Crops ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (4): 14-23.doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.04.003

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Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of Registered Varieties of Foxtail Millet in China

Yuan Di1,2(), Zhi Hui2, Wang Haigang3, Zhang Hui2, Yao Qi2, Liang Hongkai2, Wang Junjie3, Chen Ling3, Diao Xianmin2(), Jia Guanqing1,2()   

  1. 1College of Agronomy, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong, China
    2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
    3Agricultural Gene Resources Research Center, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, Shanxi, China.
  • Received:2023-10-26 Revised:2024-03-26 Online:2024-08-15 Published:2024-08-14

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306

Abstract:

Registered varieties of foxtail millet are crucial for agricultural production as a supporting crop. Relevant diversity assessment could guide the production layout of millet varieties and the selection of excellent complementary parents for breeding, so as to improve the efficiency of new variety breeding and filed production. The agronomic characteristics of 200 foxtail millet cultivars registered between 2011 and 2022 were examined and assessed in two points a year. The results showed that the coefficient of variation of the foxtail millet registered varieties were 9.12% to 21.96%, and the range of genetic diversity index (H′) were 1.9578-2.0866. The results of regional phenotypic analysis showed that the variation coefficient of northeast spring sowing area was higher than that in northwest spring sowing area and summer sowing area in North China, in which the panicle weight and grain weight per panicle had the highest coefficient of variation. Correlation analysis showed positive correlation coefficient between panicle weight and grain weight per panicle, and negative correlation coefficient between panicle neck length and stem diameter. The top 20 registered varieties with good comprehensive evaluation were selected based on principal component analysis and comprehensive score (F-value). Among the 200 registered varieties, Taixuangu 28 had the highest F-value, while Longgu 26 had the lowest score. Based on the cluster analysis of agronomic traits, the 200 registered foxtail millet varieties could be divided into four groups, among which the average value of most agronomic traits in group I was high, and the mean values of 12 agronomic traits in group IV were low.

Key words: Foxtail millet, Registered varieties, Agronomic trait, Genetic diversity, Comprehensive evaluation

Table 1

Registration time and sources of 200 foxtail millet registered varieties"

