___________黑龙江西部地区引进的饲用燕麦种质资源遗传多样性分析及综合评价

南方农业学报JournalofSouthernAgriculture2019，50（3）：515-5233期2095-1191；ISSNCODENNNXAABhttp://www.nfnyxb.com·515·DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2019.03.11黑龙江西部地区引进的饲用燕麦种质资源

遗传多样性分析及综合评价

22222*

史京京1，薛盈文1，，郭伟1，，于崧1，，陆旺1，，于立河1，，

胡慧影1，郭灿1，侯楠1

（1黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆163319；2黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室，黑龙江大庆

163319）

摘要：【目的】分析黑龙江西部地区引进的饲用燕麦种质资源遗传多样性，为该地区饲用燕麦种质资源创新与新品种选育提供理论参考。【方法】以黑龙江西部地区引种的33份国内外饲用燕麦种质资源为材料，对其14个农艺性状和4个品质性状进行测定，计算遗传多样性指数，并采用主成分分析、相关性分析和聚类分析方法进行综合评价。【结果】33份饲用燕麦种质材料的18个性状存在较大变异，其中鲜草产量的变异系数最大（39.48%），其次为茎干重（35.28%）和叶干重（33.63%），叶可溶性糖含量的变异系数最小（10.97%）。各性状间表现出较好的遗传多样性，遗传多样性指数为1.55~2.02，平均为1.90，其中以籽粒淀粉含量最高（2.02），以千粒重最低（1.55）。各性状间存在不同程度的相关性：株高与穗长、鲜草产量、茎干重和叶干重呈极显著正相关（P<0.01，下同），与籽粒蛋白含量呈显著正相关（P<0.05，下同），与茎可溶性糖含量呈显著负相关；穗长与株高、单株穗铃数、茎干重和叶干重呈极显著正相关，与鲜草产量呈显著正相关。主成分分析发现，前6个主成分的累计贡献率为78.518%，其中，第一主成分（PC1）与饲草产量密切相关，第二主成分（PC2）与籽粒产量密切相关。T07和Ahzzewangc.i3821的综合得分较高，其次是T06、T13和Tihoroats，Heacharrelyngby、白燕7号和引3399的综合得分最低。33份饲用燕麦种质材料可划分为五大类群，其中，Ⅰ类群可作为黑龙江西部地区适宜种植的高产、优质型燕麦材料，Ⅱ类群可用于选育高秆型燕麦，Ⅲ类群可作为黑龙江西部地区选育低矮、抗倒伏、大粒型燕麦性状的良好亲本材料，Ⅳ类群可用作选育分蘖力强、高含糖量型燕麦的良好亲本。【结论】黑龙江西部地区引进的33份国内外饲用燕麦种质资源的遗传多样性丰富，T07、Ahzzewangc.i3821、T06、T13和Tihoroats为适宜黑龙江西部地区种植的饲用燕麦品种。

关键词：饲用燕麦；种质资源；遗传多样性；综合评价；黑龙江西部地区中图分类号：S512.602.4

文献标志码：A

文章编号：2095-1191（2019）03-0515-09

GeneticdiversityanalysisandcomprehensiveevaluationofintroducedAvenasativaL.germplasmresourcesinthewestern

areaofHeilongjiang

22222*

SHIJing-jing1，XUEYing-wen1，，GUOWei1，，YUSong1，，LUWang1，，YULi-he1，，

HUHui-ying1，GUOCan1，HOUNan1

（1AgriculturalDepartment，HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity，Daqing，Heilongjiang163319，China；

2

HeilongjiangProvincialKeyLaboratoryofModernAgriculturalCultivationandCrop

GermplasmImprovement，Daqing，Heilongjiang163319，China）Abstract：【Objective】ThegeneticdiversityofforageoatgermplasmresourcesintroducedintowesternareaofHei-longjiangwasanalyzedtoprovidetheoreticalreferenceforinnovationandbreedingofnewvarietiesofforageoatgerm-plasmresourcesinthisarea.【Method】Thirty-threeforageoatgermplasmresourcesimportedfromhomeandabroadin

westernareaofHeilongjiangwereusedasmaterialstodeterminefourteenagronomictraitsandfourqualitytraits，tocalcu-lategeneticdiversityindex，andtomakecomprehensiveevaluationbyprincipalcomponentanalysis，correlationanalysisandclusteranalysis.【Result】The18traitsof33forageoatgermplasmmaterialsvariedgreatly，amongwhichthecoeffi-收稿日期：2019-01-02基金项目：农业农村部公益性行业（农业）科研专项项目（201303007）；杂粮种质资源保护与品种选育项目（2042070001）；黑龙江

