劉周杰 劉 燁 劉春穎 張 泱 劉拴成 穆俊祥

（集寧師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 內(nèi)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(guó)主要糧食、飼料和飼草作物。 燕麥喜寒涼、耐干旱、抗鹽堿，生長(zhǎng)期短，主要分布在內(nèi)蒙古的烏蘭察布市、 河北壩上及壩下高寒地區(qū)和山西的太行山及呂梁山地區(qū)[1]。 其中烏蘭察布市燕麥種植面積占全國(guó)燕麥種植面積的20%， 占內(nèi)蒙古自治區(qū)燕麥種植面積的60%左右， 種植面積和產(chǎn)量均居全國(guó)地級(jí)市之首，并且2018 年中國(guó)食品工業(yè)協(xié)會(huì)譽(yù)名烏蘭察布市為“中國(guó)燕麥之都”。 目前，燕麥產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為烏蘭察布市農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收的重要途徑之一[2]。但烏蘭察布地區(qū)在燕麥生產(chǎn)上還存在著品種單一、產(chǎn)量低、商品性差等諸多問題，種質(zhì)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(yán)重阻礙了烏蘭察布地區(qū)燕麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2-3]。 因此，引進(jìn)燕麥新品種，選育適合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的燕麥品種，對(duì)促進(jìn)烏蘭察布市燕麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要作用[4]。 本研究通過鑒定15 個(gè)不同燕麥品種（系）的表型特征、農(nóng)藝性狀并進(jìn)行遺傳多樣性分析， 評(píng)價(jià)其各自表現(xiàn)及優(yōu)劣差異，為烏蘭察布市燕麥優(yōu)良種質(zhì)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(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所引進(jìn)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(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于烏蘭察布市集寧區(qū)集寧師范學(xué)院園藝實(shí)訓(xùn)基地，北緯41°、東經(jīng)113°，海拔1 417 m，試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，肥力中等、均勻，前茬作物為向日葵。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在集寧師范學(xué)院園藝實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行。2022 年5 月17 日播種，試驗(yàn)田間設(shè)計(jì)采取隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積1.2 m×3.0 m，每品種設(shè)3 個(gè)重復(fù)，種植前進(jìn)行土地平整和翻耕，施優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥22.5 t/hm2，施種肥磷酸二銨75 kg/hm2。 到拔節(jié)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(gè)生育期中耕除草2 次，水分來源為自然降水，其余管理同當(dāng)?shù)卮筇锕芾怼?/p>

1.4 調(diào)查項(xiàng)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(shí)每品種每小區(qū)選取有代表性的10 株調(diào)查株高、穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、單株穗數(shù)；室內(nèi)考查種子長(zhǎng)度、種子寬度、千粒重等性狀；等種子自然晾干后，測(cè)定千粒重；每小區(qū)全部收獲并測(cè)產(chǎn)，折算成畝產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2007 和SPSS 20.0 數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 遺傳多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener 指數(shù)（H′）， 計(jì)算公式為H′＝∑PilnPi， 其中Pi為某性狀第i個(gè)品種出現(xiàn)的頻率[5]，聚類方法采用最長(zhǎng)距離法。

2 結(jié)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(hào)和小莜麥3 個(gè)品系的生育期最長(zhǎng)，為108 d。 農(nóng)家品種1、農(nóng)家品種2 和白燕3 號(hào)3 個(gè)品系的生育期最短，為87 d。 烏蘭察布市前山地區(qū)無霜期為120 d，所選的15 個(gè)品種（系）均能在烏蘭察布前山地區(qū)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(nóng)藝性狀表現(xiàn)及遺傳多樣性分析

對(duì)15 個(gè)燕麥品種（系）的主要表型和農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，結(jié)果（表3、表4）表明，在表型和農(nóng)藝性狀方面不同燕麥品種之間均存在極顯著差異， 同時(shí)也具有較高的變異度。 其中， 變異系數(shù)最大的農(nóng)藝性狀為分蘗數(shù)， 高達(dá)45.11%， 且分蘗數(shù)最高的品種壩燕7 號(hào)分蘗數(shù)為5.37 個(gè)，分蘗數(shù)最低的為品7 號(hào)，僅為1.37 個(gè)；株高的變異系數(shù)最小，為11.56%，這說明15 個(gè)燕麥品種（系）的株高相對(duì)較為穩(wěn)定，而分蘗數(shù)的變異程度較大。 此外，不同燕麥品種（系）穗長(zhǎng)的變化范圍為16.48～25.55 cm，其中烏莜1 號(hào)最高、農(nóng)家品種1 最低； 葉長(zhǎng)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(gè)性狀均是蒙燕1 號(hào)最高； 單株穗數(shù)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(chǎn)量在2 527.78～5 522.22 kg/hm2之間，最低的是農(nóng)家品種1，屬于裸燕麥，最高的是皮燕麥壩燕7 號(hào)。 這說明15 個(gè)燕麥品種在表型和農(nóng)藝性狀方面變異類型豐富，選擇基礎(chǔ)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(shù)（H′）大小在2.62～2.70 之間， 這也說明各農(nóng)藝性狀具有豐富的多樣性，遺傳基礎(chǔ)廣、差異大，預(yù)期能夠通過種間雜交的育種手段繁育出優(yōu)異的品種。

