15 個燕麥品種（系）表型及農藝性狀遺傳多樣性分析與評價

劉周杰 劉 燁 劉春穎 張 泱 劉拴成 穆俊祥

（集寧師范學院生命科學與技術學院 內蒙古烏蘭察布 012000）

燕麥屬于禾本科、燕麥屬（AvenaL.）的一年生草本植物，是我國主要糧食、飼料和飼草作物。 燕麥喜寒涼、耐干旱、抗鹽堿，生長期短，主要分布在內蒙古的烏蘭察布市、 河北壩上及壩下高寒地區和山西的太行山及呂梁山地區[1]。 其中烏蘭察布市燕麥種植面積占全國燕麥種植面積的20%， 占內蒙古自治區燕麥種植面積的60%左右， 種植面積和產量均居全國地級市之首，并且2018 年中國食品工業協會譽名烏蘭察布市為“中國燕麥之都”。 目前，燕麥產業已經成為烏蘭察布市農業增產、農民增收的重要途徑之一[2]。但烏蘭察布地區在燕麥生產上還存在著品種單一、產量低、商品性差等諸多問題，種質資源利用率低、改良方法落后、 新品種育成速度緩慢等問題嚴重阻礙了烏蘭察布地區燕麥產業的發展[2-3]。 因此，引進燕麥新品種，選育適合當地氣候環境的燕麥品種，對促進烏蘭察布市燕麥產業發展具有重要作用[4]。 本研究通過鑒定15 個不同燕麥品種（系）的表型特征、農藝性狀并進行遺傳多樣性分析， 評價其各自表現及優劣差異，為烏蘭察布市燕麥優良種質篩選、雜交親本選配、 有利基因挖掘和新品種選育提供理論基礎和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所引進的15 份燕麥品種（系）的代碼、名稱和來源見表1。

表1 15 份燕麥品種（系）及來源

1.2 試驗地概況

試驗地位于烏蘭察布市集寧區集寧師范學院園藝實訓基地，北緯41°、東經113°，海拔1 417 m，試驗地地勢平坦，肥力中等、均勻，前茬作物為向日葵。

1.3 試驗方法

試驗在集寧師范學院園藝實訓基地進行。2022 年5 月17 日播種，試驗田間設計采取隨機區組排列，小區面積1.2 m×3.0 m，每品種設3 個重復，種植前進行土地平整和翻耕，施優質農家肥22.5 t/hm2，施種肥磷酸二銨75 kg/hm2。 到拔節期趁雨追肥， 一般追施尿素75 kg/hm2。 在燕麥分蘗期追肥尿素，施入量為75～90 kg/hm2。采取條播的播種方式，行距30 cm，播種量為300 kg/hm2，整個生育期中耕除草2 次，水分來源為自然降水，其余管理同當地大田管理。

1.4 調查項目及方法

記載播種期、出苗期、抽穗期、開花期、成熟期等，收獲時每品種每小區選取有代表性的10 株調查株高、穗長、分蘗數、葉長、葉寬、單株穗數；室內考查種子長度、種子寬度、千粒重等性狀；等種子自然晾干后，測定千粒重；每小區全部收獲并測產，折算成畝產量。

1.5 數據統計分析

利用Excel 2007 和SPSS 20.0 數據軟件進行統計分析。 遺傳多樣性指數采用Shannon-Wiener 指數（H′）， 計算公式為H′＝∑PilnPi， 其中Pi為某性狀第i個品種出現的頻率[5]，聚類方法采用最長距離法。

2 結果與分析

2.1 燕麥品種（系）的物候期及生育期比較

由表2 可知，15 份參試燕麥品種(系) 都于5 月17 日播種，其中莜麥、品7 號和小莜麥3 個品系的生育期最長，為108 d。 農家品種1、農家品種2 和白燕3 號3 個品系的生育期最短，為87 d。 烏蘭察布市前山地區無霜期為120 d，所選的15 個品種（系）均能在烏蘭察布前山地區種植。

表2 15 份燕麥品種（系）的物候期

2.2 不同燕麥品種（系）的主要農藝性狀表現及遺傳多樣性分析

對15 個燕麥品種（系）的主要表型和農藝性狀進行分析，結果（表3、表4）表明，在表型和農藝性狀方面不同燕麥品種之間均存在極顯著差異， 同時也具有較高的變異度。 其中， 變異系數最大的農藝性狀為分蘗數， 高達45.11%， 且分蘗數最高的品種壩燕7 號分蘗數為5.37 個，分蘗數最低的為品7 號，僅為1.37 個；株高的變異系數最小，為11.56%，這說明15 個燕麥品種（系）的株高相對較為穩定，而分蘗數的變異程度較大。 此外，不同燕麥品種（系）穗長的變化范圍為16.48～25.55 cm，其中烏莜1 號最高、農家品種1 最低； 葉長的變化范圍為18.33～26.77 cm，葉寬的變化范圍為3.02～5.93 cm，這2 個性狀均是蒙燕1 號最高； 單株穗數的變化范圍為5.64～12.93 穗，種子寬度的變化范圍為6.74～12.89 mm，千粒重在16.00～36.33 g 之間； 產量在2 527.78～5 522.22 kg/hm2之間，最低的是農家品種1，屬于裸燕麥，最高的是皮燕麥壩燕7 號。 這說明15 個燕麥品種在表型和農藝性狀方面變異類型豐富，選擇基礎較廣，具有較好的改良潛力。 各性狀的品種間遺傳多樣性指數（H′）大小在2.62～2.70 之間， 這也說明各農藝性狀具有豐富的多樣性，遺傳基礎廣、差異大，預期能夠通過種間雜交的育種手段繁育出優異的品種。