八一农垦大学研究生创新科研项目（YJSCX2017-Y07）；黑龙江八一农垦大学博士启动计划项目（XDB2015-03）

作者简介：*为通讯作者，于立河（1960-），博士，教授，主要从事麦类作物生理生态与栽培技术研究工作，E-mail：yulihe2002@126.

com。史京京（1995-），研究方向为燕麦种质资源创新，E-mail：shijj0116@163.com

·516·南方农业学报50卷cientofvariationoffreshgrassyieldwasthelargest（39.48%），followedbystemdryweight（35.28%）andleafdryweight

（33.63%），coefficientofvariationofleafsolublesugarcontentwasthesmallest（10.97%）.Thegeneticdiversityamongthetraitswasgood，thegeneticdiversityindexrangedfrom1.55to2.02，withanaverageof1.90.Amongthem，starchcon-tentingrainswasthehighest（2.02），and1000-grainweightwasthelowest（1.55）.Thereweredifferentdegreesofcorrela-tionamongthetraits.Plantheightwasextremelypositivelycorrelatedwithspikelength，freshgrassyield，stemdryweightandleafdryweight（P<0.01，thesamebelow），plantheightwassignificantlypositivelycorrelatedwithgrainproteincon-tent（P<0.05，thesamebelow），plantheightwassignificantlynegativelycorrelatedwithsolublesugarcontentofstem，spikelengthwasextremelypositivelycorrelatedwithplantheight，bollnumberperplant，stemdryweightandleafdryweight，andspikelengthwassignificantlypositivelycorrelatedwithfreshgrassyield.Principalcomponentanalysisshowedthatthecumulativecontributionrateofthefirstsixprincipalcomponentswas78.518%.Thefirstprincipalcompo-nent（PC1）wascloselyrelatedtoforageyield，andthesecondprincipalcomponent（PC2）wascloselyrelatedtograinyield.ThecomprehensivescoreofT07andAhzzewangc.i3821werehigh，followedbyT06，T13andTihoroats，thecom-prehensivescoreofHeacharrelyngby，Baiyan7andYin3399werethelowest.Thirty-threeforageoatgermplasmmaterialscouldbedividedintofivegroups，groupIcouldbeusedashigh-yieldandhigh-qualityoatmaterialssuitableforplantinginthewesternareaofHeilongjiang；groupIIcouldbeusedforbreedinghigh-stalkoats；groupIIIcouldbeusedasgoodparentmaterialsforbreedingshort，lodging-resistantandlarge-grainoatsinthewesternareaofHeilongjiang；groupIVcouldbeusedasagoodparentforbreedingoatswithstrongtilleringabilityandhighsugarcontent.【Conclusion】The33introduceddomesticandoverseaforageoatgermplasmresourceshaveabundantgeneticdiversity.T07，Ahzzewangc.i3821，T06，T13andTihoroatsaresuitableforageoatvarietiesforcultivationinthewesternareaofHeilongjiang.

Keywords：forageoat；germplasmresources；geneticdiversity；comprehensiveevaluation；westernareaofHei-longjiang

