糜子骨干种质遗传多样性和遗传结构分析

【目的】糜子生育期短、耐干旱、耐瘠薄、水分利用效率高,了解糜子资源的遗传多样性和遗传结构,为今后糜子杂交育种、种质创新、挖掘抗旱基因及资源的高效利用提供理论依据。【方法】采用表型鉴定和SSR分子标记对糜子资源进行遗传多样性检测。利用模糊隶属函数法分析糜子种质的株高、主穗长、叶片长、叶片宽、主茎节数、主茎粗、单株穗重、单株粒重和千粒重9个表型性状的分布情况。利用DPS7.05软件进行表型性状的遗传多样性分析、相关性分析和主成分分析,综合评价糜子种质资源的优劣。利用CTAB法提取糜子嫩叶基因组DNA,并利用SSR分子标记技术对不同地区的96份糜子种质资源的基因组DNA进行PCR扩增,后经8%聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染后显色。利用PowerMaker 3.25软件计算每对引物的等位基因数（A）、主要等位基因频率（M）、基因多样性指数（He）和多态性信息含量指数（PIC）,并进行N-J遗传距离的统计分析;利用Structure 2.3.1分析群体遗传结构。【结果】糜子表型遗传多样性分析表明：9个表型性状分布集中,且绝大部分呈极显著相关;单株粒重和单株穗重遗传变异最丰富,不同省份的资源在表型性状上表现出不同的遗传多样性,山西资源表型遗传多样性最丰富。采用主成分分析法和综合评价法表明,内糜1号的综合性状表现最差,宁糜15号的综合性状表现最好。采用19对SSR引物对96份糜子种质资源进行遗传多样性分析,共检测出112个等位变异;每个位点的等位变异数为3-9个,平均5.9个;平均主要等位基因频率为0.7045;平均基因多样性指数为0.4097;平均多态性信息含量位点百分数为39.2%。不同地理来源糜子种质资源的遗传多样性分析表明,各省份间糜子资源的亲缘关系均较近;山西省资源的基因多样性指数及多态性信息含量百分数最高,分别为0.357和33.01%。基于模型的遗传结构分析和基于遗传距离的聚类分析将试验材料划分为3个类群,两种分类结果有一定相似性,皆与生态环境密切相关。【结论】糜子遗传变异较为丰富,遗传多样性高,尤其是山西糜子资源的遗传多样性最丰富;不同地理来源的糜子种质资源亲缘关系均较近,且其遗传多样性与生态环境密切相关。     

糜子种质资源表型比较分析

为明确内蒙古赤峰不同生态区糜子种质资源的表型差异,本研究引进特早熟区、早熟区、中熟区和晚熟区共516份糜子材料,连续两年在赤峰地区进行糜子种质资源表型鉴定及比较分析。在不同年份的田间调查中,2021年生育期相对较集中的是晚熟区的糜子品种。2022年生育期相对较集中的是早熟区的糜子品种。2021年、2022年特早熟区糜子品种均表现植株矮、茎秆细、叶片短而细,叶片数少,遗传多样性整体相对较低。2021年早熟区糜子品种植株偏低,植株茎秆粗,叶片宽且长,叶片数较少;2022年表现植株偏低,植株茎秆较细,叶片较窄,叶片数较少但叶片最长。2021年中熟区糜子品种的植株最高、茎秆较粗、叶片数最多;2022年表现植株较高、茎秆较粗且叶片短而宽。2021年晚熟区糜子品种的植株较高、茎秆较粗;2022年表现植株最高、茎秆最粗且叶片数最多。各生态区糜子品种产量性状的遗传多样性差异不大,特早熟区品种主穗重、主穗粒重的遗传多样性相对较低;早熟区品种的主穗重、草重的遗传多样性相对较高;中熟区品种主穗长度、草重的遗传多样性相对较低,千粒重的遗传多样性相对较高;晚熟区品种的主穗长度、主穗粒重的遗传多样性相对较高;千粒...     

