Crops ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (3): 61-69.doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.03.009

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Analysis of Genetic Diversity of Phenotypic Traits of Foxtail Millet Germplasm Resources

Zhao Yajie1(), Wen Rui1, Jia Yiming1, Jin Xiaolei1, Zhang Yonghu1(), Zhang Lijun2, Zhang Biao3, Zhang Hui3, Yu Lixia4   

  1. 1Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Huhhot 010031, Inner Mongolia, China
    2Liangcheng County Science and Technology Development Center, Ulanqab 013750, Inner Mongolia, China
    3Qingshuihe County Agriculture and Animal Husbandry and Science and Technology Bureau, Huhhot 011600, Inner Mongolia, China
    4Mengcao Ecological Environment (Group) Co., Ltd., Huhhot 010070, Inner Mongolia, China
  • Received:2024-03-08 Revised:2024-04-22 Online:2025-06-15 Published:2025-06-03

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33

Abstract:

The phenotypic genetic diversity of 197 foxtail millet germplasm resources was analyzed. The results showed that the genetic diversity index (H′) range of the eight quality traits was 0.522-1.246, and there were differences among different varieties. The variation coefficients of 12 quantitative traits ranged from 7.89% to 139.07%, among which four traits were greater than 20.00%, followed by panicle weight per plant, grain weight per plant, panicle diameter and yield. The diversity index ranged from 0.505 to 2.080. The five traits with a relatively high H′ (>2.0) included plant height, main panicle length, 1000-grain weight, heading-ripening days and yield. Among 197 germplasm resources, 21 germplasms had a composite score greater than 0.5000, and ten germplasms of foxtail millet were selected as excellent germplasms according to phenotypic traits, which provided theoretical basis for the selection of parents and breeding of new varieties of foxtail millet.

Key words: Foxtail millet, Germplasm resource, Phenotypic characteristic, Genetic diversity

Table 1

Basic information of 197 foxtail millet germplasm resources"

