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作物杂志,2024, 第4期: 24–32 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.04.004

所属专题： 玉米专题

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

西南地区玉米地方种质资源遗传多样性分析及综合评价

李清超1(), 张登峰2, 李春辉2, 杨珊1, 刘建新1, 吴迅3()   

  1. 1毕节市农业科学研究所，551700，贵州毕节
    2中国农业科学院作物科学研究所，100081，北京
    3贵州省农业科学院旱粮研究所，550000，贵州贵阳
  • 收稿日期:2024-01-26 修回日期:2024-03-19 出版日期:2024-08-15 发布日期:2024-08-14
  • 通讯作者: 吴迅，主要从事玉米遗传育种工作，E-mail：wuxunyong@126.com
  • 作者简介:李清超，主要从事作物遗传育种工作，E-mail：liqingchao-2@163.com
  • 基金资助:
    贵州省玉米现代农业产业技术体系(GZCYTX2023);贵州山地玉米高产抗病宜机收新品种选育(黔科合支撑【2022】重点029);玉米高产品种筛选及机械化生产关键技术集成与示范(毕科合重大专项[2023]5号);农作物和食用菌种质资源精准鉴定评价（表型和基因型精准鉴定）(黔科合支撑[2022]重点025);贵州省高层次创新型人才(毕科人才合字[2021]04号)

Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of Maize Landraces in Southwest China

Li Qingchao1(), Zhang Dengfeng2, Li Chunhui2, Yang Shan1, Liu Jianxin1, Wu Xun3()   

  1. 1Bijie Institute of Agricultural Sciences, Bijie 551700, Guizhou, China
    2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
    3Institute of Drought Crops, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550000, Guizhou, China
  • Received:2024-01-26 Revised:2024-03-19 Online:2024-08-15 Published:2024-08-14

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PDF (PC)

139

摘要：

为了研究我国西南地区玉米种质资源表型性状间相互关系，鉴定筛选优异种质资源，以785份西南地区玉米种质资源为研究材料，通过隶属函数、Shannon-Wiener多样性指数、灰色关联度分析、主成分分析及聚类分析等方法对13个表型性状进行综合鉴定和评价分析。结果表明，13个表型性状变异系数在10.5%~84.0%，遗传多样性指数在1.597~1.999；灰色关联度分析明确了各性状与产量的紧密程度，性状间存在广泛的相关性，遗传变异丰富。785份地方种质资源按照K-means聚类法划分为3个类群，类群Ⅰ包括168份种质资源，类群Ⅱ包括405份，类群Ⅲ包括212份，筛选到15份综合表现优异的地方种质资源。

关键词: 玉米, 地方品种, 表型性状, 遗传多样性, 综合评价

Abstract:

Totall 785 maize landraces from Southwest China were used to investigate the relationships between phenotypic traits of maize germplasm resources in Southwest China and to identify and screen elite germplasm resources. The 13 phenotypic traits were comprehensively evaluated by means of membership function, Shannon-Wiener’s diversity index, grey correlation analysis, principal component analysis and cluster analysis. The results showed that the coefficients of variation of the 13 phenotypic traits ranged from 10.5% to 84.0%, and the genetic diversity index ranged from 1.597 to 1.999. The grey correlation analysis revealed the relationships between the traits and yield, extensive correlations among the traits, and the abundant genetic variation in the landraces were evaluated. The 785 landraces were divided into three groups according to the method of K-means systematic clustering, including 168, 405 and 212 landraces, respectively. Finally, 15 landraces with the best performance were screened out.

Key words: Maize, Landrace, Phenotypic traits, Genetic diversity, Comprehensive evaluation

表1

我国西南地区不同省（市）的玉米地方品种13个表型性状的变异系数分析

性状
Trait		 平均值
Mean		 标准差
Standard deviation		 变异系数
CV (%)		 变异系数CV (%)
贵州GZ 四川SC 云南YN 陕西SX 重庆CQ
X1 (cm) 292.247 49.884 17.1 16.0 14.4 15.5 12.4 14.9
X2 (cm) 135.076 36.970 27.4 22.9 24.9 24.2 19.4 21.9
X3 (cm) 49.030 5.126 10.5 11.9 9.5 7.8 7.2 9.0
X4 17.511 4.134 23.6 21.5 21.2 22.9 16.8 23.3
X5 (cm) 18.032 2.586 14.3 14.9 12.3 13.8 11.8 18.2
X6 (cm) 4.965 0.541 10.9 11.1 10.1 11.4 9.3 11.3
X7 (cm) 0.957 0.804 84.0 87.3 85.0 70.5 84.8 84.1
X8 13.065 1.906 14.6 16.1 12.7 14.5 14.0 13.6
X9 35.463 5.158 14.5 14.6 12.4 15.7 12.2 17.7
X10 (g) 0.832 0.327 39.3 38.6 34.6 43.8 30.4 44.9
X11 (%) 16.070 2.441 15.2 14.8 11.1 16.2 12.9 16.7
X12 (g) 37.382 7.428 19.9 20.2 18.0 17.7 15.5 19.7
X13 (kg) 3.358 1.379 41.1 40.5 36.7 47.8 31.5 48.5