40份糜子品种的表型性状鉴定与遗传多样性分析

通过方差及聚类分析,对40份糜子品种(19份糯性品种,21份粳性品种)主要表型性状进行了鉴定与遗传多样性分析。结果表明,不同品种间性状差异较大。其中,产量内糜6号最高,达6 260.3 kg/hm2;其次依次为陇糜6号、陇糜11号,分别为5 820.3,5 760.3 kg/hm2;产量较低的品种为雁黍8号(2 640.1 kg/hm2)、晋黍6号(2 865.1 kg/hm2)、赤黍1号(3 790.2 kg/hm2)。相关性分析结果显示,产量与单株粒质量、单穗粒质量存在极显著正相关,与主穗长间存在显著正相关。遗传多样性分析结果显示,各性状变异系数不同,其中,生育期性状变异系数最低,仅为6%,而单株粒质量、单穗粒质量等变异系数在10%～20%,有效分蘖变异系数最高,为21%;各性状形态多样性指数范围在0.973 7～0.983 9,存在丰富的遗传变异。基于10个主要表型性状的聚类分析结果显示,40份糜子品种的聚类结果在卡方距离为2.94处,分为4大类群;但分类结果显示,来源于同一生态区同一系列的品种没有严格划为同一类群,具体为第I类群含2个亚群,第1亚群有6个品种,第2亚群有9个品种,第II,III类群分别包含4,6个品种,第IV类群包含2个亚群,第1亚群有8个品种,第2亚群有7个品种。     

96份糜子种质的遗传多样性分析

以96份糜子种质资源为试材,对其9个农艺性状的遗传多样性进行了分析。结果表明：糜子种质资源遗传变异丰富,其中,主茎粗变异系数最大（35.54％） ,其次是单株粒重（26.36％）和单株穗重（25.15％）;除主茎节数外,其他农艺性状的遗传多样性指数均＞0.8。基于农艺性状的聚类分析和主成分分析结果显示,96份糜子种质分为4大组群;主要农艺性状可归纳为株高、主穗长、单株粒重、单株穗重、千粒重5个主成分,累计贡献率为89.417％。该结果可为糜子育种时选配亲本提供参考依据。     

23份粳性糜子品种的遗传多样性分析

为了筛选出优良的糜子种质资源,对23个粳性糜子品种的7个农艺性状进行了遗传多样性研究。结果表明:参试的23份糜子品种遗传多样性比较丰富,穗粒重的遗传多样性指数最高,为2.38,主茎节数的多样性指数最低,为1.34。基于农艺性状的聚类分析把23份种质分为4大组群,其中,第二组群的内糜1号材料属于早熟、大穗、矮秆种质,应作为糜子杂交育种的亲本加以重点利用。     

菜心种质资源的主成分与聚类分析

为了评价27份菜心种质资源的表型多样性,利用株高等8个表型性状进行了主成分分析和聚类分析。结果表明,8个性状的平均变异系数为44.01%,主薹粗度、主薹重量、叶重和单株重等都具有较大的变异系数,表现出丰富的表型多样性,部分性状间相关性达显著水平。27份种质资源的绝大部分信息可由主薹因子和叶片因子来表示,优异种质资源表现为主薹增高、增粗和增重,叶片数量减少和重量降低。聚类分析将27份种质资源分为三大类,主要集中在第1类群,种质的遗传距离较近,表明遗传基础狭窄。第1类包括18份资源,8个性状的性状值偏低,第2类7个资源的性状值高于第1类,主薹的粗度和重量最大,第3类2个资源除了主薹的粗度和重量低于第2类外,其余性状值都是最高的。结合主成分和聚类分析可以初步判定27份种质资源的表型多样性,第2类是比较优异的种质资源。可为菜心表型多样性的研究与应用提供基本信息。     

菜心种质资源的主成分与聚类分析

为了评价27份菜心种质资源的表型多样性,利用株高等8个表型性状进行了主成分分析和聚类分析。结果表明,8个性状的平均变异系数为44.01%,主薹粗度、主薹重量、叶重和单株重等都具有较大的变异系数,表现出丰富的表型多样性,部分性状间相关性达显著水平。27份种质资源的绝大部分信息可由主薹因子和叶片因子来表示,优异种质资源表现为主薹增高、增粗和增重,叶片数量减少和重量降低。聚类分析将27份种质资源分为三大类,主要集中在第1类群,种质的遗传距离较近,表明遗传基础狭窄。第1类包括18份资源,8个性状的性状值偏低,第2类7个资源的性状值高于第1类,主薹的粗度和重量最大,第3类2个资源除了主薹的粗度和重量低于第2类外,其余性状值都是最高的。结合主成分和聚类分析可以初步判定27份种质资源的表型多样性,第2类是比较优异的种质资源。可为菜心表型多样性的研究与应用提供基本信息。     

