Crops ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (4): 103-112.doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.04.013

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Comprehensive Evaluation of Main Agronomic Traits and Screening of Excellent Germplasms of Maize Landraces in Heilongjiang Province

Ma Yanhua(), Sun Dequan, Li Suiyan, Lin Hong, Pan Liyan, Li Donglin, Fan Jinsheng, Wu Jianzhong, Yang Guowei   

  1. Institute of Pratacultural Sciences, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150086, Heilongjiang, China
  • Received:2023-05-16 Revised:2023-07-24 Online:2024-08-15 Published:2024-08-14

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3

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369

Abstract:

In order to establish a theoretical foundation for further research on the exceptional traits of maize landraces, the study screened germplasm with great qualities and examined the diversity relationship of phenotypic traits of maize landraces in Heilongjiang province. In Heilongjiang province, 12 agronomic traits of 152 landrace varieties of maize were chosen for phenotypic field identification by two years field tests. Following an investigation of the phenotypic variety, groups were classified and their phenotypes were assessed using principal component analysis and cluster analysis, respectively. The results showed that the variation coefficients of different traits ranged from 3.48% to 31.23% with an average of 18.16%, and the genetic diversity indexes ranged from 1.73 to 2.08, with an average of 2.02. The diversity of maize landraces in the moderate and semi-humid area of Sanjiang plain was relatively low, but the comprehensive traits were relatively good, with higher yield, making it a region where excellent germplasm relatively concentrated. The results of principal component analysis of 12 agronomic traits showed that the first five principal component factors had included nine agronomic traits, with a cumulative contribution rate of 73.93%. These traits can be used as the main indicators for identification and evaluation of maize landraces in Heilongjiang province. The results of cluster analysis showed that all varieties could be divided into six groups, among which group V had the best comprehensive traits and was suitable for breeding high-yield maize varieties as a basic material. According to the comprehensive score F values, 20 maize landraces with excellent performance were selected.

Key words: Maize, Landraces, Agronomic traits, Comprehensive evaluation, Heilongjiang province

Table 1

Name, origin and geographical region of maize landraces in Heilongjiang province"

