地理因子对青藏高原野生垂穗披碱草表型及种子产量的影响

doi:10.11686/cyxb2024009

摘要/Abstract

摘要：

以青藏高原地区不同来源的20份垂穗披碱草为研究对象，在青海省海北藏族自治州海晏县探究地理因子对其表型性状和种子产量的影响。选择出适宜采集垂穗披碱草材料的地理位置和海拔梯度，旨在为青藏高原垂穗披碱草种质资源的筛选和品种选育提供理论依据。结果表明：垂穗披碱草表型性状变异系数为6.560%~33.164%，各性状多样性指数均在1.4以上，说明种质资源具有丰富的遗传多样性。结构方程表明：旗叶长、花序长、穗轴第一节间长和单序籽粒重是影响种子产量的最主要影响因子；相关性分析发现，旗叶长、花序长、穗轴第一节间长、单序籽粒重以及种子产量受地理因子影响较大，均随着海拔的升高而降低，随着经度、纬度的升高而升高。通过聚类分析得出，分布在海拔为2600~3350 m，经度为101° E左右和纬度为35°-37° N的植物叶部和穗部性状表现优异并且具有丰富的变异类型，可以在此区域进行优良垂穗披碱草种质资源的筛选和品种选育。

关键词: 垂穗披碱草, 表型性状, 种子产量性状, 地理因子

Abstract:

This research explored the effects of geographic factors on phenotypic traits and seed yield in Haiyan County， Haibei Tibetan Autonomous Prefecture， Qinghai Province， using 20 lines of Elymus nutans from different sources in the Tibetan Plateau region. A range of geographic locations and altitudinal gradients were selected for the collection of E.nutans， with the aim of providing a theoretical basis for the screening of E.nutans resources and breeding varieties on the Tibetan Plateau. The results were as follows： The coefficients of variation of the phenotypic traits ranged from 6.560% to 33.164%， and the diversity indices of each trait were above 1.4， indicating that the germplasm resources have rich genetic diversity. A structural equation model showed that flag leaf length， inflorescence length， rachis length of the first internode and seed weight per inflorescence were the most important factors affecting the seed yield of E. nutans. Correlation analysis showed that flag leaf length， inflorescence length， rachis length of the first internode， seed weight per inflorescence and seed yield were more affected by geographic factors. Values for all of the above phenotypic traits decreased with increasing altitude and increased with increasing longitude and latitude. Through cluster analysis， it was concluded that plants found in the altitude range of 2600-3350 m， at longitudes near 101° E and in the latitude range between 35°-37° N have excellent values for leaf and spike traits and are rich in varietal type. Therefore this area can be used for the selection and breeding of the germplasm resources of the excellent E. nutans.

Key words: Elymus nutans, phenotype trait, seed production traits, geographical factors

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图/表 12

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采集编号 Collection number	来源地 Sources	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	海拔 Altitude （m）	生境 Habitat
15-070	青海省大通县Datong， Qinghai	101°37′35″	37°09′10″	2960	路边Roadside
15-087	青海省大通县Datong， Qinghai	101°36′07″	37°08′10″	2810	路边Roadside
15-207	青海省大通县Datong， Qinghai	101°45′48″	37°00′38″	2600	路边Roadside
16-121	青海省门源县Menyuan， Qinghai	101°14′38″	37°37′03″	3130	路边Roadside
16-177	青海省门源县Menyuan， Qinghai	101°13′25″	37°45′13″	3350	河边滩地River beach
16-330	青海省大通县Datong， Qinghai	101°49′39″	36°58′48″	2980	山坡草地Hillside grassland
16-383	青海省大通县Datong， Qinghai	101°11′32″	37°08′08″	3040	封育草场Enclosure grassland
17-123	青海省湟中县Huangzhong， Qinghai	101°40′52″	36°18′09″	2915	山坡草地Hillside grassland
17-221	青海省龙羊峡Longyang gorge， Qinghai	101°03′43″	36°16′35″	3280	封育草场Enclosure grassland
17-359	青海省玛多县Maduo， Qinghai	98°57′36″	35°22′45″	4296	路边Roadside
18-023	青海省贵德县Guide， Qinghai	101°18′10″	35°48′38″	3200	路边Roadside
18-114	青海省贵南县Guinan， Qinghai	100°39′22″	35°38′45″	3080	路边Roadside
18-175	青海省兴海县Xinghai， Qinghai	100°14′49″	35°41′41″	2740	路边Roadside
20-056	青海省河南县Henan， Qinghai	101°20′27″	34°52′12″	3763	路边Roadside
20-081	青海省泽库县Zeku， Qinghai	101°31′09″	34°34′43″	3648	公路旁草场Grassland by the road
20-088	青海省泽库县Zeku， Qinghai	101°28′32″	35°13′32″	3894	路边Roadside
20-100	青海省泽库县Zeku， Qinghai	101°06′34″	35°16′12″	3527	路边Roadside
20-436	西藏拉孜县Lazi， Tibet	87°38′56″	29°05′30″	4010	农田边By the farmland
20-439	西藏拉孜县Lazi， Tibet	87°52′13″	29°20′13″	3940	河边滩地River beach
20-479	西藏当雄县Dangxiong， Tibet	91°27′20″	30°34′05″	4500	沼泽草甸Swamp meadow

