37份谷子農(nóng)藝性狀多樣性與相關(guān)性分析

李濤 高志軍 楊文耀

摘 要：以37份谷子材料的14個(gè)農(nóng)藝性狀為研究對(duì)象，對(duì)3個(gè)質(zhì)量性狀遺傳多樣性，14個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)、聚類及相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明：質(zhì)量性狀的遺傳多樣性范圍在0.40～1.16;變異系數(shù)（CV）變幅在9.32%～59.79%;以歐氏距離為5將37份谷子品種劃分為4類，第4類只有2016007，該品種穗頸長(zhǎng)度較長(zhǎng)、穗碼數(shù)較多，株高和主莖節(jié)數(shù)均為最低;小區(qū)產(chǎn)量與株高、主穗長(zhǎng)、穗粒重、單穗重、千粒重呈極顯著正相關(guān)，與刺毛長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān)，與莖稈粗度呈極顯著負(fù)相關(guān)。該研究對(duì)種質(zhì)資源利用、雜交父母本選配及定向育種具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：谷子;遺傳多樣性;變異系數(shù);聚類分析;相關(guān)性分析

中圖分類號(hào) S515文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）11-0096-05

Diversity and Correlation Analysis of 37 Millet Agronomic Traits

LI Tao1 et al.

（1Inner Mongolia Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences， Hohhot 010031， China）

Abstract： Based on 14 agronomic traits of 37 millet materials， the genetic diversity of 3 quality traits， the coefficient of variation， clustering， and correlation of 14 agronomic traits were analyzed. The results show that the range of genetic diversity of quality traits is： 0.40 ～ 1.16; the coefficient of variation （CV） varies between 0.09 ～ 0.60; 37 millet varieties are divided into four categories with Euclidean distance of 5， and the fourth category is only 2016007， which has a long panicle neck length， more panicle code， the lowest plant height and main stem node number. The plot yield is extremely significantly positively related to the plant height， main panicle length， grain weight per main stem， panicle weight per main stem， and thousand grain weight， and it is significantly positively related to bristle length. Correlation with extremely significant negative correlation with diameter of main stem. This study has important guiding significance for germplasm resource utilization， hybrid parent selection and targeted breeding.

Key words： Millet; Genetic diversity; Coefficient of variation; Cluster analysis; Correlation analysis

谷子（Sataria italiea Beauv.）是世界性栽培作物[1]，與青狗尾草同科屬，細(xì)胞染色體2n=18[2]。谷子去殼后為小米[3]，其營(yíng)養(yǎng)豐富，含蛋白質(zhì)和氨基酸、脂肪和脂肪酸、碳水化合物、多種維生素及礦物質(zhì)等，可滿足人體必需的六大營(yíng)養(yǎng)素要求[4]?！妒澄锉静荨分袕?qiáng)調(diào)小米有益氣補(bǔ)虛、潤(rùn)腸健胃、養(yǎng)心安神之效[5]。隨著人們對(duì)小米保健功效的認(rèn)識(shí)，各種小米深加工制品陸續(xù)出現(xiàn)，如：河南的小米油茶粉、云南的小米鲊、山東的小米煎餅以及臺(tái)灣地區(qū)的小米酒等[6]。

中國(guó)是谷子最大的發(fā)源地，擁有極其豐富的種質(zhì)資源，地方品種眾多[7]，具有廣泛的形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)差異。通過(guò)各地谷子性狀的遺傳多樣性、相關(guān)性等分析，不僅可以對(duì)谷子進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的分類，而且對(duì)優(yōu)質(zhì)雜交親本選配、定向育種等具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試材料由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院作物所和鄂爾多斯農(nóng)科院提供，詳見表1。于2019年5月4日種植于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，3行區(qū)，行長(zhǎng)5m，行距0.33m，小區(qū)面積5m2。本試驗(yàn)中谷子生育期嚴(yán)格按照相應(yīng)時(shí)間進(jìn)行田間記錄;在谷子的完熟期進(jìn)行田間掛牌，收獲后測(cè)量主莖節(jié)數(shù)、株高、粒色等14個(gè)質(zhì)量性狀及數(shù)量性狀等指標(biāo)，并將質(zhì)量性狀量化分析。

粒色：黃=1，白黃=2，紅=3;

植株顏色：綠=1，黃綠=2，黃=3，紅=4，紫=5;

