榆林市不同谷子品系农艺性状分析_李振姣.pdf

榆林市不同谷子品系农艺性状分析李振姣，王孟*，井苗，付治忠，强羽竹，王彩兰，李海录（榆林市农业科学研究院，陕西 榆林 719000）摘要：为了了解榆林市谷子分类特性及农艺性状的差异，对 2018 年榆林市多点区域试验的 12 个谷子品系的农艺性状进行了变异分析、相关分析、主成分分析、聚类分析，结果表明：产量的变异系数最大，为 29.79%，出谷率的变异系数最小，为 5.26%；产量与穗粗呈显著负相关，相关系数为-0.625，与千粒重呈显著正相关，相关系数为 0.698；主成分分析提取了产量性状因子、穗型因子、株型性状因子、出谷率4个主成分因子，累计贡献率高达91.24%；聚类分析结果显示，12个品系划分为 3 大类，并分别指出了提高产量的途径。研究结果显示榆林市有代表性的谷子品系在同一地区的差异及分类关系，可为榆林市高产谷子的选育提供理论基础。关键词：谷子；农艺性状；产量；榆林市中图分类号：S515文献标识码：A文章编号：2096-5877（2023）01-0019-04Analysis on Agronomic Characters of Different Millet Varieties in YulinLI Zhenjiao,WANG Meng*,JING Miao,FU Zhizhong,JIANG Yuzhu,WANG Cailan,LI Hailu(Yulin Academy of Agricultural Sciences,Yulin 719000,China)Abstract：In order to understand the differences in the classification characteristics and agronomic traits of millet inYulin,variation analysis,correlation analysis,principal component analysis and cluster analysis were carried out onthe agronomic traits of 12 millet lines in the multi-point regional test in Yulin in 2018.The results showed that thevariation coefficient of yield was the most with 29.79%,the variation coefficient of millet grain percentage was thelowest with 5.26%.There was a significant negative correlation between yield and ear diameter,and the correlationcoefficient was-0.625,and a significant positive correlation 1000-grain weight,the correlation coefficient was0.698.The principal component analysis extracted four principal component factors:yield character factor,panicletype factor,plant type character factor and grain yield rate,with a cumulative contribution rate of 91.24%.Clusteranalysis results showed that the 12 strains were divided into 3 groups by cluster analysis,and different ways to increase yield were pointed out.The results showed the difference and classification relationship of the representativemillet lines in Yulin in the same region,which could provide a theoretical basis for the breeding of high-yield milletin Yulin.Key words：Millet;Agronomic characters;Yield;Yulin谷子是我国古老的栽培作物之一，具有耐旱、耐贫瘠、抗逆性强、籽粒营养丰富、谷草品质优良的特点，在农业生产上有粮、饲兼用等多用途，在可持续农业发展中具有不可替代的作用。谷子在我国分布广泛，其主产区集中在我国东北、华北和西北地区1-2。中国谷子具有丰富的遗传多样性，收稿日期：2020-01-15基金项目：国家现代农业产业技术体系（CARS-06-14.5-B27）作者简介：李振姣（1989-），女，助理农艺师，硕士，主要从事谷子育种及技术推广工作。