66份谷子品种籽粒钙含量、品质与农艺性状的分析
Analysis of Grain Calcium Content, Quality and Agronomic Characteristics of 66 Foxtail Millet Varieties
通讯作者:
收稿日期: 2024-03-25 修回日期: 2024-08-5 网络出版日期: 2024-08-08
基金资助: |
|
Received: 2024-03-25 Revised: 2024-08-5 Online: 2024-08-08
作者简介 About authors
杜冰,研究方向为谷子遗传育种与栽培,E-mail:
关键词:
In order to identify key factors influencing foxtail millet grain calcium content, we analyzed 66 foxtail millet varieties for grain calcium content, nine agronomic traits, and 11 quality traits using variability analysis, principal component analysis, cluster analysis, and correlation analysis. The results showed that the average grain calcium content of 66 foxtail millet varieties was 29.01 mg/100 g, among which Jingu 5 (45.75 mg/100 g) and Yugu 47 (43.95 mg/100 g) had the highest grain calcium content. The variation of nine agronomic traits ranged from 7.56% to 22.32%, and the variation of 11 quality traits ranged from 1.45% to 39.61%. In principal component analysis, six principal components with cumulative contribution rate of 79.689% were selected for evaluation, among which the contribution rate of the first principal component was the highest. 66 foxtail millet varieties were divided into three groups by cluster analysis. Correlation analysis showed that there was no significant correlation between grain calcium content and agronomic traits, but the content of methionine, leucine and tryptophan in quality traits had a significant positive effect on grain calcium content.
Keywords:
本文引用格式
杜冰, 杨馥熔, 王成, 郭浩杰, 张富厚, 孟超敏.
Du Bing, Yang Furong, Wang Cheng, Guo Haojie, Zhang Fuhou, Meng Chaomin.
谷子(Setaria italica),学名粟,是我国重要的粮食作物之一[1],因其耐贫瘠、抗旱、生育期短、适应性强等特点,在农业可持续发展中占有重要的地位[2]。谷子作为一种营养均衡作物,具有一定的药用和食疗保健功能[3]。钙是人类生命活动不可或缺的矿物质元素[4]。全球缺钙人口约35亿,其中90%生活在亚洲和非洲地区,缺钙已成为影响全球人类健康的重大问题[5]。我国居民人均钙摄入量为366.1 mg/d,远低于中国营养学会推荐的钙摄入量[6]。虽然人们借助富含钙质的保健产品或药物等方式来补钙,但仍存在投资大、费用高、覆盖面有限等弊端,不能从根本上解决缺钙问题,而通过食物补充矿物质元素则是一种最优且安全的途径[7]。
1 材料与方法
1.1 试验材料
表1为河南科技大学旱地特色作物遗传育种与栽培课题组引进的66个谷子品种。
表1 参试谷子品种
Table 1
编号 Number | 种质名称 Germplasm name | 来源地 Source | 编号 Number | 种质名称 Germplasm name | 来源地 Source | 编号 Number | 种质名称 Germplasm name | 来源地 Source |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
S1 | 豫谷18 | 河南 | S9 | 豫谷35 | 河南 | S17 | 豫谷48 | 河南 |
S2 | 豫谷27 | 河南 | S10 | 豫谷36 | 河南 | S18 | 冀谷37 | 河北 |
S3 | 豫谷28 | 河南 | S11 | 豫谷37 | 河南 | S19 | 冀谷38 | 河北 |
S4 | 豫谷29 | 河南 | S12 | 豫谷40 | 河南 | S20 | 冀谷39 | 河北 |
S5 | 豫谷30 | 河南 | S13 | 豫谷41 | 河南 | S21 | 冀谷41 | 河北 |
S6 | 豫谷31 | 河南 | S14 | 豫谷43 | 河南 | S22 | 冀谷42 | 河北 |
S7 | 豫谷33 | 河南 | S15 | 豫谷45 | 河南 | S23 | 冀谷48 | 河北 |
S8 | 豫谷34 | 河南 | S16 | 豫谷47 | 河南 | S24 | 济谷11 | 山东 |
