSW (g) | 28.01±8.53 | 30.43 | 36.57±10.54 | 28.81 |
穗粒重SGW (g) | 23.42±8.67 | 36.99 | 27.79±8.41 | 30.27 |
千粒重TGW (g) | 3.39±0.45 | 13.31 | 3.61±0.53 | 14.56 |
表3
15个性状的相关性分析"
性状 Traits | 株高 PH | 穗长 PL | 茎长 SL | 茎粗 SD | 穗粗 PD | 节数 SNN | 码数 SN | 码粒数 GSN | 单穗重 SSW | 穗粒重 SGW | 千粒重 TGW | 蛋白质 Protein | 淀粉 Starch | 直/支比 Amylase/ Amylopectin ratio |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
穗长PL | -0.11 | |||||||||||||
茎长SL | -0.25** | 0.60** | ||||||||||||
茎粗SD | 0.15* | 0.33** | 0.04 | |||||||||||
穗粗PD | -0.18* | 0.16* | 0.14* | 0.19** | ||||||||||
节数SNN | 0.81** | -0.08 | -0.36** | 0.30** | -0.05 | |||||||||
码数SN | 0.39** | 0.40** | 0.22** | 0.21** | -0.32** | 0.29** | ||||||||
码粒数GSN | 0.18** | -0.02 | -0.05 | 0.29** | 0.42** | 0.27** | -0.29** | |||||||
单穗重SSW | 0.06 | 0.38** | 0.25** | 0.46** | 0.42** | 0.15* | 0.13 | 0.60** | ||||||
穗粒重SGW | -0.06 | 0.39** | 0.27** | 0.34** | 0.42** | 0 | 0.09 | 0.53** | 0.89** | |||||
千粒重TGW | -0.44** | 0.30** | 0.42** | -0.05 | 0.26** | -0.42** | -0.22** | 0 | 0.32** | 0.38** | ||||
蛋白质Protein | 0.06 | 0.08 | 0.15* | -0.06 | -0.17* | -0.01 | 0.15* | -0.17* | -0.20** | -0.26** | -0.14* | |||
淀粉Starch | -0.11 | -0.1 | 0 | -0.02 | 0.07 | -0.05 | -0.17* | 0.08 | 0.09 | 0.13 | 0.16* | -0.41** | ||
直/支比 Amylase/ Amylopectin ratio | -0.12 | 0.04 | 0.13 | -0.07 | 0.21** | -0.03 | -0.21** | 0.1 | 0.05 | 0.05 | 0.15* | -0.04 | -0.11 | |
粒色GC | -0.17* | 0.1 | 0.06 | -0.07 | -0.01 | -0.22** | 0.04 | -0.14* | 0.02 | 0.04 | 0.09 | 0.05 | 0 | -0.01 |
表4
212份山西谷子资源性状的主成分分析"
性状Traits | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | Ⅵ | Ⅶ | Ⅷ | Ⅸ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
株高 PH | -0.1188 | 0.5085 | 0.0515 | 0.0099 | -0.0859 | 0.2071 | 0.3038 | 0.1324 | -0.1549 |
穗长PL | 0.2959 | -0.0209 | 0.4544 | -0.0099 | -0.119 | 0.0458 | -0.1833 | 0.1337 | -0.1555 |
茎长SL | 0.2564 | -0.2142 | 0.3829 | 0.044 | -0.2749 | 0.0018 | 0.1956 | 0.3161 | 0.0467 |
茎粗SD | 0.2361 | 0.2912 | 0.1097 | -0.0237 | 0.1128 | -0.2104 | -0.7207 | 0.1024 | 0.294 |
穗粗PD | 0.3319 | -0.0275 | -0.2258 | 0.2652 | 0.0842 | -0.059 | -0.1504 | 0.3252 | -0.724 |
节数SNN | -0.0614 | 0.5367 | -0.0392 | 0.039 | -0.0972 | 0.206 | 0.0573 | 0.1655 | -0.1175 |
码数SN | -0.023 | 0.2462 | 0.5179 | -0.2383 | -0.0843 | 0.173 | 0.0113 | -0.1526 | -0.1013 |
码粒数GSN | 0.2984 | 0.2511 | -0.3088 | 0.2056 | 0.1337 | -0.1389 | 0.2388 | 0.0895 | 0.2649 |
单穗重SSW | 0.4674 | 0.1951 | 0.0099 | -0.0345 | 0.1131 | -0.0081 | 0.175 | -0.1794 | 0.1386 |
穗粒重SGW | 0.4724 | 0.1055 | -0.0049 | -0.0882 | 0.0947 | 0.0013 | 0.2134 | -0.277 | 0.0825 |
千粒重TGW | 0.2999 | -0.3228 | 0.0188 | -0.064 | -0.1583 | 0.014 | 0.2151 | -0.1484 | -0.0567 |
蛋白质Protein | -0.1513 | -0.0143 | 0.3378 | 0.4467 | 0.1944 | -0.3336 | 0.2722 | 0.3972 | 0.2655 |
淀粉Starch | 0.0944 | -0.0664 | -0.2711 | -0.585 | -0.1982 | 0.0963 | 0.0436 | 0.6104 | 0.2353 |
直/支比Amylase/Amylopectin ratio | 0.0965 | -0.1058 | -0.1076 | 0.5063 | -0.3044 | 0.6684 | -0.1851 | 0.0029 | 0.2993 |