表2

表型性状遗传多样性指数

省（市）
Province (city)		 性状Trait
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13
贵州GZ 2.098 2.066 1.761 1.931 1.825 1.738 1.675 1.933 2.022 2.015 1.783 1.964 2.115
四川SC 1.964 2.051 1.933 1.866 1.927 1.974 1.930 1.808 2.024 1.923 1.703 1.919 2.106
云南YN 1.959 1.965 1.772 1.822 2.032 1.953 1.882 1.962 1.915 2.039 1.756 2.019 2.034
陕西SX 1.987 1.954 2.078 2.115 2.072 1.998 1.935 2.144 1.927 2.117 1.923 2.026 2.190
重庆CQ 2.036 2.086 1.993 2.078 1.942 2.051 1.958 1.998 2.009 1.918 1.734 2.184 2.172
综合Total 1.999 1.964 1.628 1.784 1.768 1.710 1.597 1.869 1.759 1.952 1.610 1.936 1.971

图1

13个表型性状隶属值数量分布

表3

785份玉米种质资源的13个表型性状相关性分析

性状Trait X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13
X1 1.000 0.926** 0.458** 0.530** 0.476** 0.360** 0.155** -0.142** 0.290** 0.463** 0.321** 0.600** 0.303**
X2 0.926** 1.000 0.359** 0.538** 0.422** 0.309** 0.167** -0.126** 0.253** 0.392** 0.355** 0.513** 0.217**
X3 0.458** 0.359** 1.000 0.551** 0.373** 0.220** -0.035 -0.078* 0.330** 0.362** -0.015 0.355** 0.299**
X4 0.530** 0.538** 0.551** 1.000 0.341** 0.248** 0.018 -0.018 0.314** 0.325** 0.117** 0.304** 0.244**
X5 0.476** 0.422** 0.373** 0.341** 1.000 0.474** 0.126** -0.032 0.743** 0.561** 0.163** 0.537** 0.484**
X6 0.360** 0.309** 0.220** 0.248** 0.474** 1.000 0.078* 0.325** 0.449** 0.538** 0.152** 0.481** 0.497**
X7 0.155** 0.167** -0.035 0.018 0.126** 0.078* 1.000 0.028 -0.115** 0.046 0.158** 0.093** -0.006
X8 -0.142** -0.126** -0.078* -0.018 -0.032 0.325** 0.028 1.000 0.120** 0.063 0.049 -0.352** 0.153**
X9 0.290** 0.253** 0.330** 0.314** 0.743** 0.449** -0.115** 0.120** 1.000 0.484** 0.044 0.278** 0.520**
X10 0.463** 0.392** 0.362** 0.325** 0.561** 0.538** 0.046 0.063 0.484** 1.000 0.235** 0.596** 0.783**
X11 0.321** 0.355** -0.015 0.117** 0.163** 0.152** 0.158** 0.049 0.044 0.235** 1.000 0.254** 0.110**
X12 0.600** 0.513** 0.355** 0.304** 0.537** 0.481** 0.093** -0.352** 0.278** 0.596** 0.254** 1.000 0.502**
X13 0.303** 0.217** 0.299** 0.244** 0.484** 0.497** -0.006 0.153** 0.520** 0.783** 0.110** 0.502** 1.000

