Genetic Diversity Analysis Based on Main Phenotypic Characteristics of Erianthus arundinaceum Germplasm from Different Regions

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2020.06.006

Abstract

Abstract:

The germplasm resource, genetic diversity including plant height, stem diameter, internode length, leaf length, leaf width and brix of 76 clones of E. arundinaceum, which were collected from different regions was analyzed. The average coefficient of variation of the six phenotypic traits was 14.6%-53.4%, the coefficient of variation of plant height and internode length was 53.4% and 37.7%, respectively, and the coefficient of variation of brix and leaf length was 19.1% and 14.6%, correspondingly. There was a significant positive correlation among plant height, stem diameter, leaf width, leaf length and internode length, among which the correlation coefficient between plant height and internode length was 0.818. Meanwhile, brix was negatively correlated with plant height and internode length, with correlation coefficients of -0.232 and -0.263, respectively. Principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of the first two principal components was 72.58%, of which the contribution rate of the first principal component was 51.21%, and that of the second principal component was 21.37%. By cluster analysis, 76 clones were divided into eight groups and the comprehensive characters of V and VI groups were the best. The two groups are excellent E. arundinaceum germplasm resources, which could be excavated and utilized in sugarcane breeding program.

Key words: Saccharum spp., Erianthus arundinaceum, phenotypic characteristics, genetic diversity

CLC Number:

WANG Chunfang,YU Xinghua,WANG Xianhong,YANG Qinghui. Genetic Diversity Analysis Based on Main Phenotypic Characteristics of Erianthus arundinaceum Germplasm from Different Regions[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2020, 41(6): 1108-1116.