编号
Number		 名称
Name		 来源
Origin		 地理区域
Geographical
region		 积温带
Temperature
accumulation
zone		 编号
Number		 名称
Name		 来源
Origin		 地理区域
Geographical
region		 积温带
Temperature
accumulation
zone
1 大粒 阿城市 松嫩平原中南部半干旱区 二 36 黄金顶2 海林市 两岭一山地区 二
2 黄玉米2 哈尔滨市 松嫩平原中南部半干旱区 一 37 红玉米3 望奎县 松嫩平原中南部半干旱区 二
3 火苞米1 阿城市 松嫩平原中南部半干旱区 二 38 小粒红2 林口县 两岭一山地区 一
4 大粒黄1 阿城市 松嫩平原中南部半干旱区 二 39 洋玉米2 林口县 两岭一山地区 二
5 白苞米1 阿城市 松嫩平原中南部半干旱区 三 40 白马牙1 鸡西市 两岭一山地区 二
6 金顶2 呼兰市 松嫩平原中南部半干旱区 四 41 火玉米3 密山市 两岭一山地区 二
7 大马牙2 呼兰市 松嫩平原中南部半干旱区 二 42 红骨子2 密山市 两岭一山地区 二
8 金塔 呼兰市 松嫩平原中南部半干旱区 二 43 白玉米3 密山市 两岭一山地区 一
9 火苞米2 呼兰市 松嫩平原中南部半干旱区 三 44 小金黄1 东宁市 两岭一山地区 三
10 火苞米6 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 三 45 小粒黄1 东宁市 两岭一山地区 二
11 大金顶2 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 二 46 老来瘪1 东宁市 两岭一山地区 二
12 白头霜6 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 一 47 白玉米2 东宁市 两岭一山地区 一
13 黄金塔4 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 二 48 老来瘪3 穆棱市 两岭一山地区 一
14 白马牙3 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 二 49 白玉米5 穆棱市 两岭一山地区 二
15 拉林紫玉米 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 三 50 爆裂 虎林市 两岭一山地区 四
16 拉林白老来瘪 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 三 51 六月鲜 虎林市 两岭一山地区 三
17 拉林白亮顶 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 二 52 小金黄3 宁安市 两岭一山地区 二
18 黄金塔3 尚志市 两岭一山地区 二 53 小粒红1 海林市 两岭一山地区 一
19 老来瘪4 尚志市 两岭一山地区 三 54 小白头霜 海林市 两岭一山地区 一
20 红稂子4 尚志市 两岭一山地区 二 55 佳黄金塔 佳木斯市 三江平原温和半湿润区 二
21 红稂粘 尚志市 两岭一山地区 三 56 红骨 萝北县 三江平原温和半湿润区 二
22 黄金塔5 延寿县 两岭一山地区 三 57 小金黄2 富锦市 三江平原温和半湿润区 一
23 洋玉米4 延寿县 两岭一山地区 三 58 黄玉米1 富锦市 三江平原温和半湿润区 三
24 老来瘪5 延寿县 两岭一山地区 二 59 小粒黄2 富锦市 三江平原温和半湿润区 二
25 白玉米4 木兰县 松嫩平原中南部半干旱区 二 60 红稂1 富锦市 三江平原温和半湿润区 三
26 八趟1 巴彦县 松嫩平原中南部半干旱区 二 61 马牙子1 富锦市 三江平原温和半湿润区 二
27 火玉米1 巴彦县 松嫩平原中南部半干旱区 三 62 白玉米1 宝清县 三江平原温和半湿润区 二
28 牛尾黄1 巴彦县 松嫩平原中南部半干旱区 二 63 老来瘪2 集贤县 三江平原温和半湿润区 二
29 牛尾黄2 绥化市 松嫩平原中南部半干旱区 一 64 硫球 宝清县 三江平原温和半湿润区 二
30 洋羊密1 绥化市 松嫩平原中南部半干旱区 二 65 火苞米3 桦南县 三江平原温和半湿润区 二
31 八趟3 绥化市 松嫩平原中南部半干旱区 二 66 八趟子2 克山县 松嫩平原西部干旱区 三
32 红稂金顶 绥化市 松嫩平原中南部半干旱区 二 67 白苞米2 克山县 松嫩平原西部干旱区 二
33 白头霜5 绥化市 松嫩平原中南部半干旱区 三 68 黄金塔2 密山市 两岭一山地区 二
34 火玉米2 海林市 两岭一山地区 一 69 八趟子1 克东县 松嫩平原西部干旱区 二