通讯作者：王孟，男，高级农艺师，E-mail:保存在国家种质资源库中的谷子资源有 2.7 万份3-5，但是谷子在不同的生态环境下栽培，会形成不同的形态学特征和农艺性状，谷子的产量受遗传和环境因素的控制，不同生态类型的谷子农艺性状有不同的表现6-8。因此，研究和探讨谷子的主要农艺性状对产量的影响，对加速育种进程有很大的推动作用。近年来，多元统计法被广泛用于小麦、玉米、大豆、花生等作物的遗传分析研究上9-15，并取得了不错的成绩。榆林是谷子的主产区，常年种植面积在 4.67万6.00 万 hm2，是榆林的传统作物16，本研究利用变异分析、相关分析、主成分分析等方法，对榆林李振姣等：榆林市不同谷子品系农艺性状分析东北农业科学2023，48（1）：19-22Journal of Northeast Agricultural SciencesDOI:10.16423/ki.1003-8701.2023.01.00520东 北 农 业 科 学48卷市多点区域试验的谷子品系的农艺性状进行分析，旨在为谷子新品种培育提供理论基础。1材料与方法1.1试验材料供试材料为 2018 年参加榆林市南北五个县区多点区域试验的12份谷子材料（表1）。表 1试验材料编号123456789101112品系名称yg9M56-1M98-2K2091-2S748安5150M1530-1C23-3M400-6yg5M1530-2C24-1来源榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院安阳市农业科学研究院安阳市农业科学研究院榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院榆林市农业科学研究院1.2试验设计本试验在榆林市农业科学研究院试验示范基地进行。试验采用随机区组设计，每个品种 3 次重复，小区面积 16.5 m2，每个小区 6 行，行长 5.5m，行距0.5 m，密度1.8万株/667 m2，设保护行。1.3田间管理试验地前茬为山药，土质为沙壤土，2018 年 5月 13 日播种，人工开沟，人工撒种。播前整地时施入牛粪 15 m3/hm2、磷酸二铵 300 kg/hm2、尿素 75kg/hm2、硫酸钾 75 kg/hm2。4 月 24 号施辛硫酸防治地下害虫，7月 5日追尿素 150 kg/hm2，7月 25日追尿素150 kg/hm2，生育期内除草3次，灌溉6次。1.4调查内容及数据分析按照国家谷子区域鉴定试验调查记载项目及标准进行，田间调查各性状及室内考种，采用 Excel 对 试 验 数 据 进 行 变 异 分 析，Spass statisticsV22.0 进行相关分析，SAS 8.1 进行主成分分析、聚类分析。2结果与分析2.1农艺性状的变异分析从表 2 可以看出，12 个谷子品系的主要农艺性状都有不同程度的差异，其中产量的变异系数和标准差最大，为 29.79%和 1 642.93，说明产量的离散度大，变异程度高。出谷率的变异系数最小，为 5.26%，说明出谷率的离散程度小，稳定性较高。表 2不同谷子品系农艺性状的变异分析性状株高(cm）穗长(cm)穗粗(cm)单穗重(g)穗粒重(g)出谷率(%)千粒重(g)产量(kg/hm2)最大值183.0030.602.9728.0025.5091.103.048 451.00最小值131.7022.532.3617.5014.5075.502.112 061.50平均数148.7825.532.7323.7119.4781.842.575 515.20标准差16.972.870.193.773.704.300.291 642.93变异系数（%）11.4111.237.1115.9019.025.2610.7229.792.2农艺性状的相关分析从表 3 中可以看出，产量与穗粗呈显著负相关，相关系数为-0.625，与千粒重呈显著正相关，相关系数为 0.698，说明提高千粒重，降低穗粗能够提高谷子产量。单穗重与穗粒重呈极显著正相关，且相关系数最大，为 0.965。千粒重与单穗重呈显著正相关，出谷率与穗长呈显著负相关，与表 3谷子主要农艺性状之间的相关系数性状株高穗长穗粗单穗重穗粒重出谷率千粒重产量注：“*”表示 1%水平上差异显著，“*”表示 5%水平上差异显著株高10.1590-0.534-0.528-0.246-0.21-0.171穗长10.003-0.481-0.566-0.577*-0.21-0.404穗粗10.0440.031-0.025-0.486-0.625*单穗重10.965*0.4250.628*0.488穗粒重10.647*0.5520.544出谷率10.1210.49千粒重10.698*产量11期李振姣等：榆林市不同谷子品系农艺性状分析21穗粒重呈显著正相关，说明构成谷子产量的因素是相互制约的，协调好产量因素对提高谷子产量有重要的作用。2.3谷子品系农艺性状的主成分分析由于各种主成分之间是一个独立的系统，各主成分之间不存在相关性，并且数值直观容易分析，因此对谷子 8个农艺性状进行主成分分析，结果见表 4。