Figures/Tables 8

References 36

[1]	李奇伟. 现代甘蔗品种改良技术[M]. 广州: 华南理工大学出版社, 2003.
[2]	彭绍光. 国内外甘蔗种质资源的采集保育与利用研究概述[J]. 西南农业学报, 1990(3):90-96.
[3]	刘少谋. 几个斑茅后代作为甘蔗杂交亲本的利用效果[J]. 甘蔗糖业, 1992(3):1-6.
[4]	王丽萍, 蔡青, 范源洪, 等. 甘蔗(Saccharum)与斑茅(Erianthus arundinaceus)远缘杂交利用研究[J]. 西南农业学报, 2007(4):721-726.
[5]	文明富, 杨俊贤, 潘方胤, 等. 甘蔗遗传改良研究进展[J]. 广东农业科学, 2016,43(6):58-63.
[6]	周耀辉. 斑茅分类地位的研究[J]. 甘蔗糖业, 1989(6):4-6, 17.
[7]	蔡青, 范源洪, Aitken K, 等. 利用AFLP进行“甘蔗属复合体”系统演化和亲缘关系研究[J]. 作物学报, 2005(5):551-559.
[8]	何顺长. 云南省甘蔗野生资源植物开发利用前景的探讨[J]. 云南农业大学学报, 1987(1):105-111.
[9]	周耀辉, 黄鸿能, 殷培军, 等. 海南甘蔗育种场甘蔗种质种性研究(Ⅱ)[J]. 甘蔗糖业, 1997(3):2-7.
[10]	沈万宽. 斑茅的杂交利用价值探讨[J]. 甘蔗, 2002(3):1-5.
[11]	Tagane S, Tagane M Y, Ponragdee W, et al. Cytological study of Erianthus procerus and E. arundinaceus (Gramineae) in Thailand[J]. Cytologia, 2011,76(2):171-175.
[12]	廖兆周, 劳方业, 周耀辉, 等. 具有斑茅种质的耐旱甘蔗品系的选育[J]. 作物学报, 2002(6):841-846.
[13]	周珊, 高轶静, 张保青, 等. 斑茅割手密复合体杂交利用过程野生特异基因遗传分析[J]. 植物遗传资源学报, 2019,20(3):718-727.
[14]	杨清辉, 李富生, 肖凤回, 等. 斑茅染色体和植物学性状观察研究[J]. 云南农业大学学报, 1997 ( 4):28-31.
[15]	萧凤迴, 扬清辉, 周彩萍, 等. 云南斑茅的染色体和植物学性状观察初报[J]. 云南农业大学学报, 1992(1):59-63.
[16]	梁绪振, 鄢家俊, 白史且, 等. 斑茅种质资源形态性状的变异研究[J]. 草业科学, 2011,28(7):1307-1314.
[17]	刀志学, 鄢家俊, 张建波, 等. 斑茅野生种质资源的考察与收集[J]. 植物遗传资源学报, 2013,14(5):816-820
[18]	徐超华, 陆鑫, 马丽, 等. 斑茅种质资源的表型性状及遗传多样性[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2014,40(2):117-121.
