旱地糜子種質資源多樣性評價.doc

1、旱地糜子種質資多樣性評價打開文本圖片集【摘要】：p ：為了給寧南山區(qū)旱地糜子育種親本選配提供理論依據，提高寧夏丘陵旱薄地糜子產量，通過應用主成分分析p 、Shannon-Weaver多樣性指數和非加權配對算術平均聚類法（UPGMA）分析p 了46份旱地糜子種質資在11個農藝性狀水平上的遺傳多樣性，同時進行了聚類分析p 。結果表明，糜子資花序色主要是綠色，穗形主要是側穗型，粒色主要是黃色;糜子產量的多樣性指數最大為2.03;單株粒質量的變異系數最大為19.23;在所有主成分構成中，主要信息集中在4個主成分，其累計貢獻率達83.34。供試材料在歐氏距離0.984 4處聚為3類，第1類包含41份材料

2、，第2類包含2份資，第3類包含3份資?！娟P鍵詞】：p ：旱地糜子;種質資;多樣性評價;主成分分析p ;聚類分析p ;親本選配;雜交組合;育種利用中圖分類號： S516.024 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（20_）11-0133-04糜子，即黍稷（Paninum miliaceum L.），是我國古老的糧食作物之一，具有早熟、耐瘠、耐熱、耐旱的特點，自然條件較差的地區(qū)常作為備荒作物1。我國糜子的粳糯分布較有規(guī)律，自東向西糯型比重逐漸降低，粳型比重逐漸升高，這種趨勢與降水有關2。糜子因其生育期短，抗逆性強，營養(yǎng)價值較高，在寧夏、山西、甘肅省等半干旱地區(qū)，尤其是寧夏南部黃土丘陵區(qū)

3、，具有明顯的地區(qū)優(yōu)勢和生產優(yōu)勢，是當地主要栽培的小雜糧作物之一，也是新開墾荒地上種植面積較大的先鋒作物3-4。種質資是糜子品種遺傳改良和選育的基礎，糜子的品種改良工作遠遠落后于其他作物，新形勢下要實現糜子品種創(chuàng)新工作的重大突破，除了要加強品種資研究外，要在育種技術研究和育種材料創(chuàng)新方面取得突破，要研究糜子雜種優(yōu)勢利用的有效途徑和方法，培育糜子雜交種，未來糜子育種目標是將產量提高、品質改善和抗性增強三者相結合5-6。而種質資鑒定是以育種急需的特性為重點，排除環(huán)境因素造成的差異，反應真實的種質特性。糜子品種選育和改良都是在已有的種質資基礎上進行的，糜子品種的更新換代都離不開優(yōu)質種質資的利用7-8。

4、因此，對糜子遺傳多樣性的研究顯得尤為重要9。本研究為了篩選出適宜寧南山區(qū)種植的優(yōu)質、高產、專用糜子品種，針對寧夏南部山區(qū)旱地糜子種質資多樣性研究較少的現狀，從糜子生育期、心態(tài)特征及產量相關因子等方面著手，利用主成分分析p 、聚類分析p 等方法對46份糜子抗旱種質資進行遺傳多樣性分析p ，旨在為有針對性地利用抗旱親本選配雜交組合提供理論參考，進為寧夏糜子育種研究提供理論依據。1 材料與方法1.1 試驗材料表1列出了本試驗46份旱地糜子種質資名稱及來，其中前126號是粳性品種，2746號是糯性品種。1.2 試驗區(qū)概況試驗設計20_20_年連續(xù)3年在固原市寧夏農林科學院固原分院頭營試驗基地開展試驗，

5、基地位于36°44N，106°44E，海拔為1 586 m，屬溫帶干旱區(qū)，春季干旱少雨多風，冬季寒冷，年均氣溫7.4 ，10 以上積溫2 5002 800 ，無霜期130150 d，年降水量稀少，全年降水量只有350 mm，主要分布在810月， 屬完全依靠自然降雨的旱區(qū)農業(yè)。旱災發(fā)生較頻繁，晝夜溫差大，供試土壤屬于湘黃土，土壤肥力水平較低，供試土壤主要理化性狀見表2。1.3 試驗設計本試驗采用隨機區(qū)組設計，以品種為處理，共46個處理，小區(qū)寬10 m，長13 m，小區(qū)面積130 m2，不設重復，行距 33 cm，留苗數120萬/hm2，前茬馬鈴薯，氮、磷、鉀肥根據當地試驗研究

