二棱大麦种质资源产量相关性状的遗传多样性分析及综合评价.pdf
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1、二棱大麦种质资源产量相关性状的遗传多样性分析及综合评价宋俊良1,李建波1,2,刘志萍3,孙 浩1,毛文跃1,巴 图3,吕二锁3,马 宇3,杜慧婷3,徐寿军1,2(1.内蒙古民族大学 农学院,内蒙古 通辽 028043;2.内蒙古饲用作物工程技术研究中心,内蒙古 通辽 028000;3.内蒙古自治区农牧业科学院作物育种与栽培研究所,内蒙古 呼和浩特 010000)摘要 为筛选综合性状优异的二棱大麦种质,以216份大麦种质资源为试验材料,通过相关分析、主成分分析、聚类分析等方法进行综合评价。结果表明:单株粒质量、单株粒数、分蘖数、主穗长等性状变异系数较高,千粒质量、株高、主穗粒数、主穗粒质量等性状
2、变异系数较低,总体变异系数在7.91%22.04%之间,多样性指数在1.902.08之间,千粒质量、穗下节间长、株高等性状遗传多样性较高;相关分析结果表明,多个性状间具有相互作用,主穗长与主穗粒数、主穗粒质量显著正相关,单株穗数与单株粒数、单株粒质量显著正相关,主穗粒质量与单株粒质量显著正相关。基于主成分分析的综合评价和聚类分析,将216份二棱大麦分为4类,第类表现为高秆、穗粒数多,第类高秆、穗长、分蘖力强,第类矮秆、穗粒数、粒质量较低,第类矮秆但穗下节间较长,其余性状较低。关键词 大麦;多样性指数;相关分析;聚类分析中图分类号 S512.3文献标志码 A文章编号 1671-0185(2023
3、)05-0428-10Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation ofYield Related Traits in Two-rowed BarleyGermplasm ResourcesSONG Junliang1,LI Jianbo1,2,LIU Zhiping3,SUN Hao1,MAO Wenyue1,Batu3,LYU Ersuo3,MA Yu3,DU Huiting3,XU Shoujun1,2(1.College of Agriculture,Inner Mongolia Minzu University,Ton
4、gliao 028043,China;2.Inner Mongolia CropForage Engineering Center,Tongliao 028000,China;3.Institute of Crop Breeding andCultivation,Inner Mongolia Academy of Agriculture and Animal HusbandrySciences,Hohhot 010000,China)Abstract:In order to screen two-row barley germplasm with excellent comprehensive
5、 traits,216 barley germ-plasm resources were selected as experimental materials,and comprehensive evaluation was carried out by corre-lation analysis,principal component analysis and cluster analysis.The results showed that the coefficient of varia-tion of traits such as grain weight per plant,grain
6、 number per plant,tiller number and main panicle length washigh,while the coefficient of variation of traits such as thousand grain weight,plant height,main panicle numberand main panicle weight was low,with the overall coefficient of variation ranging from 7.91%to 22.04%.The di-versity index ranged
7、 from 1.90 to 2.08,and the genetic diversity of 1 000-grain weight,subpanicle internode基金项目:内蒙古自治区自然科学基金项目(2021BS03035);内蒙古自治区科技计划项目(2021GG0007);内蒙古民族大学博士科研启动基金项目(BS569)作者简介:宋俊良,内蒙古民族大学农学院硕士研究生。通讯作者:徐寿军,内蒙古民族大学农学院教授,博士,硕士研究生导师。DOI:10.14045/ki.15-1220.2023.05.009第38卷第5期内蒙古民族大学学报(自然科学版)Vol.38No.52023年
8、09月Journal of Inner Mongolia Minzu UniversitySept.2023length and plant height was higher.The results of correlation analysis showed that there were interactions amongthe characters.The main panicle length was positively correlated with the number of grains per panicle and theweight of grains per pan
