Crops ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (2): 15-22.doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.003

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Genetic Diversity and Comprehensive Evaluation of Phenotypic Traits of 162 Tartary Buckwheat Resources in Inner Mongolia

Yang Enze1(), Xie Rui1,2, Han Ping'an1, Zhang Yonghu1, Liu Jinchuan1, Niu Suqing1, Wen Rui1, Wang Chunyong1, Jin Xiaolei1()   

  1. 1Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Hohhot 010031, Inner Mongolia, China
    2College of Agronomy, Hebei Agricultural University, Baoding 071001, Hebei, China
  • Received:2023-02-26 Revised:2023-03-04 Online:2024-04-15 Published:2024-04-15

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6

PDF (PC)

128

Abstract:

Genetic diversity index, coefficient of variation, correlation analysis, principal component analysis, cluster analysis and stepwise regression analysis were used to analyze and evaluate 13 phenotypic traits of 162 tartary buckwheat germplasm resources. The results showed that the genetic diversity index of five qualitative traits was 0.7180-1.2826, the genetic diversity index of eight quantitative traits were 1.3037-2.0727, the coefficients of variation were 5.4%-43.4%, and the coefficients of variation of the other seven agronomic traits were all greater than 10% except the growth period, which indicated that the genetic variation of selected tartary buckwheat resources was very rich. Correlation analysis showed that six characteristics, such as branch number of main stem, node number of main stem, seed number per plant, seed weight per plant, 1000-grain weight and growth period, had the greatest influence on yield. The cumulative contribution rate of four principal components extracted by principal component analysis was 83.559%. The main factors that cause the phenotypic variation of tartary buckwheat were grain weight per plant, grain number per plant, yield, plant type, branch number of main stem and grain shape. The 162 tartary buckwheat germplasm resources were grouped into five groups by cluster analysis, among which the agronomic characteristics of the materials in group Ⅰ were relatively balanced, which was an ideal material for breeding excellent tartary buckwheat varieties (lines). The materials of group Ⅴ had better lodging resistance and better performance, which was a better choice for lodging-resistant parents. Through fuzzy membership function, a comprehensive evaluation index was constructed based on the contribution rate weight of four principal components, and ten tartary buckwheat germplasm resources with better comprehensive characteristics were screened out.

Key words: Tartary buckwheat, Phenotypic characteristics, Genetic diversity, Comprehensive evaluation

Table 1

Names and sources of test materials"