刺毛長(zhǎng)度：短=1，中=2，長(zhǎng)=3。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不同品種間性狀的差異用變異系數(shù)表示，遺傳多樣性指數(shù)的計(jì)算采用Shannon-Weaver信息指數(shù)，計(jì)算公式：H′=-∑（Piln（Pi）），其中Pi為某一性狀第i個(gè)級(jí)別出現(xiàn)的概率。在聚類過(guò)程中，種質(zhì)間遺傳距離為歐氏距離，聚類方法采用離差平方和法（cward′s method），同時(shí)對(duì)所有農(nóng)藝性狀進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試谷子主要農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性

2.1.1 質(zhì)量性狀的遺傳多樣性 表2為供試材料的3個(gè)質(zhì)量性狀的遺傳多樣性分析和頻率分布：（1）粒色為黃色的概率為99/111=89.2%、白黃出現(xiàn)概率為3/111=2.7%、紅色出現(xiàn)的概率為9/111=8.1%，粒色的遺傳多樣性指數(shù)為0.4;（2）植株顏色出現(xiàn)綠色的概率為62/111=55.9%、黃綠出現(xiàn)的概率為11/111=9.9%、黃色出現(xiàn)的概率為29/111=26.1%、紅色出現(xiàn)的概率為6/111=5.4%、紫色出現(xiàn)的概率為3/111=2.7%，植株顏色的多樣性指數(shù)為1.16;（3）刺毛長(zhǎng)度為短的概率為36/111=32.4%、刺毛長(zhǎng)度為中的概率為57/111=51.4%、刺毛長(zhǎng)度為長(zhǎng)的概率為18/111=16.2%，刺毛長(zhǎng)度的遺傳多樣性指數(shù)為1.00。

2.1.2 農(nóng)藝性狀的變異 由表3可知，變異系數(shù)（CV）變幅在9.32%～59.79%，其中變異系數(shù)最小的是莖稈粗度，為9.32%，變異系數(shù)最大的是植株顏色，為59.79%。說(shuō)明37份谷子材料中，莖稈粗細(xì)變化最小，植株顏色差異在14個(gè)農(nóng)藝性狀中差異最為明顯。

2.2 參試谷子品種主要農(nóng)藝性狀方差分析 由表4可知，14個(gè)農(nóng)藝性狀的方差均在0.01水平上表現(xiàn)出極顯著差異水平，說(shuō)明37個(gè)谷子品種之間差異表現(xiàn)明顯，適于下一步農(nóng)藝性狀分析。

2.3 參試谷子品種農(nóng)藝性狀聚類分析 以歐氏距離為5將37份谷子品種劃分為4大類（圖1）：第1類包括2014014、2017026、2016004、蒙金谷1號(hào)、2012150085、2012150368、峰紅4號(hào)和金谷5號(hào)共8份品種，該類群各性狀較為均一。第2類為2012150010、毛良谷子、峰紅谷、赤谷16號(hào)共4份品種，該類群穗碼數(shù)較少、穗粒重較重，具有很強(qiáng)的增產(chǎn)潛力。第3類為赤優(yōu)抗谷1號(hào)、濟(jì)谷15、濟(jì)谷12、2017035、滄谷7號(hào)、冀谷41、2016027、中谷9號(hào)、濟(jì)谷17、豫谷18、2018008、白谷子、黃金谷、2017033、小香米、2017027、大同29、張雜谷19、大金苗、張雜谷5號(hào)、2016003、滄谷9號(hào)、晉谷18、資源039共24份品種，該類群穗粗較粗、穗碼數(shù)最多、小區(qū)產(chǎn)量較高。第4類只有2016007，該品種除穗頸長(zhǎng)度較長(zhǎng)、穗碼數(shù)較多外，其他性狀都較低，其中株高和主莖節(jié)數(shù)均為最低，可以考慮作為抗倒伏品種或者草谷子品種種植。

2.4 參試谷子品種農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析 對(duì)37份谷子主要農(nóng)藝性進(jìn)行相關(guān)性分析可知：株高與主莖節(jié)數(shù)、穗莖長(zhǎng)度、主穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒重、單穗重、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);主莖節(jié)數(shù)與穗粗、莖稈粗度、單穗重呈極顯著正相關(guān)，與穗粒重呈顯著正相關(guān)，與刺毛長(zhǎng)度呈極顯著負(fù)相關(guān);穗莖長(zhǎng)度與主穗長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，與千粒重呈顯著正相關(guān);主穗長(zhǎng)與穗粒重、單穗重、千粒重、刺毛長(zhǎng)度、小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與穗碼數(shù)呈顯著正相關(guān);穗粗與穗粒重、單穗重呈極顯著正相關(guān)，與莖稈粗度呈顯著正相關(guān);莖稈粗度與穗碼數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與穗粒重、單穗重呈顯著正相關(guān)，與粒色、小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān);穗碼數(shù)與千粒重、粒色、植株顏色呈極顯著負(fù)相關(guān);穗粒重與單穗重、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);單穗重與單穗重、小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);千粒重與刺毛長(zhǎng)度、小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);粒色與植株顏色呈極顯著正相關(guān)，與刺毛長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān);植株顏色與刺毛長(zhǎng)度呈極顯著正相關(guān);刺毛長(zhǎng)度與小區(qū)產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