外引水稻种质资源表型性状遗传多样性分析

为了解新疆维吾尔自治区(以下简称新疆)和其他地区、国家外引水稻种质资源间的遗传多样性水平,利用32个表型性状对105份新疆水稻种质资源和253份其他地区、国家外引水稻种质资源进行表型性状遗传多样性、主成分和聚类分析。结果表明:水稻种质资源数量性状的平均变异系数为16.73%,变异系数最大的是二次枝梗数(32.22%),最小的是谷粒宽(6.82%)。新疆水稻种质资源数量性状的平均遗传多样性指数为1.95,质量性状为0.51;其他地区、国家水稻种质资源数量性状的平均遗传多样性指数为2.02,质量性状为0.40。通过主成分分析,将16个数量性状转换为5个主成分,提供的信息量分别占总信息量的84.66%(新疆)和84.60%(其他地区、国家)。利用UPGMA法,将参试材料划分为5类,第1类群包含201份材料,其中新疆材料65份,为穗粒数多的品种;第2类群包含5份材料,为高秆、大穗但结实率较低的品种;第3类群包含32份材料,为着粒密度较稀、穗粒数较少的品种;第4类群包含118份材料,其中新疆材料有36份,此类群的每穗总粒数和每穗实粒数少于全部材料平均值但高于第3类群平均值;第5类群只包含2个材料,与其他材料亲缘关系较远,遗传差异较大。新疆水稻种质资源和其他地区、国家外引水稻种质资源之间有一定的遗传差异,在育种工作中可挖掘不同地区资源的有利基因,增加遗传多样性。     

新疆海岛棉种质资源表型性状遗传多样性分析

[目的]分析当前新疆海岛棉种质资源的遗传多样性,为新疆海岛棉种质资源的评价、保护及有效利用提供依据.[方法]选取新疆选育具有代表性的130份海岛棉品种/系,基于其24个主要表型性状进行变异度、Shannon-Wiener多样性指数及Q型聚类分析.[结果]24个表型性状平均变异系数为25.77;,叶片大小变异系数(53.32;)最大,整齐度指数变异系数(1.00;)最小;平均遗传多样性指数为1.439,单株结铃数多样性指数(2.237)最大,纤维颜色多样性指数(0.288)最小;数值型性状遗传多样性水平极显著高于描述型性状,但其变异度不如后者丰富.当欧氏距离为20 h,130份新疆海岛棉资源被聚为Ⅰ(60份材料)、Ⅱ(70份材料)2个大类群,当欧氏距离为15时,Ⅰ类群被划分为A(26份材料)和B(34份材料)2个亚群,Ⅱ类群被划分为C(10份材料)和D(60份材料)2个亚群,且各类群之间部分纤维品质指标差异显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01).[结论]新疆海岛棉种质资源表型性状的变异度丰富、遗传多样性较高,数值型性状有遗传改良和利用潜力,有明显的类群关系,且各聚类群之间表现出了明显区域性和显著品质差异性.     

33份糜子主要农艺性状的遗传多样性分析

为了筛选出优良的糜子种质资源,对33份糜子品种的11个农艺性状进行了相关性、遗传多样性研究。结果表明,以欧氏距离为15将33份糜子品种划分为四大类,将第Ⅰ类与第Ⅲ类作为组合亲本进行杂交组配,可以选育出抗折断、抗倒伏、耐密性好、高产的糜子新品种。基于11个糜子农艺性状进行相关性分析,发现小区产量与穗柄长、穗型、秆色呈（极）显著负相关,与穗粒重、千粒重、分蘖个数呈极显著正相关。参试的33份糜子品种遗传多样性比较丰富,粒色的遗传多样性指数最高（1.25）,秆色的多样性指数最低（0.47）。     