编号
Number		 品种
Variety		 来源
Source		 登记年份
Registration
year		 编号
Number		 品种
Variety		 来源
Source		 登记年份
Registration
year		 编号
Number		 品种
Variety		 来源
Source		 登记年份
Registration
year
1 冀谷37 河北 2017 29 衡谷13号 河北 2018 57 冀杂金苗2号 河北 2021
2 汇华金米 河北 2018 30 衡谷10号 河北 2018 58 冀杂金苗3号 河北 2021
3 冀谷35 河北 2018 31 衡谷22号 河北 2018 59 冀谷46 河北 2022
4 冀谷36 河北 2018 32 衡谷16号 河北 2018 60 冀杂金苗4号 河北 2022
5 冀谷38 河北 2018 33 衡谷25号 河北 2019 61 冀杂金苗1号 河北 2022
6 冀谷42 河北 2018 34 衡谷27号 河北 2019 62 豫谷28 河南 2018
7 冀谷43 河北 2018 35 衡谷28号 河北 2019 63 红苗红谷 内蒙古 2017
8 冀谷45 河北 2018 36 衡谷29号 河北 2019 64 敖谷6 内蒙古 2017
9 冀谷T6 河北 2018 37 衡谷36号 河北 2019 65 敖谷8 内蒙古 2017
10 冀谷T7 河北 2018 38 承谷14号 河北（承德） 2019 66 敖金苗 内蒙古 2017
11 冀科谷29 河北 2018 39 承谷15号 河北（承德） 2019 67 墩谷 内蒙古 2017
12 冀科谷66 河北 2018 40 天粟金米 河北 2019 68 金枪 内蒙古 2017
13 冀科谷958 河北 2018 41 万粟38 河北 2019 69 毛毛粮 内蒙古 2017
14 金谷5号 河北 2018 42 万粟66 河北 2019 70 蒙香红谷 内蒙古 2017
15 金谷6号 河北 2018 43 先优大懒汉1号 河北 2019 71 千金谷 内蒙古 2017
16 天粟1号 河北 2018 44 先优黄金黄7号 河北 2019 72 小粟粮 内蒙古 2017
17 天粟2号 河北 2018 45 承谷17号 河北（承德） 2020 73 赤谷K1 内蒙古 2018
18 天粟3号 河北 2018 46 金香谷K2 河北 2020 74 赤谷20 内蒙古 2018
19 天粟4号 河北 2018 47 聚谷23 河北 2020 75 黑粟1 内蒙古 2018
20 天粟5号 河北 2018 48 聚谷36 河北 2020 76 绿粟1 内蒙古 2018
21 天粟6号 河北 2018 49 聚谷38 河北 2020 77 农谷17 内蒙古 2018
22 天粟7号 河北 2018 50 聚谷628 河北 2020 78 峰红2号 内蒙古 2018
23 天粟8号 河北 2018 51 聚谷K18 河北 2020 79 敖谷1号 内蒙古 2018
24 沧谷6号 河北 2018 52 聚杂谷10号 河北 2020 80 瑞谷11 内蒙古 2018
25 沧谷9号 河北 2018 53 磁山黑谷 河北 2020 81 瑞谷8 内蒙古 2018
26 承谷13号 河北（承德） 2018 54 宫米1号 河北 2020 82 瑞谷9 内蒙古 2018
27 衡谷24号 河北 2018 55 冀谷168 河北 2020 83 宇谷10号 内蒙古 2018
28 衡谷11号 河北 2018 56 冀谷47 河北 2021 84 宇谷1号 内蒙古 2018
85 宇谷7号 内蒙古 2018 124 金苗K3 内蒙古 2020 163 太选谷29 山西 2020
86 宇谷8号 内蒙古 2018 125 赤优金苗1号 内蒙古 2020 164 济谷17 山东 2013
87 宇谷9号 内蒙古 2018 126 赤谷K3 内蒙古 2020 165 济谷18 山东 2014
88 鑫谷5号 内蒙古 2018 127 蒙龙香谷 内蒙古 2020 166 济谷19 山东 2015
89 鑫谷10 内蒙古 2018 128 赤谷24 内蒙古 2020 167 济谷20 山东 2016
90 赤谷16 内蒙古 2018 129 赤谷25 内蒙古 2020 168 济绿谷1号 山东 2017
91 赤优金谷 内蒙古 2018 130 金苗K1 内蒙古 2021 169 济糯谷2号 山东 2018
92 赤优红谷 内蒙古 2018 131 鑫谷K8 内蒙古 2021 170 济谷21 山东 2018
93 利禾金谷 内蒙古 2018 132 矮金谷 内蒙古 2021 171 济谷23 山东 2019
94 利禾毛毛谷 内蒙古 2018 133 矮丰谷 内蒙古 2021 172 济谷24 山东 2019
95 利禾八杈谷 内蒙古 2019 134 千金苗 内蒙古 2021 173 济糯谷1号 山东 2019
96 利禾金苗 内蒙古 2019 135 千金红谷 内蒙古 2021 174 济谷27 山东 2020
97 辰诺金谷 内蒙古 2019 136 中敖谷8号 内蒙古 2021 175 陇谷12号 甘肃 2018
98 辰诺金苗 内蒙古 2019 137 中优谷7 内蒙古 2021 176 陇谷13号 甘肃 2018
99 中敖谷9号 内蒙古 2019 138 金苗K5 内蒙古 2021 177 陇谷14号 甘肃 2018
100 黄八杈 内蒙古 2019 139 赤谷K2 内蒙古 2021 178 陇谷15号 甘肃 2018
101 蒙龙红苗 内蒙古 2019 140 赤金谷16 内蒙古 2022 179 陇谷16号 甘肃 2020
102 蒙龙金谷 内蒙古 2019 141 赤金谷21 内蒙古 2022 180 陇谷18号 甘肃 2020
103 蒙龙香谷2号 内蒙古 2019 142 赤金谷25 内蒙古 2022 181 陇谷029 甘肃 2022
104 蒙优谷2号 内蒙古 2019 143 赤金谷27 内蒙古 2022 182 陇谷032 甘肃 2022
105 蒙优谷5号 内蒙古 2019 144 赤毛谷1号 内蒙古 2022 183 陇谷23号 甘肃 2022
106 赤谷19 内蒙古 2019 145 雷谷1号 内蒙古 2022 184 朝鑫谷5号 辽宁 2017
107 赤谷26 内蒙古 2019 146 晋谷51号 山西 2011 185 朝鑫谷1号 辽宁 2017
108 赤优金苗4号 内蒙古 2020 147 晋谷52号 山西 2011 186 辽谷13 辽宁 2018
109 松科优谷9 内蒙古 2020 148 晋谷53号 山西 2012 187 辽风谷3号 辽宁 2018
110 松科长毛谷 内蒙古 2020 149 晋谷55号 山西 2013 188 辽风谷7号 辽宁 2018
111 赤谷4号 内蒙古 2020 150 晋谷58号 山西 2014 189 辽风谷8号 辽宁 2018
112 峰谷12 内蒙古 2020 151 晋谷59号 山西 2015 190 朝谷58 辽宁 2018
113 峰红谷 内蒙古 2020 152 晋谷60号 山西 2015 191 辽谷7号 辽宁 2020
114 华优谷9号 内蒙古 2020 153 晋谷62号 山西 2016 192 朝谷21 辽宁 2020
115 蒙谷野谷 内蒙古 2020 154 太选谷19 山西 2018 193 朝谷22 辽宁 2020
116 蒙龙红谷 内蒙古 2020 155 太选谷21 山西 2018 194 朝谷24 辽宁 2022
117 辰诺金苗2 内蒙古 2020 156 太选谷22 山西 2018 195 朝谷27 辽宁 2022
118 辰诺长毛粮 内蒙古 2020 157 太选谷23 山西 2018 196 龙谷25 黑龙江 2018
119 峰红6号 内蒙古 2020 158 太选谷24 山西 2018 197 龙谷26 黑龙江 2019
120 峰红7号 内蒙古 2020 159 晋品谷5号 山西 2019 198 嫩选17号 黑龙江 2019
121 峰优谷18 内蒙古 2020 160 太选谷25 山西 2020 199 龙谷37 黑龙江 2022
122 峰优谷1号 内蒙古 2020 161 太选谷26 山西 2020 200 龙谷45 黑龙江 2022
123 峰优谷4号 内蒙古 2020 162 太选谷28 山西 2020

