谷子新品種DUS測(cè)試數(shù)量性狀分級(jí)及遺傳多樣性研究

紀(jì)軍建， 付國慶， 寇淑君， 王 瑤， 左振興， 楊德智， 劉曉婕， 霍阿紅(張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試(張家口)分中心， 河北 張家口 075000)

谷子(Setariaitalica(L.)Beauv.)起源于中國，在中原地區(qū)已有7 000多年的栽培歷史[1]，是中國北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)重要農(nóng)作物，具有耐旱、耐瘠、糧草兼用等特點(diǎn)。位于華北的河北、山西、內(nèi)蒙古等省(區(qū))是中國谷子主產(chǎn)區(qū)，年播種面積約300萬hm2[2]占全國總播種面積的一半以上，河北的張雜谷系列、山西的晉谷系列、內(nèi)蒙古的赤谷系列等品種在全國的谷子生產(chǎn)發(fā)展中有重要貢獻(xiàn)，其中張雜谷系列已經(jīng)走出國門成為我國重要的農(nóng)業(yè)援非項(xiàng)目，在非洲多個(gè)國家大面積推廣。我國目前保存的谷子種質(zhì)資源有27 105份，約占世界谷子資源總量的80%[3-4]，其他主要分布在非洲、歐洲、美洲和大洋洲[5]，如埃塞俄比亞、俄羅斯、羅馬尼亞和澳大利亞等國家。中國是谷子種質(zhì)資源最多、研究最深入的國家。

《中華人民共和國種子法》對(duì)申請(qǐng)品種權(quán)保護(hù)和審定、登記的農(nóng)作物，必須進(jìn)行植物品種DUS測(cè)試，取得DUS測(cè)試合格報(bào)告才能進(jìn)行審定和登記。而DUS測(cè)試中，數(shù)量性狀的測(cè)試尤為重要，因其變異呈現(xiàn)連續(xù)性，需要開展分級(jí)研究，才能準(zhǔn)確、客觀地對(duì)其進(jìn)行描述，數(shù)量性狀分級(jí)科學(xué)與否直接影響測(cè)試的最終結(jié)果，同時(shí)，植物形態(tài)數(shù)量性狀也是在形態(tài)水平上對(duì)遺傳多樣性的闡述，是種質(zhì)資源多樣性評(píng)價(jià)的重要研究內(nèi)容。褚云霞等[6]對(duì)22份非洲菊的11個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了分級(jí)建立；鐘聲遠(yuǎn)等[7]對(duì)32份建蘭的數(shù)量性狀進(jìn)行了分級(jí)研究；左振興等[8]對(duì)30份亞麻的數(shù)量性狀進(jìn)行了變異分析；趙洪等[9]為研制芫荽測(cè)試指南，對(duì)52份芫荽的19個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了分級(jí)建立；郭曉亮等[10]對(duì)6份重齒當(dāng)歸的14個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了分級(jí)研究；于海龍等[11]對(duì)17個(gè)豬肚菇的8個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了分級(jí)研究；章毅穎等[12]對(duì)74份蕹菜的23個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了分級(jí)建立。