粒色GC | 0.0258 | -0.1693 | 0.1279 | -0.1236 | 0.7951 | 0.498 | 0.0252 | 0.1688 | 0.0089 |
特征值E | 3.4524 | 2.7222 | 2.1183 | 1.3234 | 0.9762 | 0.8787 | 0.7353 | 0.6384 | 0.5434 |
百分率CR (%) | 23.0161 | 18.1478 | 14.1222 | 8.8225 | 6.5083 | 5.8582 | 4.9021 | 4.2561 | 3.6226 |
累计百分率CCR (%) | 23.0161 | 41.1639 | 55.2861 | 64.1087 | 70.617 | 76.4752 | 81.3774 | 85.6335 | 89.256 |
表5
15个性状与表型综合得分(F值)的相关系数"
性状 Trait | 相关系数 Correlation coefficient | 性状 Trait | 相关系数 Correlation coefficient | |
---|---|---|---|---|
株高PH | 0.32** | 单穗重SSW | 0.82** | |
穗长PL | 0.59** | 穗粒重SGW | 0.73** | |
茎长SL | 0.40** | 千粒重TGW | 0.14* | |
茎粗SD | 0.52** | 蛋白质Protein | 0.12 | |
穗粗PD | 0.31** | 淀粉Starch | -0.14* | |
节数SNN | 0.34** | 直/支比 Amylase/Amylopectin ratio | 0.18** | |
码数SN | 0.39** | 粒色GC | 0.15* | |
码粒数GNS | 0.53** |
表6
山西不同地区谷子资源15个性状的比较"
性状 Traits | 株高 PH (cm) | 穗长 PL (cm) | 茎长 SL (cm) | 茎粗 SD (cm) | 穗粗 PD (cm) | 节数 SNN | 码数 SN | 码粒数 GNS | 单穗重 SSW (g) | 穗粒重 SGW (g) | 千粒重 TGW (g) | 蛋白质 Protein (%) | 淀粉 Starch (%) | 直/支比 Amylase/ Amylopectin | 粒色 GC |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
山西北部North | |||||||||||||||
平均值±标准误 Mean±SD | 98.64± 10.94 | 31.73± 4.05 | 32.66± 3.15 | 0.78± 0.13 | 3.06± 0.58 | 11.70± 0.96 | 92.92± 17.98 | 125.34± 33.28 | 33.66± 8.01 | 29.06± 8.28 | 3.88± 0.32 | 12.12± 0.90 | 73.23± 1.54 | 0.26± 0.04 | 1.93± 0.38 |
范围 Range | 63.50- 116.84 | 26.84- 49.00 | 27.17- 43.67 | 0.53- 1.12 | 1.97- 4.22 | 9.00- 13.67 | 59.67- 151.00 | 72.33- 200.17 | 13.23- 51.65 | 9.91- 47.16 | 2.84- 4.58 | 10.44- 14.64 | 67.70- 75.68 | 0.14- 0.36 | 1.50- 3.50 |
变异系数 CV (%) | 11.10 | 12.77 | 9.63 | 16.29 | 18.92 | 8.23 | 19.35 | 26.55 | 23.79 | 28.49 | 8.20 | 7.44 | 2.11 | 14.65 | 19.81 |
山西中部Central | |||||||||||||||
平均值±标准误 Mean±SD | 124.02± 13.36 | 28.99± 5.75 | 32.25± 5.01 | 0.73± 0.09 | 2.91± 0.51 | 13.43± 1.22 | 107.51± 20.10 | 132.35± 34.82 | 32.88± 7.33 | 25.75± 5.65 | 3.53± 0.36 | 12.55± 0.98 | 73.10± 1.33 | 0.27± 0.04 | 1.92± 0.92 |
范围 Range | 77.20- 158.67 | 16.67- 45.17 | 22.78- 42.00 | 0.52- 1.00 | 1.25- 4.27 | 10.83- 18.50 | 58.50- 154.17 | 69.00- 207.00 | 16.91- 50.51 | 14.37- 39.19 | 2.67- 4.16 | 10.34- 14.74 | 69.11- 76.31 | 0.10- 0.39 | 1.00- 6.00 |
变异系数 CV (%) | 10.78 | 19.82 | 15.54 | 12.43 | 17.65 | 9.12 | 18.70 | 26.31 | 22.29 | 21.93 | 10.32 | 7.84 | 1.82 | 16.00 | 48.25 |
山西南部South | |||||||||||||||
平均值±标准误 Mean±SD | 127.79± 10.86 | 29.74± 5.64 | 30.11± 4.55 | 0.82± 0.11 | 2.55± 0.44 | 13.71± 1.06 | 125.03± 23.54 | 119.92± 36.96 | 30.84± 8.57 | 23.49± 6.57 | 3.25± 0.36 | 12.93± 1.14 | 71.75± 3.41 | 0.25± 0.05 | 1.73± 0.56 |
范围 Range | 92.00- 151.83 | 16.67- 44.00 | 21.28- 46.00 | 0.53- 1.08 | 1.50- 3.65 | 11.00- 16.50 | 57.00- 176.50 | 54.00- 238.00 | 13.45- 55.89 | 10.17- 43.43 | 1.87- 3.98 | 10.68- 15.87 | 51.35- 75.91 | 0.17- 0.39 | 1.00- 3.50 |
变异系数 CV (%) | 8.50 | 18.96 | 15.12 | 13.40 | 17.06 | 7.71 | 18.83 | 30.82 | 27.77 | 27.98 | 11.17 | 8.78 | 4.75 | 19.98 | 32.15 |
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Abstract 824
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