S25 | 济谷13 | 山东 | S39 | 长生07 | 山西 | S53 | 京谷4号 | 北京 |
S26 | 济谷17 | 山东 | S40 | 长生13 | 山西 | S54 | 九谷25 | 吉林 |
S27 | 济谷19 | 山东 | S41 | 晋谷21 | 山西 | S55 | 龙谷39 | 黑龙江 |
S28 | 济谷20 | 山东 | S42 | 长农35 | 山西 | S56 | 洛谷05 | 河南 |
S29 | 济谷21 | 山东 | S43 | 长农47 | 山西 | S57 | 农谷09-6 | 河南 |
S30 | 济谷22 | 山东 | S44 | 豫杂谷1号 | 河南 | S58 | 宛谷1号 | 河南 |
S31 | 济白米1号 | 山东 | S45 | 金谷5号 | 河北 | S59 | 宛谷2号 | 河南 |
S32 | 济糯米2号 | 山东 | S46 | 东昌金谷 | 河北 | S60 | 张杂谷26 | 河北 |
S33 | 中谷1 | 北京 | S47 | 沧谷9号 | 河北 | S61 | 浙粟1号 | 浙江 |
S34 | 中谷2 | 北京 | S48 | 朝谷58 | 辽宁 | S62 | 浙粟2号 | 浙江 |
S35 | 中谷15 | 北京 | S49 | 衡谷36 | 河北 | S63 | 中杂谷5 | 北京 |
S36 | 中谷989 | 北京 | S50 | 华谷12 | 山东 | S64 | 中杂谷32 | 北京 |
S37 | 天粟1号 | 河北 | S51 | 晋品谷5 | 山西 | S65 | 中杂谷36 | 北京 |
S38 | 天粟2号 | 河北 | S52 | 京谷3号 | 北京 | S66 | 天粟10号 | 河北 |
1.2 试验方法
试验于2022年6-10月在河南省洛阳市汝阳县农场进行,采用随机区组设计,每个品种3次重复,共计198个小区。每个小区3行,长2 m,行距35 cm,小区面积2.1 m2,四周设置1 m的保护行。于6月下旬播种,10月初进行取样和全区收获。
试验地地势平坦,肥力均匀。田间管理按照当地种植习惯进行。出苗前结合降水情况浇水,7月上旬出苗后除草,在5~6叶期对幼苗间苗定苗,拔除弱苗和枯心苗。定苗后深耕,清除病苗、弱苗、杂草后及时培土。
1.3 测定指标与方法
1.3.1 农艺性状
农艺性状调查测定参照《谷子种质资源描述规范和数据标准》[13]进行。在谷子成熟期,对每个小区随机挑选10株生长健壮、株型与长势一致且无病虫害的植株,进行9个农艺性状(株高、穗下节间长、叶片数、倒二叶长、倒二叶宽、穗长、穗粗、茎粗和千粒重)的调查测定。
1.3.2 品质性状
谷子经自然风干后脱粒、脱壳,参照田翔等[14]的方法利用近红外分析仪进行11个品质性状(水分、碳水化合物、粗脂肪、粗蛋白、粗灰分、粗纤维和赖氨酸等含量)的测定。
1.3.3 籽粒钙含量
将脱壳后的谷子粉碎,过100目筛后参照卫学青等[15]的方法,采用微波消解―电感耦合等离子体发射光谱法进行谷子籽粒钙含量测定。
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2019整理试验数据,利用SPSS 26.0软件完成变异性分析、主成分分析和相关分析,采用LSD法比较各组间试验数据的显著性差异(P<0.05),利用Origin 2022软件进行Ward离差平方和聚类分析。
2 结果与分析
2.1 不同品种谷子农艺性状、品质性状和籽粒钙含量分析
2.1.1 农艺性状分析
为明确66个谷子品种农艺性状的整体特征,对其农艺性状进行变异性分析(表2)。结果表明,9个农艺性状的变异幅度为7.56%~22.32%,平均11.79%。农艺性状的变异系数由大到小依次是穗下节间长>茎粗>株高>穗粗>叶片数>穗长>倒二叶长>千粒重>倒二叶宽。变异水平较高,说明66份谷子种质资源在农艺性状上存在着较大差别,同样的种植条件下有着不同的适应性。其中穗下节间长、茎粗、株高和穗粗在豫西地区生态环境下表现出了更高的变异性,在遗传改良方面有较大潜力。
表2 谷子农艺性状分析
Table 2
性状Trait | 最小值Minimum value | 最大值Maximum value | 均值Mean value | 标准差SD | 变异系数CV (%) |
---|---|---|---|---|---|
株高PH (cm) | 86.53 | 172.31 | 107.91 | 13.99 | 12.96 |
穗下节间长PNL (cm) | 7.86 | 22.62 | 14.18 | 3.16 | 22.32 |
倒二叶长LL (cm) | 33.47 | 53.69 | 41.60 | 3.39 | 8.15 |
倒二叶宽LW (cm) | 2.48 | 3.72 | 3.25 | 0.25 | 7.56 |
穗长PL (cm) | 17.90 | 29.08 | 22.62 | 2.10 | 9.30 |
穗粗PW (mm) | 12.76 | 28.10 | 21.89 | 2.83 | 12.93 |
茎粗SD (mm) | 4.21 | 10.60 | 7.99 | 1.11 | 13.94 |
叶片数NL | 9.56 | 17.67 | 11.25 | 1.23 | 10.89 |
千粒重GW (g) | 1.90 | 3.09 | 2.57 | 0.21 | 8.05 |
PH:株高;PNL:穗下节间长;LL:倒二叶长;LW:倒二叶宽;PL:穗长;PW:穗粗;SD:茎粗;NL:叶片数;GW:千粒重,下同。
PH: plant height; PNL: panicle neck length; LL: length of top second leaves; LW: width of top second leaves; PL: panicle length; PW: panicle width; SD: stem diameter; NL: number of leaves; GW: 1000-grain weight, the same below.