图2

785份玉米种质资源13个表型性状K-means聚类分析

表4

3个玉米地方品种类群差异性比较

性状Trait 类群I Group I (n=168) 类群Ⅱ Group Ⅱ (n=405) 类群Ⅲ Group Ⅲ (n=212) F P
X1 226.081±24.815 287.098±18.404 354.515±26.032 1602.350 0.000***
X2 89.179±18.815 129.728±15.303 181.662±20.911 1312.210 0.000***
X3 45.186±4.984 49.280±4.431 51.598±4.674 91.513 0.000***
X4 14.293±3.575 17.396±3.498 20.282±3.739 131.557 0.000***
X5 16.194±2.531 18.110±2.273 19.340±2.335 84.634 0.000***
X6 4.698±0.595 4.973±0.496 5.161±0.492 37.601 0.000***
X7 0.817±0.683 0.915±0.793 1.148±0.878 9.267 0.000***
X8 13.524±1.904 13.055±1.817 12.719±2.003 8.543 0.000***
X9 32.879±5.228 35.791±4.632 36.883±5.347 32.330 0.000***
X10 0.580±0.284 0.853±0.274 0.991±0.337 93.422 0.000***
X11 15.317±1.825 15.706±2.226 17.360±2.765 47.048 0.000***
X12 30.608±6.684 37.616±5.836 42.304±6.592 165.555 0.000***
X13 2.451±1.300 3.620±1.252 3.578±1.376 52.410 0.000***

图3

785份玉米种质资源表型性状的UMAP聚类图

表5

785份玉米种质资源13个表型性状的主成分分析

性状
Trait		 主成分1
Principal component 1		 主成分2
Principal component 2		 主成分3
Principal component 3		 主成分4
Principal component 4
X1 0.788 -0.464 0.065 0.141
X2 0.723 -0.512 0.122 0.199
X3 0.579 -0.123 -0.463 0.298
X4 0.603 -0.247 -0.265 0.493
X5 0.773 0.183 -0.061 -0.123
X6 0.646 0.395 0.255 0.061
X7 0.113 -0.244 0.598 -0.004
X8 -0.022 0.602 0.413 0.618
X9 0.643 0.450 -0.220 0.041
X10 0.792 0.275 0.072 -0.217
X11 0.320 -0.251 0.602 -0.027
X12 0.754 -0.193 -0.007 -0.463
X13 0.685 0.466 0.014 -0.223
特征值Eigenvalue 5.052 1.761 1.316 1.106
贡献率Contribution rate (%) 38.862 13.545 10.120 8.507
累计贡献率Cumulative contribution rate (%) 38.862 52.407 62.527 71.034

表6

15份优异玉米种质资源综合评价F值与排名

编号Number F值F value 种质名称Name of landrace 来源省（市）Source province (city) 类群Group 排名Ranking
K848 2.191 铁秆玉米 贵州 Ⅲ 1
K612 1.701 新平建兴大白玉米 云南 Ⅲ 2
K683 1.627 景星白玉米 云南 Ⅲ 3
K128 1.462 包谷 贵州 Ⅲ 4
K806 1.442 白苞谷 贵州 Ⅲ 5
K218 1.423 黄苞谷 贵州 Ⅲ 6
K717 1.383 大红包谷 重庆 Ⅱ 7
K224 1.375 本地白苞谷 贵州 Ⅲ 8
K653 1.365 本地白包谷 云南 Ⅲ 9
K845 1.316 小黄包谷 贵州 Ⅲ 10
K152 1.288 齐伯白马牙 贵州 Ⅱ 11
K225 1.247 白玉米 贵州 Ⅲ 12
K230 1.240 花玉米 贵州 Ⅲ 13
K065 1.237 本地白包谷 贵州 Ⅲ 14
K926 1.234 老黄包谷 贵州 Ⅱ 15