表3 15 份燕麥品種（系）的主要表型和農藝性狀

表4 主要表型性狀描述性統計及差異性

2.3 燕麥品種（系）主要農藝性狀相關性分析

15 個燕麥品種（系）的10 個性狀間均存在不同程度的相關性（表5）。 其中，產量與穗長、種子長度、種子寬度、千粒重呈極顯著正相關，相關系數分別為0.668、0.728、0.756、0.723，產量與分蘗數呈顯著正相關，相關系數為0.602，說明穗長、種子長度、種子寬度、 千粒重和分蘗數這幾個性狀對燕麥產量影響較大；千粒重與分蘗數、單株穗數、種子長度、種子寬度呈顯著正相關性，這說明分蘗數、單株穗數、種子寬度、長度影響千粒重；種子寬度與種子長度、單株穗數、葉寬呈極顯著正相關；種子長度與分蘗數、單株穗數呈顯著正相關性，與葉寬呈顯著正相關；單株穗數與分蘗數呈極顯著正相關；葉寬和穗長、分蘗數呈極顯著正相關；穗長和株高呈極顯著正相關。

表5 主要性狀的相關性分析

2.4 燕麥品種（系）農藝性狀聚類分析

采用組間連接法對燕麥種質資源的10 個性狀進行了聚類分析（圖1），在歐氏距離為9 時將15 份燕麥材料劃分為3 個類群， 類群1 包括2 個亞群，第1 亞群有3 個品種，分別為農家品種1、農家品種2 和白燕2 號，屬于早熟低產型，生育期均為87 d，平均產量為2 607 kg/hm2，且有較強的抗逆性；第2 個亞群有5 個品種， 分別為品7 號、 壩莜1 號、 烏莜1 號、壩莜18 號、蒙燕2 號，這類種質的株高較高、產量稍高、生育期稍長。 類群2 包含4 個品種，分別為白燕7 號、莜麥、小莜麥、壩莜9 號，這一類種質屬于中熟高產型，且株型挺立，有較好的抗倒伏性。類群3包含3 個品種， 分別為烏燕3 號、 壩燕7 號和蒙燕1 號， 屬于晚熟高產型， 且為皮燕麥， 生育期長達108 d，產量最高，可以作為高產品種選育的親本。

圖1 15 份燕麥品種（系）的聚類分析

3 討論與結論

品種遺傳多樣性和評價對新品種選育、 優異種質資源的挖掘和創制新種質等方面具有重要意義[6]。本試驗對15 個燕麥品種（系）的主要表型和農藝性狀進行了遺傳多樣性、 相關性與聚類分析， 結果表明，15 個燕麥品種（系）在生育期、株高、穗長、分蘗數、千粒重及產量等11 個表型和農藝性狀上具顯著的差異和豐富的變異；其中單株穗數、種子長度、分蘗數、千粒重及籽粒產量具有較大的變異，變異系數在22.68%～45.11%之間，株高、穗長、葉長等5 個性狀的變異系數均低于20%。 各性狀的品種間遺傳多樣性指數（H′）大小在2.62～2.70 之間，這也說明各農藝性狀具有豐富的多樣性，遺傳基礎相對較廣、改良潛力較大。 在相關性分析中，產量與穗長、種子長度、種子寬度、千粒重呈極顯著正相關性，相關系數分別為0.668、0.728、0.756、0.723， 與分蘗數呈顯著正相關，相關系數為0.602，說明穗長、種子長度、種子寬度、千粒重和分蘗數這幾個性狀對燕麥平均產量影響較大。 利用表型和農藝性狀上種質資源的遺傳多樣性，雖然簡單、直觀、方便，但需要觀察的數據多、工作量大，且主觀誤差較大，同時受環境影響也大，因此有一定的局限性，所以為更準確地研究遺傳多樣性，還需從細胞學和分子生物學水平等多角度地深入研究，以便更充分鑒定遺傳多樣性[7]。

聚類分析目前已被廣泛運用于多種作物種質資源的分類與遺傳多樣性研究上， 而且此方法可以彌補少數性狀觀察和直觀評價研究多樣性的不足[8]，本研究借助于聚類分析將15 個燕麥品種（系）分成3 類種質群，每類種質群各有特征和優點。 第1 類種質群生育期較短， 有較強的抗逆性， 適合作為烏蘭察布市后山地區品種選育的種質資源；第2 類種質群屬于中熟高產型， 且株型挺立， 有較好的抗倒伏性； 第3 類種質群屬于晚熟高產型，且為皮燕麥，生育期長達108 d，產量高，這3 個類群均可作為烏蘭察布地區燕麥雜交組配親本的材料。