2.1.2 品质性状分析
66份谷子种质资源的品质性状分析结果如表3所示。11个品质性状的变异幅度为1.45%~39.61%,平均10.78%。变异系数由大到小依次是粗纤维>赖氨酸>粗脂肪>蛋氨酸>亮氨酸>色氨酸>粗蛋白>苯丙氨酸>粗灰分>水分>碳水化合物。66份谷子材料中粗纤维、赖氨酸含量的变异程度较大,变异范围广,遗传多样性丰富。水分和碳水化合物含量的变异系数较小,说明66份谷子材料的水分和碳水化合物含量的变异水平低,资源间差别不明显。
表3 谷子品质性状分析
Table 3
性状Trait | 最小值Minimum value | 最大值Maximum value | 均值Mean value | 标准差SD | 变异系数CV |
---|---|---|---|---|---|
水分WC | 8.16 | 9.96 | 9.57 | 0.25 | 2.63 |
碳水化合物CHO | 71.55 | 78.48 | 74.25 | 1.08 | 1.45 |
粗蛋白CP | 7.17 | 12.43 | 10.53 | 0.84 | 8.02 |
粗脂肪EF | 1.80 | 5.48 | 4.70 | 0.43 | 9.15 |
粗纤维CF | 0.15 | 1.43 | 0.61 | 0.24 | 39.61 |
粗灰分Ash | 1.06 | 1.43 | 1.25 | 0.06 | 5.13 |
赖氨酸Lys | 0.01 | 0.18 | 0.13 | 0.02 | 19.12 |
苯丙氨酸Phe | 0.42 | 0.63 | 0.54 | 0.04 | 7.49 |
蛋氨酸Met | 0.27 | 0.46 | 0.30 | 0.03 | 8.94 |
亮氨酸Leu | 1.17 | 1.72 | 1.37 | 0.12 | 8.71 |
色氨酸Trp | 0.26 | 0.35 | 0.29 | 0.02 | 8.30 |
WC:水分;CHO:碳水化合物;CP:粗蛋白;EF:粗脂肪;CF:粗纤维;Ash:粗灰分;Lys:赖氨酸;Phe:苯丙氨酸;Met:蛋氨酸;Leu:亮氨酸;Trp:色氨酸,下同。
WC: water content; CHO: carbohydrate; CP: crude protein; EF: crude fat; CF: crude fibre; Ash: crude ash; Lys: lysine; Phe: phenylalanine; Met: methionine; Leu: leucine; Trp: tryptophan, the same below.
2.1.3 籽粒钙含量的差异性分析
由表4可知,66份谷子种质资源平均籽粒钙含量为29.01 mg/100g。其中,金谷5号籽粒钙含量最高(45.75 mg/100g),其次是分别是豫谷47(43.95 mg/100g)、天粟10号(42.62 mg/100g)、中杂谷36(42.62 mg/100g)、济谷17(41.43 mg/100g)和长生13(40.67 mg/100g)。籽粒钙含量最低的2个品种是济谷20(22.22 mg/100g)和冀谷38(20.88 mg/100g),谷子籽粒钙含量在不同品种中表现出较大的差异性。
表4 66个谷子品种籽粒钙含量
Table 4
编号 Number | 品种 Variety | Ca | 编号 Number | 品种 Variety | Ca |
---|---|---|---|---|---|
S45 | 金谷5号 | 45.75 | S46 | 东昌金谷 | 30.83 |
S16 | 豫谷47 | 43.95 | S52 | 京谷3号 | 30.35 |
S66 | 天粟10号 | 42.62 | S43 | 长农47 | 30.00 |
S65 | 中杂谷36 | 42.62 | S27 | 济谷19 | 29.95 |
S26 | 济谷17 | 41.43 | S58 | 宛谷1号 | 29.92 |
S40 | 长生13 | 40.67 | S29 | 济谷21 | 29.58 |
S35 | 中谷15 | 38.48 | S63 | 中杂谷5号 | 29.38 |
S21 | 冀谷41 | 38.28 | S55 | 龙谷39 | 28.98 |
S62 | 浙粟2号 | 38.22 | S60 | 张杂谷26 | 28.92 |
S41 | 晋谷21 | 36.83 | S44 | 豫杂谷1号 | 28.87 |
S39 | 长生07 | 34.75 | S20 | 冀谷39 | 28.68 |
S61 | 浙粟1号 | 32.02 | S59 | 宛谷2号 | 28.53 |
S38 | 天粟2号 | 31.88 | S56 | 洛谷05 | 28.13 |
S42 | 长农35 | 31.53 | S9 | 豫谷35 | 28.13 |
S8 | 豫谷34 | 31.23 | S25 | 济谷13 | 28.13 |
S15 | 豫谷45 | 27.82 | S50 | 华谷12 | 26.40 |
S31 | 济白米1号 | 25.02 | S24 | 济谷11 | 23.92 |
S49 | 衡谷36 | 27.80 | S18 | 冀谷37 | 26.35 |
S49 | 豫谷36 | 24.82 | S12 | 豫谷40 | 23.65 |
S48 | 朝谷58 | 27.67 | S47 | 沧谷9号 | 26.35 |
S64 | 中杂谷32 | 24.81 | S30 | 济谷22 | 23.57 |
S54 | 九谷25 | 27.67 | S57 | 农谷09-6 | 26.02 |
S37 | 天粟1号 | 24.80 | S17 | 豫谷48 | 23.03 |
S33 | 中谷1 | 27.65 | S7 | 豫谷33 | 25.51 |
S34 | 中谷2 | 24.63 | S32 | 济糯米2号 | 22.75 |
S3 | 豫谷28 | 27.47 | S1 | 豫谷18 | 25.47 |
S53 | 京谷4号 | 24.52 | S6 | 豫谷31 | 22.57 |
S2 | 豫谷27 | 27.43 | S51 | 晋品谷5 | 25.33 |
S4 | 豫谷29 | 24.47 | S23 | 冀谷48 | 22.42 |
S22 | 冀谷42 | 27.15 | S5 | 豫谷30 | 25.15 |
S11 | 豫谷37 | 24.40 | S28 | 济谷20 | 22.22 |
S13 | 豫谷41 | 26.93 | S36 | 中谷989 | 25.03 |