六棱大麦品种（系）主要农艺性状分析

为筛选创制优异种质,对27份六棱大麦品种（系）的株高、穗长、千粒重、穗粒数、有效穗、产量、不孕粒等主要农艺性状进行分析。结果表明,六棱大麦品种（系）不孕粒（变异系数52.04%）、籽粒产量（变异系数22.44%）、穗长（变异系数21.51%）及有效穗（变异系数14.76%）的变异范围较大,而株高（变异系数8.15%）、千粒重（变异系数 8.98%）和穗粒数（变异系数12.74%）变异范围相对较小,六棱大麦品种选育的增产结果主要表现在有效穗数的适当提高;相关分析可知,六棱大麦品种（系）主要农艺性状之间的相关性比较复杂,有效穗与产量呈极显著正相关;主成分分析把27份供试材料的主要性状进行降维因子分析,使其累计贡献率达85.5807%;六棱大麦品种（系）在遗传距离10水平上可聚为三大类：矮秆多穗型,高秆大穗型,中秆中穗型。     

糜子不同性状对光周期的响应及综合评价

为探讨不同品种糜子各性状指标对光周期的反应,通过遮阴棚处理,设置6、9、12 h光照和自然光照（对照）4个光周期环境,调查15份糜子材料的生育期、农艺性状、产量和短日抽穗促进率的光反应特性,以11个性状指标的相对敏感度值分析各性状指标的光周期敏感度,并采用2种综合评价方法对15个糜子品种的光周期敏感性进行综合评价。结果表明,糜子在三叶期进入光敏感期,12 h光照处理为糜子短日处理标准。与自然日照相比,短日处理缩短了糜子抽穗期,株高、分蘖数、穗长、主穗小穗数、千粒质量、主茎节数和产量随着日照时数的缩短整体上呈递减趋势,日照时数低于6 h或高于12 h均会减少糜子叶片数、缩短糜子穗颈长度,降低糜子有效穗数,短日出穗促进率相对较低的品种表现为更强的适应性。11个性状指标的光周期相对敏感度值在-0.7~1.6之间,株高和主穗小穗数的光周期相对敏感度最强,其次是有效穗数、生育期、主穗长,叶片数和千粒质量的敏感度较弱,结合主成分分析结果显示,株高和主穗小穗数可作为主要评价指标,主穗长和生育期可作为参考评价指标,千粒质量和叶片数不适合做为评价光周期敏感性指标,光周期综合指标评价D值显示‘赤糜2号’和‘固糜21号’为光周期低敏感型糜子品种。     

新疆栽培杏品种间亲缘关系及表型性状的遗传多样性研究

以40个新疆杏品种为供试样本,通过聚类分析新疆栽培杏品种间亲缘关系,以主成分分析和计算表型性状的标准差、变异系数、辛普森多样性指数和香农-威纳指数的方法,进一步探讨新疆杏表型性状的遗传多样性特点。当欧式距离为5.0时,40份供试品种划分为5组。22项数值型指标的变异系数幅度:0.1%～15.4%,香农-威纳指数幅度:4.71～5.32,辛普森指数幅度:0.95～0.98。供试样本33个表型性状主成分分析得出叶片颜色,叶背茸毛等前12个成分因子累计贡献率达到85.594%。聚类分析表明,供试样本中和田亚群的品种与库车亚群的品种间亲缘关系最近,与喀什亚群的品种间的亲缘关系较远。综合变异系数、香农-威纳指数、辛普森指数分析表明,供试新疆栽培杏品种叶面积、可溶性固形物、果形指数在供试品种间的遗传多样性丰富,叶片长、花冠直径、单果重、核鲜重的遗传性状相对稳定。主成分分析表明,叶相关形态指标是评价新疆栽培杏表型性状遗传多样性的重要指标,叶片长、叶片宽、叶片颜色、叶背茸毛、叶片形状、叶基形态、叶尖形态、叶缘形态、叶面形态、叶形指数、叶面积、叶炳长12个主成分因子可以代表新疆栽培杏表型性状遗传多样性的大部分信息,但不是反映新疆栽培杏遗传多样性的唯一标准。     