采集编号 Collection number	来源地 Sources	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	海拔 Altitude （m）	生境 Habitat
15-070	青海省大通县Datong， Qinghai	101°37′35″	37°09′10″	2960	路边Roadside
15-087	青海省大通县Datong， Qinghai	101°36′07″	37°08′10″	2810	路边Roadside
15-207	青海省大通县Datong， Qinghai	101°45′48″	37°00′38″	2600	路边Roadside
16-121	青海省门源县Menyuan， Qinghai	101°14′38″	37°37′03″	3130	路边Roadside
16-177	青海省门源县Menyuan， Qinghai	101°13′25″	37°45′13″	3350	河边滩地River beach
16-330	青海省大通县Datong， Qinghai	101°49′39″	36°58′48″	2980	山坡草地Hillside grassland
16-383	青海省大通县Datong， Qinghai	101°11′32″	37°08′08″	3040	封育草场Enclosure grassland
17-123	青海省湟中县Huangzhong， Qinghai	101°40′52″	36°18′09″	2915	山坡草地Hillside grassland
17-221	青海省龙羊峡Longyang gorge， Qinghai	101°03′43″	36°16′35″	3280	封育草场Enclosure grassland
17-359	青海省玛多县Maduo， Qinghai	98°57′36″	35°22′45″	4296	路边Roadside
18-023	青海省贵德县Guide， Qinghai	101°18′10″	35°48′38″	3200	路边Roadside
18-114	青海省贵南县Guinan， Qinghai	100°39′22″	35°38′45″	3080	路边Roadside
18-175	青海省兴海县Xinghai， Qinghai	100°14′49″	35°41′41″	2740	路边Roadside
20-056	青海省河南县Henan， Qinghai	101°20′27″	34°52′12″	3763	路边Roadside
20-081	青海省泽库县Zeku， Qinghai	101°31′09″	34°34′43″	3648	公路旁草场Grassland by the road
20-088	青海省泽库县Zeku， Qinghai	101°28′32″	35°13′32″	3894	路边Roadside
20-100	青海省泽库县Zeku， Qinghai	101°06′34″	35°16′12″	3527	路边Roadside
20-436	西藏拉孜县Lazi， Tibet	87°38′56″	29°05′30″	4010	农田边By the farmland
20-439	西藏拉孜县Lazi， Tibet	87°52′13″	29°20′13″	3940	河边滩地River beach
20-479	西藏当雄县Dangxiong， Tibet	91°27′20″	30°34′05″	4500	沼泽草甸Swamp meadow