S14 | 豫谷43 | 24.33 | S19 | 冀谷38 | 20.88 |
2.2 谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状的主成分分析
由表5可知,前6个主成分的累计贡献率为79.689%,能反映大部分信息,其中PC1的贡献率最高,PC6的贡献率最低。PC1的特征值为5.871,贡献率为27.957%,其中苯丙氨酸、粗蛋白、亮氨酸和色氨酸载荷较高;PC2特征值为3.417,贡献率为16.274%,其中水分、赖氨酸、粗脂肪载荷较高;PC3的特征值为3.129,贡献率为14.900%,其中叶片数、株高和茎粗载荷较高;PC4特征值为1.679,贡献率为7.995%,其中粗纤维和粗灰分载荷较高;PC5特征值为1.462,贡献率为6.963%,其中倒二叶长和穗长载荷较高;PC6特征值为1.176,贡献率为5.602%,其中穗下节间长和倒二叶宽载荷较高。
表5 谷子籽粒钙含量与农艺、品质性状的主成分分析
Table 5
性状 Trait | 主成分Principal component | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
水分WC | 0.049 | 0.793 | -0.040 | -0.107 | -0.212 | 0.228 |
碳水化合物CHO | -0.889 | -0.244 | -0.315 | 0.051 | 0.034 | -0.015 |
粗蛋白CP | 0.938 | 0.275 | 0.107 | -0.091 | -0.054 | -0.021 |
粗脂肪EF | 0.592 | 0.683 | 0.133 | -0.039 | 0.067 | -0.028 |
粗纤维CF | -0.256 | -0.282 | 0.030 | 0.763 | 0.332 | 0.123 |
粗灰分Ash | 0.439 | 0.436 | -0.433 | 0.547 | 0.188 | 0.011 |
赖氨酸Lys | 0.100 | 0.695 | -0.368 | 0.285 | 0.391 | -0.170 |
苯丙氨酸Phe | 0.966 | 0.157 | 0.041 | 0.005 | -0.052 | -0.033 |
蛋氨酸Met | 0.427 | -0.830 | 0.129 | 0.038 | -0.172 | -0.034 |
亮氨酸Leu | 0.925 | -0.187 | 0.241 | -0.099 | -0.135 | -0.008 |
色氨酸Trp | 0.879 | -0.347 | 0.031 | 0.133 | -0.062 | -0.096 |
株高PH | 0.433 | -0.179 | 0.610 | 0.040 | 0.300 | 0.216 |
穗下节间长PNL | 0.268 | -0.087 | -0.356 | -0.209 | 0.313 | 0.732 |
倒二叶长LL | -0.219 | -0.072 | 0.410 | -0.371 | 0.596 | -0.174 |
倒二叶宽LW | -0.351 | 0.287 | 0.449 | 0.056 | -0.207 | 0.573 |
穗长PL | -0.171 | 0.167 | 0.474 | -0.436 | 0.458 | -0.030 |
穗粗PW | -0.429 | 0.346 | 0.439 | 0.093 | -0.307 | 0.102 |
茎粗SD | -0.395 | 0.339 | 0.586 | 0.135 | -0.332 | -0.153 |
叶片数NL | -0.002 | 0.115 | 0.771 | 0.331 | 0.069 | -0.153 |
千粒重GW | 0.034 | 0.043 | -0.587 | -0.300 | -0.209 | -0.059 |
钙含量CA | 0.186 | -0.400 | 0.176 | 0.246 | -0.078 | 0.256 |
特征值Eigenvalue | 5.871 | 3.417 | 3.129 | 1.679 | 1.462 | 1.176 |
贡献率Contribution rate (%) | 27.957 | 16.274 | 14.900 | 7.995 | 6.963 | 5.602 |
累计贡献率Cumulative contribution rate (%) | 27.957 | 44.230 | 59.130 | 67.125 | 74.087 | 79.689 |
2.3 谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状的聚类分析
图1
图1
谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状的聚类分析
Fig.1
Cluster analysis of grain calcium content and agronomic and quality characteristics of foxtail millet
表6 不同类群谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状统计
Table 6
类群 Group | PH (cm) | PNL (cm) | LL (cm) | LW (cm) | PL (cm) | PW (mm) | SD (mm) | NL | GW (g) | CA (%) | WC (%) | CHO (%) | CP (%) | EF (%) | CF (%) | Ash (%) | Lys (%) | Phe (%) | Met (%) | Leu (%) | Trp (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ⅰ | 103.74 | 13.94 | 41.61 | 3.25 | 22.68 | 22.11 | 8.04 | 11.08 | 2.59 | 26.76 | 9.61 | 74.40 | 10.44 | 4.70 | 0.59 | 1.25 | 0.13 | 0.53 | 0.30 | 1.33 | 0.29 |
Ⅱ | 102.10 | 14.24 | 41.07 | 3.18 | 21.60 | 21.30 | 7.58 | 10.76 | 2.61 | 42.48 | 9.38 | 75.11 | 9.87 | 4.26 | 0.72 | 1.22 | 0.11 | 0.51 | 0.33 | 1.34 | 0.29 |
