15 个燕麦品种（系）表型及农艺性状遗传多样性分析与评价

刘周杰 刘 烨 刘春颖 张 泱 刘拴成 穆俊祥

（集宁师范学院生命科学与技术学院 内蒙古乌兰察布 012000）

燕麦属于禾本科、燕麦属（AvenaL.）的一年生草本植物，是我国主要粮食、饲料和饲草作物。 燕麦喜寒凉、耐干旱、抗盐碱，生长期短，主要分布在内蒙古的乌兰察布市、 河北坝上及坝下高寒地区和山西的太行山及吕梁山地区[1]。 其中乌兰察布市燕麦种植面积占全国燕麦种植面积的20%， 占内蒙古自治区燕麦种植面积的60%左右， 种植面积和产量均居全国地级市之首，并且2018 年中国食品工业协会誉名乌兰察布市为“中国燕麦之都”。 目前，燕麦产业已经成为乌兰察布市农业增产、农民增收的重要途径之一[2]。但乌兰察布地区在燕麦生产上还存在着品种单一、产量低、商品性差等诸多问题，种质资源利用率低、改良方法落后、 新品种育成速度缓慢等问题严重阻碍了乌兰察布地区燕麦产业的发展[2-3]。 因此，引进燕麦新品种，选育适合当地气候环境的燕麦品种，对促进乌兰察布市燕麦产业发展具有重要作用[4]。 本研究通过鉴定15 个不同燕麦品种（系）的表型特征、农艺性状并进行遗传多样性分析， 评价其各自表现及优劣差异，为乌兰察布市燕麦优良种质筛选、杂交亲本选配、 有利基因挖掘和新品种选育提供理论基础和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所引进的15 份燕麦品种（系）的代码、名称和来源见表1。

表1 15 份燕麦品种（系）及来源

1.2 试验地概况

试验地位于乌兰察布市集宁区集宁师范学院园艺实训基地，北纬41°、东经113°，海拔1 417 m，试验地地势平坦，肥力中等、均匀，前茬作物为向日葵。

1.3 试验方法

试验在集宁师范学院园艺实训基地进行。2022 年5 月17 日播种，试验田间设计采取随机区组排列，小区面积1.2 m×3.0 m，每品种设3 个重复，种植前进行土地平整和翻耕，施优质农家肥22.5 t/hm2，施种肥磷酸二铵75 kg/hm2。 到拔节期趁雨追肥， 一般追施尿素75 kg/hm2。 在燕麦分蘖期追肥尿素，施入量为75～90 kg/hm2。采取条播的播种方式，行距30 cm，播种量为300 kg/hm2，整个生育期中耕除草2 次，水分来源为自然降水，其余管理同当地大田管理。

1.4 调查项目及方法

记载播种期、出苗期、抽穗期、开花期、成熟期等，收获时每品种每小区选取有代表性的10 株调查株高、穗长、分蘖数、叶长、叶宽、单株穗数；室内考查种子长度、种子宽度、千粒重等性状；等种子自然晾干后，测定千粒重；每小区全部收获并测产，折算成亩产量。

1.5 数据统计分析

利用Excel 2007 和SPSS 20.0 数据软件进行统计分析。 遗传多样性指数采用Shannon-Wiener 指数（H′）， 计算公式为H′＝∑PilnPi， 其中Pi为某性状第i个品种出现的频率[5]，聚类方法采用最长距离法。

2 结果与分析

2.1 燕麦品种（系）的物候期及生育期比较

由表2 可知，15 份参试燕麦品种(系) 都于5 月17 日播种，其中莜麦、品7 号和小莜麦3 个品系的生育期最长，为108 d。 农家品种1、农家品种2 和白燕3 号3 个品系的生育期最短，为87 d。 乌兰察布市前山地区无霜期为120 d，所选的15 个品种（系）均能在乌兰察布前山地区种植。

表2 15 份燕麦品种（系）的物候期

2.2 不同燕麦品种（系）的主要农艺性状表现及遗传多样性分析

对15 个燕麦品种（系）的主要表型和农艺性状进行分析，结果（表3、表4）表明，在表型和农艺性状方面不同燕麦品种之间均存在极显著差异， 同时也具有较高的变异度。 其中， 变异系数最大的农艺性状为分蘖数， 高达45.11%， 且分蘖数最高的品种坝燕7 号分蘖数为5.37 个，分蘖数最低的为品7 号，仅为1.37 个；株高的变异系数最小，为11.56%，这说明15 个燕麦品种（系）的株高相对较为稳定，而分蘖数的变异程度较大。 此外，不同燕麦品种（系）穗长的变化范围为16.48～25.55 cm，其中乌莜1 号最高、农家品种1 最低； 叶长的变化范围为18.33～26.77 cm，叶宽的变化范围为3.02～5.93 cm，这2 个性状均是蒙燕1 号最高； 单株穗数的变化范围为5.64～12.93 穗，种子宽度的变化范围为6.74～12.89 mm，千粒重在16.00～36.33 g 之间； 产量在2 527.78～5 522.22 kg/hm2之间，最低的是农家品种1，属于裸燕麦，最高的是皮燕麦坝燕7 号。 这说明15 个燕麦品种在表型和农艺性状方面变异类型丰富，选择基础较广，具有较好的改良潜力。 各性状的品种间遗传多样性指数（H′）大小在2.62～2.70 之间， 这也说明各农艺性状具有丰富的多样性，遗传基础广、差异大，预期能够通过种间杂交的育种手段繁育出优异的品种。