[19]	刘浩, 周闲容, 于晓娜, 等. 作物种质资源品质性状鉴定评价现状与展望[J]. 植物遗传资源学报, 2014,15(1):215-221.
[20]	梁绪振. 斑茅种质资源遗传多样性及生物质能潜力评估[D]. 雅安: 四川农业大学, 2011.
[21]	徐超华, 陆鑫, 刘新龙, 等. 甘蔗近缘种蔗茅Erianthus fulvus考察收集与表型性状初步研究[J]. 植物遗传资源学报, 2014,15(5):962-966.
[22]	刘洋, 刘新龙, 苏火生, 等. 海南甘蔗野生种资源的收集与遗传多样性初析[J]. 中国农学通报, 2013,29(1):199-208.
[23]	胡存脉, 王先宏, 余兴华, 等. 藏南甘蔗野生种质资源的考察与植物学性状分析[J]. 云南农业大学学报(自然科学版), 2015,30(3):351-356.
[24]	中华人民共和国农业部. 农作物种质资源鉴定技术规程甘蔗: NY/T 1488—2007.[S]. 北京: 中国农业出版社, 2008: 1-4.
[25]	陆鑫, 毛钧, 应雄美, 等. 甘蔗创新种质的因子分析与聚类分析[J]. 西南农业学报, 2011,24(6):2072-2076.
[26]	赵铭钦, 王玉胜, 刘国顺, 等. SPSS软件在烤烟品种综合评价中的应用[J]. 中国农学通报, 2006(10):128-130.
[27]	赵勇, 赵培方, 胡鑫, 等. 基于农艺性状分级对317份甘蔗种质资源的评价[J]. 中国农业科学, 2019,52(4):602-615. DOI URL
[28]	张革民, 杨荣仲, 刘海斌, 等. 割手密主要数量性状的主成分及聚类分析[J]. 西南农业学报, 2006(6):1127-1131.
[29]	刘新龙, 马丽, 蔡青, 等. 云南甘蔗品种表型性状的遗传多样性分析[J]. 植物遗传资源学报, 2010,11(6):703-708.
[30]	陈守良. 中国植物志[M]. 北京: 科学出版社, 1997,10(2):39-44.
[31]	程天聪. 云南甘蔗种质资源考察及有性杂交育种研究[J]. 西南农业学报, 1992(1):14-19.
[32]	Liu X H, Song H Z, Zhang G M, et al. Phenotypic variation and genetic diversity in the collections of Erianthus Arundinaceus (Retz.) Jesw.[J]. Sugar Tech, 2017,19(4):359-367.
[33]	陈勇生, 陈西文, 邓海华, 等. 斑茅蔗BC1后代产量与品质的通径分析[J]. 甘蔗糖业, 2011(2):1-4.
[34]	谢静, 吴建涛, 符成, 等. 甘蔗与斑茅远缘杂交不同世代材料光合特性分析[J]. 分子植物育种, 2018,16(8):2723-2729.
[35]	杨继. 植物种内形态变异的机制及其研究方法[J]. 武汉植物学研究, 1991(2):185-195.
[36]	黄玉新, 段维兴, 张保青, 等. 138份国外引进甘蔗品种(系)宿根性评价[J]. 云南农业大学学报(自然科学版), 2019,34(4):564-570.