35 长八趟 海林市 两岭一山地区 一 70 泰康金顶子 杜蒙县 松嫩平原西部干旱区 一
71 杜苏联玉米 杜蒙县 松嫩平原西部干旱区 三 112 红瓢苞米 方正县 两岭一山地区 一
72 太康杜金顶子 杜蒙县 松嫩平原西部干旱区 二 113 粘苞米 方正县 两岭一山地区 一
73 杜白八趟子 杜蒙县 松嫩平原西部干旱区 三 114 泰安白头玉米 延寿县 两岭一山地区 三
74 杜金红苏玉米 杜蒙县 松嫩平原西部干旱区 二 115 玉河白玉米 延寿县 两岭一山地区 二
75 黄金顶4 龙江县 松嫩平原西部干旱区 二 116 柳河黄粉 延寿县 两岭一山地区 三
76 火球子 龙江县 松嫩平原西部干旱区 四 117 黑马牙 青岗县 松嫩平原中南部半干旱区 一
77 金顶子2 龙江县 松嫩平原西部干旱区 二 118 高台红瓢子 延寿县 两岭一山地区 二
78 红骨子1 龙江县 松嫩平原西部干旱区 二 119 火花玉米 尚志市 两岭一山地区 二
79 红稂子2 龙江县 松嫩平原西部干旱区 二 120 粘玉米 宝清县 三江平原温和半湿润区 二
80 小粒红3 龙江县 松嫩平原西部干旱区 三 121 大马牙1 宝清县 三江平原温和半湿润区 二
81 白头霜2 龙江县 松嫩平原西部干旱区 三 122 小玉米 宝清县 三江平原温和半湿润区 一
82 马牙子3 龙江县 松嫩平原西部干旱区 二 123 白头霜1 林口县 两岭一山地区 三
83 黄金顶1 甘南县 松嫩平原西部干旱区 二 124 红苞米 林口县 两岭一山地区 一
84 黄苞米 齐齐哈尔市 松嫩平原西部干旱区 二 125 红玉米1 虎林市 两岭一山地区 三
85 黄金顶5 嫩江县 松嫩平原西部干旱区 一 126 白头霜4 宁安市 两岭一山地区 一
86 珍珠 巴彦县 松嫩平原中南部半干旱区 二 127 黄粘 宁安市 两岭一山地区 二
87 德都白玉米 五大连池市 松嫩平原西部干旱区 一 128 黑玉米 宁安市 两岭一山地区 二
88 黄马牙 龙江县 松嫩平原西部干旱区 一 129 东方红玉米 海林市 两岭一山地区 二
89 白金顶子 龙江县 松嫩平原西部干旱区 二 130 金顶1 哈尔滨市 松嫩平原中南部半干旱区 三
90 高杆黄 龙江县 松嫩平原西部干旱区 一 131 八趟2 呼兰市 松嫩平原中南部半干旱区 三
91 白八趟2 富裕县 松嫩平原西部干旱区 二 132 拉林大马牙 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 二
92 白大马牙 富裕县 松嫩平原西部干旱区 二 133 拉林面包米 五常市 松嫩平原中南部半干旱区 三
93 黄金塔1 林甸县 松嫩平原西部干旱区 三 134 金顶3 双城市 松嫩平原中南部半干旱区 二
94 大马牙3 林甸县 松嫩平原西部干旱区 二 135 八趟子3 延寿县 两岭一山地区 二
95 白马牙2 铁力市 松嫩平原中南部半干旱区 三 136 粉质白玉米 通河县 两岭一山地区 二
96 黄金顶子 铁力市 松嫩平原中南部半干旱区 二 137 火苞米4 绥化市 松嫩平原中南部半干旱区 一
97 红稂子1 安达市 松嫩平原西部干旱区 一 138 黄金顶3 海伦市 松嫩平原中南部半干旱区 二
98 白八趟1 安达市 松嫩平原西部干旱区 二 139 海珍珠 海伦市 松嫩平原中南部半干旱区 二
99 金顶子1 兰西县 松嫩平原中南部半干旱区 二 140 大粒红 望奎县 松嫩平原中南部半干旱区 二
100 马牙子2 兰西县 松嫩平原中南部半干旱区 二 141 白头霜3 密山市 两岭一山地区 二
101 洋玉米3 尚志市 两岭一山地区 二 142 大金顶1 富裕县 松嫩平原西部干旱区 二
102 红稂子5 肇州县 松嫩平原西部干旱区 二 143 克混 克山县 松嫩平原西部干旱区 二
103 金顶子5 肇源县 松嫩平原西部干旱区 二 144 红稂2 克山县 松嫩平原西部干旱区 一
104 金顶子3 青岗县 松嫩平原中南部半干旱区 三 145 白火玉米 林甸县 松嫩平原西部干旱区 三
105 红稂子3 青岗县 松嫩平原中南部半干旱区 三 146 白八趟3 林甸县 松嫩平原西部干旱区 二
106 白八趟子 青岗县 松嫩平原中南部半干旱区 二 147 金顶子4 肇东市 松嫩平原中南部半干旱区 一
107 红玉米2 木兰县 松嫩平原中南部半干旱区 一 148 柳河深红粉玉米 延寿县 两岭一山地区 二
108 大粒黄2 通河县 两岭一山地区 三 149 青川毛玉米 延寿县 两岭一山地区 一
109 火苞米5 通河县 两岭一山地区 三 150 安山花色紫粘 延寿县 两岭一山地区 二
110 牛尾黄3 通河县 两岭一山地区 一 151 玉麦 尚志市 两岭一山地区 一
111 红白粘玉米 方正县 两岭一山地区 二 152 白粘玉米 尚志市 两岭一山地区 一