不同生态区谷子种质资源表型比较分析

为明确不同生态区谷子种质资源的表型,从春播特早熟区、春播中熟区、春播晚熟区引进435个谷子品种,在赤峰地区进行表型鉴定及比较分析。结果表明,3个生态区谷子品种的生育期、农艺性状、产量性状差异显著。春播特早熟区谷子品种生育期平均值为（98.35±13.00）d,分蘖多、植株矮、主茎粗、旗叶短、主穗小、穗粒重、出谷率高、产量中等,表型性状遗传多样性整体较低;春播中熟区谷子品种生育期平均值为（11307±8.63）d,分蘖少、植株高、穗下节长、主茎细、旗叶短、主穗大、穗粒重、出谷率高、产量较低,产量性状遗传多样性整体较高;春播晚熟区谷子品种生育期平均值为（125.80±6.76） d;穗下节短、主茎粗、旗叶长、主穗大、穗粒轻、出谷率低、产量较高,农艺性状遗传多样性整体较高。利用标准化处理后的16个表型进行聚类分析,可将参试品种划分为4大类群,类群Ⅰ品种中熟、生物量大、出谷率和产量较高,类群Ⅱ品种晚熟、生物量小、出谷率和产量较低,类群Ⅲ品种早熟、生物量小、产量较高,类群Ⅳ品种中晚熟、生物量大、产量较高。     

不同生态区谷子种质资源表型比较分析

为明确不同生态区谷子种质资源的表型,从春播特早熟区、春播中熟区、春播晚熟区引进435个谷子品种,在赤峰地区进行表型鉴定及比较分析。结果表明,3个生态区谷子品种的生育期、农艺性状、产量性状差异显著。春播特早熟区谷子品种生育期平均值为（98.35±13.00）d,分蘖多、植株矮、主茎粗、旗叶短、主穗小、穗粒重、出谷率高、产量中等,表型性状遗传多样性整体较低;春播中熟区谷子品种生育期平均值为（11307±8.63）d,分蘖少、植株高、穗下节长、主茎细、旗叶短、主穗大、穗粒重、出谷率高、产量较低,产量性状遗传多样性整体较高;春播晚熟区谷子品种生育期平均值为（125.80±6.76） d;穗下节短、主茎粗、旗叶长、主穗大、穗粒轻、出谷率低、产量较高,农艺性状遗传多样性整体较高。利用标准化处理后的16个表型进行聚类分析,可将参试品种划分为4大类群,类群Ⅰ品种中熟、生物量大、出谷率和产量较高,类群Ⅱ品种晚熟、生物量小、出谷率和产量较低,类群Ⅲ品种早熟、生物量小、产量较高,类群Ⅳ品种中晚熟、生物量大、产量较高。     

基于表型性状的观赏桃种质遗传多样性分析

以河南省许昌市鄢陵县林科所观赏桃资源圃收集的106份观赏桃种质资源为研究材料,通过计算变异系数和多样性指数,结合相关性、主成分及聚类分析,对30个表型性状（质量性状18个、数量性状12个）进行多样性分析。结果表明,106份观赏桃种质资源性状差异显著且遗传多样性丰富。其中,数量性状的平均变异系数为33.80%,花瓣数量的变异系数最大,为68.17%,多样性指数的均值为1.82,花径和花瓣长的多样性指数最高,均为2.07;质量性状的多样性指数（0.85）低于数量性状,花瓣颜色的多样性指数最高,为1.87。相关性及主成分分析表明,呈极显著和显著相关的性状分别有111对和39对,9个主成分的累计贡献率达72.691%,矮型、花型、瓣型、萼片数量、花径、花瓣数量、花瓣宽等是影响观赏桃表型的主要性状。基于种质间性状的遗传差异,当遗传距离为6.5时将参试材料分为11个类群,其遗传聚类与株型、花型、瓣型、花瓣颜色、花药颜色、花枝颜色、叶片颜色等性状关系密切,根据聚类结果,筛选出18份优异种质资源。综上,106份观赏桃种质资源的主要表型性状表现出丰富的遗传多样性。     

糜子农艺性状的遗传多样性分析

对27份糜子种质资源的7个农艺性状的遗传多样性进行了分析。结果表明:糜子种质资源遗传变异丰富,穗重的多样性指数最高,为2.02,千粒重的多样性指数最低,为1.66。基于农艺性状的聚类分析把27份种质分为4大组群,其中,第二组群的012-77和043-8的穗重和穗粒重最高,属于丰产型种质,应作为糜子杂交育种的亲本加以重点利用。     