图4

785份玉米种质资源表型性状的主成分双标图

表7

785份玉米种质资源的灰色关联度分析

性状Trait 关联度The degree of correlation 排名Ranking
X10 0.926 1
X9 0.896 2
X12 0.896 3
X5 0.894 4
X6 0.892 5
X1 0.888 6
X3 0.887 7
X4 0.885 8
X8 0.882 9
X2 0.880 10
X11 0.878 11
X7 0.780 12
[1] Messmer R, Fracheboud Y, Banziger M, et al. Drought stress and tropical maize: QTL-by-environment inter-actions and stabiliy of QTLs across environments for yield components and secondary traits. Theoretical and Applied Genetics, 2009, 119(5):913-930.
doi: 10.1007/s00122-009-1099-x pmid: 19597726
[2] Glaszmann J C, Killian B, Upadhyaya H D, et al. Accessing genetic diversity for crop improvement. Current Opinion in Plant Biology, 2010, 13:167-173.
doi: 10.1016/j.pbi.2010.01.004 pmid: 20167531
[3] 谭亮萍, 周火强, 曾化伟, 等. 辣椒种质资源鉴定、评价及利用研究进展. 辣椒杂志, 2008(2):24-28.
[4] 黎裕, 王天宇. 玉米种质创新、进展与展望. 玉米科学, 2017, 25(3):11-18.
[5] 刘志斋, 宋燕春, 石云素. 中国玉米地方品种的种族划分及其特点. 中国农业科学, 2010, 43(5):899-910.
[6] 李春辉, 王天宇, 黎裕. 基于地方品种的种质创新:现状及展望. 植物遗传资源学报, 2019, 20(6):1372-1379.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190516001
[7] 麻一博, 贾晓艳, 刘亚捷, 等. 玉米种质资源苞叶相关性状鉴定及综合评价. 植物遗传资源学报, 2023, 24(6):1568-1579.
[8] 郑晓峰, 黄刚, 李竹莹, 等. 黔东南玉米地方品种农艺性状表现及分类. 种子, 2009, 28(7):76-79.
[9] 姚启伦, 杨克诚, 潘光堂, 等. 云南和贵州玉米地方品种遗传多样性的比较分析. 云南大学学报(自然科学版), 2008, 30(4):408-414.
[10] 姚启伦, 许江, 许冬梅, 等. 四川及重庆玉米地方品种遗传多样性的比较分析. 湖南农业大学学报:自然科学版, 2008, 34(1):6-12.
[11] 伍少云, 孙荣, 奉有壁, 等. 云南省地方玉米种质资源的类型品种及其籽粒颜色多样性分析. 玉米科学, 2004, 12(增):14-16.
[12] 蔡一林, 刘志斋, 王天宇, 等. 国内部分玉米地方品种的品质与农艺性状的表型多样性分析. 植物遗传资源学报, 2011, 12(1):31-36.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2011.01.005
[13] 刘志斋, 郭荣华, 石云素, 等. 中国玉米地方品种核心种质花期相关性状的表型多样性研究. 中国农业科学, 2008, 41(6):1591-1602.
[14] Li Y, Shi Y S, Cao Y S, et al. A phenotypic diversity analysis of maize germplasm preserved in China. Maydica, 2002, 47:107-114.
[15] 吴元奇, 郑灵, 荣廷昭. 西南地区白玉米地方种质资源分布及遗传多样性. 草业学报, 2013, 22(4):160-169.
doi: 10.11686/cyxb20130420
[16] 姚坚强, 鲍坚东, 朱金庆, 等. 中国糯玉米wx基因种质资源遗传多样性. 作物学报, 2013, 39(1):43-49.
[17] 姚启伦, 方平, 陈发波. 西南地区玉米地方种质的表型特性分析. 玉米科学, 2013, 21(2):36-41,46.
[18] 石云素, 黎裕, 王天宇, 等. 玉米种质资源描述规范和数据标准. 北京: 中国农业出版社, 2006:14.
[19] Strong W L. Biased richness and evenness relationships within Shannon-Wiener index values. Ecological Indicators, 2016, 67:703-713.
[20] 王自力, 张北举, 李魁印, 等. 高粱种质资源表型性状多样性分析及综合评价. 江苏农业科学, 2022, 50(18):115-121.
[21] Shannon C E. A mathematical theory of communication. Bell Systems Technical Journal, 1948, 27(4):623-656.
[22] 徐泽俊, 齐玉军, 邢兴华, 等. 黄淮海大豆种质农艺与品质性状分析及综合评价. 植物遗传资源学报, 2022, 23(2):468-480.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210915001
[23] 杨露, 高超, 廖德胜, 等. 贵州低热河谷区油茶种质果实性状分析与评价. 植物遗传资源学报, 2022, 23(2):430-441.