Ⅲ | 139.35 | 15.69 | 41.95 | 3.32 | 22.99 | 20.91 | 7.97 | 12.75 | 2.46 | 33.52 | 9.51 | 72.61 | 11.59 | 5.01 | 0.63 | 1.25 | 0.11 | 0.59 | 0.33 | 1.56 | 0.32 |
2.4 谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状的相关性分析
2.4.1 籽粒钙含量与农艺性状的相关性分析
表7 谷子籽粒钙含量与农艺性状相关性
Table 7
性状Trait | PH | PNL | LL | LW | PL | PW | SD | NL | GW | CA |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
PH | 1.000 | |||||||||
PNL | 0.169 | 1.000 | ||||||||
LL | 0.186 | -0.072 | 1.000 | |||||||
LW | 0.050 | 0.028 | 0.061 | 1.000 | ||||||
PL | 0.208 | -0.077 | 0.567** | 0.200 | 1.000 | |||||
PW | -0.171 | -0.353** | 0.189 | 0.583** | 0.201 | 1.000 | ||||
SD | -0.004 | -0.478** | 0.109 | 0.482** | 0.189 | 0.563** | 1.000 | |||
NL | 0.619** | -0.396** | 0.119 | 0.265* | 0.241 | 0.232 | 0.526** | 1.000 | ||
GW | -0.295* | 0.159 | -0.236 | -0.217 | -0.125 | -0.188 | -0.235 | -0.405** | 1.000 | |
CA | 0.222 | 0.017 | -0.015 | -0.027 | -0.089 | 0.025 | -0.138 | 0.039 | -0.119 | 1.000 |
“*”表示在P < 0.05水平上显著相关,“**”表示在P < 0.01水平上极显著相关,下同。
“*”indicates significant correlation at P < 0.05 level,“**”indicates extremely significant correlation at P < 0.01 level, the same below.
2.4.2 籽粒钙含量与品质性状的相关性分析
由表8可知,不同品种谷子籽粒钙含量与水分和赖氨酸含量呈显著负相关,与蛋氨酸含量呈极显著正相关,与亮氨酸和色氨酸含量呈显著正相关,表明水分、赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和色氨酸含量与谷子籽粒钙含量密切相关。蛋氨酸、亮氨酸和色氨酸含量对谷子籽粒钙含量的正向效应最大,说明通过对上述性状的间接选择能显著提高谷子的籽粒钙含量。
表8 谷子籽粒钙含量与品质性状相关性
Table 8
性状Trait | WC | CHO | CP | EF | CF | Ash | Lys | Phe | Met | Leu | Trp | CA |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
WC | 1.000 | |||||||||||
CHO | -0.216* | 1.000 | ||||||||||
CP | 0.251* | -0.944** | 1.000 | |||||||||
EF | 0.480** | -0.791** | 0.742** | 1.000 | ||||||||
CF | -0.301** | 0.294** | -0.405** | -0.349** | 1.000 | |||||||
Ash | 0.280* | -0.295** | 0.446** | 0.421** | 0.257* | 1.000 | ||||||
Lys | 0.340** | -0.092 | 0.212* | 0.498** | 0.011 | 0.739** | 1.000 | |||||
Phe | 0.184 | -0.899** | 0.974** | 0.637** | -0.310** | 0.497** | 0.181 | 1.000 | ||||
Met | -0.631** | -0.218* | 0.202 | -0.360** | 0.157 | -0.169 | -0.622** | 0.320** | 1.000 | |||
Leu | -0.084 | -0.866** | 0.873** | 0.413** | -0.273* | 0.164 | -0.217* | 0.900** | 0.625** | 1.000 | ||
Trp | -0.283* | -0.691** | 0.729** | 0.233* | -0.025 | 0.321** | -0.136 | 0.833** | 0.752** | 0.907** | 1.000 | |
CA | -0.232* | -0.120 | 0.070 | -0.078 | 0.178 | -0.032 | -0.244* | 0.100 | 0.369** | 0.225* | 0.264* | 1.000 |
3 讨论
3.1 不同品种谷子农艺性状与品质性状的变异性分析