序号 No.	编号 Code	来源地 Origin		海拔 Altitude/m		物种 Species	染色体数 Chromosome number
1	82-030	中国云南隆阳		1160		E. arundinaceum	60
2	82-028	中国云南隆阳		635		E. arundinaceum	60
3	82-081	中国云南耿马		1120		E. arundinaceum	40
4	82-085	中国云南思茅		870		E. arundinaceum	40
5	82-113	中国云南勐腊		800		E. arundinaceum	40
6	82-123	中国云南思茅		1140		E. arundinaceum	40
7	82-143	中国云南金平		200		E. arundinaceum	—
序号 No.	编号 Code	来源地 Origin			海拔 Altitude/m	物种 Species	染色体数 Chromosome number
8	83-158	中国云南屏边			570	E. arundinaceum	40
9	83-161	中国云南河口			76	E. arundinaceum	60
10	83-168	中国云南砚山			1500	E .arundinaceum	—
11	83-180	中国云南个旧			1140	E. arundinaceum	—
12	82-135	中国云南红河			900	E. arundinaceum	40
13	82-138	中国云南红河			360	E. arundinaceum	60
14	92-054	中国云南开远			800	E. arundinaceum	60
15	92-052	中国云南富宁			1000	E. arundinaceum	60
16	2018-001	中国云南昆明			1960	E. arundinaceum	—
17	83-218	中国云南泸水			840	E. arundinaceum	—
18	I91-043	中国四川自贡			320	E. arundinaceum	60
19	I91-077	中国四川遂宁			270	E. arundinaceum	60
20	I91-079	中国四川广元			487	E. arundinaceum	—
21	I91-082	中国四川泸州			290	E. arundinaceum	—
22	I91-083	中国四川泸州			290	E. arundinaceum	—
23	I91-084	中国四川江津			280	E. arundinaceum	60
24	I91-085	中国江西			—	E. arundinaceum	—
25	I91-088	中国江西			—	E. arundinaceum	—
26	I91-089	中国江西			—	E. arundinaceum	—
27	II91-033	中国江西萍乡			90	E. arundinaceum	60
28	II91-043	中国江西南昌			10	E. arundinaceum	60
29	II91-048	中国江西南城			30	E. arundinaceum	60
30	II91-101	中国广西岑溪			200	E. arundinaceum	—
31	II91-109	中国广西宾阳			220	E. arundinaceum	—
32	II91-119	中国广西资源			700	E. arundinaceum	60
33	II91-096	中国广东三水			10	E. arundinaceum	—
34	II91-084	中国广东澄海			50	E. arundinaceum	60
35	II91-087	中国广东惠来			50	E. arundinaceum	—
36	II91-083	中国广东澄海			50	E. arundinaceum	—
37	II91-085	中国广东普宁			40	E. arundinaceum	60
38	II91-068	中国福建福州			35	E. arundinaceum	—
39	II91-067	中国福建福州			35	E. arundinaceum	—
40	II91-051	中国福建建宁			420	E. arundinaceum	60
41	II91-010	中国陕西勉县			500	E. arundinaceum	60
42	II91-007	中国陕西汉中			460	E. arundinaceum	60
43	II91-025	中国湖南临湘			60	E. arundinaceum	60
44	II91-018	中国湖北大悟			70	E. arundinaceum	60
45	92-037	中国海南海口			36	E. arundinaceum	—
46	93-066	中国海南通什			310	E. arundinaceum	—
47	93-034	中国海南东方			590	E. arundinaceum	60
48	93-059	中国海南陵水			30	E. arundinaceum	—
49	93-038	中国海南东方			780	E. arundinaceum	—
50	93-036	中国海南东方			870	E. arundinaceum	—
51	93-018	中国海南澄迈			130	E. arundinaceum	60
序号 No.	编号 Code	来源地 Origin	海拔 Altitude/m			物种 Species	染色体数 Chromosome number
52	93-077	中国海南五指山	570			E. arundinaceum	—
53	II91-017	中国河南信阳	130			E. arundinaceum	—
54	2012-001	中国西藏墨脱	1010			E. arundinaceum	40
55	2012-004	中国西藏墨脱	933			E. arundinaceum	40
56	2012-005	中国西藏墨脱	1084			E. arundinaceum	40
57	2012-006	中国西藏墨脱	725			E. arundinaceum	40
58	2012-007	中国西藏墨脱	837			E. arundinaceum	40
59	2012-009	中国西藏墨脱	1110			E. arundinaceum	40
60	2012-010	中国西藏墨脱	1254			E. arundinaceum	40
61	2012-013	中国西藏墨脱	777			E. arundinaceum	40
62	2012-014	中国西藏墨脱	777			E. arundinaceum	40
63	2012-015	中国西藏墨脱	740			E. arundinaceum	40
64	2012-016	中国西藏墨脱	853			E. arundinaceum	40
65	2012-017	中国西藏墨脱	913			E. arundinaceum	40
66	2012-019	中国西藏墨脱	1128			E. arundinaceum	40
67	2012-049	中国西藏察隅	1420			E. arundinaceum	40
68	2012-050	中国西藏察隅	1459			E. arundinaceum	40
69	90-014	中国西藏察隅	1460			E. arundinaceum	40
70	2015-003	缅甸眉苗	932			E. arundinaceum	—
71	2015-053	缅甸仰光	8			E. arundinaceum	—
72	2015-084	缅甸勃固	53			E. arundinaceum	—
73	US63-017	美国	—			E. arundinaceum	—
74	IND81-001	美国	—			E. arundinaceum	—
75	IND81-086	美国	—			E. arundinaceum	—
76	IND81-046	美国	—			E. arundinaceum	—
77	2012-039	中国西藏察隅	1697			E. fulvus	20
78	2012-052	中国西藏察隅	1637			E. fulvus	20
79	83-199	中国四川井研	390			N. porphyrocoma	—
80	I91-135	中国四川遂宁	190			N. porphyrocoma	—
81	82-112	中国云南勐腊	795			M. floridulus	—
82	97-28	—	—			M. floridulus	—
83	88-277	中国云南昆明	1960			S. spontaneum	80
84	88-283	中国云南腾冲	1700			S. spontaneum	64