[24] Campbell D R. Using phenotypic manipulations to study multivariate selection of floral trait associations. Annals of Botany, 2009, 103(9):1557-1566.
doi: 10.1093/aob/mcp032 pmid: 19218579
[25] Soleri D, Cleveland D A. Farmer selection and conservation of crop varieties. In: Goodman R M ed. Encyclopedia of Plant and Crop Science. Marcel Dekker, New York: Marcel Dekker Incorporated, 2004:433-438.
[26] 李清超, 李永祥, 杨钊钊, 等. 基于多重相关RIL群体的玉米株高和穗位高QTL定位. 作物学报, 2013, 39(9):1521-1529.
[27] Cao Q J, Lu B R, Xia H, et al. Genetic Diversity and origin of weedy rice (Oryza sativa f. spontanea) populations found in north-eastern China revealed by simple sequence repeat (SSR) markers. Annals of Botany, 2006, 98(6):1241-1252.
[28] 袁志发, 周静芋. 多元统计分析. 北京: 科学出版社, 2002.
[29] 张群远, 孔繁玲. 作物品种区域试验统计分析模型的比较. 中国农业科学, 2002, 35(4):365-371.
[30] 李清超, 夏玉琼, 杨珊, 等. 玉米品种多环境测试主成分评价模型的构建及应用. 浙江农业学报, 2016, 28(2):181-189.
[31] 陈俊意, 察一林, 王国强, 等. 玉米基因型磷效率的主成分分析. 玉米科学, 2008, 16(1):67-70.
[1] 马延华, 孙德全, 李绥艳, 林红, 潘丽艳, 李东林, 范金生, 吴建忠, 杨国伟. 黑龙江省玉米地方品种主要农艺性状综合评价及优异种质资源筛选[J]. 作物杂志, 2024, (4): 103–112
[2] 杨柯, 姜春霞, 张伟, 刘恩科, 翟广谦, 张冬梅. 不同处理对玉米籽粒机械收获破碎率影响的研究[J]. 作物杂志, 2024, (4): 138–143
[3] 袁迪, 智慧, 王海岗, 张慧, 姚琦, 梁红凯, 王君杰, 陈凌, 刁现民, 贾冠清. 我国谷子登记品种遗传多样性分析及综合评价[J]. 作物杂志, 2024, (4): 14–23
[4] 王富贵, 邹润厚, 高聚林, 王振, 程志鹏, 郝琪, 张悦忠, 王志刚. 秸秆还田方式对内蒙古东部地区土壤水热及春玉米苗期生长和产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 223–231
[5] 李春情, 刘翔宇, 闫鹏, 周六千, 卢霖, 董志强, 徐江. 不同玉米品种抗旱性的生理鉴定与综合评价[J]. 作物杂志, 2024, (4): 253–262
[6] 王璐, 邓杰, 张泽, 赵孟伟, 车欣洋, 王广义, 郭旭, 张海洋, 贺琳, 翁建峰, 徐晶宇. PEG胁迫下玉米苗期耐旱种质资源鉴定与评价[J]. 作物杂志, 2024, (4): 43–53
[7] 刘倩倩, 李冉, 周婷芳, 张泽, 上官小川, 潘越, 张德贵, 雍洪军, 李明顺, 韩洁楠. 211份玉米自交系萌发期耐盐性鉴定[J]. 作物杂志, 2024, (4): 62–70
[8] 郭海斌, 张军刚, 王文文, 薛志伟, 许海涛, 冯晓曦, 王斌功, 王成业. 夏玉米光合特性、根系生长和产量对砂姜黑土深松增密的响应[J]. 作物杂志, 2024, (3): 109–118
[9] 张林, 武文明, 周登峰, 彭晨, 王世济. 设施栽培鲜食玉米“彩甜糯100”生长和产量对秋季播期的响应[J]. 作物杂志, 2024, (3): 175–179
[10] 徐荣琼, 张翼飞, 杜嘉瑞, 尹雪巍, 杨克军, 孙逸珊, 李泽松, 李桂彬, 陆雨欣, 刘海晨, 李伟庆, 李佳宇. 叶面喷施钙肥对春玉米茎秆抗倒伏特性与产量形成的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 223–230
[11] 代涵, 申铁, 石桃雄, 黎瑞源. 油茶基因组SSR位点挖掘及遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2024, (3): 23–31
[12] 李佳奇, 史建国, 陈启航, 常风云, 段义忠, 柴乖强, 贾磊, 陈涛. 陕北风沙草滩区覆膜对玉米根际土壤微生物群落的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 238–246
[13] 卿晨, 刘正学, 李彦杰. 转录组测序分析干旱胁迫下复合微生物菌肥对玉米幼苗抗旱性的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 32–39
[14] 马红珍, 许海涛, 王月, 冯晓曦, 许波, 张军刚, 郭海斌, 王友华. 基于苞叶表型性状的玉米自交系遗传多样性及遗传距离分析[J]. 作物杂志, 2024, (3): 54–63
[15] 全成哲, 李淑芳, 李鹤南, 于维, 金京花. 吉林省73份审定水稻品种的表型性状遗传多样性研究[J]. 作物杂志, 2024, (3): 64–75
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