國內(nèi)已有較多學(xué)者對(duì)谷子在不同區(qū)域的形態(tài)多樣性進(jìn)行了研究。楊延兵等[13]對(duì)不同生態(tài)區(qū)的12份骨干谷子品種(在山東種植)的7個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了表型鑒定，并對(duì)其進(jìn)行了聚類分析；劉思辰等[14]對(duì)212份山西地方品種(在當(dāng)?shù)胤N植)的15個(gè)性狀進(jìn)行了多樣性分析和聚類分析；周佳敏等[15]對(duì)不同生態(tài)區(qū)的30份谷子(在河南種植)的6個(gè)主要性狀進(jìn)行了多樣性分析；相吉山等[16-17]先后對(duì)435份和120份不同生態(tài)區(qū)谷子(在內(nèi)蒙古種植)的16個(gè)性狀和30個(gè)性狀進(jìn)行了聚類分析；丁銀燈等[1]對(duì)274份不同生態(tài)區(qū)谷子(在新疆種植)的16個(gè)性狀進(jìn)行了聚類分析；屈洋等[18]對(duì)不同生態(tài)區(qū)的31份谷子(在陜西種植)的8個(gè)質(zhì)量性狀和8個(gè)數(shù)量分別進(jìn)行了遺傳多樣性分析，并對(duì)莖稈的兩個(gè)性狀進(jìn)行了聚類分析；元旭朝[19]對(duì)不同生態(tài)區(qū)的387份谷子(在山西種植)的16個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了聚類分析；沈琰等[20]對(duì)黑龍江和吉林兩省的20份典型谷子(在黑龍江種植)的遺傳多樣性進(jìn)行了研究。諸多學(xué)者研究的谷子群體不同，聚類性狀也不同，得出的聚類群也不同。目前尚未見到有關(guān)谷子數(shù)量性狀分級(jí)的研究報(bào)道，也尚無有關(guān)河北谷子品種基本性狀聚類分析的研究報(bào)道，本研究首次對(duì)谷子14個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行了分級(jí)研究，為更客觀更科學(xué)地描述谷子數(shù)量性狀和谷子DUS測(cè)試指南修訂提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試中心近4年來接受申請(qǐng)谷子品種保護(hù)權(quán)的153份新品種為試驗(yàn)材料(表1)，包含河北、山西、內(nèi)蒙古谷子主產(chǎn)區(qū)的主要種植品種及河南、山東、甘肅、浙江、廣東的一些谷子申請(qǐng)品種，較大程度地涵蓋了中國不同生態(tài)區(qū)的谷子品種。

表1 試驗(yàn)材料Table 1 Varieties for the test

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1田間設(shè)計(jì)

試驗(yàn)田位于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試(張家口)分中心壩下試驗(yàn)基地內(nèi)，試驗(yàn)田為栗鈣土壤，長年與大豆進(jìn)行輪作，肥力充沛，采用鋪管噴灌給水技術(shù)。試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，2次重復(fù)，4行區(qū)，行長5 m，設(shè)置株行距為5 cm×40 cm。待谷子4葉期時(shí)進(jìn)行間苗定苗，并根據(jù)需要進(jìn)行澆水、除草，確保植株正常生長各性狀正常表達(dá)。

1.2.2性狀采集

本試驗(yàn)按照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2425—2013《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 谷子》(以下簡稱谷子DUS測(cè)試指南)中要求調(diào)查的性狀和觀測(cè)方法(具體的觀測(cè)部位、觀測(cè)時(shí)期、觀測(cè)株數(shù)等)進(jìn)行性狀調(diào)查和數(shù)據(jù)記載，一共調(diào)查了32個(gè)基本性狀(表2)，其中有14個(gè)數(shù)量性狀、18個(gè)質(zhì)量性狀。對(duì)各數(shù)量性狀的采集為每個(gè)品種每小區(qū)至少選取20株典型株用專用測(cè)量工具逐個(gè)測(cè)量記錄，各質(zhì)量性狀的采集為觀測(cè)每個(gè)品種的整個(gè)小區(qū)植株的器官部位。供試品種在相同地方相同條件下連續(xù)種植2年對(duì)其性狀進(jìn)行觀測(cè)。

表2 基本性狀Table 2 Basic characteristics

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

1.3.1數(shù)量性狀分級(jí)

利用Microsoft Excel 2013軟件處理數(shù)據(jù)，得到數(shù)量性狀最小值、最大值，計(jì)算出平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等。按照最小顯著差法對(duì)各數(shù)量性狀進(jìn)行分級(jí)[21]；應(yīng)用SPSS 25軟件計(jì)算各數(shù)量性狀間的相關(guān)系數(shù)。

1.3.2性狀確定及代碼轉(zhuǎn)化

根據(jù)1.3.1的分級(jí)方法給出各品種的數(shù)量性狀表達(dá)對(duì)應(yīng)的分級(jí)代碼，質(zhì)量性狀則根據(jù)測(cè)試指南的規(guī)定和方法給出相應(yīng)的代碼值。

1.3.3多樣性分析

供試品種的每個(gè)性狀表達(dá)的分級(jí)代碼記為1，其他代碼記為0，由此構(gòu)成性狀的二元矩陣，用于分析供試品種遺傳多樣性。利用PopGen 32軟件分析各性狀的等位變異數(shù)目、有效等位變異數(shù)目和Shannon’s多樣性指數(shù)(H′)[22]。