通过对不同品种谷子农艺性状与品质性状进行测定分析,综合研究其与谷子籽粒钙含量间的相关性,有助于育种目标性状的确定,再配以有效的栽培管理方式,能够提高谷子的营养和经济价值。李晓宇等[17]对5个谷子品种的主要农艺性状进行变异分析,发现变异幅度在9.65%~131.25%,其中单穗重的变异系数最大。李龙等[18]对25个主推品种的农艺性状进行变异分析,结果表明变异系数变幅为4.71%~32.79%,变异系数较大。任芹勇等[19]对不同生态区的65个谷子品种的农艺性状进行变异分析,发现变幅为11.66%~49.79%,其中变异系数最大的是穗毛长短和穗松紧度,最小的是叶片数。何继红等[20]对甘肃省199份谷子地方品种子的3个营养品质进行变异分析,变异幅度为0.15%~13.09%。本试验以66份谷子种质资源为材料,对9个农艺性状和11个品质性状进行了测定分析,结果表明9个农艺性状变异幅度为7.56%~ 22.32%,变异系数由大到小依次为穗下节间长、茎粗、株高、穗粗、叶片数、穗长、倒二叶长、千粒重和倒二叶宽,变异系数分别为22.32%、13.94%、12.96%、12.93%、10.89%、9.30%、8.15%、8.05%和7.56%,这与李龙等[18]关于穗长(10.29%)和穗粗(11.80%)的变异分析研究结果相近;与王海岗等[21]关于农家品种茎粗(15.12%)的变异分析研究结果相近;与李晓宇等[17]关于千粒重(11.57%)和株高(12.60%)的变异分析研究结果相近;与赵芳等[22]关于叶长(11.20%)的变异分析研究结果相近;与任芹勇等[19]关于叶片数(11.66%)的变异分析研究结果相近。11个品质性状变异幅度为1.45%~39.61%,变异系数从大到小依次为粗纤维、赖氨酸、粗脂肪、蛋氨酸、亮氨酸、色氨酸、粗蛋白、苯丙氨酸、粗灰分、水分和碳水化合物含量。变异系数分别为39.61%、19.12%、9.15%、8.94%、8.71%、8.30%、8.02%、7.49%、5.13%、2.63%和1.45%,这与张爱霞等[9]关于粗纤维(33.50%)的变异分析研究结果相近;与薛亚鹏等[23]关于水分(2.46%)和粗灰分(7.07%)的变异分析研究结果相近;与何继红等[20]关于粗蛋白(8.15%)和赖氨酸(13.09%)的变异分析研究结果相近;与李涌泉等[24]关于粗脂肪(10.65%)和碳水化合物(3.30%)的变异分析研究结果相近,其余品质性状的变异系数相差较大,可能与试验材料的选择和栽培条件不同有关。
3.2 谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状的聚类分析
赵芳等[22]将224个谷子品种的27个农艺性状聚为6个类群。白玉婷等[25]对夏谷子品系进行聚类分析,将31份品系聚为6类。解慧芳等[26]以117份国内外谷子种质资源为材料,根据13个表型性状进行聚类,将参试种质分为6类。王春芳[27]采用UPGMA法将262份谷子种质资源聚类分为6类。李龙等[18]采用欧氏距离―组间联接法对全国4个生态种植区25个谷子品种进行聚类分析,将25个主推品种分为3类。贾小平等[28]对来自河北、河南、山东等地谷子品种的农艺性状进行遗传聚类,结果表明采用中心法和平均联接法的聚类均将42个谷子品种聚为2类。本研究采用Ward离差平方和法综合谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状进行聚类,将66份谷子种质资源分为3个类群,这一结果与李龙等[18]、贾小平等[28]的结果相近,但与解慧芳等[26]、赵芳等[22]和王春芳[27]的结果差异较大,产生这些差异的原因可能是谷子品种来源地不同,也可能与本试验所调查的性状有关。
3.3 谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状的相关性分析
通过研究谷子籽粒钙含量与农艺性状、品质性状的相关性,能得到与谷子籽粒钙含量关系密切的性状指标,为提高谷子籽粒钙含量,培育优质高钙谷子品种提供理论支撑。王思琦等[29]对木薯矿质元素进行测定,发现矿质元素之间存在着较强的相关性,钙含量和钾、锰含量有极显著的正相关关系,和镁、钠含量则呈极显著的负相关。王乐幸等[30]研究表明苹果钙含量与单果质量、果实硬度和可溶性固形物含量呈极显著的正相关。而小麦籽粒钙含量与千粒重和产量均呈显著负相关[31]。李东霞等[32]对花生钙含量与农艺性状进行了相关性分析发现,花生根部钙含量与出仁率呈显著正相关,地上部钙含量与侧枝长呈极显著负相关。本试验相关性分析结果显示,不同品种谷子籽粒钙含量与其农艺性状间无显著相关性,这与王倩朝等[33]的研究结果一致。但有关谷子籽粒钙含量和品质性状的相关性鲜见报道,本研究结果表明,谷子籽粒钙含量与品质性状中的蛋氨酸含量呈极显著正相关,与亮氨酸和色氨酸含量呈显著正相关,与水分和赖氨酸含量则呈显著负相关。这表明谷子品质性状中的蛋氨酸、亮氨酸、色氨酸、水分和赖氨酸含量是与谷子籽粒钙含量密切相关的重要组成部分,是影响谷子籽粒钙含量的关键指标。
4 结论
66 份谷子品种的农艺性状和品质性状变异幅度广泛,类型丰富,为筛选特异性种质资源提供了大量的材料基础。聚类分析和主成分分析将66个谷子品种划分为3个类群和6个主成分。相关分析表明蛋氨酸、亮氨酸和色氨酸含量对籽粒钙含量有显著的正向效应,通过对上述性状的间接选择能显著提高谷子的籽粒钙含量,同时筛选出了2个高钙品种金谷5号(45.75 mg/100 g)和豫谷47(43.95 mg/100 g)。
参考文献
晋北谷子农艺和营养品质性状的相关性分析
DOI:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1037
[本文引用: 1]
为了探明引进谷子品种在晋北春谷区广灵县种植的适应性,以‘晋谷21号’、‘晋谷59号’、‘大同45号’、‘鑫谷4号’、‘8311’为试验谷子品种,‘大白谷’为对照,在广灵县作疃乡百疃西堡村进行2年的种植试验,检测和分析主要农艺和营养品质性状的差异和相关性。结果显示,‘晋谷59号’和‘晋谷21号’的生育期分别为146天和139天,属于春播晚熟品种,‘8311’的生育期最短为120天。‘晋谷59号’的产量在2019年和2020年均为最高,分别为6483.11 kg/hm<sup>2</sup>和6707.80 kg/hm<sup>2</sup>,较对照‘大白谷’增幅分别为13.44%和15.15%,‘晋谷21号’的产量小幅高于对照。‘晋谷21号’和‘晋谷59号’的株高和穗宽值较大,‘大同45号’、‘晋谷21号’和‘晋谷59号’的穗较长;‘晋谷59号’、‘晋谷21号’和‘大同45号’的单穗重和单穗粒重值较大,较其他品种差异显著。‘大同45号’和‘鑫谷4号’千粒重值最大,与其他品种有显著性差异。‘晋谷21号’的蛋白质含量在2个年份均为最高,分别为13.03%和11.23%,其次为‘晋谷59号’,与其他品种有显著性差异。‘晋谷59号’的脂肪含量最高,分别为3.47%和5.13%。‘8311’的碳水化合物和淀粉含量最高。研究表明,谷子的产量、穗宽、旗叶宽、单穗重、单穗粒重、千粒重以及蛋白质、脂肪和膳食纤维含量的变异系数较大。产量与株高、穗宽、单穗重、单穗粒重和千粒重极显著正相关,与旗叶宽和脂肪含量显著正相关,与碳水化合物和淀粉含量显著负相关,这些性状对谷子产量有很大的影响,而且性状之间也存在着显著或极显著的相关性。综合分析引进谷子品种的农艺及营养品质性状,‘晋谷21号’和‘晋谷59号’在广灵县作疃乡的农艺性状表现正常且产量高于对照品种大白谷,主要营养成分含量较高,适应当地的生态环境,具有在当地推广种植的可行性。