表3 15 份燕麦品种（系）的主要表型和农艺性状

表4 主要表型性状描述性统计及差异性

2.3 燕麦品种（系）主要农艺性状相关性分析

15 个燕麦品种（系）的10 个性状间均存在不同程度的相关性（表5）。 其中，产量与穗长、种子长度、种子宽度、千粒重呈极显著正相关，相关系数分别为0.668、0.728、0.756、0.723，产量与分蘖数呈显著正相关，相关系数为0.602，说明穗长、种子长度、种子宽度、 千粒重和分蘖数这几个性状对燕麦产量影响较大；千粒重与分蘖数、单株穗数、种子长度、种子宽度呈显著正相关性，这说明分蘖数、单株穗数、种子宽度、长度影响千粒重；种子宽度与种子长度、单株穗数、叶宽呈极显著正相关；种子长度与分蘖数、单株穗数呈显著正相关性，与叶宽呈显著正相关；单株穗数与分蘖数呈极显著正相关；叶宽和穗长、分蘖数呈极显著正相关；穗长和株高呈极显著正相关。

表5 主要性状的相关性分析

2.4 燕麦品种（系）农艺性状聚类分析

采用组间连接法对燕麦种质资源的10 个性状进行了聚类分析（图1），在欧氏距离为9 时将15 份燕麦材料划分为3 个类群， 类群1 包括2 个亚群，第1 亚群有3 个品种，分别为农家品种1、农家品种2 和白燕2 号，属于早熟低产型，生育期均为87 d，平均产量为2 607 kg/hm2，且有较强的抗逆性；第2 个亚群有5 个品种， 分别为品7 号、 坝莜1 号、 乌莜1 号、坝莜18 号、蒙燕2 号，这类种质的株高较高、产量稍高、生育期稍长。 类群2 包含4 个品种，分别为白燕7 号、莜麦、小莜麦、坝莜9 号，这一类种质属于中熟高产型，且株型挺立，有较好的抗倒伏性。类群3包含3 个品种， 分别为乌燕3 号、 坝燕7 号和蒙燕1 号， 属于晚熟高产型， 且为皮燕麦， 生育期长达108 d，产量最高，可以作为高产品种选育的亲本。

图1 15 份燕麦品种（系）的聚类分析

3 讨论与结论

品种遗传多样性和评价对新品种选育、 优异种质资源的挖掘和创制新种质等方面具有重要意义[6]。本试验对15 个燕麦品种（系）的主要表型和农艺性状进行了遗传多样性、 相关性与聚类分析， 结果表明，15 个燕麦品种（系）在生育期、株高、穗长、分蘖数、千粒重及产量等11 个表型和农艺性状上具显著的差异和丰富的变异；其中单株穗数、种子长度、分蘖数、千粒重及籽粒产量具有较大的变异，变异系数在22.68%～45.11%之间，株高、穗长、叶长等5 个性状的变异系数均低于20%。 各性状的品种间遗传多样性指数（H′）大小在2.62～2.70 之间，这也说明各农艺性状具有丰富的多样性，遗传基础相对较广、改良潜力较大。 在相关性分析中，产量与穗长、种子长度、种子宽度、千粒重呈极显著正相关性，相关系数分别为0.668、0.728、0.756、0.723， 与分蘖数呈显著正相关，相关系数为0.602，说明穗长、种子长度、种子宽度、千粒重和分蘖数这几个性状对燕麦平均产量影响较大。 利用表型和农艺性状上种质资源的遗传多样性，虽然简单、直观、方便，但需要观察的数据多、工作量大，且主观误差较大，同时受环境影响也大，因此有一定的局限性，所以为更准确地研究遗传多样性，还需从细胞学和分子生物学水平等多角度地深入研究，以便更充分鉴定遗传多样性[7]。

聚类分析目前已被广泛运用于多种作物种质资源的分类与遗传多样性研究上， 而且此方法可以弥补少数性状观察和直观评价研究多样性的不足[8]，本研究借助于聚类分析将15 个燕麦品种（系）分成3 类种质群，每类种质群各有特征和优点。 第1 类种质群生育期较短， 有较强的抗逆性， 适合作为乌兰察布市后山地区品种选育的种质资源；第2 类种质群属于中熟高产型， 且株型挺立， 有较好的抗倒伏性； 第3 类种质群属于晚熟高产型，且为皮燕麦，生育期长达108 d，产量高，这3 个类群均可作为乌兰察布地区燕麦杂交组配亲本的材料。