编号
Number		 种质名称
Germplasm name		 选育单位/来源地
Breeding unit/origin		 编号
Number		 种质名称
Germplasm name		 选育单位/来源地
Breeding unit/origin
1 矮88 中国河南郑州 50 蒙谷2号[小香米（纺锤）×15K1206] 中国内蒙古呼和浩特
2 蒙草谷1号（181-10） 中国内蒙古赤峰 51 蒙红谷1号（农家红谷×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特
3 陇谷13 中国甘肃兰州 52 蒙谷3号[小香米（纺锤）×创1-38-16H] 中国内蒙古呼和浩特
4 大同29 中国山西大同 53 蒙白米1号[黑米谷（朱砂谷）×金苗K1] 中国内蒙古呼和浩特
5 峰红4号 中国内蒙古赤峰 54 L5023（农家红谷×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特
6 黄金苗 中国内蒙古赤峰 55 3-24[小香米（纺锤）×15K3528] 中国内蒙古呼和浩特
7 公矮2号 中国吉林长春 56 00020566 中国国家种质资源库
8 衡谷20 中国河北衡水 57 峰红3号 中国内蒙古赤峰
9 豫谷18 中国河南安阳 58 峰黑谷 中国内蒙古赤峰
10 龙谷38 中国黑龙江哈尔滨 59 赤谷5号 中国内蒙古赤峰
11 山西红谷 中国山西 60 赤谷16 中国内蒙古赤峰
12 长农35 中国山西长治 61 冀谷41 中国河北石家庄
13 晋谷21 中国山西吕梁 62 2017M001 中国河北石家庄
14 金苗K1 中国内蒙古赤峰 63 冀谷35 中国河北石家庄
15 燕谷18 中国辽宁朝阳 64 冀谷36 中国河北石家庄
16 济谷22 中国山东济南 65 冀谷39 中国河北石家庄
17 九根齐 中国内蒙古鄂尔多斯 66 大同27 中国山西大同
18 大白谷 中国内蒙古乌兰察布 67 大同32 中国山西大同
19 赤草6号 中国内蒙古赤峰 68 大同34 中国山西大同
20 朝谷58 中国辽宁朝阳 69 大同37 中国山西大同
21 红钙谷 中国内蒙古乌兰察布 70 晋谷23 中国山西大同
22 冀谷45 中国河北石家庄 71 晋谷33 中国山西大同
23 九谷23 中国吉林吉林 72 中谷9号 中国北京
24 中谷2号 中国北京 73 峰红2号 中国内蒙古赤峰
25 公谷88 中国吉林长春 74 峰红5号 中国内蒙古赤峰
26 嫩选18 中国黑龙江齐齐哈尔 75 赤优抗谷1号 中国内蒙古赤峰
27 8311 中国河北张家口 76 赤优抗谷2号 中国内蒙古赤峰
28 齐新谷1号 中国黑龙江齐齐哈尔 77 峰红谷 中国内蒙古赤峰
29 沁州黄 中国内蒙古呼和浩特 78 公矮5号 中国吉林长春
30 汾选3号 中国山西吕梁 79 赤谷10号 中国内蒙古赤峰
31 蒙黑谷1号（峰黑谷×20121500330） 中国内蒙古呼和浩特 80 衡谷19 中国河北衡水
32 蒙谷4号（晋谷21×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特 81 衡谷21 中国河北衡水
33 L4033（长农35×15K1420） 中国内蒙古呼和浩特 82 龙谷25 中国黑龙江哈尔滨
34 L4035（长农35×15K1422） 中国内蒙古呼和浩特 83 龙谷29 中国黑龙江哈尔滨
35 蒙谷5号（豫谷18×金苗K1） 中国内蒙古呼和浩特 84 龙谷31 中国黑龙江哈尔滨
36 蒙红谷2号（农家红谷×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特 85 龙谷39 中国黑龙江哈尔滨
37 L5002（农家红谷×15K1206） 中国内蒙古呼和浩特 86 晋谷34 中国山西太原
38 L5003（00020566×创1-38-16H） 中国内蒙古呼和浩特 87 晋谷36 中国山西太原
39 L5013（小香米×创1-38-16H） 中国内蒙古呼和浩特 88 晋谷52 中国山西太原
40 蒙红谷3号（农家红谷×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特 89 晋谷59 中国山西太原
41 3-23（农家红谷×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特 90 晋谷60 中国山西太原
42 L5021（农家红谷×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特 91 长农36 中国山西长治
