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Phenotypic Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of 18 Millet Germplasm
YE Kaimei, CHEN Wei, REN Minggang, WU Jiali, HE Dazhi, NIU Lili
Chin Agric Sci Bull ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (17) : 38-44.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Phenotypic Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of 18 Millet Germplasm
This study aimed to provide a theoretical basis for the selection of complementary parental lines in millet breeding and accelerate the breeding of new millet varieties. A total of 18 millet germplasm resources collected from various regions were investigated to explore the variation patterns of genetic diversity in phenotypic traits and conduct a comprehensive evaluation of these germplasm resources. The 18 millet germplasm resources showed abundant genetic diversity. For the phenotypic traits related to yield, including main panicle length, panicle diameter, single panicle weight, grain weight per panicle, and 1000-grain weight, the coefficients of variation were all greater than 35%.The Shannon-Wiener diversity index (H′) values ranged from 2.3570 to 2.7073 with an average of 2.5793. By calculating the comprehensive value of principal component F, the F-comprehensive values of each resource ranged from 0.1630 to 2.2201. Notably, the F-comprehensive values of the locally collected resources were generally higher than those from other provinces, which may be attributed to regional adaptability. Cluster analysis successfully classified the 18 millet germplasm resources into two groups. The distribution of these groups was basically consistent with their geographical origins, and the phenotypic traits within the groups exhibited complementary advantages. The phenotypic traits of the 18 local millet germplasm resources demonstrated rich genetic diversity. Through principal component analysis, three materials with excellent comprehensive performance, namely ‘Xixiu Local Millet No. 1’, ‘Local Glutinous Millet’, and ‘Xixiu Local Millet No. 2’, were screened out. The results showed that the genetic diversity of 18 germplasm resources was rich, and the classification of groups was consistent with the geographical origin, which could provide material support for optimizing the genetic diversity of local germplasm resources.
millet germplasm resources / phenotypic traits / genetic diversity / principal component analysis / comprehensive assessment / cluster analysis
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刘思辰, 曹晓宁, 温琪汾, 等. 山西谷子地方品种农艺性状和品质性状的综合评价[J]. 中国农业科学, 2020, 53(11):2137-2148.
【目的】通过对山西谷子地方品种种质资源农艺性状和品质性状进行综合评价,分析山西谷子种质资源的多样性特点和分布规律,为种质资源的评价和新品种选育提供参考。【方法】利用变异系数、Shannon-Weaver多样性指数对212份山西谷子种质资源的15个性状进行多样性分析和性状差异分析,采用聚类分析、主成分分析、相关性分析以及逐步回归分析对山西谷子种质资源进行综合评价和鉴定指标筛选。【结果】212份山西谷子种质资源多样性指数范围为0.92—2.15,除粒色外,均大于1.00;变异系数范围为3.35%—38.66%,株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重、穗粒重、千粒重、直/支比和粒色变异比较丰富,淀粉和蛋白质变化较小。聚类分析把山西谷子种质资源分为3个类群：第一类群北部品种,来源地包括大同和朔州;第二类群中部品种,来源地包括阳泉、太原、晋中和榆次;第三类群南部品种,来源地包括临汾和运城,与山西地理分布吻合;北部品种中单穗重、穗粒重和千粒重等性状的平均值更高,南部品种中码粒数、单穗重、千粒重、蛋白质、淀粉和直/支比表现出更高的变异性。主成分分析把15个性状归为9个主成分,累计贡献率为89.26%,表明9个主成分包含了谷子表型性状的大部分信息。山西谷子种质资源表型性状的综合得分F值均值为0.521,临汾的黄疙瘩最高（0.709）,大同的牛毛黄最低（0.315）。15个性状和综合得分F值的相关性分析表明,10个农艺性状（株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重和穗粒重）与F值呈极显著正相关,直/支比与F值也呈极显著正相关。采用逐步回归分析法筛选出9个性状,分别为株高、穗长、茎长、码数、码粒数、单穗重、蛋白质、直/支比和粒色。【结论】山西谷子地方品种表型多样性丰富,山西谷子资源划分为南部品种、中部品种和北部品种,划分结果与地理来源吻合。直/支比可作为评价指标引入到谷子种质资源的综合评价中。筛选出9个性状可以作为谷子种质资源性状评价指标。山西谷子南部资源多样性更丰富,可作为谷子品质和特色育种的资源库。
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刘旭, 黎裕, 曹永生, 等. 中国禾谷类作物种质资源地理分布及其富集中心研究[J]. 植物遗传资源学报, 2009, 10(1):1-8,171,169.
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解云, 李强, 郭世华. 30份谷子品种农艺性状的遗传多样性及相关性[J]. 分子植物育种, 2020, 18(9):3079-3085.
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王海岗, 秦慧彬, 田翔, 等. 山西谷子地方品种表型多样性分析[J]. 中国农学通报, 2018, 34(32):19-24.