0引言

【研究意义】燕麦（AvenanudaL.）是一种粮饲兼用型作物（Beche，2007；Renetal.，2007；徐桂花等，2018）。在我国饲用燕麦主要为皮燕麦，具有高产、耐瘠、抗旱和适应性强等特性（周青平等，2015；慕平等，2015；王传凯和郭淼，2017；张志芬等，2017），其营养价值较高，是畜禽的优质食物来源（南铭等，2017）。黑龙江西部地区为半干旱气候区，草场退化、土壤盐渍化和沙化现象日趋加剧，为典型的生态环境脆弱区，也是主要的农牧交错区之一（张晓光等，2013；古丽内尔?亚森等，2014；Wangetal.，2015），在该地区发展饲用燕麦，对于发展现代畜牧业，调整镰刀湾地区种植业结构具有积极的促进作用。【前人研究进展】我国对于饲用燕麦种质资源的研究多集中于农艺性状和分子标记的遗传多样性分析等。沈国伟等（2010）采用分子标记技术对加拿大和我国的64份燕麦种质资源遗传多样性和群体结构进行分析，结果表明燕麦种质间存在较小的遗传差异。相怀军等（2010）利用AFLP分子标记对国内外177份皮燕麦种质资源进行遗传多样性分析和聚类分析，却发现国内皮燕麦种质遗传多样性较低，与国外材料亲缘关系较远，应加强国外皮燕麦的引种工作。郭红媛等（2014）利用ISSR分子标记对47份燕麦种质资源进行遗传多样性分析，结果表明，燕麦属种间存在丰富的遗传多样性，且燕麦种质资源种内的遗传差异和遗传关系与地理来源密切相关。南铭等（2015）分析了国内外54份燕麦种质资源农艺性状的遗传多样性，结果表明供试种质资源农艺性状间存

在较高的遗传多样性。王娟等（2017）对39份燕麦种

质资源的15个性状进行形态多样性指数分析，结果表明供试燕麦推广品种的农艺性状间存在较高的形态多样性。武永祯等（2018）评价分析了华北区20个燕麦主栽品种的生产性能和遗传多样性，结果表明其17个质量性状的遗传多样性较低。【本研究切入点】黑龙江西部地区适宜饲用燕麦的开发利用较晚，其遗传多样性分析与综合评价的相关研究至今鲜见报道。【拟解决的关键问题】以黑龙江西部地区引种的33份国内外饲用燕麦种质资源为材料，采用聚类分析、变异性分析和主成分分析方法对其性状和遗传多样性进行分析评价，以期为该地区饲用燕麦的生产及育种实践提供参考。

1材料与方法

1.1

试验材料

供试材料为黑龙江西部地区从国外引种的27个皮燕麦品种（系）（编号为1~27）和从我国其他省份引种的6个皮燕麦品种（编号为28~33），具体见表1。1.2试验地概况

田间试验于2018年4─8月在黑龙江省大庆市黑龙江八一农垦大学试验实习基地（东经125°20′，北纬46°62′）进行。该区域地处北温带大陆性季风气候区，年平均气温4.2℃，年均无霜期143d，年降水量427.5mm，年蒸发量1635mm。土壤类型为盐碱土（pH8.10），前茬为玉米，土壤基础养分含量：碱解氮114.17mg/kg、速效磷18.21mg/kg、速效钾102.47mg/kg、全氮1.16g/kg、全磷0.15g/kg和有机质28.12g/kg。

3期史京京等：黑龙江西部地区引进的饲用燕麦种质资源遗传多样性分析及综合评价

·517·表1供试饲用燕麦种质材料的名称及来源

Table1NamesandsourcesoftestedforageA.sativagermplasmresources

编号No.1234567891011

品种（系）名称Variety（strain）nameAhzzewangc.i3821Arzusw2621Bankuti553Heacharrelyngby

KasiketeNobgennavreV.S.2832引33997613-25-27633-11-217963-2

来源Varietysource

美国美国美国美国美国美国美国美国美国美国美国

编号No.1213141516171819202122

品种（系）名称Variety（strain）name

TihoroatsT02T06T07T08T09T10T11T12T13T14

来源Varietysource

美国加拿大加拿大加拿大加拿大加拿大加拿大加拿大加拿大加拿大加拿大

编号No.2324252627282930313233

品种（系）名称Variety（strain）name

T15T16T17T19T20坝燕6号冀张燕4号张燕7号张燕8号定燕2号白燕7号

来源Varietysource加拿大加拿大加拿大加拿大加拿大中国河北中国河北中国河北中国河北中国甘肃中国吉林

试验方法

2018年4月22日播种，采用随机区组设计，每品种设4个重复。小区面积为3.0m×1.8m，人工开沟条播，行距30cm，种植密度67万株/ha，一次性施入基肥，施肥量为225kg/ha（氮∶磷∶钾=1∶1.1∶0.5）。1.4测定指标及方法

