33份谷子抗除草剂新种质农艺性状综合分析_刘晓东.pdf

试验研究 2023.1谷子Setaria italica（L.）Beauv.是一年生草本作物,属于自花授粉作物，由于其植株小、生育期短，基因组也较小，与水稻的基因组具有较高的共性，使得谷子成为一个热点的研究模式作物1。虽然我国谷子在育种、栽培、植保等方面的科研水平国际领先，多年来谷子生产取得了可喜成绩，然而谷子生产手段依然十分落后，多为人工作业，费工、耗时、劳动强度大，尤其是谷子间苗和除草劳动强度大、费时费工的特点，影响了谷子产业规模化发展。近年来，育种家已经开展谷子抗除草剂研究，获得了不少抗除草剂的谷子种质材料。但为了进一步拓宽谷子遗传资源，新的谷子抗除草剂种质的创制仍然十分重要。本研究利用EMS化学诱变技术，得到了丰富的谷子突变体材料，为基因功能研究、基因资源开发提供丰富材料，目前已通过定向选择，筛选出一批抗除草剂新型种质材料，并开展了进一步的研究。1材料与方法1.1试验材料2018年EMS诱变吨谷，2019年筛选得到33份抗拿捕净材料，2020年得到33份各农艺性状基本稳定的抗拿捕净株系，并作为2021年所用试验材料。1.2试验设计2021年5月将33份抗除草剂材料种于晋中市榆次区东阳镇西阳村，采用随机区组试验设计,小区面积10 m2（2 m5 m），每个小区种6行，行距30 cm，株距10 cm，每个材料3次重复。1.3调查指标材料播种后，调查谷子出苗期、抽穗期、成熟期；收获时每个小区选取5株长势整齐一致的健壮植株进行考种，测量株高、穗长、单穗重、单穗粒重、千粒重及小区产量。3 3 份谷子抗除草剂新种质农艺性状综合分析基金项目：山西省农业科学院农业科技创新研究课题（YCX2020YQ30）；黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心课题（SBGJXTZX18）。作者简介:刘晓东(1979-)，男，博士，副研究员，从事谷子遗传育种工作。E-mail：刘晓东韩渊怀张海颖陈稳良（山西农业大学农学院山西太原030031）摘要：为了创制谷子抗除草剂新种质，本研究以吨谷为试验材料，利用EMS诱变育种技术，构建了突变体库，通过定向选择，得到33份各农艺性状稳定的吨谷抗拿捕净新品系，并在2021年将其种于试验田，采用随机区组设计，3次重复，调查谷子抽穗期、成熟期、株高、穗长、穗粗、单穗重、单穗粒重、千粒重、小区产量9个农艺性状，通过相关性分析、主成分分析对33份材料进行综合分析。结果表明，通过EMS诱变得到的33份抗除草剂材料的9个农艺性状存在较大的差异，变异系数为5.97%19.34%，其中单穗重变异系数最大，成熟期的变异系数最小。产量与其他8个性状之间的相关性依次为穗长株高成熟期单穗重抽穗期单穗粒重千粒重穗粗。主成分分析表明，前3个主成分累计贡献率大于77%，且特征值大于1，所以提取前3个主成分对33份抗除草剂材料进行了综合评价。关键词：谷子；EMS诱变；抗拿捕净；相关性分析；主成分分析155-2023.1 试验研究1.4统计分析利用SPASS 19.0软件对所测农艺性状数据进行整理分析。2结果与分析2.1谷子农艺性状变异分析由表1可知,通过EMS诱变得到的33份抗除草剂材料的9个农艺性状存在较大的差异，变化范围为5.97%19.34%，其中单穗重和单穗粒重的变异系数最大，分别为19.34%和17.37%，成熟期的变异系数最小。在33份材料中，24号材料抽穗最早（7月23日），18、19号材料抽穗最晚（8月10日），两者相差18 d；成熟期最短的为24号材料（90 d），18号材料成熟期最长（126 d）；株高的变异幅度为117.18153.36 cm，1号材料最高，120 cm以下的矮秆材料总共有5份；穗长的变异幅度为15.5827.76 cm，穗长最长和最短的分别为1号材料和23号材料；单穗重的变异幅度为16.3433.81 g，其中1、2、3、19号材料单穗重超过30 g，另有7份材料单穗重低于20 g；单穗粒重的变异幅度为13.6128.32 g，最大的是2号材料，最小的表1谷子主要农艺性状统计结果试验材料编号抽穗期（月/日）成熟期（d）株高（cm）穗长（cm）穗粗（cm）单穗重（g）单穗粒重（g）千粒重（g）小区产量（kg）18/6118153.3627.422.7532.3327.212.525.8328/6115150.7427.762.6033.8128.323.025.9238/6115149.0023.422.6132.2126.793.084.3947/27100136.3621.102.6729.0823.312.806.0058/2110133.7018.862.7024.4721.862.534.9568/3110135.1022.402.5324.7221.223.005.1078/6110131.8418.722.2420.0217.862.985.5588/6110129.7020.822.3616.3413.612.155.6598/6110137.4424.762.4822.6218.942.486.35108/4110122.7019.002.3717.1114.272.434.65118/4110119.1416.582.2819.1317.512.744.60128/4110121.2017.562.4921.5419.772.664.70138/4110124.5618.722.5424.6321.302.354.95148/4110119.6619.222.1724.0121.453.025.10157/27100117.1821.382.2821.3218.802.685.70168/4110123.5416.422.4922.5019.692.914.60178/4110126.9617.082.8529.1425.463.084.65188/10126139.4021.862.8428.9523