Analysis of traits related to seed yield and nutrient utilization in the Kentucky bluegrass germplasm in Gansu

doi:10.11686/cyxb2022168

Abstract

Abstract:

In this study， we analyzed traits related to seed yield and the ability to utilize various minerals in six wild germplasms of Poa pratensis （Kentucky bluegrass） from Gansu. The overall aim of this research was to provide a research basis and theoretical reference to improve the use of this plant， generate new germplasm， and identify wild Kentucky bluegrass varieties that can utilize certain minerals. The coefficients of variation of 11 seed yield-related traits and eight traits related to mineral elements ranged from 4.46% to 50.88%. The coefficients of variation for sodium content， calcium content， and the number of seeds on branches were all greater than 40.00%， indicative of wide variability. Correlation analyses showed that the seed yield of wild Kentucky bluegrass was positively correlated with inflorescence length； number of branches； number of florets on spikelets； number of seeds on branches； number of seeds on spikelets； and spikelet seed setting rate. The mineral elements were ranked from highest average content to lowest， as follows： K>Mg>Ca>Na>Mn>Zn>Fe>Cu， and there were complex correlations among the different elements. The results of clustering and principal component analyses showed that the comprehensive ranking of wild Kentucky bluegrass germplasm in Gansu based on 19 traits was Qinzhou>Lanzhou>Longxi>Gannan>Qingshui>Longnan， and the first two， middle two， and last two germplasms each formed one category. Therefore， the material from Qinzhou performed best in terms of the numbers of florets on spikelets， seeds on branches， seeds on spikelets， seeds on inflorescence， spikelet seed setting rate， and thousand grain weight. The Qinzhou strain of Kentucky bluegrass was therefore identified as a good parental material for breeding research. These results provide a theoretical basis and basic data for further research on germplasm resource classification， genetic characteristics， internal relationships among traits， and on the selection， utilization， and improvement of traits in wild P. pratensis.

Key words: wild Kentucky bluegrass in Gansu, germplasm materials, seed yield related traits, mineral elements

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Figures/Tables 12

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种质 Germplasm	生境 Habitat	海拔 Altitude （m）	年均降水量Mean annual precipitation （mm）	年均温Mean annual temperature （℃）
陇南Longnan	山坡Hillside	1587	536.0	8.4
兰州Lanzhou	河谷Ravine	1966	325.0	6.6
秦州Qinzhou	山坡Hillside	1383	538.0	10.7
陇西Longxi	山坡Hillside	2035	443.8	7.7
清水Qingshui	河谷Ravine	1503	578.0	8.8
甘南Gannan	高山草甸Alpine meadow	3000	455.2	2.6

种质 Germplasm	生境 Habitat	海拔 Altitude （m）	年均降水量Mean annual precipitation （mm）	年均温Mean annual temperature （℃）
陇南Longnan	山坡Hillside	1587	536.0	8.4
兰州Lanzhou	河谷Ravine	1966	325.0	6.6
秦州Qinzhou	山坡Hillside	1383	538.0	10.7
陇西Longxi	山坡Hillside	2035	443.8	7.7
清水Qingshui	河谷Ravine	1503	578.0	8.8
甘南Gannan	高山草甸Alpine meadow	3000	455.2	2.6

