37份谷子农艺性状多样性与相关性分析

李涛 高志军 杨文耀

摘 要：以37份谷子材料的14个农艺性状为研究对象，对3个质量性状遗传多样性，14个农艺性状的变异系数、聚类及相关性进行分析。结果表明：质量性状的遗传多样性范围在0.40～1.16;变异系数（CV）变幅在9.32%～59.79%;以欧氏距离为5将37份谷子品种划分为4类，第4类只有2016007，该品种穗颈长度较长、穗码数较多，株高和主茎节数均为最低;小区产量与株高、主穗长、穗粒重、单穗重、千粒重呈极显著正相关，与刺毛长度呈显著正相关，与茎秆粗度呈极显著负相关。该研究对种质资源利用、杂交父母本选配及定向育种具有重要的指导意义。

关键词：谷子;遗传多样性;变异系数;聚类分析;相关性分析

中图分类号 S515文献标识码 A文章编号 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]，与青狗尾草同科属，细胞染色体2n=18[2]。谷子去壳后为小米[3]，其营养丰富，含蛋白质和氨基酸、脂肪和脂肪酸、碳水化合物、多种维生素及矿物质等，可满足人体必需的六大营养素要求[4]。《食物本草》中强调小米有益气补虚、润肠健胃、养心安神之效[5]。随着人们对小米保健功效的认识，各种小米深加工制品陆续出现，如：河南的小米油茶粉、云南的小米鲊、山东的小米煎饼以及台湾地区的小米酒等[6]。

中国是谷子最大的发源地，拥有极其丰富的种质资源，地方品种众多[7]，具有广泛的形态学、遗传学差异。通过各地谷子性状的遗传多样性、相关性等分析，不仅可以对谷子进行准确、高效的分类，而且对优质杂交亲本选配、定向育种等具有重要的指导意义。

1 材料和方法

1.1 试验材料 供试材料由内蒙古自治区农牧业科学院作物所和鄂尔多斯农科院提供，详见表1。于2019年5月4日种植于内蒙古自治区鄂尔多斯市农业科学院试验基地。

1.2 试验设计 试验采取随机区组设计，3次重复，3行区，行长5m，行距0.33m，小区面积5m2。本试验中谷子生育期严格按照相应时间进行田间记录;在谷子的完熟期进行田间挂牌，收获后测量主茎节数、株高、粒色等14个质量性状及数量性状等指标，并将质量性状量化分析。

粒色：黄=1，白黄=2，红=3;

植株颜色：绿=1，黄绿=2，黄=3，红=4，紫=5;

刺毛长度：短=1，中=2，长=3。

试验数据采用Excel软件和SPSS 19.0软件进行统计分析。不同品种间性状的差异用变异系数表示，遗传多样性指数的计算采用Shannon-Weaver信息指数，计算公式：H′=-∑（Piln（Pi）），其中Pi为某一性状第i个级别出现的概率。在聚类过程中，种質间遗传距离为欧氏距离，聚类方法采用离差平方和法（cward′s method），同时对所有农艺性状进行单因素方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 参试谷子主要农艺性状的遗传多样性

2.1.1 质量性状的遗传多样性 表2为供试材料的3个质量性状的遗传多样性分析和频率分布：（1）粒色为黄色的概率为99/111=89.2%、白黄出现概率为3/111=2.7%、红色出现的概率为9/111=8.1%，粒色的遗传多样性指数为0.4;（2）植株颜色出现绿色的概率为62/111=55.9%、黄绿出现的概率为11/111=9.9%、黄色出现的概率为29/111=26.1%、红色出现的概率为6/111=5.4%、紫色出现的概率为3/111=2.7%，植株颜色的多样性指数为1.16;（3）刺毛长度为短的概率为36/111=32.4%、刺毛长度为中的概率为57/111=51.4%、刺毛长度为长的概率为18/111=16.2%，刺毛长度的遗传多样性指数为1.00。

2.1.2 农艺性状的变异 由表3可知，变异系数（CV）变幅在9.32%～59.79%，其中变异系数最小的是茎秆粗度，为9.32%，变异系数最大的是植株颜色，为59.79%。说明37份谷子材料中，茎秆粗细变化最小，植株颜色差异在14个农艺性状中差异最为明显。

2.2 参试谷子品种主要农艺性状方差分析 由表4可知，14个农艺性状的方差均在0.01水平上表现出极显著差异水平，说明37个谷子品种之间差异表现明显，适于下一步农艺性状分析。

2.3 参试谷子品种农艺性状聚类分析 以欧氏距离为5将37份谷子品种划分为4大类（图1）：第1类包括2014014、2017026、2016004、蒙金谷1号、2012150085、2012150368、峰红4号和金谷5号共8份品种，该类群各性状较为均一。第2类为2012150010、毛良谷子、峰红谷、赤谷16号共4份品种，该类群穗码数较少、穗粒重较重，具有很强的增产潜力。第3类为赤优抗谷1号、济谷15、济谷12、2017035、沧谷7号、冀谷41、2016027、中谷9号、济谷17、豫谷18、2018008、白谷子、黄金谷、2017033、小香米、2017027、大同29、张杂谷19、大金苗、张杂谷5号、2016003、沧谷9号、晋谷18、资源039共24份品种，该类群穗粗较粗、穗码数最多、小区产量较高。第4类只有2016007，该品种除穗颈长度较长、穗码数较多外，其他性状都较低，其中株高和主茎节数均为最低，可以考虑作为抗倒伏品种或者草谷子品种种植。