序号 No.	编号 Code	来源地 Origin		海拔 Altitude/m		物种 Species	染色体数 Chromosome number
1	82-030	中国云南隆阳		1160		E. arundinaceum	60
2	82-028	中国云南隆阳		635		E. arundinaceum	60
3	82-081	中国云南耿马		1120		E. arundinaceum	40
4	82-085	中国云南思茅		870		E. arundinaceum	40
5	82-113	中国云南勐腊		800		E. arundinaceum	40
6	82-123	中国云南思茅		1140		E. arundinaceum	40
7	82-143	中国云南金平		200		E. arundinaceum	—
序号 No.	编号 Code	来源地 Origin			海拔 Altitude/m	物种 Species	染色体数 Chromosome number
8	83-158	中国云南屏边			570	E. arundinaceum	40
9	83-161	中国云南河口			76	E. arundinaceum	60
10	83-168	中国云南砚山			1500	E .arundinaceum	—
11	83-180	中国云南个旧			1140	E. arundinaceum	—
12	82-135	中国云南红河			900	E. arundinaceum	40
13	82-138	中国云南红河			360	E. arundinaceum	60
14	92-054	中国云南开远			800	E. arundinaceum	60
15	92-052	中国云南富宁			1000	E. arundinaceum	60
16	2018-001	中国云南昆明			1960	E. arundinaceum	—
17	83-218	中国云南泸水			840	E. arundinaceum	—
18	I91-043	中国四川自贡			320	E. arundinaceum	60
19	I91-077	中国四川遂宁			270	E. arundinaceum	60
20	I91-079	中国四川广元			487	E. arundinaceum	—
21	I91-082	中国四川泸州			290	E. arundinaceum	—
22	I91-083	中国四川泸州			290	E. arundinaceum	—
23	I91-084	中国四川江津			280	E. arundinaceum	60
24	I91-085	中国江西			—	E. arundinaceum	—
25	I91-088	中国江西			—	E. arundinaceum	—
26	I91-089	中国江西			—	E. arundinaceum	—
27	II91-033	中国江西萍乡			90	E. arundinaceum	60
28	II91-043	中国江西南昌			10	E. arundinaceum	60
29	II91-048	中国江西南城			30	E. arundinaceum	60
30	II91-101	中国广西岑溪			200	E. arundinaceum	—
31	II91-109	中国广西宾阳			220	E. arundinaceum	—
32	II91-119	中国广西资源			700	E. arundinaceum	60
33	II91-096	中国广东三水			10	E. arundinaceum	—
34	II91-084	中国广东澄海			50	E. arundinaceum	60
35	II91-087	中国广东惠来			50	E. arundinaceum	—
36	II91-083	中国广东澄海			50	E. arundinaceum	—
37	II91-085	中国广东普宁			40	E. arundinaceum	60
38	II91-068	中国福建福州			35	E. arundinaceum	—
39	II91-067	中国福建福州			35	E. arundinaceum	—
40	II91-051	中国福建建宁			420	E. arundinaceum	60
41	II91-010	中国陕西勉县			500	E. arundinaceum	60
42	II91-007	中国陕西汉中			460	E. arundinaceum	60
43	II91-025	中国湖南临湘			60	E. arundinaceum	60
44	II91-018	中国湖北大悟			70	E. arundinaceum	60
45	92-037	中国海南海口			36	E. arundinaceum	—
46	93-066	中国海南通什			310	E. arundinaceum	—
47	93-034	中国海南东方			590	E. arundinaceum	60
48	93-059	中国海南陵水			30	E. arundinaceum	—
49	93-038	中国海南东方			780	E. arundinaceum	—
50	93-036	中国海南东方			870	E. arundinaceum	—
51	93-018	中国海南澄迈			130	E. arundinaceum	60
序号 No.	编号 Code	来源地 Origin	海拔 Altitude/m			物种 Species	染色体数 Chromosome number
52	93-077	中国海南五指山	570			E. arundinaceum	—
53	II91-017	中国河南信阳	130			E. arundinaceum	—
54	2012-001	中国西藏墨脱	1010			E. arundinaceum	40
55	2012-004	中国西藏墨脱	933			E. arundinaceum	40
56	2012-005	中国西藏墨脱	1084			E. arundinaceum	40
57	2012-006	中国西藏墨脱	725			E. arundinaceum	40
58	2012-007	中国西藏墨脱	837			E. arundinaceum	40
59	2012-009	中国西藏墨脱	1110			E. arundinaceum	40
60	2012-010	中国西藏墨脱	1254			E. arundinaceum	40
61	2012-013	中国西藏墨脱	777			E. arundinaceum	40
62	2012-014	中国西藏墨脱	777			E. arundinaceum	40
63	2012-015	中国西藏墨脱	740			E. arundinaceum	40
64	2012-016	中国西藏墨脱	853			E. arundinaceum	40
65	2012-017	中国西藏墨脱	913			E. arundinaceum	40
66	2012-019	中国西藏墨脱	1128			E. arundinaceum	40
67	2012-049	中国西藏察隅	1420			E. arundinaceum	40
68	2012-050	中国西藏察隅	1459			E. arundinaceum	40
69	90-014	中国西藏察隅	1460			E. arundinaceum	40
70	2015-003	缅甸眉苗	932			E. arundinaceum	—
71	2015-053	缅甸仰光	8			E. arundinaceum	—
72	2015-084	缅甸勃固	53			E. arundinaceum	—
73	US63-017	美国	—			E. arundinaceum	—
74	IND81-001	美国	—			E. arundinaceum	—
75	IND81-086	美国	—			E. arundinaceum	—
76	IND81-046	美国	—			E. arundinaceum	—
77	2012-039	中国西藏察隅	1697			E. fulvus	20
78	2012-052	中国西藏察隅	1637			E. fulvus	20
79	83-199	中国四川井研	390			N. porphyrocoma	—
80	I91-135	中国四川遂宁	190			N. porphyrocoma	—
81	82-112	中国云南勐腊	795			M. floridulus	—
82	97-28	—	—			M. floridulus	—
83	88-277	中国云南昆明	1960			S. spontaneum	80
84	88-283	中国云南腾冲	1700			S. spontaneum	64