H′=-∑Piln(Pi)

式中，Pi為某個(gè)性狀第i級(jí)別代碼的品種數(shù)與供試品種總數(shù)的百分比。

利用NTSYSpc-2.10[23]統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算品種間遺傳相似系數(shù)，并對(duì)性狀二元矩陣進(jìn)行UPGMA聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)量性狀的分級(jí)和相關(guān)性分析

153個(gè)參試品種的14個(gè)數(shù)量性狀數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表3。結(jié)果顯示，參試品種的千粒重性狀變異系數(shù)最小，為10.20%；成穗莖數(shù)性狀變異系數(shù)最大，為42.74%。其余性狀變異系數(shù)從小到大依次為：倒二葉寬11.12%、伸長節(jié)節(jié)間數(shù)11.30%、抽穗期12.78%、莖稈粗12.79%、穗粗13.00%、倒二葉長14.24%、出谷率15.52%、穗長15.72%、莖稈長18.14%、穗頸長21.51%、單穗重28.97%、穗單碼籽粒數(shù)41.82%。按照級(jí)差大于等于2倍標(biāo)準(zhǔn)差的要求，將性狀18劃分成代碼為4、5、6的3個(gè)分級(jí)范圍，將性狀6、11、12、14、15、17、20、22、23、25、26、27和性狀28劃分成代碼為3、4、5、6、7的5個(gè)分級(jí)范圍(表4)。

表3 14個(gè)數(shù)量性狀的數(shù)據(jù)Table 3 Data for 14 quantitative characteristics

表4 14個(gè)數(shù)量性狀的分級(jí)Table 4 The grade of 14 quantitative characteristics

利用SPSS 25軟件計(jì)算各數(shù)量性狀間的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果(表5)顯示，性狀6分別與性狀11、12、14、15、17呈極顯著正相關(guān)，與性狀20、28呈極顯著負(fù)相關(guān)；性狀11分別與性狀12、14、15、20、22、23、26和性狀28呈極顯著正相關(guān)，與性狀18呈顯著負(fù)相關(guān)；性狀12分別與性狀14、15、20、22、23、26和性狀28呈極顯著正相關(guān)，與性狀18呈極顯著負(fù)相關(guān)；性狀14分別與性狀15、17、20、22、26和性狀28呈極顯著正相關(guān)，與性狀23、27呈顯著正相關(guān)，與性狀18呈極顯著負(fù)相關(guān)；性狀15分別與性狀17、22、23和性狀26呈極顯著正相關(guān)；性狀17與性狀20呈極顯著負(fù)相關(guān)，與性狀28呈顯著負(fù)相關(guān)；性狀18與性狀25、26、27呈極顯著負(fù)相關(guān)，與性狀20、22呈顯著負(fù)相關(guān)；性狀20分別與性狀22、26和性狀28呈極顯著正相關(guān)，與性狀27呈顯著正相關(guān)；性狀22分別與性狀23、26和性狀28呈極顯著正相關(guān)；性狀23分別與性狀25、26呈極顯著正相關(guān)，與性狀28呈顯著正相關(guān)；性狀25分別與性狀26、27呈極顯著正相關(guān)，與性狀28呈顯著負(fù)相關(guān)；性狀26與性狀27呈極顯著正相關(guān)，與性狀28呈顯著正相關(guān)。

表5 14個(gè)數(shù)量性狀的相關(guān)系數(shù)Table 5 The correlation coefficient of 14 quantitative characteristics