编号
Number		 代号
Code		 来源
Source		 编号
Number		 代号
Code		 来源
Source		 编号
Number		 代号
Code		 来源
Source
1 KQ001 国家区域试验 46 KQ046 国家区域试验 91 KQ091 凉山州西昌农业科学研究所
2 KQ002 国家区域试验 47 KQ047 国家区域试验 92 KQ092 凉山州西昌农业科学研究所
3 KQ003 国家区域试验 48 KQ048 国家区域试验 93 KQ093 凉山州西昌农业科学研究所
4 KQ004 国家区域试验 49 KQ049 国家区域试验 94 KQ094 凉山州西昌农业科学研究所
5 KQ005 国家区域试验 50 KQ050 国家区域试验 95 KQ095 凉山州西昌农业科学研究所
6 KQ006 国家区域试验 51 KQ051 国家区域试验 96 KQ096 凉山州西昌农业科学研究所
7 KQ007 国家区域试验 52 KQ052 国家区域试验 97 KQ097 凉山州西昌农业科学研究所
8 KQ008 国家区域试验 53 KQ053 国家区域试验 98 KQ098 凉山州西昌农业科学研究所
9 KQ009 国家区域试验 54 KQ054 国家区域试验 99 KQ099 凉山州西昌农业科学研究所
10 KQ010 国家区域试验 55 KQ055 国家区域试验 100 KQ100 凉山州西昌农业科学研究所
11 KQ011 国家区域试验 56 KQ056 国家区域试验 101 KQ101 凉山州西昌农业科学研究所
12 KQ012 国家区域试验 57 KQ057 国家区域试验 102 KQ102 凉山州西昌农业科学研究所
13 KQ013 国家区域试验 58 KQ058 国家区域试验 103 KQ103 凉山州西昌农业科学研究所
14 KQ014 国家区域试验 59 KQ059 国家区域试验 104 KQ104 凉山州西昌农业科学研究所
15 KQ015 国家区域试验 60 KQ060 国家区域试验 105 KQ105 凉山州西昌农业科学研究所
16 KQ016 国家区域试验 61 KQ061 国家区域试验 106 KQ106 凉山州西昌农业科学研究所
17 KQ017 国家区域试验 62 KQ062 国家区域试验 107 KQ107 凉山州西昌农业科学研究所
18 KQ018 国家区域试验 63 KQ063 国家区域试验 108 KQ108 凉山州西昌农业科学研究所
19 KQ019 国家区域试验 64 KQ064 国家区域试验 109 KQ109 凉山州西昌农业科学研究所
20 KQ020 国家区域试验 65 KQ065 国家区域试验 110 KQ110 凉山州西昌农业科学研究所
21 KQ021 国家区域试验 66 KQ066 国家区域试验 111 KQ111 内蒙古自治区农牧业科学院
22 KQ022 国家区域试验 67 KQ067 国家区域试验 112 KQ112 内蒙古自治区农牧业科学院
23 KQ023 国家区域试验 68 KQ068 国家区域试验 113 KQ113 内蒙古自治区农牧业科学院
24 KQ024 国家区域试验 69 KQ069 国家区域试验 114 KQ114 内蒙古自治区农牧业科学院
25 KQ025 国家区域试验 70 KQ070 国家区域试验 115 KQ115 内蒙古自治区农牧业科学院
26 KQ026 国家区域试验 71 KQ071 国家区域试验 116 KQ116 内蒙古自治区农牧业科学院
27 KQ027 国家区域试验 72 KQ072 国家区域试验 117 KQ117 内蒙古自治区农牧业科学院
28 KQ028 国家区域试验 73 KQ073 国家区域试验 118 KQ118 内蒙古自治区农牧业科学院
29 KQ029 国家区域试验 74 KQ074 国家区域试验 119 KQ119 内蒙古自治区农牧业科学院
30 KQ030 国家区域试验 75 KQ075 国家区域试验 120 KQ120 内蒙古自治区农牧业科学院
31 KQ031 国家区域试验 76 KQ076 国家区域试验 121 KQ121 内蒙古自治区农牧业科学院
32 KQ032 国家区域试验 77 KQ077 西南大学 122 KQ122 内蒙古自治区农牧业科学院
33 KQ033 国家区域试验 78 KQ078 西南大学 123 KQ123 内蒙古自治区农牧业科学院
34 KQ034 国家区域试验 79 KQ079 西南大学 124 KQ124 内蒙古自治区农牧业科学院
35 KQ035 国家区域试验 80 KQ080 西南大学 125 KQ125 内蒙古自治区农牧业科学院
36 KQ036 国家区域试验 81 KQ081 西南大学 126 KQ126 内蒙古自治区农牧业科学院
37 KQ037 国家区域试验 82 KQ082 西南大学 127 KQ127 内蒙古自治区农牧业科学院
38 KQ038 国家区域试验 83 KQ083 西南大学 128 KQ128 内蒙古自治区农牧业科学院
39 KQ039 国家区域试验 84 KQ084 西南大学 129 KQ129 内蒙古自治区农牧业科学院
40 KQ040 国家区域试验 85 KQ085 西南大学 130 KQ130 内蒙古自治区农牧业科学院
41 KQ041 国家区域试验 86 KQ086 西南大学 131 KQ131 内蒙古自治区农牧业科学院
42 KQ042 国家区域试验 87 KQ087 西南大学 132 KQ132 内蒙古自治区农牧业科学院
43 KQ043 国家区域试验 88 KQ088 西南大学 133 KQ133 内蒙古自治区农牧业科学院
44 KQ044 国家区域试验 89 KQ089 西南大学 134 KQ134 内蒙古自治区农牧业科学院
45 KQ045 国家区域试验 90 KQ090 西南大学 135 KQ135 内蒙古自治区农牧业科学院
136 KQ136 内蒙古自治区农牧业科学院 145 KQ145 内蒙古自治区农牧业科学院 154 KQ154 内蒙古自治区农牧业科学院
137 KQ137 内蒙古自治区农牧业科学院 146 KQ146 内蒙古自治区农牧业科学院 155 KQ155 内蒙古自治区农牧业科学院
138 KQ138 内蒙古自治区农牧业科学院 147 KQ147 内蒙古自治区农牧业科学院 156 KQ156 内蒙古自治区农牧业科学院
139 KQ139 内蒙古自治区农牧业科学院 148 KQ148 内蒙古自治区农牧业科学院 157 KQ157 内蒙古自治区农牧业科学院
140 KQ140 内蒙古自治区农牧业科学院 149 KQ149 内蒙古自治区农牧业科学院 158 KQ158 内蒙古自治区农牧业科学院
141 KQ141 内蒙古自治区农牧业科学院 150 KQ150 内蒙古自治区农牧业科学院 159 KQ159 内蒙古自治区农牧业科学院
142 KQ142 内蒙古自治区农牧业科学院 151 KQ151 内蒙古自治区农牧业科学院 160 KQ160 内蒙古自治区农牧业科学院
143 KQ143 内蒙古自治区农牧业科学院 152 KQ152 内蒙古自治区农牧业科学院 161 KQ161 内蒙古自治区农牧业科学院
144 KQ144 内蒙古自治区农牧业科学院 153 KQ153 内蒙古自治区农牧业科学院 162 KQ162 内蒙古自治区农牧业科学院