.313.005.75198/10125131.0623.663.4930.0625.142.625.90208/4120129.8421.383.4624.320.262.534.50218/4110126.3017.582.4324.8521.563.004.80228/4110133.5218.802.4323.0421.462.954.75238/4110125.3415.582.1917.1614.622.644.65247/2390118.9820.142.5823.0821.262.504.15258/4105124.6218.142.6420.8618.412.944.80268/5105121.9816.202.7623.1820.072.505.20278/5110119.3019.162.9221.6218.572.635.00156-试验研究 2023.1表3主成分特征值及累计贡献率主成分特征值贡献率累积贡献率F14.4130.4900.490F21.4260.1590.649F31.0960.1220.771F40.8880.0990.869F50.4830.053 70.922 9F60.3610.040 10.963 0注：“*”表示P0.05显著相关，“*”表示P0.01极显著相关。表2谷子农艺性状的相关性分析项目产量抽穗期成熟期株高穗长穗粗单穗重穗粒重千粒重产量1.000抽穗期0.2501.000成熟期0.383*0.613*1.000株高0.477*0.528*0.585*1.000穗长0.612*0.584*0.420*0.734*1.000穗粗0.0470.522*0.419*0.2210.3001.000单穗重0.2940.417*0.443*0.673*0.613*0.508*1.000穗粒重0.1980.365*0.353*0.613*0.534*0.485*0.979*1.000千粒重0.1820.1180.1350.189-0.060-0.0920.2840.336*1.000是8号材料;千粒重的变异幅度为2.153.08 g，其中9份材料大于3.00 g，4份材料低于2.50 g，其余介于2.503.00 g之间。2.2谷子农艺性状的相关性分析对谷子各农艺性状进行相关性分析（表2）发现，产量与其他8个性状之间的相关程度依次为穗长株高成熟期单穗重抽穗期单穗粒重千粒重穗粗；抽穗期与单穗重、单穗粒重呈显著正相关，与成熟期、株高、穗长、穗粗呈极显著正相关；成熟期与穗长、穗粗、单穗粒重呈显著正相关，与株高、单穗重呈极显著正相关；株高与穗长、单穗重、单穗粒重呈极显著正相关；穗长、穗粗均与单穗重、单穗粒重呈极显著正相关；单穗重与单穗粒重呈极显著正相关；单穗粒重与千粒重呈显著正相关。2.3谷子农艺性状的主成分分析对33份抗除草剂材料的9个农艺性状指标进行主成分分析，由表3可知，前3个主成分累计贡献率大于77%，且特征值大于1，其包含了主要农艺性状的绝大多数信息，所以提取前3个主成分F1、F2、F3来评价材料。33份抗除草剂材料的综合排名见表4。由表4可知，表现最佳的3份材料为2、3、1号材料，虽然3份材料的产量不是最高的，但各农艺性状综合表现最优，穗为长粗纺锤形，穗码紧，且谷色发生了变异，呈棕红色，其余30份材料谷色为浅黄色。18、17号材（续表1）试验材料编号抽穗期（月/日）成熟期（d）株高（cm）穗长（cm）穗粗（cm）单穗重（g）单穗粒重（g）千粒重（g）小区产量（kg）288/4110128.7819.622.4418.0016.132.705.35298/8110120.5419.842.5718.9117.133.004.70308/8110124.8418.122.5723.5320.632.864.75318/4110122.1816.362.6424.0821.042.754.70328/8110129.7417.542.7419.0349.333.004.25338/4110127.9815.862.3421.0719.442.805.10变异系数-5.977.3815.6811.4919.3417.378.8011.09157-2023.1 试验研究表4主成分因子得分和总排名试验材料编号F1F2F3综合得分排名14.860-1.2570.5064.109324.9470.1571.7336.836133.3801.9390.5245.844241.238-0.1891.4292.47765-0.121-0.106-0.127-0.3541560.7130.4590.9942.16577-0.464-0.4381.2010.299128-1.248-3.475-0.345-5.0693391.110-2.7251.099-0.5161710-2.375-1.355-0.444-4.1743211-2.2860.1640.077-2.0452812-1.3200.254-0.257-1.3222413-0.645-0.626-0.438-1.7092514-0.8400.8191.3761.3551015-0.975-1.2120.930-1.2572316-1.3241.0760.056-0.19214170.5442.478-0.1472.8755183.4940.004-0.2563.2424194.176-0.773-2.3541.04911202.2300.094-3.281-0.9562121-0.5821.3000.6811.399922-0.3400.9340.8281.422823-2.901-0.5030.073-3.3313124-2.6480.813-0.468-2.3032925-1.4350.7210.091-0.6231926-1.038-0.193-0.810-2.0412727-0.754-0.317-1.298-2.3683028-1.289-1.1630.495-1.957