2.2 谷子品種形態(tài)性狀的多樣性分析

對(duì)153份谷子參試品種的32個(gè)形態(tài)性狀的等位變異、有效等位變異和Shannon’s多樣性指數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果(表6)顯示，不同品種間存在較大差異，相同性狀在品種間也表現(xiàn)出不同程度的多樣性，遺傳多樣性指數(shù)平均為0.906 8，依次為：單碼籽粒數(shù)>穗頸長度>莖稈長度>單穗重>剛毛長度>穗長>穗粗>倒二葉長度>倒二葉寬度>抽穗期>花藥顏色>出谷率>莖稈粗度>千粒重>穗形狀>穗碼密度>伸長節(jié)節(jié)間數(shù)>籽粒顏色>穎果顏色>成穗莖數(shù)>植株葉姿>籽粒形狀>剛毛顏色>貓耳葉頂端形狀>幼苗葉姿>穗護(hù)穎顏色>穗頸姿態(tài)>幼苗葉鞘顏色>幼苗葉片顏色>幼苗葉枕花青甙>植株顏色>籽粒胚乳類型。單碼籽粒數(shù)、穗頸長度、莖稈長度、單穗重等表型性狀的多樣性指數(shù)較高，而植株顏色和籽粒胚乳類型的多樣性指數(shù)較低。

表6 153個(gè)谷子品種32個(gè)形態(tài)性狀的多樣性Table 6 Diversity statistics of 32 morphological characteristics of 153 millet varieties

2.3 聚類分析

聚類分析結(jié)果顯示，153個(gè)參試品種32個(gè)性狀的相似系數(shù)分布在0.71～0.99之間。在相似系數(shù)為0.76時(shí)，將參試品種分為六大類(圖1)，各類群體性狀表現(xiàn)見表7。

表7 153份谷子新品種各類群基本性狀特征Table 7 Basic characters of various groups of 153 new millet varieties

圖1 153份谷子新品種基于32個(gè)基本性狀的聚類分析Fig.1 Cluster dendrogram of 153 new millet varieties based on 32 basic characteristics

第Ⅰ類群包括3個(gè)品種，主要性狀特征是抽穗期最短，均值為38.33 d；倒二葉長度最短，均值為30.84 cm；莖稈長最短，均值為78.43 cm；莖稈最細(xì)，均值為5.26 mm；莖稈節(jié)間數(shù)最少，均值為9.20；穗長最短，均值為15.97 cm；單穗重最輕，均值為8.71 g；貓耳葉全部為尖；幼苗葉片全為綠色；幼苗葉鞘全為綠色；葉枕花青甙顯色極弱；剛毛較短，全為綠色；花藥全為白色；植株顏色全為綠色；穗頸姿態(tài)為強(qiáng)彎和勾型；穗形狀為圓錐和紡錘；穗碼密度為疏到中和密表現(xiàn)出一定的跨度；籽粒顏色為黃色和褐色；穎果全為淺黃色；胚乳類型為粳。這類群品種抽穗極早，植株特別矮小，莖稈很細(xì)，果穗極短且單穗重很輕，產(chǎn)量較低。

第Ⅱ類群包括3個(gè)品種，主要性狀特征是抽穗期為中，均值為63.33 d；倒二葉長度為中，均值為42.23 cm；莖稈長為中短，均值為115.26 cm；莖稈粗為中，均值為7.23 mm；莖稈節(jié)間數(shù)為中多，均值為14.57；穗長和穗粗均為中，均值分別為20.92 cm和27.22 mm；單穗重較輕，均值為13.32 g；貓耳葉為尖和尖到圓；幼苗葉片顏色為黃綠色和綠色；幼苗葉鞘顏色全為綠色；葉枕花青甙顯色極弱；剛毛長度為中長，全部為綠色；花藥顏色為白色和褐色，沒有黃色；植株顏色全為綠色；穗頸姿態(tài)全為勾型；穗形狀為圓筒和棍棒；穗碼密度為中密；籽粒全為黃色；穎果全為淺黃色；胚乳類型為粳。這類群品種最突出的性狀為果穗形狀為圓筒和棍棒且單碼籽粒數(shù)最少，其他性狀表現(xiàn)為，生育期為中，植株群體長勢(shì)偏弱，出谷率偏低，產(chǎn)量較低。

第Ⅲ類群包括1個(gè)品種，主要性狀特征是抽穗期為中早，均值為56.00 d；倒二葉長度為中，均值為43.40 cm；莖稈長為中，均值為135.45 cm；莖稈粗為中粗，均值為8.68 mm；莖稈節(jié)間數(shù)為中，均值為11.20；穗長度為長，穗粗度為粗，均值分別為27.71 cm和40.20 mm；單穗重為極高，均值為24.34 g；貓耳葉為尖到圓；幼苗葉片為綠色；幼苗葉鞘為淺紫色；葉枕花青甙顯色為中；剛毛長度為短，顏色為綠色；花藥為褐色；植株顏色為綠色；穗頸姿態(tài)為勾型；穗形狀為紡錘；穗碼密度為疏；籽粒為黃色；穎果為淺黃色；胚乳類型為粳。這類群只有1個(gè)品種，主要性狀表現(xiàn)為果穗最長最粗，且單穗重最重，其他性狀表現(xiàn)為抽穗期為中早，花藥顏色為褐色，產(chǎn)量處于較高水平。