Table 2

Frequency distribution and diversity index of 162 tartary buckwheat germplasm resources describing different types of characteristics"

性状
Characteristic		 遗传多样
性指数
H'		 频率分布
Frequency distribution
1 2 3 4
株型Plant type 0.7180 0.7593 0.1111 0.1296
粒形Grain shape 0.9792 0.4691 0.1235 0.4074
粒色Grain color 1.2826 0.3457 0.3704 0.1728 0.1111
抗倒伏性
Lodging resistance		 0.7454
 0.0679
 0.7222
 0.2099
抗落粒性Anti-dropping 0.9544 0.1049 0.4753 0.4198

Table 3

Main parameters of eight quantitative characteristics of 162 tartary buckwheat germplasm resources"

性状
Characteristic		 最大值
Max.		 最小值
Min.		 平均值
Mean		 标准差
SD		 变异系数
CV (%)		 遗传多样性指数
H'
株高Plant height (cm) 136.0 66.0 96.9 14.4 14.9 1.3037
主茎分枝Branch number of main stem 19.0 1.9 8.3 3.2 38.5 1.9234
主茎节数Node number of main stem 20.8 9.3 16.3 2.2 13.7 2.0071
单株粒数Seeds number per plant 889.0 41.3 341.6 148.4 43.4 1.9605
单株粒重Seed weight per plant (g) 5.5 2.1 4.3 1.1 25.0 2.0008
千粒重1000-grain weight (g) 22.3 12.1 17.4 2.4 13.6 2.0144
生育期Growth period (d) 104.0 76.0 86.0 4.7 5.4 1.7608
产量Yield (kg/hm2) 268.7 33.4 159.9 45.7 28.6 2.0727

Table 4

Correlation analysis of main agronomic characteristics of 162 tartary buckwheat germplasm resources"