项目 Item	性状 Trait	平均值 Mean	标准差 Standard deviation	最小值 Minimum	最大值 Maximum	极差 Range	变异系数 Coefficient of variation （%）	多样性指数 H′	广义遗传力 H²
叶部性状 Leaf trait	叶层高度TH （cm）	13.938	3.052	8.667	18.667	10.000	21.898	1.917	0.986
	旗叶长FL （cm）	8.840	1.701	6.417	12.400	5.983	19.241	1.670	0.979
	旗叶宽FW （cm）	0.657	0.098	0.483	0.889	0.406	14.894	1.496	0.945
穗部性状 Spike trait	花序长IL （cm）	16.812	2.756	12.643	22.214	9.571	16.392	1.878	0.989
	花序宽IW （cm）	1.666	0.439	0.629	2.929	2.300	26.328	1.709	0.986
	穗轴第一节间长RL （cm）	2.026	0.672	1.343	4.033	2.690	33.164	1.713	0.961
	小穗数SN （No.）	35.939	5.650	27.571	46.400	18.829	15.722	1.904	0.977
	小花数FN （No.）	3.550	0.387	2.833	4.000	1.167	10.889	1.617	0.916
	单序籽粒数SNi （No.）	94.921	10.305	79.800	113.200	33.400	10.856	1.817	0.990
	单序籽粒重SWi （g）	0.588	0.146	0.388	1.000	0.613	24.864	1.848	0.959
籽粒性状 Grain trait	内稃长LP （mm）	9.210	0.647	7.953	10.353	2.400	7.023	1.973	0.958
	外稃长LL （mm）	9.798	0.643	8.608	10.888	2.280	6.560	1.895	0.951
	芒长AL （mm）	14.123	2.567	9.848	20.753	10.905	18.179	1.822	0.985
	种子长SL （mm）	6.971	0.390	6.163	7.962	1.799	5.601	1.861	0.866
	种子宽SW （mm）	0.826	0.105	0.665	1.170	0.505	12.665	1.713	0.860
	千粒重TKW （g）	4.119	0.380	3.567	4.733	1.167	9.231	1.805	0.918

项目 Item	性状 Trait	平均值 Mean	标准差 Standard deviation	最小值 Minimum	最大值 Maximum	极差 Range	变异系数 Coefficient of variation （%）	多样性指数 H′	广义遗传力 H²
叶部性状 Leaf trait	叶层高度TH （cm）	13.938	3.052	8.667	18.667	10.000	21.898	1.917	0.986
	旗叶长FL （cm）	8.840	1.701	6.417	12.400	5.983	19.241	1.670	0.979
	旗叶宽FW （cm）	0.657	0.098	0.483	0.889	0.406	14.894	1.496	0.945
穗部性状 Spike trait	花序长IL （cm）	16.812	2.756	12.643	22.214	9.571	16.392	1.878	0.989
	花序宽IW （cm）	1.666	0.439	0.629	2.929	2.300	26.328	1.709	0.986
	穗轴第一节间长RL （cm）	2.026	0.672	1.343	4.033	2.690	33.164	1.713	0.961
	小穗数SN （No.）	35.939	5.650	27.571	46.400	18.829	15.722	1.904	0.977
	小花数FN （No.）	3.550	0.387	2.833	4.000	1.167	10.889	1.617	0.916
	单序籽粒数SNi （No.）	94.921	10.305	79.800	113.200	33.400	10.856	1.817	0.990
	单序籽粒重SWi （g）	0.588	0.146	0.388	1.000	0.613	24.864	1.848	0.959
籽粒性状 Grain trait	内稃长LP （mm）	9.210	0.647	7.953	10.353	2.400	7.023	1.973	0.958
	外稃长LL （mm）	9.798	0.643	8.608	10.888	2.280	6.560	1.895	0.951
	芒长AL （mm）	14.123	2.567	9.848	20.753	10.905	18.179	1.822	0.985
	种子长SL （mm）	6.971	0.390	6.163	7.962	1.799	5.601	1.861	0.866
	种子宽SW （mm）	0.826	0.105	0.665	1.170	0.505	12.665	1.713	0.860
	千粒重TKW （g）	4.119	0.380	3.567	4.733	1.167	9.231	1.805	0.918