西南麦区96份小麦育种材料重要农艺性状的遗传多样性分析

【目的】分析西南麦区小麦育种材料的遗传多样性,为云南小麦育种的亲本选择及优质资源挖掘提供理论参考。【方法】对种植于云南楚雄的96份西南麦区小麦育种材料的11个数量性状和5个质量性状进行调查和测定,计算其变异系数和遗传多样性指数,并利用这些数量性状进行相关分析、主成分分析和聚类分析。【结果】96份小麦育种材料数量性状的平均变异系数和平均遗传多样性指数均大于质量性状;11个数量性状的平均变异系数为33.83%,其中白粉病的变异系数最高（70.28%）,生育期的变异系数最低（4.35%）;平均遗传多样性指数为1.6591,其中每穗粒数的遗传多样性指数最高（2.0701）,粒质和叶锈遗传多样性指数最低（0.9461）;5个质量性状的平均变异系数25.93%,其中粒色的变异系数最高（55.05%）,壳色的变异系数最低（0.00%）,平均遗传多样性指数为0.6383,其中穗型的遗传多样性指数最高（1.1892）,壳色的遗传多样性指数最低（0.0000）。相关分析结果显示,11个数量性状间存在不同程度的相关性,其中产量与每穗粒数和千粒重呈极显著正相关（r=0.452**和0.479**,P<0.01）,与分蘖数和叶锈病呈显著正相关（r=0.213*和0.245*,P<0.05,下同）,与白粉病呈显著负相关（r=-0.233*）,与其他性状均有一定的相关性但不显著（P>0.05）。主成分分析结果显示,主要信息集中在前4个主成分因子,累积贡献率达87.721%,因子1为产量相关因子,因子2和因子4为抗病性相关因子,因子3为生物量相关因子。聚类分析结果显示,在阀值为0.785处将供试材料分为六大类群,且不同类群表型性状存在一定差异,各类群均具有其独特的特征。【结论】不同地区的材料性状特征存在一定差异,但各地区间小麦育种材料的交流致使部分品种材料具有相同的性状特征。在育种实践中需在当地开展鉴定,分析所引进材料的特征特性,同时杂交组配时应优先考虑亲本的优势性状互补,其次才考虑地理来源。     

20份糯性糜子品种的遗传多样性分析

为选育优质、高产的糜子新品种,对20个糯性糜子品种的7个农艺性状进行了遗传多样性研究。结果表明:参试的20份糜子品种遗传多样性比较丰富,单穗粒重的遗传多样性指数最高,为2.19,主茎节数的多样性指数最低,为1.37。基于农艺性状的聚类分析把20份种质分为5大组群,其中,第一组群的齐黍1号这份材料的产量最高;第五组群的内糜8号和雁黍11的穗粒重在所有参试材料中是最高的,属于丰产型种质,应作为糜子杂交育种的亲本加以重点利用。     

糜子育成新品种的鉴定与评价

糜子(Panicum miliaceum L.)起源于中国,种质资源丰富,类型繁多,近年来培育出了适应不同生态条件和需求的新品种。对收集到的44个糜子新品种进行了主要农艺性状的鉴定与分析,并根据其形态指标分别对糯性和粳性品种进行了聚类分析。结果表明:各品种间农艺性状表现差异较大,糯性糜子品种中晋黍8号产量(5 766.9 kg/hm2)最高且抗倒伏,粳性品种中陇糜7号产量(5 733.6 kg/hm2)最高、内糜1号表现为极早熟(生育期最短);农艺性状变异丰富,其中糯性和粳性糜子品种农艺性状的变异系数均以分蘖数最高,生育期最低;糯性和粳性糜子品种农艺性状的多样性指数均1.3;基于农艺性状的聚类分析和主成分分析,结果显示,在卡方距离2.75处将20份糯性糜子材料分为3大组群,在卡方距离1.5处将24份粳性糜子材料分为3大组群,而粳性糜子宁糜11号、内糜1号和内糜6号没有被分到任何组群。