性状
Characteristic		 株高
Plant
height		 主茎分枝
Branch
number of
main stem		 主茎节数
Node
number of
main stem		 单株粒数
Seeds
number
per plant		 单株粒重
Seed
weight
per plant		 千粒重
1000-
grain
weight		 生育期
Growth
period		 株型
Plant
type		 粒形
Grain
shape		 产量
Yield
株高Plant height 1.000
主茎分枝Branch number of main stem 0.962** 1.000
主茎节数Node number of main stem 0.952** 0.875** 1.000
单株粒数Seeds number per plant 0.958** 0.990** 0.891** 1.000
单株粒重Seed weight per plant 0.974** 0.996** 0.901** 0.991** 1.000
千粒重1000-grain weight 0.975** 0.903** 0.973** 0.914** 0.924** 1.000
生育期Growth period 0.917** 0.968** 0.877** 0.970** 0.966** 0.876** 1.000
株型Plant type 0.264** 0.304** 0.161* 0.304** 0.297** 0.180* 0.227** 1.000
粒形Grain shape 0.079 0.076 0.059 0.087 0.073 0.076 0.095 0.039 1.000
产量Yield 0.986** 0.951** 0.976** 0.961** 0.968** 0.976** 0.937** 0.241** 0.084 1.000

Table 5

Principal component analysis of main agronomic characteristics of 162 tartary buckwheat germplasm resources"

性状Characteristic 因子1 Component 1 因子2 Component 2 因子3 Component 3 因子4 Component 4
株高Plant height 0.847 -0.194 -0.124 0.073
主茎分枝Branch number of main stem 0.066 0.106 0.861 -0.081
主茎节数Node number of main stem 0.945 -0.049 0.107 -0.052
单株粒数Seeds number per plant 0.965 0.120 -0.058 -0.023
单株粒重Seed weight per plant 0.971 0.105 -0.064 -0.036
千粒重1000-grain weight 0.511 -0.682 0.041 0.024
生育期Growth period 0.194 0.435 0.500 -0.197
株型Plant type 0.260 0.746 -0.418 0.010
粒形Grain shape 0.108 0.127 0.191 0.964
产量Yield 0.979 0.043 0.035 -0.032
特征值Eigenvalue 4.825 1.306 1.240 0.985
贡献率Contribution rate (%) 48.248 13.057 12.400 9.854
累计贡献率Cumulative contribution rate (%) 48.248 61.305 73.705 83.559

Fig.1

Cluster analysis of main agronomic characteristics of 162 tartary buckwheat germplasm resources"

Table 6

Statistics of main agronomic characteristics of five kinds of tartary buckwheat germplasm resources after clustering"

类群
Group		 株高
Plant
height		 主茎分枝数
Branch number
of main stem		 主茎节数
Node number
of main stem		 单株粒数
Seed number
per plant		 单株粒重
Seed weight
per plant		 千粒重
1000-grain
weight		 生育期
Growth
period		 株型
Plant
type		 粒形
Grain
shape		 产量
Yield		 种质数
Germplasm
number
Ⅰ 107.45 10.25 17.90 435.25 2.97 19.43 87.84 2.42 1.68 194.13 31
Ⅱ 119.44 15.01 19.31 628.54 4.39 20.74 96.45 2.10 2.05 234.50 20
Ⅲ 77.62 4.90 12.71 175.32 1.06 13.82 81.23 2.07 1.77 94.61 30
Ⅳ 93.42 7.36 16.29 302.16 1.99 17.24 85.47 1.13 2.76 154.08 37
Ⅴ 92.42 7.13 16.27 290.02 1.91 17.18 85.44 1.00 1.16 151.24 44

Table 7

Comprehensive scores of 162 tartary buckwheat germplasm resources"