对供试材料的农艺性状和品质性状进行测定。其中农艺性状包括分蘖数、株高（基部第一节至顶端小穗长度）、茎粗（基部第一节外径）、收获穗数、穗长、单株穗铃数、单株粒数、单株粒重（带稃）、单株总重（去掉根系后单株地上部分的重量）、千粒重、鲜草产量（去掉根系后植株地上部分的重量）、茎干重、叶干重和籽粒产量。品质性状包括茎可溶性糖含量、叶可溶性糖含量、籽粒淀粉含量和籽粒蛋白含量。

测定方法：于成熟期从各小区随机选取10株进行考种测定，包括分蘖数、株高、茎粗、收获穗数、穗长、单株穗铃数、单株粒数、单株粒重、单株总重和千粒重。且从各小区选取长势均匀的1m2植株并脱粒，籽粒风干后测定籽粒重量，换算成单位面积产量（kg/ha），即为籽粒产量。于开花期从各小区中齐地面刈割长势均匀的30cm样段，称重，然后将茎、叶分开烘干再称重，即为鲜草产量、茎干重、叶干重。茎可溶性糖含量（开花期）、叶可溶性糖含量（开花期）和籽粒淀粉含量（成熟期）采用蒽酮比色法（徐仲等，2002）测定。籽粒蛋白含量采用凯氏定氮法（张宪政，1994）测定。1.5统计分析

利用Excel2003对测定获得的农艺性状数据进行整理分析，并计算各性状的总体平均数（X）、标准差（σ）及不同品种（系）性状的变异系数（CV）。根据计算结果将所有材料划分为10级，第1级［X1<（X-2.0σ）］、第2级［（X-2.0σ）≤X2<（X-1.5σ）］、第3级［（X-1.5σ）≤X3<（X-σ）］、第4级［（X-σ）≤X4<（X-0.5σ）］、第5级［（X-0.5σ）≤X5

1.3

1.5σ）］、第9级［（X+1.5σ）≤X9<（X+2.0σ）］、第10级

［X10≥（X-2.0σ）］，每0.5σ为一级。每一级的相对频率Pi用于计算遗传多样性指数（H′），H′=-∑Pi×lnPi，式中，Pi为某性状第i级别内材料份数占总份数的百分比。利用DPS7.65进行性状相关性分析、主成分分析和聚类分析。

2结果与分析

2.1

遗传多样性分析结果由表2可知，各饲用燕麦种质材料的农艺性状和品质性状存在较大变异，其中鲜草产量的变异系数最大，为39.48%，其次为茎干重和叶干重，分别为35.28%和33.63%，说明引进的饲用燕麦种质对提高、改良黑龙江西部地区的饲用燕麦产量性状具有重要作用；叶可溶性糖含量变异系数最小，为10.97%。33份饲用燕麦种质材料的农艺性状和品质性状遗传多样性指数为1.55~2.02，平均为1.90，其中以籽粒淀粉含量最高（2.02），以千粒重最低（1.55），说明引进的饲用燕麦种质对提高、改良本地区饲用燕麦籽粒品质性状具有重要作用。可见，供试的33份饲用燕麦种质材料的性状存在明显的遗传差异，表现出较好的遗传多样性。2.2性状相关性分析结果

由表3可知，33份饲用燕麦种质材料的各性状间存在不同程度的相关性。株高与穗长、鲜草产量、茎干重和叶干重呈极显著正相关（P<0.01，下同），与籽粒蛋白含量呈显著正相关（P<0.05，下同），与茎可溶性糖含量呈显著负相关，说明通过增加株高可提高饲草产量，改良饲草品质可根据具体需求选择株高。穗长与株高、单株穗铃数、茎干重和叶干重呈极显著正相关，与鲜草产量呈显著正相关，说明增加穗长可提高饲草产量。可见，33份饲用燕麦种质材料的各性状间相互影响、相互制约，在种质创新利用时应综合考虑。