9、icle,the number of panicle per plant was positively correlated with the number of grainsper plant and the weight of grains per plant,and the weight of grains per panicle was positively correlated withthe weight of grains per plant.Based on the comprehensive evaluation and cluster analysis of princip
10、al componentanalysis,216 two-row barley were divided into 4 classes.Classshowed high culm and more grains per ear,class showed high culm,ear length and strong tillering ability,classshowed low grain number per ear and grainweight,and class showed low traits but longer internode under ear.Key words:B
11、arley;Diversity index;Correlation analysis;Cluster analysis大麦属一年生禾本科作物,是种植面积在世界排名仅次于小麦、水稻、玉米的重要粮食作物1。大麦营养丰富,具有生育期短、抗逆性强、适应性广、丰产性好等特性,兼具食用、饲用、酿酒及医药等用途2-3。近年来,我国耕地面积逐渐减少,土地盐碱化日益严重,水资源匮乏,大麦产量与我国有限耕地资源间的矛盾日益突出4-5。因此,增强大麦对环境的抗逆性,增加大麦丰产性是解决我国粮食作物产量提高的有效手段6。大麦依据棱型分为二棱大麦和六棱大麦,二棱大麦与六棱大麦品种间具有较大差异。六棱大麦种质资源分布广泛
12、,遗传多样性丰富7,赵斌等8表明,多棱大麦遗传基础广,类型丰富,可能与不同来源地生态类型差异大有关。陶红等9表明,六棱裸大麦抗倒性较差,二棱裸大麦抗倒性较强,同时,二棱裸大麦籽粒千粒质量相对较高。与六棱大麦对比,二棱大麦籽粒品质更适合用作酿造啤酒的原料,二棱大麦籽粒性状(穗粒数、千粒质量)及株型性状(株高、穗下节间长)相对稳定10,但二棱大麦在不同表型性状及试点间表现不同,穗长、单株穗数、单株粒质量、单株生物量等4性状变异系数较大,易受环境影响11。笔者对216份二棱大麦品种(系)农艺性状进行比较分析及评价,以期为不同用途二棱大麦品种的选育提供理论依据。1材料与方法1.1供试材料供试材料216
13、份二棱大麦品种(系)均由内蒙古自治区农牧业科学院提供,其品种编号及名称信息详见表1。表1参试材料信息Tab.1 Information of test materials12345678910111213146071199161901D-16021011无芒06P7407B08307B0840932-1(高蛋白)0942-3(高蛋白)1430R2001-172001-842011C/262011C/815556575859606162636465666768GranalHF05-11HOR12517HQ-1JaxanaJubeleteJubilantKH.GYONGYOSKHLEDIKHSEO
14、FIKIageskriaM-20M-21109110111112113114115116117118119120121122phmopckhh145phmopckhh146phmopckhh44矮白洋奥里斯特贝莱勒斯川农大 4 号川农大5号鄂大麦105鄂大麦256鄂大麦259鄂大麦263鄂大麦303鄂大麦425163164165166167168169170171172173174175176加-060711加-09加-11加-15加-16加-HY 460-6R京308-1卡扑兰德垦啤麦8号垦啤5号垦啤6号垦啤麦10号垦啤麦11号龙08D26编号品种名称编号品种名称编号品种名称编号品种名称第5
15、期宋俊良等:二棱大麦种质资源产量相关性状的遗传多样性分析及综合评价429内蒙古民族大学学报2023年151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253542302 HAR-R2B05-08112B10-43782B10-44612B10-44802B10-45112B10-45432B10-455696AC14-1997-11097B733A343A354-2A354-7BARQUEBEFNASHIIA-1BOAFECA2-1CEVADA DE 2 ORDENSCHAMONIXCULMAD
16、60-BPWMANEMMAF3不育甘啤4号F3不育齐台9919F3甘啤4号2F6不育2001-29F6甘啤4号2F7不育FLAGSHIPFORNOSAGm-1Gm-2GP1148-1GP1148-13GP1148-14GP1148-18GP1148-19GP1148-2GP1148-2369707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108MacgurieMACQUARIEMerit 57MUNDAHNOIRE MAROCP13-5PasadenaPoaHPortugue
17、se LandracePRESTIGEQUENCHQULNTARATAFEAS391SCARLETTSEBASTIANSetertionSKIFFSpanish Landrace-338CSpanish Landrace-349BSTEUA HHTABORATACLMORTR306V8(04)VB9721-1VB9733VertessVoyagerWDM00670WDM03195Z135V071WZDM00018ZF-3543ZF-3549ZF-3600ZF-3607epephmopckhh120phmopckhh1421231241251261271281291301311321331341