第Ⅳ類群包括138個(gè)品種，主要性狀特征是抽穗期為中，均值為64.71 d；倒二葉長度為中長，均值為47.93 cm；莖稈長為長，均值為151.41 cm；莖稈粗為中，均值為8.79 mm；莖稈節(jié)間數(shù)為中，均值為13.92；穗長為中長，穗粗為中粗，均值分別為25.80 cm和27.44 mm；單穗重較重，均值為22.26 g；貓耳葉為尖和尖到圓；幼苗葉片顏色為黃綠色和綠色；幼苗葉鞘顏色為綠色和淺紫色；葉枕花青甙顯色為極弱和中；剛毛長度從短到長包含全部類型，剛毛顏色為綠色和紫色；花藥顏色為白色、黃色 和褐色；植株顏色為黃色、綠色、淺紫色和中等紫色；穗頸姿態(tài)為強(qiáng)彎和勾型；穗形狀為圓錐、紡錘、圓筒和棍棒；穗碼密度為疏到中、中和中到密；籽粒顏色為黃色、紅色、褐色和黑色；穎果顏色為白色、灰綠色、淺黃色和中等黃；胚乳類型為粳。這類群包括了絕大多數(shù)供試品種，生育期為中，植株群體長勢(shì)中等，沒有表現(xiàn)突出的性狀，產(chǎn)量為中等水平。

第Ⅴ類群包括7個(gè)品種，主要性狀特征是抽穗期極晚，均值為77.14 d；倒二葉長度為中長，均值為45.39 cm；莖稈長為中長，均值為120.31 cm；莖稈為中粗，均值為8.90 mm；莖稈節(jié)間數(shù)最多，均值為16.13；穗長、穗粗都為中，均值分別為21.55 cm和22.81 mm；單穗重為中，均值為14.65 g；貓耳葉為尖和尖到圓；幼苗葉片為綠色和淺紫色；幼苗葉鞘為綠色和中紫色；葉枕花青甙顯色為極弱和強(qiáng)；剛毛長度為短到中和中，顏色為綠色和紫色；花藥為白色和褐色；植株顏色為黃色和綠色；穗頸姿態(tài)為強(qiáng)彎和勾型；穗形狀為圓錐和圓筒；穗碼密度為中和中到密；籽粒為黃色和褐色；穎果全為中等黃；胚乳類型為粳。這類群最突出的性狀為抽穗期最晚，穗頸長最短，其植株群體長勢(shì)中等，產(chǎn)量為中等水平。

第Ⅵ類群包括1個(gè)品種，其主要性狀特征是抽穗期極晚，為73.00 d；倒二葉長度為長，品種內(nèi)均值為57.65 cm；莖稈長度為長，品種內(nèi)均值為154.70 cm；莖稈粗度為粗，品種內(nèi)均值為9.55 mm；莖稈節(jié)間數(shù)較多，品種內(nèi)均值為15.50；穗長、穗粗都為中，品種內(nèi)均值分別為20.20 cm和25.50 mm；單穗重較重，品種內(nèi)均值為16.05 g；貓耳葉為尖；幼苗葉片為綠色；幼苗葉鞘為綠色；葉枕花青甙顯色為極弱；剛毛長度為短到中，顏色為綠色；花藥為白色；植株顏色為綠色；穗頸姿態(tài)為勾型；穗形狀為圓筒；穗碼密度為中密；籽粒為黃色；穎果為淺黃色；胚乳類型為粳。這類群品種最突出的性狀為株高最高、倒二葉最長、莖稈最長最粗，植株群體長勢(shì)最為茂盛，而穗部性狀表現(xiàn)為中，產(chǎn)量為中等水平。