表3 15 份燕麥品種（系）的主要表型和農(nóng)藝性狀

表4 主要表型性狀描述性統(tǒng)計(jì)及差異性

2.3 燕麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析

15 個(gè)燕麥品種（系）的10 個(gè)性狀間均存在不同程度的相關(guān)性（表5）。 其中，產(chǎn)量與穗長(zhǎng)、種子長(zhǎng)度、種子寬度、千粒重呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.668、0.728、0.756、0.723，產(chǎn)量與分蘗數(shù)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.602，說明穗長(zhǎng)、種子長(zhǎng)度、種子寬度、 千粒重和分蘗數(shù)這幾個(gè)性狀對(duì)燕麥產(chǎn)量影響較大；千粒重與分蘗數(shù)、單株穗數(shù)、種子長(zhǎng)度、種子寬度呈顯著正相關(guān)性，這說明分蘗數(shù)、單株穗數(shù)、種子寬度、長(zhǎng)度影響千粒重；種子寬度與種子長(zhǎng)度、單株穗數(shù)、葉寬呈極顯著正相關(guān)；種子長(zhǎng)度與分蘗數(shù)、單株穗數(shù)呈顯著正相關(guān)性，與葉寬呈顯著正相關(guān)；單株穗數(shù)與分蘗數(shù)呈極顯著正相關(guān)；葉寬和穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)呈極顯著正相關(guān)；穗長(zhǎng)和株高呈極顯著正相關(guān)。

表5 主要性狀的相關(guān)性分析

2.4 燕麥品種（系）農(nóng)藝性狀聚類分析

采用組間連接法對(duì)燕麥種質(zhì)資源的10 個(gè)性狀進(jìn)行了聚類分析（圖1），在歐氏距離為9 時(shí)將15 份燕麥材料劃分為3 個(gè)類群， 類群1 包括2 個(gè)亞群，第1 亞群有3 個(gè)品種，分別為農(nóng)家品種1、農(nóng)家品種2 和白燕2 號(hào)，屬于早熟低產(chǎn)型，生育期均為87 d，平均產(chǎn)量為2 607 kg/hm2，且有較強(qiáng)的抗逆性；第2 個(gè)亞群有5 個(gè)品種， 分別為品7 號(hào)、 壩莜1 號(hào)、 烏莜1 號(hào)、壩莜18 號(hào)、蒙燕2 號(hào)，這類種質(zhì)的株高較高、產(chǎn)量稍高、生育期稍長(zhǎng)。 類群2 包含4 個(gè)品種，分別為白燕7 號(hào)、莜麥、小莜麥、壩莜9 號(hào)，這一類種質(zhì)屬于中熟高產(chǎn)型，且株型挺立，有較好的抗倒伏性。類群3包含3 個(gè)品種， 分別為烏燕3 號(hào)、 壩燕7 號(hào)和蒙燕1 號(hào)， 屬于晚熟高產(chǎn)型， 且為皮燕麥， 生育期長(zhǎng)達(dá)108 d，產(chǎn)量最高，可以作為高產(chǎn)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(jié)論

品種遺傳多樣性和評(píng)價(jià)對(duì)新品種選育、 優(yōu)異種質(zhì)資源的挖掘和創(chuàng)制新種質(zhì)等方面具有重要意義[6]。本試驗(yàn)對(duì)15 個(gè)燕麥品種（系）的主要表型和農(nóng)藝性狀進(jìn)行了遺傳多樣性、 相關(guān)性與聚類分析， 結(jié)果表明，15 個(gè)燕麥品種（系）在生育期、株高、穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)、千粒重及產(chǎn)量等11 個(gè)表型和農(nóng)藝性狀上具顯著的差異和豐富的變異；其中單株穗數(shù)、種子長(zhǎng)度、分蘗數(shù)、千粒重及籽粒產(chǎn)量具有較大的變異，變異系數(shù)在22.68%～45.11%之間，株高、穗長(zhǎng)、葉長(zhǎng)等5 個(gè)性狀的變異系數(shù)均低于20%。 各性狀的品種間遺傳多樣性指數(shù)（H′）大小在2.62～2.70 之間，這也說明各農(nóng)藝性狀具有豐富的多樣性，遺傳基礎(chǔ)相對(duì)較廣、改良潛力較大。 在相關(guān)性分析中，產(chǎn)量與穗長(zhǎng)、種子長(zhǎng)度、種子寬度、千粒重呈極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.668、0.728、0.756、0.723， 與分蘗數(shù)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.602，說明穗長(zhǎng)、種子長(zhǎng)度、種子寬度、千粒重和分蘗數(shù)這幾個(gè)性狀對(duì)燕麥平均產(chǎn)量影響較大。 利用表型和農(nóng)藝性狀上種質(zhì)資源的遺傳多樣性，雖然簡(jiǎn)單、直觀、方便，但需要觀察的數(shù)據(jù)多、工作量大，且主觀誤差較大，同時(shí)受環(huán)境影響也大，因此有一定的局限性，所以為更準(zhǔn)確地研究遺傳多樣性，還需從細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)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(yùn)用于多種作物種質(zhì)資源的分類與遺傳多樣性研究上， 而且此方法可以彌補(bǔ)少數(shù)性狀觀察和直觀評(píng)價(jià)研究多樣性的不足[8]，本研究借助于聚類分析將15 個(gè)燕麥品種（系）分成3 類種質(zhì)群，每類種質(zhì)群各有特征和優(yōu)點(diǎn)。 第1 類種質(zhì)群生育期較短， 有較強(qiáng)的抗逆性， 適合作為烏蘭察布市后山地區(qū)品種選育的種質(zhì)資源；第2 類種質(zhì)群屬于中熟高產(chǎn)型， 且株型挺立， 有較好的抗倒伏性； 第3 類種質(zhì)群屬于晚熟高產(chǎn)型，且為皮燕麥，生育期長(zhǎng)達(dá)108 d，產(chǎn)量高，這3 個(gè)類群均可作為烏蘭察布地區(qū)燕麥雜交組配親本的材料。