43 L5022（农家红谷×15K1214） 中国内蒙古呼和浩特 92 长农38 中国山西长治
44 蒙谷6号（小香米×冀谷35） 中国内蒙古呼和浩特 93 长农40 中国山西长治
45 蒙谷7号（公矮2号×安16h-8283） 中国内蒙古呼和浩特 94 长农44 中国山西长治
46 3-14[小香米（纺锤）×安13-5150] 中国内蒙古呼和浩特 95 晋谷29 中国山西吕梁
47 蒙谷1号（18H1435） 中国内蒙古呼和浩特 96 糜子亮 中国辽宁铁岭
48 6-5叶绿鞘紫 中国内蒙古呼和浩特 97 锦谷5号 中国辽宁锦州
49 公矮2号×安16h-8283 中国内蒙古呼和浩特 98 延夏谷1号 中国陕西延安
100 毛爪子谷子 中国山东临沂 150 冀谷46 中国河北石家庄
101 黄那糯 中国湖南湘西 151 嫩选15 中国黑龙江齐齐哈尔
102 一窝蚕谷子 中国山东东营 152 赤优金苗1号 中国内蒙古赤峰
103 狗尾粟 中国广东惠州 153 金苗K2 中国内蒙古赤峰
104 （Y8）谷子 中国内蒙古兴安盟 154 长农47 中国山西长治
105 黄壳狗尾粟（糯粟） 中国海南海口 155 冀谷38 中国河北石家庄
106 黔南农家种 中国贵州 156 冀早谷1号 中国河北石家庄
107 昭和糯 日本 157 赤谷6 中国内蒙古赤峰
108 （Y9）谷子 中国内蒙古兴安盟 158 冀谷40 中国河北石家庄
109 本地谷子 中国内蒙古通辽 159 赤谷17 中国内蒙古赤峰
110 大乌谷 中国河北张家口 160 晋谷51号 中国山西太原
111 小乌谷子 中国河北张家口 161 冀杂金苗1号 中国河北石家庄
112 吨谷 中国山西太原 162 冀杂金苗2号 中国河北石家庄
113 济谷20 中国山东济南 163 九谷25 中国吉林吉林
114 赤谷6号 中国内蒙古赤峰 164 承13-1126 中国河北承德
115 毛毛谷 中国内蒙古赤峰 165 晋谷44号 中国山西吕梁
116 朝谷14 中国辽宁朝阳 166 晋谷40号 中国山西吕梁
117 农2 中国内蒙古鄂尔多斯 167 龙谷26 中国黑龙江哈尔滨
118 赤谷4号 中国内蒙古赤峰 168 汾选8号 中国山西吕梁
119 A2 中国河北张家口 169 承17-M922 中国河北承德
120 黄金谷 中国内蒙古赤峰 170 赤优金苗4号 中国内蒙古赤峰
121 济白米1号 中国山东济南 171 承15-M328 中国河北承德
122 赤谷7号 中国内蒙古赤峰 172 赤209-3 中国内蒙古赤峰
123 赤121-31（赤谷16×金丰谷） 中国内蒙古赤峰 173 青珍珠 中国山西吕梁
124 大金苗 中国内蒙古赤峰 174 赤谷K3 中国内蒙古赤峰
125 峰优谷18 中国内蒙古赤峰 175 大和尚 中国内蒙古清水河
126 农1 中国内蒙古阿拉善盟 176 陇绿谷 中国甘肃兰州
127 赤谷27 中国内蒙古赤峰 177 丰谷2号 中国河北石家庄
128 赤231-9 中国内蒙古赤峰 178 丹谷2号 中国甘肃兰州
129 朝谷13 中国辽宁朝阳 179 绿野谷 中国内蒙古赤峰
130 陇谷4号 中国甘肃兰州 180 峰红6号 中国内蒙古赤峰
131 红粘谷 中国黑龙江黑河 181 赤谷K1 中国内蒙古赤峰
132 大小穗红谷 中国山东济南 182 长谷4号 中国山西长治
133 鸟谷 中国山东济南 183 赤89-4 中国内蒙古赤峰
134 坝91-0628 中国河北张家口 184 赤谷K2 中国内蒙古赤峰
135 龙选一号 中国黑龙江黑河 185 张家口（早） 中国河北张家口
136 嫩选五号 中国黑龙江齐齐哈尔 186 赤135-28 中国内蒙古赤峰
137 黄粘谷 中国黑龙江黑河 187 60天还仓 中国内蒙古赤峰
138 红苗粘谷 中国辽宁抚顺 188 赤84-49 中国内蒙古赤峰
139 黄粘谷 中国黑龙江黑河 189 长生13 中国山西长治
140 昭农四号 中国内蒙古赤峰 190 峰红7号 中国内蒙古赤峰
141 延谷二号 中国陕西延安 191 赤62-26 中国内蒙古赤峰
142 晋谷6号 中国山西吕梁 192 赤79-19 中国内蒙古赤峰
143 张农15号 中国河北张家口 193 赤264-7 中国内蒙古赤峰
144 簿地高 中国河北遵化 194 赤优金谷 中国陕西榆林
145 四留钱 中国河北唐山 195 赤1509 中国内蒙古赤峰
146 黄毛谷 中国北京 196 赤114-7 中国内蒙古赤峰
147 钻头白 中国北京 197 赤205-25 中国内蒙古赤峰
148 黄苗大滑皮 中国北京