本研究利用37份谷子材料的14個(gè)性狀數(shù)據(jù)，對(duì)谷子農(nóng)藝性狀遺傳多樣性及其變異系數(shù)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。質(zhì)量性狀的遺傳多樣性范圍在0.40～1.16，遺傳多樣性最低的性狀為粒色（0.40），遺傳多樣性最高的性狀為植株顏色（1.16）;農(nóng)藝性狀變異系數(shù)（CV）變幅在9.32%～59.79%，變異系數(shù)最小的是莖稈粗度（9.32%），變異系數(shù)最大的是植株顏色（59.79%）。其中，植株顏色的遺傳多樣性指數(shù)和變異系數(shù)均為最大，說(shuō)明37份谷子材料的植株顏色差異較大，植株顏色變異幅度大，在遺傳育種雜交親本選配中具有較好的利用價(jià)值。

以歐氏距離為5將37份谷子品種劃分為以下4類：第1類共8份品種，該類群各性狀較為均一，在資源收集分類上差異較小，可以歸為同一類群;第2類共4份品種，該類群穗碼數(shù)較少、穗粒重較重，具有很強(qiáng)的增產(chǎn)潛力，可以進(jìn)行多年人工定向選擇、優(yōu)化栽培措施，使整體產(chǎn)量大幅度提高;第3類共24份品種，該類群穗粗較粗、穗碼數(shù)最多、小區(qū)產(chǎn)量較高，適用于優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)品種的雜交親本選配;第4類只有2016007，該品種除穗頸長(zhǎng)度較長(zhǎng)、穗碼數(shù)較多外，其他性狀都較低，其中株高和主莖節(jié)數(shù)均為最低，可以考慮作為抗倒伏品種或者草谷子品種種植。

小區(qū)產(chǎn)量、穗粒重均與產(chǎn)量高低有著直接關(guān)系。任芹勇等[8]以65份谷子材料為基礎(chǔ)，對(duì)谷子農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，穗粒重與穗長(zhǎng)、穗粗、千粒重、單穗重呈極顯著正相關(guān)。本試驗(yàn)相關(guān)分析可知，穗粒重與單穗重、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量、株高、主穗長(zhǎng)、穗粗呈極顯著正相關(guān)，與主莖節(jié)數(shù)、莖稈粗度呈顯著正相關(guān)。2個(gè)試驗(yàn)結(jié)果基本一致，說(shuō)明提高谷子產(chǎn)量需選擇單穗重及千粒重較重、小區(qū)產(chǎn)量較高、株高相對(duì)較高、穗長(zhǎng)較長(zhǎng)、穗粗較粗、主莖節(jié)數(shù)較多、莖稈粗度較粗的谷子品種。王丹丹等[9]對(duì)不同谷區(qū)的53份谷子材料進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，穗長(zhǎng)、節(jié)數(shù)（葉片數(shù)）、穗粗、穗重和千粒重均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，株高與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。本試驗(yàn)中，小區(qū)產(chǎn)量與株高、主穗長(zhǎng)、穗粒重、單穗重、千粒重呈極顯著正相關(guān)，與刺毛長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān)，與莖稈粗度呈極顯著負(fù)相關(guān)。本研究不僅與王丹丹等研究結(jié)果相符，而且說(shuō)明刺毛長(zhǎng)度越長(zhǎng)的谷子品種產(chǎn)量越高，猜測(cè)刺毛長(zhǎng)的谷子品種可能更加抗旱、防鳥蟲;莖稈粗度越粗的谷子品種穗粒重相對(duì)較重，但其產(chǎn)量會(huì)大幅度降低，因此控制適宜的莖稈粗度是高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要條件。

農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)不僅是由遺傳因素決定的，也受到環(huán)境因素的影響。對(duì)谷子遺傳多樣性的研究，可以為種質(zhì)資源利用、親本選配、定向性狀選擇等提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

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[8]任芹勇，樊巧利，李濤，等.65份谷子品種農(nóng)藝性狀聚類和相關(guān)性[J].分子植物育種，2017，15（12）：5178-5188.

[9]王丹丹，希日格樂，孫宇燕，等.谷子農(nóng)藝性狀相關(guān)性與食味品質(zhì)分析[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，36（04）：29-37.

（責(zé)編：張宏民）