Table 2

Agronomic traits changes of 200 foxtail millet registered varieties"

农艺性状Agronomic trait 平均值Mean 变幅Range 变异系数CV (%) H′
株高Plant height (cm) 105.79±16.58 56.50~154.83 15.63 1.9578
茎粗Stem diameter (mm) 7.18±1.00 3.80~9.60 13.99 2.0690
茎节数Stem node number 10±1 5~14 13.32 2.0080
穗颈长Panicle neck length (cm) 27.90±5.45 15.17~42.17 19.52 2.0866
穗长Panicle length (cm) 24.42±3.41 13.50~36.17 13.95 2.0276
穗粗Panicle diameter (mm) 27.22±3.70 13.74~38.09 13.60 2.0032
穗重Panicle weight (g) 19.78±4.18 4.52~29.58 21.13 2.0218
穗粒重Grain weight per panicle (g) 15.96±3.50 3.74~23.74 21.96 2.0543
千粒重1000-grain weight (g) 2.82±0.26 1.89~3.44 9.12 2.0752
谷码数Spikelet number per panicle 96±16 44~137 16.42 2.0555
叶长Leaf length (cm) 43.51±4.60 25.58~56.83 10.56 2.0209
叶宽Leaf width (cm) 3.10±0.33 1.83~4.08 10.73 2.0445

