谷子農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析

閆 鋒，崔秀輝，李清泉，王 成，曾玲玲，劉 峰，季生棟

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院，黑龍江 齊齊哈爾161006）

谷子是起源于我國的古老糧食作物，栽培歷史悠久，主要分布在東北、華北、西北等地，該作物具有抗旱、耐瘠薄和適應(yīng)性強的特點。我國谷子品種資源極為豐富，日前己編目入庫20 233份，但是谷子農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性還有待深入研究、利用與開發(fā)。對種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究，一方面有助于了解品種的遺傳背景、遺傳結(jié)構(gòu)及品種間的親緣關(guān)系，為種質(zhì)資源的利用與開發(fā)提供幫助，為育種材料的選擇提供信息；另一方面，有助于其種質(zhì)資源的保護。形態(tài)學(xué)水平上進(jìn)行遺傳多樣性研究具有簡單、易行、快速等特點，至今仍是種質(zhì)資源研究的基本途徑。黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院在不斷搜集谷子資源材料的同時，著手對已保存的資源材料進(jìn)行形態(tài)學(xué)標(biāo)記的研究，希望通過上述遺傳多樣性研究方法了解我國部分谷子種質(zhì)資源的遺傳多樣性，為我國谷子種質(zhì)資源的收集、保護、研究與利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試谷子品種包括38份品系，3份育成品種。

1.2 試驗設(shè)計及性狀調(diào)查

試驗于2009年春季在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院試驗地進(jìn)行，采用隨機區(qū)組設(shè)計，三行區(qū)，3次重復(fù)，行長3.75 m，行距0.65 m。從每小區(qū)選取5株有代表性的植株進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查株高、穗長、生物產(chǎn)量、節(jié)數(shù)、穗重、穗粒重、千粒重7個性狀。

1.3 統(tǒng)計分析

利用DPS軟件計算各性狀平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、極大值、極小值、聚類分析及灰色關(guān)聯(lián)度分析。根據(jù)各性狀的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差將材料分為10級，從第1級Xi

2 結(jié)果與分析

2.1 谷子主要農(nóng)藝性狀的基本統(tǒng)計分析

由表1可知，參試材料的變異系數(shù)存在較大差異，在5.88%～21.20%之間，按變異系數(shù)劃分變異程度，從0～10%為較低、10～20%為中等、20%以上為較高。其中，節(jié)數(shù)、株高、千粒重的變異系數(shù)較低，不到10%，穗重、生物產(chǎn)量、穗長的變異系數(shù)中等，穗粒重的變異系數(shù)較高；各農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)均較大，在考察的7個農(nóng)藝性狀中，株高的多樣性指數(shù)最高（2.08），其后依次是節(jié)數(shù)（2.01）、穗重和穗粒重（2.00）、千粒重（1.98）、生物產(chǎn)量（1.96）、穗長（1.82）。

表1 谷子主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析

2.2 基于農(nóng)藝性狀的聚類分析

盡管形態(tài)特征做為表型性狀受一定的環(huán)境影響，但在隨機區(qū)組試驗條件下，各材料所受環(huán)境影響基本是一致的。在這種情況下，形態(tài)性狀的變異在一定程度上仍能反映出不同材料在基因型上的變異。因此，用形態(tài)性狀進(jìn)行聚類分析，能粗略的反映出材料之間的親緣關(guān)系。利用DPS7.05軟件按照類平均法（UPGMA）對41份參試材料的7個農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，在歐氏遺傳距離14.8處所有參試材料聚為4大組群（圖1），各組群的主要農(nóng)藝性狀統(tǒng)計結(jié)果見表2。第一組群有一份種質(zhì)，即075-83，這份材料的生物產(chǎn)量、穗長、穗重、穗粒重都處于所有參試材料的最低水平；第二組群也只有一份種質(zhì)，即94-9018，這份材料的株高是所有參試材料中最低的，其余性狀也都處于較低水平；第三組群共包括11份材料，這個組群的7個性狀平均值，都處于四個組群的最高水平。第四組群包括28份材料，這個組群的7個農(nóng)藝性狀的平均值也都處于較高水平，僅低于第四組群。

表2 谷子種質(zhì)資源各組群主要形態(tài)性狀的統(tǒng)計結(jié)果

3 結(jié)論與討論

試驗采用41份谷子種質(zhì)為材料，對7個農(nóng)藝性狀進(jìn)行了室內(nèi)考種，研究了谷子種質(zhì)資源的形態(tài)多樣性。從研究結(jié)果中可以看出，谷子種質(zhì)的不同性狀在不同材料中表現(xiàn)出了不同程度的多樣性。參試材料各性狀的變異系數(shù)存在較大差異，在5.88%～21.20%之間，節(jié)數(shù)的變異系數(shù)最小，為5.88%，穗粒重的變異系數(shù)最大，為21.20%，可見參試材料在產(chǎn)量性狀上有較高的變異潛勢，有較大的選擇范圍，這為提高產(chǎn)量提供了較大的可能性。7個農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)均較高，在1.82～2.08之間，株高的多樣性指數(shù)最高（2.08），穗長的多樣性指數(shù)最低（1.82），這表明41份谷子種質(zhì)資源具有較豐富的遺傳多樣性，是寶貴的育種資源。

對41分谷子種質(zhì)資源的7個農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性分析表明，黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院保存的谷子材料具有廣泛的形態(tài)變異。農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)是環(huán)境因素和遺傳因素共同作用的結(jié)果，在試驗條件一致和材料數(shù)較多的情況下，可真實的表現(xiàn)出種質(zhì)資源的遺傳多樣性，其遺傳多樣性的研究結(jié)果，可為今后谷子種質(zhì)資源的利用、保護及育種過程中的親本選配提供一定的理論依據(jù)。

通過對參試材料的多樣性指數(shù)和變異系數(shù)比較可以發(fā)現(xiàn)，在同一個性狀上二者表現(xiàn)得并不一致，這說明了雖然形態(tài)多樣性指數(shù)和變異系數(shù)都可以用來描述性狀的變異情況，但是它們反映變異情況的角度并不相同。形態(tài)多樣性指數(shù)反映的是某一性狀的不同表型等級的數(shù)量分布，即多樣性的豐度和均勻度，而變異系數(shù)反映的是某一性狀變異的范圍，因此，兩者在同一性狀上表現(xiàn)得并不一致。

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