采集编号 Collection number	穗部性状Spike trait							叶部性状Leaf trait			籽粒性状Grain trait
采集编号 Collection number	花序长 IL	花序宽 IW	穗轴第一节间长RL	小穗数 SN	小花数 FN	单序籽粒数 SNi	单序籽粒重 SWi	叶层高度 TH	旗叶长 FL	旗叶宽 FW	内稃长 LP	外稃长 LL	芒长 AL	种子长 SL	种子宽SW	千粒重TKW
15-207	20.75±0.70ab	1.45±0.42gh	2.79±0.24ab	31.80±3.31fghij	3.67±0.24abc	92.80±4.07de	0.61±0.14bcde	12.33±0.94efgh	9.00±0.70cde	0.66±0.05bcd	8.93±0.54defg	9.30±0.48efg	9.85±0.58g	6.98±0.83abc	0.86±0.16b	3.63±0.12c
18-175	19.18±0.26bcd	2.04±0.43bc	1.73±0.27bcde	34.60±1.74efgh	3.17±0.24abc	82.75±6.42fg	0.73±0.16b	16.50±0.50abc	8.48±0.33def	0.70±0.11bc	9.44±0.64bcdef	9.54±0.52defg	12.47±0.86ef	6.73±1.19bc	0.89±0.21b	4.73±0.09a
15-087	22.21±0.80a	1.83±0.33bcdef	2.85±0.65bcd	39.50±2.93bcde	4.00±0.00ab	93.00±4.06de	0.75±0.26b	11.75±0.25fghi	10.50±0.94bc	0.79±0.11ab	9.44±0.43bcdef	9.64±0.24cdef	12.66±0.62de	6.90±0.83c	0.87±0.12b	4.57±0.12ab
17-123	20.64±1.38ab	1.94±0.44bcd	2.63±0.67abc	41.17±4.41abcd	3.33±0.24abc	106.40±2.58bc	0.57±0.13bcdef	12.00±1.41fghi	10.48±0.25bc	0.88±0.17a	8.35±0.61gh	9.00±0.50fg	12.97±0.34def	6.16±0.34c	0.79±0.13b	4.15±0.05ab
15-070	17.40±1.71d	2.93±0.42a	2.12±0.42cdef	42.00±3.41abc	3.17±0.24abc	89.00±7.04def	0.74±0.26b	18.00±1.00ab	11.08±0.30ab	0.89±0.20a	7.95±0.72h	8.61±0.75g	14.10±0.22cde	7.64±0.67ab	1.17±0.01a	3.93±0.19ab
16-330	20.13±0.89bc	2.14±0.37b	4.03±0.60a	37.33±9.37cdef	4.00±0.00ab	113.20±3.31a	0.60±0.08bcdef	8.67±0.47j	8.48±0.44def	0.63±0.10bcd	8.88±0.66efg	9.03±0.62fg	10.96±1.05fg	6.82±0.54bc	0.74±0.16b	4.57±0.12ab
16-383	18.58±1.12cd	1.66±0.24defgh	2.59±0.36ab	35.00±3.46efgh	3.50±0.41abc	99.83±5.30c	0.60±0.20bcdef	12.50±0.50efgh	11.14±1.59ab	0.62±0.07bcd	8.36±0.39gh	9.20±0.72fg	12.50±1.29ef	7.22±0.79abc	0.87±0.14b	3.87±0.12ab
18-114	17.80±0.98d	0.63±0.19i	1.50±0.34cdef	34.00±2.53efghi	2.83±0.24c	107.50±7.43ab	0.50±0.08cdef	11.67±1.25fghi	9.52±0.16bcd	0.61±0.12bcd	10.35±0.30a	10.38±0.14abcd	12.74±0.65ef	6.72±0.43bc	0.89±0.01b	4.03±0.12ab
16-121	15.28±1.58e	1.43±0.12gh	1.64±0.55fg	30.40±1.62ghij	3.33±0.47abc	92.00±7.16de	0.48±0.13def	18.00±1.41ab	6.42±0.25h	0.61±0.02bcd	9.80±0.86abcd	10.54±0.64abc	13.90±1.37de	6.65±0.36bc	0.80±0.25b	3.80±0.16abc
18-023	17.42±0.96d	1.58±0.19efgh	1.99±0.37defg	35.80±4.75defgh	4.00±0.00ab	102.17±4.26bc	1.00±0.22a	16.00±1.00abc	12.40±0.96a	0.67±0.09bcd	10.09±0.37ab	10.89±0.99a	16.65±1.01b	7.96±0.58a	0.81±0.10b	4.30±0.22ab