綜合分析各類群，不同類群之間存在差異明顯的性狀，其中XIN 25048品種的抽穗期極早，XIN 31919品種的產(chǎn)量最高，XIN 36463品種的抽穗期最晚、出谷率最高，這些品種可作為親本材料為培育華北優(yōu)良春谷品種提供幫助。

3 討論與結(jié)論

數(shù)量性狀的表達(dá)常常因受外部天氣變化和生長環(huán)境的不同而發(fā)生不同程度的年度間、區(qū)域間的變化，因此不同作物的測(cè)試指南中，對(duì)數(shù)量性狀的表達(dá)狀態(tài)都不是直接給出具體數(shù)值，而是用相應(yīng)的一套標(biāo)準(zhǔn)品種作為標(biāo)尺來矯正每個(gè)生長周期中外界環(huán)境對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。對(duì)數(shù)量性狀的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分級(jí)，選擇出各性狀對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種是制定、修訂測(cè)試指南的前提條件，也是最重要最關(guān)鍵的部分，由于測(cè)試指南制定初期，受到當(dāng)時(shí)育種水平的限制，并未考慮品種間的繁殖類型和品種內(nèi)的一致性程度，以致某些性狀分級(jí)不能對(duì)品種進(jìn)行正確全面真實(shí)的描述。本研究采用級(jí)差大于等于兩倍平均標(biāo)準(zhǔn)差的方法對(duì)數(shù)量性狀進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)常規(guī)使用標(biāo)準(zhǔn)的1～9級(jí)的尺度，同時(shí)參照可以使用隱藏、有限或濃縮的尺度[24]的原則，在本試驗(yàn)中建立了3～7和4～6的不完整分級(jí)尺度，如果能搜集更全面的品種了解到對(duì)應(yīng)性狀的極值不會(huì)再有大小變化，那3～7和4～6的不完整分級(jí)尺度可以轉(zhuǎn)換為1～5和1～3的濃縮尺度。

隨著現(xiàn)代谷子育種事業(yè)的不斷發(fā)展和谷子新品種的不斷涌現(xiàn)，尤其是雜交谷子的成功培育，導(dǎo)致現(xiàn)有谷子測(cè)試指南中很多數(shù)量性狀的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)已不再適用，比如指南中對(duì)倒二葉長、寬的分級(jí)均為1～5，本試驗(yàn)有很多品種的倒二葉長、寬的級(jí)數(shù)不同程度地超出5級(jí)，如果根據(jù)指南劃分只能都劃分為5級(jí)，而實(shí)際上長寬都有不同程度的差別。指南中對(duì)植株伸長節(jié)間數(shù)的分級(jí)為1～5、出谷率的分級(jí)為1～3和千粒重的分級(jí)為1～3，通過本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析顯示，這些性狀分級(jí)區(qū)間太短，不能有效地區(qū)分開不同的品種。

種質(zhì)資源是生物學(xué)研究和育種改良的重要基礎(chǔ)[25]，農(nóng)藝性狀描述是種質(zhì)資源研究和新品種保護(hù)、審定、登記的基本方法和途徑，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同作物采用不同的研究方法對(duì)搜集到的種質(zhì)資源和申請(qǐng)品種保護(hù)的新品種進(jìn)行遺傳多樣性評(píng)價(jià)、核心種質(zhì)庫構(gòu)建、性狀關(guān)聯(lián)分析[26-28]，為促進(jìn)育種事業(yè)更快更好的發(fā)展。隨著育種水平的不斷提高，谷子育成品種快速增加，國內(nèi)以河北、山西、內(nèi)蒙古為主產(chǎn)區(qū)，河北的張雜谷系列品種、山西的晉谷系列品種、內(nèi)蒙古的赤谷系列等品種表現(xiàn)優(yōu)良，豐富的新品種不斷地豐富了中國谷子種質(zhì)資源，也為全國的谷子生產(chǎn)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