Table 3

Comparison of agronomic traits of foxtail millet registered varieties in different production regions"

农艺性状
Agronomic trait		 西北春谷区NSSD 东北春谷区NSSA 华北夏谷区SSANC
平均值
Mean		 变幅
Range		 变异系数
CV (%)		 平均值
Mean		 变幅
Range		 变异系数
CV (%)		 平均值
Mean		 变幅
Range		 变异系数
CV (%)
株高PH (cm) 108.60±18.19 56.50~154.83 16.75 94.32±20.01 60.00~138.50 21.22 103.97±10.32 61.17~129.17 9.93
茎粗SD (mm) 6.91±0.94 5.15~9.60 13.65 6.69±1.37 3.80~8.72 20.83 7.78±0.68 6.35~9.57 8.70
茎节数SNN 10±1 7~14 13.45 9±2 5~11 17.76 11±1 8~14 9.31
穗颈长PNL (cm) 30.41±4.85 16.00~42.17 15.95 28.87±5.30 17.17~36.42 18.36 23.51±3.27 15.17~29.17 13.90
穗长PL (cm) 24.87±3.77 15.63~36.17 15.16 23.21±3.81 13.50~28.25 16.43 23.97±2.59 19.67~34.67 10.21
穗粗PD (mm) 26.97±3.79 15.94~37.68 14.04 26.62±6.21 13.74~38.09 23.33 27.79±2.59 21.05~34.48 9.31
穗重PW (g) 19.32±4.16 10.65~29.58 21.56 17.99±6.63 4.52~28.01 36.85 20.97±3.05 12.66~28.03 14.56
穗粒重GWPP (g) 15.52±3.47 7.55~23.74 22.35 14.34±5.36 3.74~23.74 37.37 17.09±2.63 9.86~23.45 15.39
千粒重TGW (g) 2.88±0.26 2.16~3.44 8.93 2.79±0.34 1.89~3.23 12.02 2.72±0.20 2.13~3.11 7.40
谷码数SP 94±17 44~137 17.88 94±17 48~132 18.07 101±13 66~130 12.49
叶长LL (cm) 43.10±4.89 29.71~55.83 11.35 41.25±5.43 25.58~47.35 13.17 44.75±3.46 37.67~56.83 7.74
叶宽LW (cm) 3.04±0.35 2.23~4.08 11.54 3.02±0.44 1.83~3.56 14.48 3.21±0.23 2.62~3.77 7.27

Table 4

Comparison of agronomic traits of 200 registered foxtail millet varieties in two regions"

农艺性状
Agronomic trait		 北京密云Miyun, Beijing 山西晋中Jinzhong, Shanxi
平均值Mean 变异系数CV (%) 平均值Mean 变异系数CV (%)
株高Plant height (cm) 112.39±18.11 16.11 99.19±17.99 18.14
茎粗Stem diameter (mm) 6.54±1.04 15.97 7.82±1.41 18.04
茎节数Stem node number 9.00±1.00 16.17 12.00±2.00 14.40
穗颈长Panicle neck length (cm) 30.54±6.00 19.66 25.27±6.54 25.90
穗长Panicle length (cm) 22.91±3.81 16.63 25.93±4.10 15.81
穗粗Panicle diameter (mm) 26.81±3.75 13.97 27.63±5.40 19.53
穗重Panicle weight (g) 20.54±5.56 27.06 19.01±5.24 27.59
穗粒重Grain weight per panicle (g) 18.16±5.20 28.62 13.76±4.14 30.08
千粒重1000-grain weight (g) 2.79±0.24 8.50 2.84±0.38 13.35
谷码数Spikelet number per panicle 93.00±18.00 19.46 100.00±21.00 20.74
叶长Leaf length (cm) 40.60±4.92 12.12 46.42±5.59 12.04
叶宽Leaf width (cm) 2.99±0.36 12.19 3.21±0.42 13.03