18、35136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162鄂大麦507鄂大麦513鄂大麦538鄂大麦934鄂大麦960鄂大麦9号法瓦维特法引一号法引二号法引二号沪麦97甘0416-1甘9821甘HF-05-1-11甘垦啤0215甘垦啤0520甘垦啤6号甘垦啤7号甘垦饲1号甘木甘啤3号甘啤5号甘啤6号甘啤7号赣大麦1号赣大麦1号X西南322冈2港啤一号国品 3 6哈林顿黑大麦8沪1154沪90-6573沪麦14号沪麦8号沪麦97-120黄长芒加-01加-03加-041011加05-3211
19、 150GY177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216龙11F6-1143龙啤麦4号陇啤2号马主三麦157蒙古国草麦蒙克尔北京大麦蒙啤麦1号蒙啤麦2号蒙啤麦3号蒙啤麦4号蒙啤麦8号蒙啤麦9号莆大麦7号莆大麦8号莆大麦8号01D-23奇台9919青野280陕95-17斯库纳四川177四川96015-0-6四川98003四川98003Z13300770四川98004四川MS匈M-23苏U啤麦5号苏啤6号
20、土耳其大麦西南322西91(高蛋白)西安91-2西南86911西引二号盐93166杨0187云南黑大麦早熟一号驻5紫青稞11编号品种名称编号品种名称编号品种名称编号品种名称续表14301.2试验设计试验于2021年在内蒙古通辽市内蒙古民族大学科技示范园区进行,采用随机区组设计,每份材料种植1行,行长2 m,行距0.5 m,每行播种40粒,播深34 cm,3次重复,栽培管理同常规试验田。于大麦成熟期每品种随机选取5株,调查株高、穗长、穗下节间长、旗叶高、主穗粒数、分蘖数、单株穗数;收获、晾晒后,测定主穗粒质量、单株粒质量、千粒质量。1.3数据处理利用Microsoft Excel 2019进行基
21、础数据的处理分析;采用SPSS 25.0进行相关分析、主成分分析;采用Origin 2021进行频数分布图绘制、聚类分析,聚类分析采用系统聚类法。表型多样性估计使用Shan-non-Wiener 多样性指数(H,Shannon-Wiener diversity index)来表示:H=-PilnPi,其中,Pi代表某一个性状第i级别的种质数占总种质数的比例。2结果与分析2.1大麦种质资源数量性状的变异特征对216份大麦种质资源数量性状进行变异分析(表2)。结果显示:11个性状上变化差异较大,变异系数在7.91%22.04%之间,其中,单株粒质量变异系数最大,为22.04%,千粒质量最小,为7.
22、91%;11个性状的遗传多样性指数变动范围为1.902.08,千粒质量和穗下节间长多样性指数最高,主穗粒数、分蘖数以及单株粒质量多样性指数最低,说明这216份大麦种质资源在农艺性状上存在较大差异,遗传变异类型丰富,遗传基础广,这对大麦种质资源育种提供了多样性,为优质种质资源的筛选提供了基础。表2216份二棱大麦种质多样性分析Tab.2 Diversity analysis of 216 two-row barley accessions性状株高/cm主穗长/cm主穗粒数单株粒数单株穗数分蘖数平均值80.968.458.841.5524.223.44129.7928.165.830.996.99
23、1.42最大值105.8217.1345.00280.5010.0013.70最小值53.275.9515.6774.603.904.50变异系数/%10.4417.5514.2021.6916.9820.30多样性指数2.021.921.901.941.951.90性状旗叶高/cm穗下节间长/cm主穗粒质量/g单株粒质量/g千粒质量/g平均值69.728.3325.623.631.390.217.191.5851.304.06最大值126.6336.082.2415.0259.98最小值48.6615.020.853.7938.26变异系数/%11.9514.1814.7922.047.91
24、多样性指数1.992.082.021.902.082.2参试材料各性状的频数分布图对216份大麦的11个表型性状绘制频数分布图(图1)。11个性状在总体趋势上均呈现正态分布,株高为7580 cm的品种有60份;大部分品种分蘖数在67之间;千粒质量在5055 g之间的品种数较多;不同品种旗叶高差距较大,数量最多的旗叶高是6570 cm,但也有少数品种旗叶高度在125130 cm间;216份种质资源中,穗下节间长在25 cm处品种数量达到峰值,随着长度的增加,品种数量逐渐下降;单株穗数、单株粒数、单株粒质量整体趋势大致相同,均为产量构成因素,进一步证明了随着穗数的增加,粒数与粒质量也随之增大。试验
25、品种中大部分品种主穗长在10 cm以内,随着主穗长的长度增加,品种数量降低;主穗粒数在2027粒间的品种数较多,且大部分在2225粒间;较多品种的主穗粒质量在1.11.5 g间,其余质量品种数较少。2.3大麦农艺性状的相关分析对216份大麦农艺性状进行相关性分析,结果表明,株高与主穗粒数、穗下节间长、旗叶高、单株粒质量、主穗粒质量和单株粒数呈显著正相关,主穗长与主穗粒数、旗叶高、主穗粒质量、单株粒数呈显著正相关,分蘖力与单株穗数、单株粒质量、单株粒数显著正相关(图2)。第5期宋俊良等:二棱大麦种质资源产量相关性状的遗传多样性分析及综合评价431内蒙古民族大学学报2023年80604020080
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