37份谷子農藝性狀多樣性與相關性分析

李濤 高志軍 楊文耀

摘 要：以37份谷子材料的14個農藝性狀為研究對象，對3個質量性狀遺傳多樣性，14個農藝性狀的變異系數、聚類及相關性進行分析。結果表明：質量性狀的遺傳多樣性范圍在0.40～1.16;變異系數（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，該品種穗頸長度較長、穗碼數較多，株高和主莖節數均為最低;小區產量與株高、主穗長、穗粒重、單穗重、千粒重呈極顯著正相關，與刺毛長度呈顯著正相關，與莖稈粗度呈極顯著負相關。該研究對種質資源利用、雜交父母本選配及定向育種具有重要的指導意義。

關鍵詞：谷子;遺傳多樣性;變異系數;聚類分析;相關性分析

中圖分類號 S515文獻標識碼 A文章編號 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，細胞染色體2n=18[2]。谷子去殼后為小米[3]，其營養豐富，含蛋白質和氨基酸、脂肪和脂肪酸、碳水化合物、多種維生素及礦物質等，可滿足人體必需的六大營養素要求[4]?！妒澄锉静荨分袕娬{小米有益氣補虛、潤腸健胃、養心安神之效[5]。隨著人們對小米保健功效的認識，各種小米深加工制品陸續出現，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灣地區的小米酒等[6]。

中國是谷子最大的發源地，擁有極其豐富的種質資源，地方品種眾多[7]，具有廣泛的形態學、遺傳學差異。通過各地谷子性狀的遺傳多樣性、相關性等分析，不僅可以對谷子進行準確、高效的分類，而且對優質雜交親本選配、定向育種等具有重要的指導意義。

1 材料和方法

1.1 試驗材料 供試材料由內蒙古自治區農牧業科學院作物所和鄂爾多斯農科院提供，詳見表1。于2019年5月4日種植于內蒙古自治區鄂爾多斯市農業科學院試驗基地。

1.2 試驗設計 試驗采取隨機區組設計，3次重復，3行區，行長5m，行距0.33m，小區面積5m2。本試驗中谷子生育期嚴格按照相應時間進行田間記錄;在谷子的完熟期進行田間掛牌，收獲后測量主莖節數、株高、粒色等14個質量性狀及數量性狀等指標，并將質量性狀量化分析。

粒色：黃=1，白黃=2，紅=3;

植株顏色：綠=1，黃綠=2，黃=3，紅=4，紫=5;

刺毛長度：短=1，中=2，長=3。

試驗數據采用Excel軟件和SPSS 19.0軟件進行統計分析。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，計算公式：H′=-∑（Piln（Pi）），其中Pi為某一性狀第i個級別出現的概率。在聚類過程中，種質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），同時對所有農藝性狀進行單因素方差分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 參試谷子主要農藝性狀的遺傳多樣性

2.1.1 質量性狀的遺傳多樣性 表2為供試材料的3個質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%、白黃出現概率為3/111=2.7%、紅色出現的概率為9/111=8.1%，粒色的遺傳多樣性指數為0.4;（2）植株顏色出現綠色的概率為62/111=55.9%、黃綠出現的概率為11/111=9.9%、黃色出現的概率為29/111=26.1%、紅色出現的概率為6/111=5.4%、紫色出現的概率為3/111=2.7%，植株顏色的多樣性指數為1.16;（3）刺毛長度為短的概率為36/111=32.4%、刺毛長度為中的概率為57/111=51.4%、刺毛長度為長的概率為18/111=16.2%，刺毛長度的遺傳多樣性指數為1.00。

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

2.2 參試谷子品種主要農藝性狀方差分析 由表4可知，14個農藝性狀的方差均在0.01水平上表現出極顯著差異水平，說明37個谷子品種之間差異表現明顯，適于下一步農藝性狀分析。

2.3 參試谷子品種農藝性狀聚類分析 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、2012150085、2012150368、峰紅4號和金谷5號共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號共4份品種，該類群穗碼數較少、穗粒重較重，具有很強的增產潛力。第3類為赤優抗谷1號、濟谷15、濟谷12、2017035、滄谷7號、冀谷41、2016027、中谷9號、濟谷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、2016003、滄谷9號、晉谷18、資源039共24份品種，該類群穗粗較粗、穗碼數最多、小區產量較高。第4類只有2016007，該品種除穗頸長度較長、穗碼數較多外，其他性狀都較低，其中株高和主莖節數均為最低，可以考慮作為抗倒伏品種或者草谷子品種種植。