Fig.1

Correlation analysis of the 12 agronomic traits PH: Plant height, SD: Stem diameter, LL: Leaf length, LW: Leaf width, PNL: Panicle neck length, PL: Panicle length, PD: Panicle diameter, SP: Spikelet number per panicle, TGW: 1000-grain weight, PW: Panicle weight, GWPP: Grain weight per panicle, SNN: Stem node number."

Table 5

Principal component analysis of the agronomic traits"

性状Trait PV1 PV2 PV3 PV4
株高Plant height 0.262 0.754 -0.402 -0.286
茎粗Stem diameter 0.781 -0.163 -0.101 -0.286
茎节数Stem node number 0.632 0.265 -0.472 -0.462
穗颈长Panicle neck length -0.309 0.687 0.249 0.190
穗长Panicle length 0.472 0.451 0.102 0.565
穗粗Panicle diameter 0.656 -0.305 0.031 0.216
穗重Panicle weight 0.803 -0.087 0.493 -0.237
穗粒重Grain weight per panicle 0.754 -0.038 0.532 -0.313
千粒重1000-grain weight -0.078 0.656 0.464 -0.107
谷码数Spikelet number per panicle 0.474 0.072 -0.088 -0.198
叶长Leaf length 0.673 0.255 -0.192 0.444
叶宽Leaf width 0.712 -0.134 -0.138 0.314
特征值Eigenvalue 4.231 1.962 1.273 1.198
贡献率Contribution rate (%) 35.26 16.35 10.61 9.98
累计贡献率
Cumulative contribution rate (%)		 35.26 51.61 62.22 72.20

Table 6

The top 20 comprehensive score rankings of the 200 foxtail millet registered varieties"

编号Number 品种Variety F值F-value 排名Ranking
162 太选谷28 1.65 1
160 太选谷25 1.57 2
124 金苗K3 1.38 3
179 陇谷16号 1.33 4
91 赤优金谷 1.28 5
1 冀谷37 1.21 6
159 晋品谷5号 1.17 7
129 赤谷25 1.16 8
180 陇谷18号 1.10 9
80 瑞谷11 1.08 10
163 太选谷29 1.07 11
99 中敖谷9号 1.06 12
36 衡谷29号 1.06 13
181 陇谷029 1.02 14
193 朝谷22 1.01 15
37 衡谷36号 0.99 16
69 毛毛粮 0.96 17
154 太选谷19 0.96 18
195 朝谷27 0.94 19
19 天粟4号 0.93 20

Fig.2

Cluster analysis of 200 foxtail millet registered varieties"

Table 7

Changes of agronomic traits of four groups"

类群
Group		 株高
PH (cm)		 茎粗
SD (mm)		 茎节数
SNN		 穗颈长
NL (cm)		 穗长
PL (cm)		 穗粗
PD (mm)		 穗重
PW (g)		 穗粒重
GWPP (g)		 千粒重
TGW (g)		 谷码数
SP		 叶长
LL (cm)		 叶宽
LW (cm)
I 121.98 7.30 11 30.37 25.57 27.35 19.84 16.09 2.92 94 45.13 3.16
Ⅱ 115.64 7.23 12 27.03 25.46 26.37 20.39 16.43 2.87 119 45.90 3.09
Ⅲ 96.33 7.23 10 26.14 24.01 27.97 20.58 16.53 2.72 102 43.05 3.13
Ⅳ 99.01 6.90 10 29.02 23.00 25.77 17.38 14.11 2.86 74 40.75 2.95
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