性状 Characteristics	测定指标 Measurement indexes
株高	在成熟期,随机选择5株,测量斑茅茎地面至最高可见肥厚带的长度,结果以平均值表示。
茎径	用所测株高样本,用游标卡尺正对正芽的方向测量斑茅中部节间的直径,结果以平均值表示,精确到0.01 cm。
叶长	在成熟期,随机选择5株斑茅,测量植株+3叶叶片肥厚带至叶尖的长度,结果以平均值表示,精确到0.1 cm。
叶宽	所测叶长的样本中,测量叶片最宽处的长度。结果以平均值表示,精确到0.1 cm。
节间长	在成熟期,随机选择5株,用直尺测量斑茅茎中部最长节间生长带起至叶痕之间的长度,单位为cm。
锤度	在成熟期,随机选择5株斑茅,野生种取地上第3节,在田间用手持折光仪测定锤度,结果以平均值表示,精确到小数点后一位。

性状 Characteristics	测定指标 Measurement indexes
株高	在成熟期,随机选择5株,测量斑茅茎地面至最高可见肥厚带的长度,结果以平均值表示。
茎径	用所测株高样本,用游标卡尺正对正芽的方向测量斑茅中部节间的直径,结果以平均值表示,精确到0.01 cm。
叶长	在成熟期,随机选择5株斑茅,测量植株+3叶叶片肥厚带至叶尖的长度,结果以平均值表示,精确到0.1 cm。
叶宽	所测叶长的样本中,测量叶片最宽处的长度。结果以平均值表示,精确到0.1 cm。
节间长	在成熟期,随机选择5株,用直尺测量斑茅茎中部最长节间生长带起至叶痕之间的长度,单位为cm。
锤度	在成熟期,随机选择5株斑茅,野生种取地上第3节,在田间用手持折光仪测定锤度,结果以平均值表示,精确到小数点后一位。

采集地Origin	变异系数Variable coefficient/%
采集地Origin	株高 Plant height	茎径 Stalk diameter	叶长 Leaf length	叶宽 Leaf width	节间长 Internode length	锤度 Brix	平均值 Average value
中国云南	34.0	22.6	17.0	39.0	28.0	15.4	26.0
中国四川	41.7	25.5	20.6	35.8	33.4	25.2	30.3
中国江西	39.7	18.0	14.2	38.6	49.4	16.7	29.4
中国广西	100.7	21.3	13.7	41.8	61.7	22.4	43.6
中国广东	50.0	15.6	16.4	21.1	28.5	32.4	27.3
中国福建	71.4	38.5	22.0	49.9	38.5	26.3	41.1
中国陕西	115.5	55.1	16.3	72.9	98.9	11.5	61.7
中国河南	13.8	9.0	10.2	13.7	18.0	41.2	17.7
中国湖北	2.0	18.4	10.1	4.2	25.8	1.5	10.3
中国海南	67.6	19.8	15.8	43.7	26.9	8.4	30.4
中国西藏	32.1	14.4	16.3	16.2	11.9	16.4	17.9
缅甸	43.7	12.9	11.0	17.6	10.7	12.1	18.0
美国	82.1	6.8	6.0	25.2	59.0	19.2	33.1
平均	53.4	21.4	14.6	32.3	37.7	19.1	29.8