Table 2

Morphological diversity indicators and evaluation criteria"

编号Number 性状Characteristic 描述标准Description standard
1
 幼苗叶片颜色
 1：黄绿色，2：绿色，3：浅紫色，4：深紫色
2
 幼苗叶鞘颜色
 1：绿色，2：浅紫色，3：中等紫色
3
 株型
 1：上冲，2：半上冲，3：平展，4：下披
4
 穗型
 1：圆锥，2：纺锤，3：圆筒，4：棍棒，5：鸭嘴，6：猫爪
5 刺毛长短 1：极短，3：短，5：中，7：长
6 谷码松紧 1：松，2：中，3：紧
7
 籽粒颜色
 1：白色，2：黄色，3：红色，4：褐色，5：灰色6：黑色
8
 颖果颜色
 1：白色，2：灰绿色，3：浅黄色，4：中等黄色，5：灰色

Table 3

Genetic diversity analysis of eight quality traits"

性状描述标准
Characteristic description
standard		 叶片颜色
Leaf
color		 幼苗叶鞘颜色
Larval
color		 株型
Plant
type		 穗型
Panicle
type		 刺毛长短
Length
of seta		 谷码松紧
Panicle
compactness		 籽粒颜色
Grain
color		 颖果颜色
Cargopsis
color
1 0.142 0.838 0.299 0.142 0.264 0.112 0.259 0.046
2 0.832 0.066 0.604 0.599 － 0.619 0.563 －
3 0.025 0.096 0.056 0.208 0.421 0.269 0.091 0.401
4 － 0.041 0.036 － 0.041 0.528
5 0.005 0.239 0.030 0.025
6 0.010 － 0.015
7 0.071
H′ 0.522 0.553 0.957 1.103 1.246 0.895 1.191 0.938

Table 4

Genetic diversity analysis of 12 quantitative traits"

性状
Characteristic		 平均值
Mean		 最小值
Minimum		 最大值
Maximum		 标准差
Standard deviation		 极差
Range		 变异系数
Coefficient of variation (%)		 H′
株高Plant height (cm) 148.28 77.60 203.40 27.66 125.80 18.65 2.050
单株穗重Panicle weight per plant (g) 25.55 8.09 63.70 8.77 55.61 34.33 1.994
单株粒重Grain weight per plant (g) 20.00 3.85 117.48 10.29 113.63 51.42 1.800
出谷率Grain output (%) 75.45 21.65 91.83 11.63 70.18 15.41 1.765
主穗长Main panicle length (cm) 24.14 13.57 36.47 4.21 22.90 17.42 2.080
穗粗Panicle diameter (cm) 3.05 0.98 31.19 4.24 30.21 139.07 0.505
千粒重1000-grain weight (g) 3.04 1.47 4.25 0.41 2.78 13.53 2.031
出苗―抽穗日数Days of emergence-heading (d) 74.95 48.00 103.00 8.49 55.00 11.33 1.994
抽穗―成熟日数Days of heading-ripening (d) 52.39 34.00 92.00 7.28 58.00 13.90 2.009
生育日数Days of reproductive (d) 127.34 97.00 151.00 10.04 54.00 7.89 1.935
茎粗Stem diameter (mm) 8.58 5.69 13.73 1.52 8.04 17.73 1.979
产量Yield (kg/hm2) 5701.88 340.68 11 043.42 2052.37 10 702.74 35.99 2.076

Table 5

Correlation analysis of main traits"

性状
Characteristic		 株高
Plant
height		 单株
穗重
Panicle
weight
per plant		 单株
粒重
Grain
weight
per plant		 出谷率
Grain
output		 主穗长
Main
panicle
length		 穗粗
Panicle
diameter		 千粒重
1000-
grain
weight		 出苗―
抽穗日数
Days of
emergence-
heading		 抽穗―
成熟日数
Days of
heading-
ripening		 生育日数
Days of
reproductive		 茎粗
Stem
diameter		 产量
Yield
株高Plant height 1.000
单株穗重Panicle weight per plant 0.035 1.000
单株粒重Grain weight per plant -0.125 0.706** 1.000
出谷率Grain output -0.293** 0.170* 0.345** 1.000
主穗长Main panicle length 0.104 0.353** 0.322** 0.223** 1.000
穗粗Panicle diameter -0.175* 0.105 0.064 0.001 0.107 1.000
千粒重1000-grain weight -0.179* 0.282** 0.280** 0.345** 0.298** 0.198** 1.000
出苗―抽穗日数
Days of emergence-heading		 0.055 -0.038 -0.081 -0.304** -0.141* 0.021 -0.186** 1.000
抽穗―成熟日数
Days of heading-ripening		 -0.130 0.190** 0.081 -0.036 0.038 0.201** 0.334** -0.197** 1.000
生育日数Days of reproductive -0.047 0.106 -0.010 -0.283** -0.092 0.163* 0.085 0.703** 0.559** 1.000
茎粗Stem diameter -0.207** 0.414** 0.361** 0.225** 0.201** 0.268** 0.166* 0.232** 0.080 0.254** 1.000
产量Yield 0.124 0.348** 0.356** 0.405** 0.117 0.075 0.112 -0.111 0.061 -0.050 0.135 1.000