6、統(tǒng)一用量為45、105、45 kg/hm2，且播種前一次性作基肥施入，其中氮肥用尿素（N含量為46），磷肥用重過磷酸鈣（P2O5含量為50），鉀肥用粉狀硫酸鉀（K2O含量為50）。1.3 數據統(tǒng)計分析p 采用E_cel 2021統(tǒng)計處理基本數據，求性狀的平均值、最大值、最小值、標準差、變異系數（CV）;不同品種間性狀的差異用變異系數表示，遺傳多樣性指數的計算采用Shannon-Weaver信息指數表示。為便于數量化和統(tǒng)計分析p ，將數量性狀進行分級，質量性狀予以賦值。計算多樣性指數時的劃級方法如下：先計算參試材料總體平均數（_）和標準差（d），然后劃分為10級，從第1級_i（_+2d），i1，

7、10，每0.5 d為一級。每一級的相對頻率用于計算多樣性指數。多樣性指數H=-PilnPi，式中Pi為某性狀第i級別內材料份數占總份數的百分比，ln為自然對數。利用DPS 7.50數據處理系統(tǒng)進行旱地糜子品種的株高、分蘗數、千粒質量等10個性狀的相關分析p 及主成分分析p ;利用SAS 8.2軟件對46份旱地糜子種質資進行聚類分析p 。2 結果與分析p 2.1 旱地糜子資3個形態(tài)特征指標多樣性分析p 由表3可知，46個糜子品種在統(tǒng)一種植下，每個品種的形態(tài)特征及群體結構均有差異，糜子花序色主要有紫色和綠色2種，其中以綠色花序資為主，有38個品種，占82.6，紫色花序的只有8個品種，占17.4;穗

8、型有4種，其中側密穗型和散穗型各有5個品種，分別占10.9，密穗型的有2個，占4.3，側穗型資最多，有34個，占73.9;粒色有黑色、復色、白色、紅色、黃色5種顏色，分別有3、2、6、17、18個品種，所占比例依次為6.5、4.3、13.0、37.0、39.1，其中紅色和黃色資最多。2.2 旱地糜子資農藝性狀指標多樣性分析p 表4表明，46份材料的8個農藝性狀都存在較大的表型遺傳變異，變異系數在5.3819.23范圍內，其中單株粒質量和單穗質量的變異系數較大，分別為19.23、17.93;株高和主穗長的變異系數相對較小，分別為7.73、7.33。平均多樣性指數為1.94，畝產量和穗柄長的多樣性

9、指數較高，分別為2.03和2.02，生育期的多樣性指數最低為1.77。綜合8個農藝性狀的統(tǒng)計參數和多樣性指數，比較而言，46份材料穗柄長和產量的變異程度較大，株高和主穗長的變異程度相對較小;參試材料在單株產量性狀上的類型較為豐富，而在株高、生育期和單穗質量方面的類型相對較少。2.3 旱地糜子種質主要農藝性狀的主成分分析p 根據各向量的絕對值將不同性狀指標劃分到不同的主成分之中，同一指標在各因子中的最大絕對值所在位置即為其所屬主成分。從表5可以看出，在所有主成分構成中，主要信息集中在前4個主成分，其累計貢獻率達 83.34。第1主成分特征值為2.99，貢獻率為37.34。第2主成分特征值為1.5

10、3，貢獻率為19.13。第3主成分特征值為1.22，貢獻率為15.19。第4主成分特征值為0.93，貢獻率為11.68。由表6可知，第1主成分貢獻值最大的是穗柄長，特征向量值為0.419 1，表明第1主成分值高的種質資穗柄比較長;第2主成分中產量對主成分值貢獻值最大，而單穗質量的貢獻值為負且絕對值較大，因此利用第2主成分值高的種質資時，需選擇單穗質量較大的資;第3主成分貢獻最大的主穗長，向量值為0.713 7，說明第3主成分值高的種質資主穗較長;第4主成分貢獻值最大的是單穗粒質量，特征向量值為0.628 8，說明第4主成分值高的種質資單穗粒質量較大。2.4 旱地糜子種質資的聚類分析p 由表7、

11、圖1可知，46份旱地糜子種質資在歐氏距離0.984 4處聚為3類。第1類包含41份材料，生育期最長，株高最高，穗柄長最大，單穗質量最大，產量等其他各農藝性狀基本居中。第2類包含2份資，該類資產量最高為 272.4 kg/667 m2，主穗長最大為26.9 cm，單穗粒質量和千粒質量均最大，分別為5.17 g和8.25 g，其他各性狀都在3類中居中。第3類包含3份資，這3份資除了穗柄長居中外，其余7個農藝性狀指標均在3類中屬最低。3 結論與討論種質資是作物育種的基礎，培育優(yōu)質高產高抗的作物新品種，就需要獲得優(yōu)質的資作為親本材料，本研究旨在明確各材料間的親緣關系，為育種工作和糜子產業(yè)發(fā)展提供一些理