Early millet use in northern China
Calcium-41: a technology for monitoring changes in bone mineral
DOI:10.1007/s00198-016-3849-3
PMID:27928628
[本文引用: 1]
The rare, long-lived radiotracer, Ca, measured by accelerator mass spectrometry in the urine or serum following incorporation into the bone provides an ultra-sensitive tool to assess changes in bone calcium balance in response to an intervention. Changes in bone balance can be followed for years with one small dose that is both radiologically and biologically non-invasive. Sequential interventions can be compared, with greater precision than they can with biochemical markers of bone turnover and with greater power than with bone densitometry. This method is especially useful to screen interventions over a period of weeks. The development and validation of this tool and its applications are reviewed. Mini abstract: Use of Ca measured in the urine or blood by accelerator mass spectrometry to assess bone balance provides a tool to compare the relative efficacy of multiple interventions. This perspective provides insights in the use of this novel method and comparisons with more traditional methods for evaluating the efficacy of interventions.
Potential of advanced breeding lines of bread‐making wheat to accumulate grain minerals (Ca, Fe, Mg and Zn) and low phytates under Mediterranean conditions
DOI:10.1111/jac.12325
[本文引用: 1]
About 3 billion people may suffer from micronutrient deficiency such as Ca, Fe, Mg or Zn, caused not only by a mineral deficiency in staple food but also by a high content of phytates which bind those minerals and inhibit their absorption. With the aim of evaluating the potential of new cultivars of bread-making wheat to accumulate those minerals and low phytates, nine advanced breeding lines from an ongoing Portuguese breeding program were studied during 2 years in a field experiment. A wide genetic variability was found between the studied genotypes in all the parameters studied, especially grain yield (ranging on average between 2,027 and 3,209 kg/ha) and grain Mg and Zn concentrations (ranging on average between 1,070 and 1,336 mg/kg, and 23.4 and 30.7 mg/kg, respectively). In global terms, the cultivars with best performance, and therefore, the most potentially suitable to be used in a breeding program, were the Cultivars 3 and 4. However, such a potential varied depending on the analysed trait, and it was clearly influenced by the climatic conditions. The consumption of 100 g of Cultivar-4 produced under the most favourable conditions might provide a 5.2% of Ca, 26.4% of Fe, 38.9% of Mg and 31.9% of Zn of the recommended daily intakes, with a very good bioavailability for Fe and Ca, but low for Mg and Zn.