Table 2

Agronomic traits of maize landraces collected from Heilongjiang in 2020 and 2021"

性状
Trait		 2020 2021
平均值
Average		 变幅
Amplitude		 变异系数
Variable
coefficient (%)		 多样性指数
H'		 平均值
Average		 变幅
Amplitude		 变异系数
Variable
coefficient (%)		 多样性指数
H'
生育日数Growth days (d) 102.57 90.00~122.00 3.48 1.96 102.57 91.00~122.00 3.50 1.95
株高Plant height (cm) 220.38B 142.90~280.60 12.35 2.01 222.94A 144.60~289.70 12.34 2.01
穗位高Ear height (cm) 78.44B 29.40~137.70 26.07 2.05 80.94A 32.00~140.10 25.43 2.04
主茎叶片数Leaf number of stalk 13.61b 11.00~21.00 9.81 1.73 13.75a 11.00~21.00 10.90 1.96
雄穗一级分枝数
Number of primary tassel branches		 13.52B
 6.33~22.00
 20.61
 2.06
 14.24A
 7.33~23.67
 20.16
 2.06
雄穗主轴长Tassel length (cm) 37.20B 22.10~51.70 16.35 2.08 38.83A 22.00~55.80 15.59 2.08
穗长Ear length (cm) 14.58B 5.10~25.90 21.36 2.03 15.50A 4.40~27.00 28.37 2.08
穗粗Ear diameter (cm) 3.69B 2.20~5.00 13.64 2.04 3.73A 2.20~5.00 14.50 2.04
穗行数Number of rows per ear 13.26 8.00~22.00 20.05 2.02 13.26 8.00~22.00 19.57 2.06
行粒数Number of kernels per row 22.82B 10.33~36.67 22.40 2.05 24.07A 8.67~39.33 23.72 2.07
百粒重100-grain weight (g) 26.81 10.63~39.57 17.04 2.05 26.84 10.01~40.38 17.15 2.04
单株粒干重
Dry weight of kernels per plant (g)		 80.88B
 19.70~167.00
 31.23
 2.04
 81.93A
 23.40~170.00
 30.22
 2.05

Table 3

Agronomic traits of maize landraces collected from different districts of Heilongjiang"

性状
Trait		 三江平原温和半湿润区
Moderate and semi humid
area of Sanjiang plain		 松嫩平原西部干旱区
Western arid area
of Songnen plain		 松嫩平原中南部半干旱区
Semiarid region in the central
and southern Songnen plain		 两岭一山地区
Two ridges and
one mountain
平均值
Average		 多样性指数
H'		 平均值
Average		 多样性指数
H'		 平均值
Average		 多样性指数
H'		 平均值
Average		 多样性指数
H'
生育日数Growth days (d) 103.20a 0.37 102.55b 0.79 102.37c 0.91 102.59b 1.06
株高Plant height (cm) 225.29a 0.40 219.36b 0.78 218.20b 1.00 225.19a 1.02
穗位高Ear height (cm) 83.58a 0.36 78.02b 0.82 73.82c 0.97 84.81a 1.08
主茎叶片数Leaf number of stalk 13.63 0.39 13.66 0.75 13.69 0.91 13.70 1.10
雄穗一级分枝数
Number of primary tassel branches		 13.50
 0.40
 13.45
 0.80
 14.52
 0.96
 13.71
 1.11
雄穗主轴长Tassel length (cm) 38.35 0.39 37.27 0.78 39.37 0.99 37.25 1.10
穗长Ear length (cm) 14.69 0.36 15.07 0.83 14.86 0.98 15.28 1.10
穗粗Ear diameter (cm) 3.83a 0.35 3.70b 0.82 3.61c 0.96 3.77a 1.11
穗行数Number of rows per ear 13.32a 0.37 13.75a 0.82 12.55b 0.93 13.54a 1.00
行粒数Number of kernels per row 23.21 0.33 23.36 0.79 23.68 0.98 23.35 1.09
百粒重100-grain weight (g) 28.60a 0.37 26.50c 0.79 26.77b 1.00 26.63c 1.10
单株粒干重
Dry weight of kernels per plant (g)		 86.33a
 0.45
 82.86b
 0.79
 76.92c
 0.97
 83.03b
 1.05

Table 4

The eigenvalues and eigenvectors of the first five principal components of 12 agronomic traits"