在所有的主成分构成中，主要信息集中在前 4 个主成分，累计贡献率达到 91.24%，其中，第一主成分贡献率最高，为 49.04%，第二主成分贡献率为 20.67%，第三主成分和第四主成分的贡献率分别为13.20%和8.33%。在第一主成分中，特征值较高的为单穗重和穗粒重，为 0.44和 0.47，说明第一主成分是这两个农艺性状的综合反映，第一主成分主要是产量性状因子。第二主成分中特征值较高的为穗粗，为0.68，说明第二成分是穗粗的综合反映，主要是穗型因子。第三主成分中特征值较高且为正值的是穗长，为 0.50，这个指标对第三主成分产生正向影响，特征值较高且为负值的是株高和出谷率，分别为-0.53 和-0.51，说明第三主成分大时，株高较矮，出谷率较低，即为矮秆、长穗，结实率差的品种。第四主成分中特征值较高且为正值的是株高，为0.68，说明第四主成分是株型性状因子。2.4聚类分析以 8 个数量性状的均值为基础数据，利用SAS 8.1 软件通过类平均法对 12 个谷子品系进行聚类分析（图 1），根据得到的聚类图，以欧式距离0.87 为阈值，可划分为 3 大类，第一类包括 yg9，yg5；第 二 类 包 括 K2091-2，M1530-1，S748，安5150；第三类包括 M56-1，M98-2，M400-6，C23-3，C24-1。聚在同一类的遗传差异小，亲缘关系较近。对三大类谷子品系的农艺性状求平均值，结果见表5。表 53个类别谷子农艺性状平均值类别第类第类第类株高（cm）157.55138.15156.52穗长（cm）24.5923.9427.78穗粗（cm）2.432.772.77单穗重(g)24.2526.3820.50穗粒重(g)19.7522.6316.02出谷率(%)81.4585.6878.52千粒重(g)2.952.622.38产量(kg/hm2)8 137.506 090.453 981.60 yg9yg5K2091-2M1530-2S748安5150M1530-1M56-1M98-2M400-6C23-3C24-10.00.10.20.30.40.50.60.71.21.11.00.90.8图 1不同谷子品系主要农艺性状聚类图表 48个农艺性状的 4个主成分的特征值、贡献率和累积贡献率项目特征值贡献率（%）累计贡献率（%）株高穗长穗粗单穗重穗粒重出谷率千粒重产量主成分13.9249.0449.04-0.26-0.32-0.130.440.470.340.360.39主成分21.6520.6769.71-0.23-0.210.680.180.220.21-0.39-0.40主成分3-0.5313.2082.91-0.530.500.070.290.10-0.510.29-0.19主成分40.678.3391.240.68-0.130.360.290.13-0.350.40-0.07从表 5 可以看出，第类产量最高，株高和千粒重最高，穗粗最小，其他农艺性状都居中，说明第一类别品系的产量受各种农艺性状影响较为均等，这种材料应着重以增加穗粗来提高产量。第类别产量居中，单穗重、穗粒重、出谷率最高，株高和穗长最小，因为增加株高不利于机械化收获，所以应该着重以增加穗长来提高产量。第类别产量最低，穗长最长，株高和穗粗居中，其他性状都最小，这类材料应该着重以增加单穗重、穗粒重、出谷率、千粒重来获得高产。22东 北 农 业 科 学48卷3讨论本研究结果显示，出谷率的变异系数最小，为5.26%，产量的变异系数最大，为 29.79%。王瑞等17、魏萌涵等18研究结果均显示，产量的变异系数最大，出谷率的变异系数最小，说明出谷率和产量两个性状在同一地区的变化程度基本一致。方路斌等19研究表明，不同性状变异系数的变幅为 1.52%44.25%，其 中 出 谷 率 的 变 异 系 数 为6.56%，这与本研究结果相近。各农艺性状相关分析方面，本研究表明单穗重与穗粒重呈极显著正相关，产量与穗粗呈负相关，与千粒重呈正相关。陈家敬等20、吕建珍等21研究均表明，单穗重与穗粒重呈极显著正相关，与本研究一致。赵禹凯等2研究发现谷子单株产量与单位面积穗数、单穗重呈显著正相关，与穗粒重呈极显著正相关。在主成分分析法中，各主成分之间不存在相关性，是一个相对独立的指标体系。本研究主成分分析中提取了产量性状因子、穗型因子、株型性状因子、出谷率四个主成分，代表了 91.24%的信息量。在实际育种工作中，不可能同时兼顾各个农艺性状，根据主成分提取出的各主成分特征向量，可以重点关注单穗重、穗粗、出谷率、株高等主要农艺性状。本研究通过聚类分析在欧式距离为 0.87时把12 个谷子品系分为 3 大类，同时指出 3 个类别提高谷子产量的途径。白玉婷等22在欧氏距离为4.0时，将31个谷子品系分为5大类。虽然聚类方式不一样，但都反映了谷子群体某些性状的差异。4结论榆林市区域试验的谷子品系产量与穗粗和千粒重的相关性最好，通过主成分分析提取了产量性状因子、穗型因子、株型性状因子、出谷率四个主成分，累计贡献率高达 91.24%，基本上可以反映谷子植株生长和产量状况，通过类平均法聚类分析把12个谷子品系分为3大类。参考文献：1 刘斌，李书田，王显瑞，等.谷子主要农艺性状的分析J.种子，2014，33（5）：88-90.2 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