17-221	15.48±1.01e	1.33±0.12h	1.92±0.36cdef	31.00±1.87ghij	3.83±0.00ab	86.50±1.38efg	0.67±0.17bcd	9.83±0.24ij	6.68±1.03gh	0.57±0.11cd	9.43±0.45bcdef	9.76±0.28cdef	20.75±1.55a	6.91±0.12bc	0.72±0.06b	3.65±0.15bc
16-177	14.86±2.41ef	1.36±0.13h	2.08±0.33defg	32.17±1.34fghij	4.00±0.24ab	107.67±1.70ab	0.56±0.09bcdef	18.50±0.50a	8.60±0.87def	0.66±0.08bcd	9.39±0.55bcdef	9.92±0.56bcdef	13.91±1.37de	7.24±0.55abc	0.67±0.07b	3.57±0.12bc
20-100	12.64±0.95g	1.56±0.14efgh	1.39±0.31efg	35.67±1.70defgh	3.50±0.41abc	79.80±3.06g	0.50±0.09cdef	11.33±0.94ghi	7.38±0.34efgh	0.58±0.08cd	8.36±0.88gh	9.20±0.79fg	12.54±0.61ef	7.03±0.66abc	0.77±0.08b	3.73±0.09abc
20-081	15.26±0.91e	1.53±0.18fgh	1.73±0.31efg	28.33±2.69ij	4.00±0.00ab	82.00±3.03g	0.48±0.12def	17.00±0.82ab	8.68±0.63def	0.68±0.08bcd	9.20±0.49bcdefg	9.76±0.42cdef	13.01±0.70def	6.91±0.35bc	0.79±0.18b	4.55±0.15ab
20-056	14.52±0.56ef	1.46±0.14gh	1.52±0.18efg	30.00±1.91hij	3.67±0.47abc	88.67±2.69def	0.40±0.08ef	11.00±0.82hi	8.03±1.26defgh	0.48±0.07d	9.81±0.68abcd	10.52±0.62abcd	19.31±1.79a	6.86±0.50bc	0.87±0.05b	4.60±0.22ab
20-088	14.58±1.81ef	1.73±0.22cdefg	2.09±0.41defg	36.20±2.99defg	4.00±0.41a	104.33±3.09bc	0.60±0.20bcdef	14.67±0.47cde	10.58±1.80defg	0.63±0.09bcd	9.92±0.40abc	10.75±0.35ab	14.02±0.90de	7.17±0.60abc	0.86±0.06b	4.50±0.22ab
20-439	13.68±1.02fg	1.62±0.30defgh	1.41±0.20defg	46.40±5.24a	3.33±0.47abc	106.60±1.36b	0.40±0.12ef	12.67±0.47efgh	7.83±1.73defgh	0.65±0.10bcd	9.04±0.48cdefg	9.57±0.68cdefg	14.43±0.83cde	7.08±0.44abc	0.86±0.21b	4.37±0.33ab
20-436	13.60±0.58efg	1.43±0.15gh	1.36±0.10g	45.67±3.73a	2.83±0.85c	93.60±2.42d	0.54±0.13bcdef	13.67±0.94efg	7.20±1.21efgh	0.63±0.13bcd	8.96±0.75defg	9.73±0.62cdef	14.53±0.77cde	6.38±0.46c	0.81±0.09b	3.77±0.12abc
17-359	17.60±1.55d	1.79±0.11cdef	1.81±0.32efg	44.17±3.48ab	3.50±0.41abc	89.60±2.94de	0.65±0.21bc	14.00±0.82def	7.35±1.09efgh	0.63±0.08bcd	9.71±0.46abcde	10.24±0.20abcde	15.06±1.21bcd	7.02±0.39abc	0.82±0.04b	4.20±0.10ab
20-479	14.63±1.49e	1.88±0.21bcde	1.34±0.23efg	27.57±3.70j	3.33±0.47bc	81.00±6.53g	0.39±0.08f	18.67±1.89a	7.00±0.61fgh	0.58±0.20cd	8.80±0.50fg	10.40±0.45abcd	16.11±1.15bc	7.05±0.43abc	0.69±0.00b	3.87±0.12ab
F值F value	22.661**	17.194**	6.123**	10.393**	2.732*	23.592**	5.818**	17.275**	11.490**	4.279**	5.676**	4.880**	16.623**	1.611	1.549	2.798*