性状Trait 第1主成分PC1 第2主成分PC2 第3主成分PC3 第4主成分PC4 第5主成分PC5
生育日数Growth days 0.57 0.60 0.09 0.05 -0.40
株高Plant height 0.69 0.20 -0.20 0.36 0.31
穗位高Ear height 0.66 -0.07 -0.34 0.30 0.17
主茎叶片数Leaf number of stalk 0.39 0.72 0.02 0.18 -0.39
雄穗一级分枝数Number of primary tassel branches 0.25 -0.23 -0.20 0.26 0.05
雄穗主轴长Tassel length 0.23 -0.14 0.18 0.67 0.24
穗长Ear length 0.28 -0.24 0.71 0.06 -0.20
穗粗Ear diameter 0.68 0.08 -0.11 -0.54 0.10
穗行数Number of rows per ear 0.58 -0.35 -0.50 -0.27 -0.21
行粒数Number of kernels per row 0.53 -0.50 0.41 0.11 -0.24
百粒重100-grain weight 0.24 0.48 0.41 -0.29 0.63
单株粒干重Dry weight of kernels per plant 0.81 -0.32 0.21 -0.30 0.10
特征值Eigenvalue 3.36 1.77 1.37 1.32 1.05
贡献率Contribution rate (%) 27.96 14.76 11.42 11.02 8.77
累计贡献率Cumulative contribution rate (%) 27.96 42.72 54.14 65.16 73.93

Fig.1

Cluster analysis for maize landraces in Heilongjiang province based on agronomic traits"

Table 5

The average of agronomic traits of six groups of maize landraces"

性状Trait I II III IV V Ⅵ
生育日数Growth days (d) 101.94 102.81 107.39 101.07 103.87 98.49
株高Plant height (cm) 235.04 208.35 236.88 235.30 235.40 187.54
穗位高Ear height (cm) 87.40 66.99 82.89 99.80 90.48 60.77
主茎叶片数Leaf number of stalk 13.19 13.65 16.06 13.27 13.89 12.64
雄穗一级分枝数Number of primary tassel branches 14.92 13.77 12.97 15.94 13.54 12.01
雄穗主轴长Tassel length (cm) 35.31 38.72 37.22 45.35 37.13 35.78
穗长Ear length (cm) 13.21 14.84 13.02 16.81 17.17 14.99
穗粗Ear diameter (cm) 3.64 3.79 3.88 3.61 4.10 2.97
穗行数Number of rows per ear 13.55 13.38 12.31 14.59 14.46 10.29
行粒数Number of kernels per row 21.63 24.85 17.55 26.58 26.59 19.90
百粒重100-grain weight (g) 25.92 26.40 29.69 23.68 29.86 25.05
单株粒干重Dry weight of kernels per plant (g) 73.16 84.29 60.04 89.94 111.66 49.93

Table 6

Comprehensive scores of 20 excellent maize landraces"

编号
Number		 名称
Name		 第1主成分
PC1		 第2主成分
PC2		 第3主成分
PC3		 第4主成分
PC4		 第5主成分
PC5		 F值
F-value
55 佳黄金塔 495.13 59.54 -18.30 120.53 88.51 224.74
148 柳河深红粉玉米 480.09 55.02 -41.91 140.61 82.72 216.82
30 洋羊密1 466.71 62.35 -14.91 119.89 78.75 213.83
82 马牙子3 469.16 55.92 -16.28 119.31 78.43 213.13
118 高台红瓢子 475.58 39.68 1.30 81.24 72.46 208.63
144 红稂2 469.87 52.38 -19.57 99.71 68.28 208.05
87 德都白玉米 451.56 58.72 -9.72 111.45 69.68 205.84
114 泰安白头玉米 449.62 58.89 -32.17 127.74 81.01 205.45
32 红稂金顶 453.65 56.19 -49.09 137.24 73.59 204.36
17 拉林白亮顶 442.79 68.34 -21.14 113.28 79.11 204.08
103 金顶子5 448.40 52.70 -8.92 104.81 77.68 203.53
62 白玉米1 435.74 68.94 -25.34 124.67 74.94 202.09
34 火玉米2 432.38 76.52 -21.35 116.20 76.24 201.84
52 小金黄3 447.40 45.86 -10.57 110.06 70.02 201.39
149 青川毛玉米 443.95 47.73 -11.57 114.20 67.02 200.57
121 大马牙1 437.77 61.01 -21.80 113.52 72.68 199.89
88 黄马牙 431.35 77.38 -39.43 119.68 73.90 199.08
101 洋玉米3 421.92 73.09 -25.14 124.35 74.69 197.65
117 黑马牙 422.50 71.79 -11.05 111.70 72.55 197.64
20 红稂子4 433.12 56.22 -16.37 105.37 71.57 196.66
[1] 赵久然, 王帅, 李明, 等. 玉米育种行业创新现状与发展趋势. 植物遗传资源学报, 2018, 19(3):435-446.
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