生殖性状Trait		甘南Gannan	兰州Lanzhou	陇西Longxi	陇南Longnan	清水Qingshui	秦州Qinzhou
花序长IL （cm）		12.28±0.28bc	13.06±0.38ab	10.05±0.30d	9.64±0.27d	13.99±0.44a	11.76±0.31c
第1轴节分枝数FBN		3.90±0.18bc	4.03±0.21bc	4.33±0.11b	4.07±0.14bc	4.97±0.24a	3.57±0.18c
第2轴节分枝数SBN		4.13±0.15bc	4.80±0.13a	4.17±0.13bc	4.37±0.18b	5.03±0.14a	3.77±012c
分枝数BN		26.87±0.75b	30.50±0.83a	24.43±0.62b	24.67±1.09b	32.67±1.03a	26.70±0.86b
分枝长BL （cm）	B	2.37±0.18bc	2.53±0.16b	2.00±0.89c	1.59±0.12d	3.01±0.16a	2.08±0.07c
	M	2.07±0.09a	1.97±0.10a	1.66±0.07b	1.40±0.07c	2.18±0.12a	1.70±0.06b
	U	1.37±0.08abc	1.33±0.05bc	1.17±0.05cd	1.09±0.09d	1.57±0.07a	1.46±0.07ab
小穗上的小花数NFS	B	4.40±0.23a	4.13±0.13ab	4.30±0.13ab	3.40±0.16c	3.83±0.15bc	4.50±0.15a
	M	4.43±0.21a	4.43±0.12a	4.37±0.13a	3.67±0.15b	3.77±0.16b	4.27±0.17a
	U	3.83±0.08bc	4.47±0.05a	4.23±0.05ab	3.50±0.09c	3.60±0.07c	3.93±0.07abc
分枝上的种子数NSP	B	11.80±1.03bc	10.43±0.78cd	13.30±0.93bc	24.66±2.29a	8.03±0.49d	14.57±1.13b
	M	6.77±0.60c	12.37±0.79b	15.77±1.23a	6.43±0.51c	11.57±0.71b	13.70±1.00ab
	U	7.00±0.85cd	10.57±0.54bc	8.33±0.62bcd	31.68±2.76a	6.23±0.59d	11.00±0.91b
小穗上的种子数NSS	B	3.03±0.16b	2.80±0.05bc	3.67±0.18a	2.33±0.19c	2.80±0.08bc	3.57±0.08a
	M	2.93±0.18a	3.03±0.17a	3.33±0.19a	2.03±0.24b	2.90±0.14a	3.47±0.21a
	U	2.43±0.20c	2.83±0.17abc	2.83±0.16abc	3.00±0.20ab	2.53±0.19bc	3.13±0.16a
小穗结实率SSSR （%）	B	0.71±0.03bc	0.68±0.03c	0.85±0.03a	0.67±0.05c	0.72±0.03bc	0.79±0.03ab
	M	0.67±0.04b	0.69±0.03b	0.76±0.03ab	0.53±0.06c	0.78±0.03ab	0.81±0.03a
	U	0.64±0.04c	0.64±0.03c	0.67±0.03bc	0.94±0.07a	0.70±0.04bc	0.80±0.03b
花序种子数NIS		933.53±66.96c	1672.09±104.78a	1362.93±98.61b	658.46±52.99d	1195.28±59.56b	1429.01±42.01b
千粒重GW （g）		0.28±0.01b	0.26±0.01bc	0.26±0.01bc	0.25±0.00cd	0.24±0.01d	0.30±0.00a