为了系统分析山西省谷子地方品种的表型遗传多样性，以5627份山西省谷子地方品种为材料，以《中国谷子品种资源目录》、《中国谷子遗传资源目录》和《中国谷子及其粟类作物品种资源目录》中记录的17个数量和质量性状为基本数据，进行遗传多样性评价。结果表明：山西谷子资源主要分布于大同、忻州、吕梁、晋中、长治5市，占全省资源的75.7%；90%谷子资源中为粳性；运城、晋城谷子资源遗传多样性最大。山西谷子资源在苗色、穗型、粒色类型丰富，涵盖了中国谷子资源的基本类型；山西谷子种资源遗传多样性大，类型多，优异资源丰富，为谷子种质创新和分子生物学研究积累丰富的物质基础。
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贾小平, 袁玺垒, 陆平, 等. 中国71个谷子种质资源的灰色关联度分析及综合评价[J]. 种子, 2017, 36(9):63-66.
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赵小琴, 贾瑞玲, 刘军秀, 等. 120份谷子种质资源的农艺性状表现和遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2022(6):61-69.
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孙东雷, 卞能飞, 陈志德, 等. 花生种质资源表型性状的综合评价及指标筛选[J]. 植物遗传资源学报, 2018, 19(5):865-874.
分析花生种质资源表型性状的遗传变异规律，构建花生种质资源的综合评价体系，筛选最优的评价指标。本研究以40份花生种质资源的17个表型性状为研究对象，利用变异系数与Shannon-Weaver多样性指数对表型性状的遗传多样性进行分析，采用聚类分析、主成分分析以及逐步回归分析对花生种质资源进行了综合评价和鉴定指标的筛选。结果表明：17个表型性状的变异系数变化范围为4.15%-31.82%，油酸、亚油酸以及蔗糖含量的性状变异丰富，出仁率、粗脂肪及蛋白质的性状较稳定。多样性指数变化范围为1.39-2.06，主茎高、百仁重及蛋白质的性状分布比较均匀，油酸、亚油酸及棕榈酸的性状分级及分布较不均匀。聚类分析把40份花生种质资源分为了4个类群。主成分分析把17个表型性状归为5个主成分（累计贡献率80.41%，反映出17个表型性状的大部分信息），依次为花生籽粒含油量因子、籽粒含糖量因子及丰产性因子，以上因子可以较准确的评价花生种质。花生种质表型性状的综合评价由F值大小判定，F值均值为0.73，开农176的F值最高，阜花12号的F值最低。由逐步回归分析筛选出8个表型性状：单株鲜果重、百果重、出仁率、粗脂肪、蛋白质、棕榈酸、油酸和蔗糖含量。花生种质资源遗传多样性较丰富，综合评价F值可以为花生种质资源评价提供参考，筛选的8个表型性状可以作为花生种质资源性状评价指标。
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代攀虹, 孙君灵, 何守朴, 等. 陆地棉核心种质表型性状遗传多样性分析及综合评价[J]. 中国农业科学, 2016, 49(19):3694-3708.
【目的】分析陆地棉核心种质的遗传多样性和表型性状遗传变异规律，并探讨核心种质的综合评价方法。【方法】利用17个表型性状数据分析419份陆地棉核心种质的遗传多样性。用Shannon-weaver信息多样性指数计算表型性状的遗传多样性，用Nei’s 1973法计算表型性状遗传距离，并使用NTSYS-pc 2.20q软件对核心种质进行聚类分析；用SAS9.2对表型性状数据进行最佳线性无偏估计（BLUE），然后根据最佳线性无偏估计值计算出表型性状的最佳值。同时，结合主成分、回归和相关分析，研究核心种质的综合评价指标和方法。【结果】核心种质表型性状分析发现，单株铃数、单铃重、衣分、子指等性状的变异系数均较大，变异系数超过10%。而断裂比强度、马克隆值以及上半部平均长度的变异程度较小，变异系数均在10%以下。方差分析发现，各表型性状地点间、年份间、地点和年份间、品种间均有极显著差异；不同地理来源的种质表型性状差异较大，长江流域地理来源的种质生育期、伸长率、上半部平均长度、衣分等性状均高于其他的地理来源，西北内陆地理来源的种质纤维强度，单铃重、整齐度指数、株高、纺纱均匀性指数等综合性状最好，美国种质的产量和纤维品质的性状优于其他国家的总和。表型性状的遗传多样性指数范围为0.351—3.796，平均为1.715。分析不同地理来源种质的遗传多样性，发现黄河流域的遗传多样性和遗传丰富度最高，中国南部区域最低。类群聚类结果发现陆地棉整体分散，没有比较明显的类群关系，部分具有相似特点的种质聚类13个组群。核心种质综合评价表明在累计贡献百分比高于85%时，共发现7个主成分，陆地棉核心种质的表型性状综合值（F值）平均为1.740，来自澳大利亚的N74-250F值最高（2.302），辽阳绿绒棉的F值最低（0.624）。对17个表型性状与F值的相关分析，发现除马克隆值、子指和黄度外，单铃重、衣分、断裂比强度、上半部纤维长度等14个表型性状与F值间的相关性具有极显著差异，最后构建了以吐絮期、单铃重、伸长率、花期、马克隆值、株高、果枝数、纺纱均匀性指数8个表型性状为自变量的回归方程，综合评价核心种质资源。【结论】中国保存的陆地棉核心种质具有较为丰富的遗传多样性，不同地理来源遗传变异有较大的差异，不同生态区的核心种质具有独特的性状特性。
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