Table 6

Principal component analysis of main agronomic traits of foxtail millet germplasm resources"

性状
Characteristic		 主成分PCA
1 2 3 4 5 6 7
株高Plant height -0.317 -0.032 0.104 0.735 0.128 -0.120 -0.036
单株穗重Panicle weight per plant 0.678 0.257 -0.056 0.430 0.039 -0.116 -0.151
单株粒重Grain weight per plant 0.742 0.086 -0.115 0.301 -0.059 -0.019 -0.002
出谷率Grain output 0.655 -0.375 -0.055 -0.111 -0.199 0.336 0.142
主穗长Main panicle length 0.536 -0.073 0.261 0.189 0.057 -0.498 0.033
穗粗Panicle diameter 0.276 0.293 -0.058 -0.257 0.202 -0.041 -0.328
千粒重1000-grain weight 0.566 0.139 0.380 -0.115 0.205 0.182 0.173
出苗―抽穗日数Days of emergence-heading -0.263 0.671 -0.345 0.037 -0.338 -0.185 0.244
抽穗―成熟日数Days of heading-ripening 0.234 0.453 0.326 -0.190 0.593 0.270 -0.077
生育日数Days of reproductive -0.053 0.896 -0.055 -0.107 0.144 0.039 0.150
茎粗Stem diameter 0.542 0.398 -0.238 -0.118 -0.314 -0.112 -0.276
产量Yield 0.457 -0.079 -0.225 0.489 0.108 0.351 0.058
叶片颜色Leaf color -0.024 0.415 0.481 -0.096 -0.288 0.112 -0.233
幼苗叶鞘颜色Larval color -0.024 -0.090 0.668 0.153 -0.264 0.252 -0.100
株型Plant type 0.489 -0.257 -0.244 -0.497 -0.240 -0.043 -0.059
穗型Panicle type -0.332 0.035 -0.299 0.031 0.339 -0.027 -0.464
刺毛长短Length of seta 0.033 -0.351 -0.024 -0.265 0.417 -0.071 0.257
谷码松紧Panicle compactness -0.314 0.180 -0.083 0.106 -0.220 0.640 0.010
粒色Grain color -0.077 0.086 0.641 -0.085 -0.163 -0.323 0.116
颖果颜色Cargopsis color 0.105 0.332 -0.121 0.041 0.080 -0.006 0.555
特征值Eigenvalue 3.320 2.467 1.842 1.615 1.324 1.267 1.020
贡献率Contribution rate (%) 16.599 12.336 9.208 8.077 6.621 6.337 5.102
累计贡献率Cumulative contribution rate (%) 16.599 28.935 38.143 46.220 52.840 59.177 64.279

Table 7

Comprehensive scores of principal component analysis of 197 germplasm resources"