生殖性状Trait		甘南Gannan	兰州Lanzhou	陇西Longxi	陇南Longnan	清水Qingshui	秦州Qinzhou
花序长IL （cm）		12.28±0.28bc	13.06±0.38ab	10.05±0.30d	9.64±0.27d	13.99±0.44a	11.76±0.31c
第1轴节分枝数FBN		3.90±0.18bc	4.03±0.21bc	4.33±0.11b	4.07±0.14bc	4.97±0.24a	3.57±0.18c
第2轴节分枝数SBN		4.13±0.15bc	4.80±0.13a	4.17±0.13bc	4.37±0.18b	5.03±0.14a	3.77±012c
分枝数BN		26.87±0.75b	30.50±0.83a	24.43±0.62b	24.67±1.09b	32.67±1.03a	26.70±0.86b
分枝长BL （cm）	B	2.37±0.18bc	2.53±0.16b	2.00±0.89c	1.59±0.12d	3.01±0.16a	2.08±0.07c
	M	2.07±0.09a	1.97±0.10a	1.66±0.07b	1.40±0.07c	2.18±0.12a	1.70±0.06b
	U	1.37±0.08abc	1.33±0.05bc	1.17±0.05cd	1.09±0.09d	1.57±0.07a	1.46±0.07ab
小穗上的小花数NFS	B	4.40±0.23a	4.13±0.13ab	4.30±0.13ab	3.40±0.16c	3.83±0.15bc	4.50±0.15a
	M	4.43±0.21a	4.43±0.12a	4.37±0.13a	3.67±0.15b	3.77±0.16b	4.27±0.17a
	U	3.83±0.08bc	4.47±0.05a	4.23±0.05ab	3.50±0.09c	3.60±0.07c	3.93±0.07abc
分枝上的种子数NSP	B	11.80±1.03bc	10.43±0.78cd	13.30±0.93bc	24.66±2.29a	8.03±0.49d	14.57±1.13b
	M	6.77±0.60c	12.37±0.79b	15.77±1.23a	6.43±0.51c	11.57±0.71b	13.70±1.00ab
	U	7.00±0.85cd	10.57±0.54bc	8.33±0.62bcd	31.68±2.76a	6.23±0.59d	11.00±0.91b
小穗上的种子数NSS	B	3.03±0.16b	2.80±0.05bc	3.67±0.18a	2.33±0.19c	2.80±0.08bc	3.57±0.08a
	M	2.93±0.18a	3.03±0.17a	3.33±0.19a	2.03±0.24b	2.90±0.14a	3.47±0.21a
	U	2.43±0.20c	2.83±0.17abc	2.83±0.16abc	3.00±0.20ab	2.53±0.19bc	3.13±0.16a
小穗结实率SSSR （%）	B	0.71±0.03bc	0.68±0.03c	0.85±0.03a	0.67±0.05c	0.72±0.03bc	0.79±0.03ab
	M	0.67±0.04b	0.69±0.03b	0.76±0.03ab	0.53±0.06c	0.78±0.03ab	0.81±0.03a
	U	0.64±0.04c	0.64±0.03c	0.67±0.03bc	0.94±0.07a	0.70±0.04bc	0.80±0.03b
花序种子数NIS		933.53±66.96c	1672.09±104.78a	1362.93±98.61b	658.46±52.99d	1195.28±59.56b	1429.01±42.01b
千粒重GW （g）		0.28±0.01b	0.26±0.01bc	0.26±0.01bc	0.25±0.00cd	0.24±0.01d	0.30±0.00a

编号 Number	项目 Item	平均值 Average	标准差 Standard deviation	最小值 Minimum	最大值 Maximum	变异系数 Coefficient of variation （%）
1	K （mg·kg^-1）	5.50	1.57	3.59	9.09	28.48
2	Na （mg·kg^-1）	0.31	0.13	0.11	0.54	40.06
3	Mg （mg·kg^-1）	1.37	0.12	1.06	1.61	9.06
4	Ca （mg·kg^-1）	0.34	0.17	0.12	0.60	50.88
5	Cu （μg·kg^-1）	24.04	8.85	5.20	34.80	36.82
6	Fe （μg·kg^-1）	41.47	6.23	13.91	71.44	15.02
7	Mn （μg·kg^-1）	74.74	17.72	49.53	104.00	23.71
8	Zn （μg·kg^-1）	45.83	8.98	30.47	64.23	19.60
9	花序长IL （cm）	11.79	1.82	9.64	13.99	15.37
10	第1轴节分枝数FBN	4.14	0.97	3.57	4.97	23.53
11	第2轴节分枝数SBN	4.38	0.78	3.77	5.03	17.93
12	分枝数BN	27.64	4.73	24.43	32.67	17.22
13	分枝长BL	2.26	0.52	1.09	3.01	28.42
14	小穗上的小花数NFS	4.06	0.93	3.40	4.47	23.24
15	分枝上的种子数NSP	12.94	7.07	0.00	50.67	44.13
16	小穗上的种子数NSS	2.92	0.99	2.03	3.67	34.89
17	小穗结实率SSSR （%）	0.69	0.2	0.46	0.83	30.23
18	花序种子数NIS	1208.55	437.38	97.78	2879.56	39.31
19	千粒重GW （g）	0.27	0.01	0.24	0.30	4.46