2.4 参试谷子品种农艺性状的相关性分析 对37份谷子主要农艺性进行相关性分析可知：株高与主茎节数、穗茎长度、主穗长、穗粗、穗粒重、单穗重、千粒重、小区产量呈极显著正相关;主茎节数与穗粗、茎秆粗度、单穗重呈极显著正相关，与穗粒重呈显著正相关，与刺毛长度呈极显著负相关;穗茎长度与主穗长呈极显著正相关，与千粒重呈显著正相关;主穗长与穗粒重、单穗重、千粒重、刺毛长度、小区产量呈极显著正相关，与穗码数呈显著正相关;穗粗与穗粒重、单穗重呈极显著正相关，与茎秆粗度呈显著正相关;茎秆粗度与穗码数呈极显著正相关，与穗粒重、单穗重呈显著正相关，与粒色、小区产量呈极显著负相关;穗码数与千粒重、粒色、植株颜色呈极显著负相关;穗粒重与单穗重、千粒重、小区产量呈极显著正相关;单穗重与单穗重、小区产量呈极显著正相关;千粒重与刺毛长度、小区产量呈极显著正相关;粒色与植株颜色呈极显著正相关，与刺毛长度呈显著正相关;植株颜色与刺毛长度呈极显著正相关;刺毛长度与小区产量呈显著正相关。

3 结论与讨论

本研究利用37份谷子材料的14个性状数据，对谷子农艺性状遗传多样性及其变异系数进行了综合评价。质量性状的遗传多样性范围在0.40～1.16，遗传多样性最低的性状为粒色（0.40），遗传多样性最高的性状为植株颜色（1.16）;农艺性状变异系数（CV）变幅在9.32%～59.79%，变异系数最小的是茎秆粗度（9.32%），变异系数最大的是植株颜色（59.79%）。其中，植株颜色的遗传多样性指数和变异系数均为最大，说明37份谷子材料的植株颜色差异较大，植株颜色变异幅度大，在遗传育种杂交亲本选配中具有较好的利用价值。

以欧氏距离为5将37份谷子品种划分为以下4类：第1类共8份品种，该类群各性状较为均一，在资源收集分类上差异较小，可以归为同一类群;第2类共4份品种，该类群穗码数较少、穗粒重较重，具有很强的增产潜力，可以进行多年人工定向选择、优化栽培措施，使整体产量大幅度提高;第3类共24份品种，该类群穗粗较粗、穗码数最多、小区产量较高，适用于优质、高产品种的杂交亲本选配;第4類只有2016007，该品种除穗颈长度较长、穗码数较多外，其他性状都较低，其中株高和主茎节数均为最低，可以考虑作为抗倒伏品种或者草谷子品种种植。

小区产量、穗粒重均与产量高低有着直接关系。任芹勇等[8]以65份谷子材料为基础，对谷子农艺性状进行相关性分析，结果显示，穗粒重与穗长、穗粗、千粒重、单穗重呈极显著正相关。本试验相关分析可知，穗粒重与单穗重、千粒重、小区产量、株高、主穗长、穗粗呈极显著正相关，与主茎节数、茎秆粗度呈显著正相关。2个试验结果基本一致，说明提高谷子产量需选择单穗重及千粒重较重、小区产量较高、株高相对较高、穗长较长、穗粗较粗、主茎节数较多、茎秆粗度较粗的谷子品种。王丹丹等[9]对不同谷区的53份谷子材料进行相关性分析，结果表明，穗长、节数（叶片数）、穗粗、穗重和千粒重均与产量呈极显著正相关，株高与产量呈显著正相关。本试验中，小区产量与株高、主穗长、穗粒重、单穗重、千粒重呈极显著正相关，与刺毛长度呈显著正相关，与茎秆粗度呈极显著负相关。本研究不仅与王丹丹等研究结果相符，而且说明刺毛长度越长的谷子品种产量越高，猜测刺毛长的谷子品种可能更加抗旱、防鸟虫;茎秆粗度越粗的谷子品种穗粒重相对较重，但其产量会大幅度降低，因此控制适宜的茎秆粗度是高产、稳产的重要条件。

农艺性状的表现不仅是由遗传因素决定的，也受到环境因素的影响。对谷子遗传多样性的研究，可以为种质资源利用、亲本选配、定向性状选择等提供理论基础和科学依据。

参考文献

[1]王尧琴.粟的起源[J].古今农业，1988（01）：111-113.

[2]王小青.中国粟作农业起源研究综述[J].黑龙江史志，2013（21）：30，32.

[3]吴宝华，付金宁，孙翔飞.小米的药用营养研究及应用[J].现代农业，2007（07）：110-112.

[4]乔玲，王欣.小米的营养、保健及药用特性[J].农业科技与装备，2015（11）：41-42.

[5]张子寅.小米的主要营养成分与作用[J].河南农业科学，1985（12）：11-12.

[6]许寅生，郭亚丽，王玉祥，等.谷子的营养价值及产品开发[J].农业科技通讯，2018（03）：152-155.

[7]田伯红.谷子地方品种和育成品种的遗传多样性研究[J].植物遗传资源学报，2010，11（02）：224-228.

[8]任芹勇，樊巧利，李涛，等.65份谷子品种农艺性状聚类和相关性[J].分子植物育种，2017，15（12）：5178-5188.

[9]王丹丹，希日格乐，孙宇燕，等.谷子农艺性状相关性与食味品质分析[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2015，36（04）：29-37.

（责编：张宏民）