编号
Number		 综合得分
Composite score		 排名
Ranking		 编号
Number		 综合得分
Composite score		 排名
Ranking		 编号
Number		 综合得分
Composite score		 排名
Ranking
1 -0.2408 147 16 -0.4578 174 31 0.2200 59
2 0.0083 101 17 0.5780 14 32 0.0461 90
3 0.6493 8 18 0.1077 77 33 0.2335 56
4 0.4589 29 19 0.4403 32 34 0.1737 69
5 0.0505 89 20 -0.1251 129 35 0.0258 99
6 0.5898 12 21 0.5439 17 36 0.1455 72
7 -0.3832 164 22 0.0636 86 37 -0.2683 153
8 -0.0330 111 23 0.1046 78 38 -0.3322 162
9 0.2635 55 24 -0.1277 131 39 -0.0468 114
10 -0.1570 134 25 -0.0240 110 40 0.5525 16
11 -0.2323 146 26 0.0512 88 41 0.7628 4
12 0.1356 74 27 0.4796 24 42 0.4176 35
13 0.4850 22 28 0.0417 91 43 0.6395 10
14 0.1256 76 29 0.6763 7 44 0.3233 44
15 -0.0037 104 30 0.4178 34 45 0.3950 38
46 0.3226 45 97 -0.4020 170 148 -0.1991 139
47 0.4404 31 98 0.4829 23 149 0.1725 70
48 0.4730 25 99 -0.4312 171 150 0.0999 79
49 0.5560 15 100 -0.0858 120 151 -0.2311 145
50 0.2063 62 101 -1.1358 195 152 -0.2676 152
51 0.4681 26 102 -0.2486 149 153 -0.0967 121
52 0.8181 2 103 -0.5524 180 154 -0.0349 112
53 0.2059 63 104 -0.7040 186 155 -0.2755 155
54 0.5183 18 105 -0.7279 187 156 0.0281 97
55 0.3008 47 106 -0.9269 192 157 -0.0576 117
56 -0.3035 157 107 -0.7288 188 158 -0.0173 108
57 -0.2495 150 108 -0.3229 161 159 0.5160 19
58 0.0335 95 109 -0.5662 181 160 -0.0197 109
59 -0.1092 125 110 -0.2245 144 161 0.0353 93
60 0.1789 68 111 -0.1255 130 162 0.0921 81
61 -0.0548 116 112 -0.3762 163 163 -0.2581 151
62 0.2294 57 113 -0.4466 173 164 0.2038 65
63 -0.2821 156 114 -0.0171 107 165 0.4413 30
64 0.0261 98 115 0.0319 96 166 0.2216 58
65 -0.0537 115 116 -0.5845 182 167 0.4592 28
66 0.5137 20 117 0.0032 102 168 0.0844 84
67 0.7720 3 118 0.5963 11 169 -0.1140 126
68 0.6771 6 119 -1.1435 196 170 -0.1472 132
69 0.7157 5 120 0.0960 80 171 0.1582 71
70 0.4192 33 121 -0.4405 172 172 0.2880 49
71 -0.0158 105 122 0.3897 39 173 0.1914 66
72 -0.1769 137 123 -0.0646 118 174 -0.1201 128
73 0.1290 75 124 -0.4585 175 175 0.2794 51
74 0.0345 94 125 -0.3872 167 176 0.6481 9
75 -0.1886 138 126 -0.1194 127 177 0.3350 42
76 -0.3226 160 127 0.2811 50 178 0.3460 40
77 0.0745 85 128 -0.3853 166 179 0.4601 27
78 0.1835 67 129 -0.0166 106 180 0.3358 41
79 0.2761 52 130 0.8908 1 181 0.2155 61
80 -0.2028 141 131 -0.7607 190 182 0.5063 21
81 0.2722 53 132 -0.7433 189 183 -0.3187 159
82 0.0580 87 133 -0.2409 148 184 -0.5241 178
83 -0.0706 119 134 -0.6449 183 185 0.0373 92
84 -0.2187 143 135 -1.2998 197 186 -0.2118 142
85 -0.1002 122 136 -0.9980 193 187 -0.4780 176
86 0.3984 37 137 -0.1671 135 188 0.2184 60
87 0.5874 13 138 -0.5402 179 189 0.3993 36
88 -0.1765 136 139 -0.3165 158 190 -0.3921 169
89 0.2669 54 140 -0.2734 154 191 0.1402 73
90 0.2910 48 141 -0.1998 140 192 -0.1483 133
91 0.0185 100 142 -0.6875 185 193 -0.1036 124
92 0.0878 83 143 -0.6567 184 194 -0.0420 113
93 -0.0033 103 144 -0.3897 168 195 0.3215 46
94 0.2047 64 145 -1.0373 194 196 -0.1034 123
95 0.3289 43 146 -0.8203 191 197 0.0912 82
96 -0.3834 165 147 -0.4871 177
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