12、論依據10-11。形態(tài)多樣性指數反映的是某一性狀不同表型等級的數量分布，即多樣性的豐度和均勻度，而變異系數反映的是某一性狀變異的范圍，所以兩者在同一性狀上表現得并不一致12。本研究結果顯示，糜子11個農藝性狀在不同材料中表現出了不同程度的多樣性。46份參試材料形態(tài)特征中，花序色主要以綠色為主，占82.6，穗型主要以側穗型為主，占 73.9，粒色主要以黃色和紅色為主，分別占39.1和37.0;數量性狀中，單株粒重和單穗質量的變異系數較大，分別為 19.23、17.93，表明參試材料在產量性狀上有較高的變異潛力，有較大的選擇范圍，為提高產量提供了較大的可能性。主成分結果顯示，46份參試材料的農藝性

13、狀可歸納為4個主成分，即穗柄長、單穗質量、主穗長和單穗粒質量，累計貢獻率達83.34，每個主成分都比較客觀地反映了所控制的各性狀之間的相互關系。因此，在糜子育種工作中，選配親本材料應依據主成分的排序，具體分析p 與全面評價每個親本材料綜合指標的優(yōu)劣，根據糜子的育種目標合理選配組合，以便盡快培育出理想的糜子新品種9。聚類分析p 結果顯示，46份參試材料在歐氏距離0.984 4處聚為3類， 多數資都集中在第1類和第3類，第1類生育期最長，株高最高，穗柄長最大，而單穗質量最大，產量等其他各農藝性狀基本居中，而株高和穗柄長是提高產草量的重要因子，因此，該類品種如能和抗旱、高產的親本組合，具有培養(yǎng)高產且

14、糜草飼用價值較高的品種潛力，第2類僅占2份資，該類資畝產量最高，主穗長最大，單穗粒質量和千粒質量均最大，其他各性狀都在3類中居中，而主穗長、單穗質量和千粒質量等都是提高產量的重要因子，因此，該類品種具有培養(yǎng)高產品種的潛力，適宜作為親本材料選配組合，或單株作為優(yōu)良品系繼續(xù)研究。第3類包含3份資，這3份資除了穗柄長居中外，其余7個農藝性狀指標均在3類中屬最低。因此，日后工作中還需繼續(xù)引進優(yōu)質種質資，這一研究結果將對育種工作起到一定的指導作用。遺傳多樣性反映的是生物種類遺傳信息的變化，可以表現在分子、細胞和個體等多個方面13-15。本研究僅從11個農藝性狀方面入手研究旱地糜子多樣性，其結果顯示旱地糜

15、子種質資遺傳多樣性豐富，但這一結果只是說明旱地糜子在農藝性狀層面存在豐富的多樣性，還存在一定的局限性，為更準確地揭示旱地糜子遺傳多樣性，日后還需從細胞學水平、生理生化水平及分子水平，多角度地深入研究，才能充分鑒定旱地糜子的遺傳多樣性?！緟⒖嘉墨I】：p ：1王星玉.中國黍稷M.北京：中國農業(yè)出版社，1996：1-10.2胡興雨，陸 平，賀建波，等.黍稷農藝性狀的主成分分析p 與聚類分析p J.植物遺傳資學報，2021，9（4）：492-496.3郭 琦.中國糜子（Panicum miliaceum L.）種質資遺傳多樣性分析p D.晉中：山西農業(yè)大學，20_.4Ojeniyi S O.Effec

16、t of zero-tillage and disc ploughing on soil water，soil temperature and growth and yield of maizeJ.Soil Tillage Research，1986（7）：173-182.5Derpsh R，Sidiras N，Roth C H.Results of studies made from 1977 to 1984 to control ersion by cover crops and no-tillage techniques in Barana，BrazilJ.Soil Tillage Research，1986（8）：253-263.6唐啟義，馮明光.實用統(tǒng)計分析p 及其計算機處理平臺M.北京：中國農業(yè)出版社，1997.7田 稼，鄭殿升.中國作物遺傳資M.北京：中國農業(yè)出版社，1994：312-315.8胡志昂，王洪新.研究遺傳多樣性的基本原理和方法M.北京：中國科學技術出版社，1994：117-122.9喬治軍.糜子產業(yè)發(fā)展現狀與思路J.作物雜志，20_（5）：25-27.10王星玉.黍稷種質資描述規(guī)范和黍稷標準M.北京：中國農業(yè)出版社，20_6：7-24.11劉 峰.糜子農藝性狀