小麦籽粒钙元素含量的研究进展
DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.01045
[本文引用: 1]
提高矿物质营养元素含量正在成为世界主要粮食作物的重要研究方向和育种目标。钙元素是人体必需的矿物质元素, 在人类骨骼形成和新陈代谢中发挥着重要作用。全球约35亿人缺钙, 缺钙已成为影响人类健康的国际性重大问题。主食是一种最优安全的矿物质元素补充途径。小麦是我国乃至全世界主要粮食作物, 是全球35%~40%人口主要的食物来源, 是摄入钙的主要来源, 是矿物质元素生物强化的重要作物。通过遗传改良方法提高小麦籽粒钙元素含量被认为是解决缺钙最经济、有效、可持续的措施, 目前已引起了国内外学者的高度关注。本文综述了近年来小麦籽粒钙元素含量的研究进展, 主要包括籽粒钙含量的遗传差异、影响因素以及与相关性状关系、调控机理。此外, 我们还提出了将来进行钙营养强化小麦研究的方向, 此研究内容为加快通过主粮实现有效补钙、倡导健康营养的膳食模式、满足由“量”的需求向“质”的需求转变的粮食安全、改善国民健康状况以及减少因缺钙造成的经济损失提供了解决方案。
山西谷子地方品种农艺性状和品质性状的综合评价
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.11.001
[本文引用: 1]
【目的】通过对山西谷子地方品种种质资源农艺性状和品质性状进行综合评价,分析山西谷子种质资源的多样性特点和分布规律,为种质资源的评价和新品种选育提供参考。【方法】利用变异系数、Shannon-Weaver多样性指数对212份山西谷子种质资源的15个性状进行多样性分析和性状差异分析,采用聚类分析、主成分分析、相关性分析以及逐步回归分析对山西谷子种质资源进行综合评价和鉴定指标筛选。【结果】212份山西谷子种质资源多样性指数范围为0.92—2.15,除粒色外,均大于1.00;变异系数范围为3.35%—38.66%,株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重、穗粒重、千粒重、直/支比和粒色变异比较丰富,淀粉和蛋白质变化较小。聚类分析把山西谷子种质资源分为3个类群:第一类群北部品种,来源地包括大同和朔州;第二类群中部品种,来源地包括阳泉、太原、晋中和榆次;第三类群南部品种,来源地包括临汾和运城,与山西地理分布吻合;北部品种中单穗重、穗粒重和千粒重等性状的平均值更高,南部品种中码粒数、单穗重、千粒重、蛋白质、淀粉和直/支比表现出更高的变异性。主成分分析把15个性状归为9个主成分,累计贡献率为89.26%,表明9个主成分包含了谷子表型性状的大部分信息。山西谷子种质资源表型性状的综合得分F值均值为0.521,临汾的黄疙瘩最高(0.709),大同的牛毛黄最低(0.315)。15个性状和综合得分F值的相关性分析表明,10个农艺性状(株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重和穗粒重)与F值呈极显著正相关,直/支比与F值也呈极显著正相关。采用逐步回归分析法筛选出9个性状,分别为株高、穗长、茎长、码数、码粒数、单穗重、蛋白质、直/支比和粒色。【结论】山西谷子地方品种表型多样性丰富,山西谷子资源划分为南部品种、中部品种和北部品种,划分结果与地理来源吻合。直/支比可作为评价指标引入到谷子种质资源的综合评价中。筛选出9个性状可以作为谷子种质资源性状评价指标。山西谷子南部资源多样性更丰富,可作为谷子品质和特色育种的资源库。
不同木薯种质资源主要矿物质元素差异性分析
DOI:10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.006
[本文引用: 1]
为了解不同木薯种质资源矿物质元素含量,优选含量丰富的品种,为木薯的综合利用提供数据支撑,本文采用马弗炉法、原子吸收和原子荧光法分别对113份木薯种质资源灰分与矿物质元素含量进行测定,结果表明:矿物质元素Cr、Cu、Se含量均低于1 mg/kg(干重),Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn含量分别为66.39~1609.81 mg/kg、4.35~ 38.93 mg/kg、1954.56~8762.78 mg/kg、149.04~1143.73 mg/kg、4.48~37.40 mg/kg、36.80~530.40 mg/kg、6.35~24.83 mg/kg。利用概率分级法将113份木薯种质资源灰分及矿物质元素含量分为5级,即极高、高、中、低和极低,并推荐极高品系作为基础亲本材料。在相关性分析中,灰分与Fe、Mg、Na、Zn含量具有较为显著的相关性,Ca含量与K、Mn含量呈极显著正相关,Ca含量与Mg、Na含量呈极显著负相关,Fe含量与Mg、Na、Zn含量成极显著正相关,K含量与Mn含量呈极显著正相关,与Na含量呈极显著负相关,Mg含量与Na、Zn含量呈极显著正相关,Zn含量与Mn、Na含量呈极显著正相关。Zn与各矿物质元素的吸收有较强的相互促进作用,Fe含量与Mg、Na含量有较强的相互促进作用,Ca含量与K、Mn的吸收有较强的促进作用,而Ca、K、Mn与Fe、Mg、Na的吸收可能存在一定的拮抗作用。结合主成分分析、聚类分析对不同木薯种质资源矿物质元素含量进行综合评价,得到特征值大于1的主成分2个,累计方差贡献率达61.707%。聚类分析可将113个木薯种质资源分为3类,根据矿物质元素含量差异可将不同木薯品种分为Na、Mg、Zn、Fe含量较高和Mn、Ca、K、Zn含量较高两大类,主成分综合评价中‘274'‘50'‘571'‘521'‘417'等木薯种质资源得分较高。
Variation for grain mineral concentration in a diversity panel of current and historical great plains hard winter wheat germplasm
/
〈 |
|
〉 |