本試驗(yàn)按照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2425—2013《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 谷子》的要求，對(duì)谷子14個(gè)數(shù)量性狀和18個(gè)質(zhì)量性狀的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，多樣性指數(shù)最大的性狀為穗的單碼籽粒數(shù)(1.890 7)，最小的性狀為籽粒胚乳類型(0.040 0)。相吉山等[16]對(duì)國內(nèi)不同生態(tài)區(qū)的435份谷子進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，8個(gè)性狀中穗下節(jié)長度的多樣性指數(shù)最大，為2.100 0。王海崗等[29]對(duì)國內(nèi)外的874份谷子的9個(gè)性狀研究發(fā)現(xiàn)，單穗重的多樣性指數(shù)最大，為1.84。王春芳[30]對(duì)國內(nèi)外的262份谷子的12個(gè)性狀進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，單穗重的多樣性指數(shù)最大，為2.087。本研究結(jié)果與之不同，原因是分析方法不同、品種類型不同以及研究的性狀數(shù)量不同。本研究發(fā)現(xiàn)，除了穗剛毛長度和花藥顏色的多樣性指數(shù)為1.457 2和1.073 9外，其他14個(gè)數(shù)量性狀的多樣性指數(shù)均大于16個(gè)質(zhì)量性狀的。

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，籽粒胚乳類型的多樣性指數(shù)極低，為0.040 0。倒二葉長、倒二葉寬與影響產(chǎn)量的性狀單穗重[31-34]均呈極顯著正相關(guān)，而倒二葉長與倒二葉寬也呈極顯著正相關(guān)，所以建議在谷子DUS測(cè)試指南中去掉籽粒胚乳類型和倒二葉寬兩個(gè)性狀，以遵循性狀測(cè)量簡便快捷的原則，減少工作量提高工作效率。

本試驗(yàn)對(duì)153份谷子新品種的32個(gè)基本性狀進(jìn)行聚類，結(jié)果分為六大類群。丁銀燈等[35]對(duì)國內(nèi)外的124份谷子的16個(gè)性狀進(jìn)行聚類，分為六大類群。陳茜午等[36]對(duì)56份谷子的7個(gè)性狀進(jìn)行聚類，分為四大類群。任芹勇等[31]對(duì)中國不同生態(tài)區(qū)的65份谷子的10個(gè)性狀進(jìn)行聚類，分為五大類群。秦嶺等[37]對(duì)華北夏谷區(qū)的20份谷子主栽品種進(jìn)行聚類，分為3個(gè)類群。不同的研究得出不同的聚類結(jié)果，首先，這跟谷子品種收集的多少有關(guān)，其次，不同的生態(tài)區(qū)谷子性狀表達(dá)不同，最重要的是跟研究的性狀個(gè)數(shù)有很大關(guān)系。性狀選擇得越多，聚類結(jié)果才更具有代表性。本研究首次采用中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2425—2013《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 谷子》[38]中對(duì)谷子DUS測(cè)試的全部性狀要求，對(duì)153份谷子32個(gè)基本性狀系統(tǒng)地進(jìn)行聚類分析，其中XIN 25048品種表現(xiàn)出極早的抽穗期，只有26 d；單獨(dú)作為一類群的XIN 31919品種表現(xiàn)出高產(chǎn)性狀：穗長27.71 cm，單穗重24.34 g；XIN 36463品種表現(xiàn)晚抽穗期(85 d)，高出谷率(84.40%)。這幾個(gè)性狀優(yōu)良的谷子可為雜交谷子育種做親本參考，從而提高優(yōu)質(zhì)品種利用，推進(jìn)育種事業(yè)發(fā)展。另外本研究發(fā)現(xiàn)，來自浙江的3份谷子品種在河北張家口不能正常抽穗，這可能跟谷子屬于光溫敏感作物、地理來源差異大導(dǎo)致在異地不能正常成熟[39-40]有關(guān)。因此在各不同生態(tài)地區(qū)引種時(shí)要充分考慮這一點(diǎn)。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，測(cè)試指南中有些谷子標(biāo)準(zhǔn)品種的頂部葉片葉脈基部有不同程度的花青甙顯色程度、植株葉鞘有不同程度的花青甙顯色程度、穗頸有花青甙顯色有無的區(qū)別，這三個(gè)性狀都滿足測(cè)試指南性狀的選擇標(biāo)準(zhǔn)[41]，建議應(yīng)當(dāng)盡快把這些性狀加入測(cè)試指南，以用來更好更準(zhǔn)確地區(qū)別谷子品種，為種業(yè)發(fā)展提供幫助。