代号
Code		 综合得分
Comprehensive
score		 代号
Code		 综合得分
Comprehensive
score		 代号
Code		 综合得分
Comprehensive
score		 代号
Code		 综合得分
Comprehensive
score		 代号
Code		 综合得分
Comprehensive
score
KQ001 0.58 KQ034 1.28 KQ067 -0.65 KQ100 1.11 KQ133 0.04
KQ002 0.10 KQ035 0.84 KQ068 -0.57 KQ101 0.62 KQ134 -0.34
KQ003 1.92 KQ036 -1.07 KQ069 -1.04 KQ102 1.45 KQ135 0.22
KQ004 1.47 KQ037 1.58 KQ070 -1.01 KQ103 1.75 KQ136 0.41
KQ005 1.16 KQ038 -0.63 KQ071 -0.53 KQ104 1.60 KQ137 0.11
KQ006 0.80 KQ039 -1.34 KQ072 -0.80 KQ105 1.79 KQ138 -0.26
KQ007 0.49 KQ040 -1.30 KQ073 -1.41 KQ106 1.26 KQ139 -0.48
KQ008 0.14 KQ041 -0.12 KQ074 -1.09 KQ107 1.81 KQ140 0.09
KQ009 0.01 KQ042 -0.57 KQ075 -1.66 KQ108 1.32 KQ141 -0.35
KQ010 0.34 KQ043 -2.41 KQ076 -0.91 KQ109 1.17 KQ142 -0.34
KQ011 0.25 KQ044 -2.23 KQ077 -1.42 KQ110 1.24 KQ143 0.13
KQ012 -0.24 KQ045 -1.68 KQ078 -1.56 KQ111 0.77 KQ144 0.19
KQ013 0.01 KQ046 -1.99 KQ079 -1.11 KQ112 1.04 KQ145 -0.43
KQ014 1.67 KQ047 -2.29 KQ080 -1.40 KQ113 0.98 KQ146 0.86
KQ015 0.21 KQ048 -1.95 KQ081 -0.57 KQ114 0.70 KQ147 -0.51
KQ016 0.45 KQ049 -2.04 KQ082 0.40 KQ115 1.12 KQ148 -0.44
KQ017 -0.08 KQ050 -1.30 KQ083 -0.32 KQ116 0.30 KQ149 -1.00
KQ018 1.08 KQ051 -1.54 KQ084 -0.15 KQ117 0.96 KQ150 -1.20
KQ019 0.99 KQ052 -1.45 KQ085 -0.32 KQ118 0.12 KQ151 -0.85
KQ020 0.83 KQ053 -2.35 KQ086 -1.15 KQ119 1.29 KQ152 -0.35
KQ021 1.07 KQ054 -0.56 KQ087 -0.18 KQ120 1.19 KQ153 -0.05
KQ022 1.43 KQ055 -0.47 KQ088 -0.28 KQ121 1.40 KQ154 0.12
KQ023 0.71 KQ056 -1.02 KQ089 -0.16 KQ122 1.20 KQ155 0.55
KQ024 0.37 KQ057 -0.73 KQ090 -0.09 KQ123 0.19 KQ156 0.05
KQ025 -0.13 KQ058 -0.66 KQ091 -0.06 KQ124 1.30 KQ157 0.38
KQ026 -0.29 KQ059 -0.96 KQ092 0.03 KQ125 0.13 KQ158 0.29
KQ027 -0.52 KQ060 -1.01 KQ093 -0.31 KQ126 1.20 KQ159 0.15
KQ028 0.43 KQ061 -0.59 KQ094 -0.31 KQ127 1.96 KQ160 0.13
KQ029 0.92 KQ062 -0.34 KQ095 0.14 KQ128 0.16 KQ161 0.99
KQ030 0.95 KQ063 -0.98 KQ096 0.03 KQ129 0.49 KQ162 0.76
KQ031 0.90 KQ064 -0.45 KQ097 -0.29 KQ130 -0.23
KQ032 1.53 KQ065 -0.69 KQ098 0.53 KQ131 0.53
KQ033 -0.31 KQ066 -1.27 KQ099 0.32 KQ132 0.14
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