2.4 參試谷子品種農藝性狀的相關性分析 對37份谷子主要農藝性進行相關性分析可知：株高與主莖節數、穗莖長度、主穗長、穗粗、穗粒重、單穗重、千粒重、小區產量呈極顯著正相關;主莖節數與穗粗、莖稈粗度、單穗重呈極顯著正相關，與穗粒重呈顯著正相關，與刺毛長度呈極顯著負相關;穗莖長度與主穗長呈極顯著正相關，與千粒重呈顯著正相關;主穗長與穗粒重、單穗重、千粒重、刺毛長度、小區產量呈極顯著正相關，與穗碼數呈顯著正相關;穗粗與穗粒重、單穗重呈極顯著正相關，與莖稈粗度呈顯著正相關;莖稈粗度與穗碼數呈極顯著正相關，與穗粒重、單穗重呈顯著正相關，與粒色、小區產量呈極顯著負相關;穗碼數與千粒重、粒色、植株顏色呈極顯著負相關;穗粒重與單穗重、千粒重、小區產量呈極顯著正相關;單穗重與單穗重、小區產量呈極顯著正相關;千粒重與刺毛長度、小區產量呈極顯著正相關;粒色與植株顏色呈極顯著正相關，與刺毛長度呈顯著正相關;植株顏色與刺毛長度呈極顯著正相關;刺毛長度與小區產量呈顯著正相關。

3 結論與討論

本研究利用37份谷子材料的14個性狀數據，對谷子農藝性狀遺傳多樣性及其變異系數進行了綜合評價。質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）;農藝性狀變異系數（CV）變幅在9.32%～59.79%，變異系數最小的是莖稈粗度（9.32%），變異系數最大的是植株顏色（59.79%）。其中，植株顏色的遺傳多樣性指數和變異系數均為最大，說明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，該類群穗碼數較少、穗粒重較重，具有很強的增產潛力，可以進行多年人工定向選擇、優化栽培措施，使整體產量大幅度提高;第3類共24份品種，該類群穗粗較粗、穗碼數最多、小區產量較高，適用于優質、高產品種的雜交親本選配;第4類只有2016007，該品種除穗頸長度較長、穗碼數較多外，其他性狀都較低，其中株高和主莖節數均為最低，可以考慮作為抗倒伏品種或者草谷子品種種植。

小區產量、穗粒重均與產量高低有著直接關系。任芹勇等[8]以65份谷子材料為基礎，對谷子農藝性狀進行相關性分析，結果顯示，穗粒重與穗長、穗粗、千粒重、單穗重呈極顯著正相關。本試驗相關分析可知，穗粒重與單穗重、千粒重、小區產量、株高、主穗長、穗粗呈極顯著正相關，與主莖節數、莖稈粗度呈顯著正相關。2個試驗結果基本一致，說明提高谷子產量需選擇單穗重及千粒重較重、小區產量較高、株高相對較高、穗長較長、穗粗較粗、主莖節數較多、莖稈粗度較粗的谷子品種。王丹丹等[9]對不同谷區的53份谷子材料進行相關性分析，結果表明，穗長、節數（葉片數）、穗粗、穗重和千粒重均與產量呈極顯著正相關，株高與產量呈顯著正相關。本試驗中，小區產量與株高、主穗長、穗粒重、單穗重、千粒重呈極顯著正相關，與刺毛長度呈顯著正相關，與莖稈粗度呈極顯著負相關。本研究不僅與王丹丹等研究結果相符，而且說明刺毛長度越長的谷子品種產量越高，猜測刺毛長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較重，但其產量會大幅度降低，因此控制適宜的莖稈粗度是高產、穩產的重要條件。

農藝性狀的表現不僅是由遺傳因素決定的，也受到環境因素的影響。對谷子遺傳多樣性的研究，可以為種質資源利用、親本選配、定向性狀選擇等提供理論基礎和科學依據。

參考文獻

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

[9]王丹丹，希日格樂，孫宇燕，等.谷子農藝性狀相關性與食味品質分析[J].內蒙古農業大學學報（自然科學版），2015，36（04）：29-37.

（責編：張宏民）