Multi-trait evaluation of the production performance and seed yield of new oat germplasm materials in the arid area of Ningxia

doi:10.11686/cyxb2025186

Abstract

Abstract:

There is limited genetic diversity among dryland oat germplasm resources and a paucity of oat varieties suitable for cultivation in the arid area of Ningxia. To address these problems， we conducted an experiment with a single-factor randomized block design to compare the performance of 21 new oat germplasm materials and three main varieties （CK₁， CK₂， CK₃） at the Yanchi Sidunzi Experimental Base of Ningxia University in 2023. Differences in their agronomic traits， seed production performance， and germination characteristics were analyzed by principal component analysis （PCA） and cluster analysis methods. The results show that the new strain L₉performed best in terms of core production indexes such as ear length （30.13 cm）， grain number per plant （141.67 grains）， crude protein yield （0.58 g·plant^-1）， seed width （3.36 mm）， and actual seed yield （4726.33 kg·ha^-1）. L₂ had multi-dimensional advantages of plant height （159.33 cm）， dry weight per plant （5.69 g）， 1000-grain weight （38.53 g）， germination rate （98.67%）， and seed yield （4423.53 kg·ha^-1）. The PCA multi-trait evaluation model showed that L₉， L₂， and L₁₇ ranked as the top three varieties， with multivariate scores 23.6%-41.8% higher than those of CK₁， CK₂， and CK₃. The cluster analysis based on Euclidean distance divided the test materials into three groups， among which group Ⅱ （L₂， L₉， L₁₉） showed significantly better performance than the other groups in terms of key indicators such as seed yield， germination characteristics， and biomass accumulation （P<0.05）. Two drought-resistant and high-yielding oat germplasm materials， L₂ and L₉， were screened out， and their seed yield was 18.02%-40.47% higher than that of the main varieties in the region. The results of this study not only identify excellent oat germplasm lines for cultivation in arid areas， but also highlight core parental resources for breeding new drought-resistant oat varieties.

Key words: oats, new germplasm, production performance, seed yield, principal component analysis, cluster analysis

Yi-bo WANG, Xue-hua MING, Jian-yong ZHANG, Qi YUAN, Jian-ming DU, Bin WANG, Teng-fei WANG, Yi-yin ZHANG, Jian LAN, Le MU. Multi-trait evaluation of the production performance and seed yield of new oat germplasm materials in the arid area of Ningxia[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(4): 86-99.

Figures/Tables 12

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材料Material	类型Type	来源Source
CK₁（梦龙Menglong）	品种Variety	北京百斯特草业有限公司Beijing Best Grass Industry Co.，Ltd.
CK₂（喜韵Xiyun）	品种Variety	宁夏西贝农林牧生态科技有限公司Ningxia Xibei Agriculture Forestry Animal Husbandry Ecological Technology Co.， Ltd.
CK₃ （当地燕麦Local oats）	品种Variety	宁夏西贝农林牧生态科技有限公司Ningxia Xibei Agriculture Forestry Animal Husbandry Ecological Technology Co.， Ltd.
L₁	种质Germplasm	航天选育Aerospace breeding
L₂	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₃	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₄	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₅	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₆	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₇	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₈	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₉	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₀	种质Germplasm	航天选育Aerospace breeding
L₁₁	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₂	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₃	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₄	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₅	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₆	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₇	种质Germplasm	穗选选育Spike selection breeding
L₁₈	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₉	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₂₀	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₂₁	种质Germplasm	穗选选育Spike selection breeding

材料Material	类型Type	来源Source
CK₁（梦龙Menglong）	品种Variety	北京百斯特草业有限公司Beijing Best Grass Industry Co.，Ltd.
CK₂（喜韵Xiyun）	品种Variety	宁夏西贝农林牧生态科技有限公司Ningxia Xibei Agriculture Forestry Animal Husbandry Ecological Technology Co.， Ltd.
CK₃ （当地燕麦Local oats）	品种Variety	宁夏西贝农林牧生态科技有限公司Ningxia Xibei Agriculture Forestry Animal Husbandry Ecological Technology Co.， Ltd.
L₁	种质Germplasm	航天选育Aerospace breeding
L₂	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₃	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₄	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₅	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₆	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₇	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₈	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₉	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₀	种质Germplasm	航天选育Aerospace breeding
L₁₁	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₂	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₃	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₄	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₅	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₆	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₇	种质Germplasm	穗选选育Spike selection breeding
L₁₈	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₁₉	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₂₀	种质Germplasm	杂交选育Cross breeding
L₂₁	种质Germplasm	穗选选育Spike selection breeding

材料 Material	发芽率 Germination rate （%）	发芽势 Germination energy （%）	苗长 Seedling length （cm）	根长 Root length （cm）
CK₁	96.33±1.53abc	42.00±14.00ab	6.00±1.97defgh	5.63±1.10abc
CK₂	92.33±2.52bcdefg	41.33±5.03abc	9.33±4.12abcde	5.13±1.23abcd
CK₃	95.33±0.58abcd	11.33±1.15d	4.23±1.19fgh	3.70±1.39abcde
L₁	93.67±2.52bcdef	40.67±28.45abc	9.93±1.36abcd	3.60±1.47abcde
L₂	98.67±1.53a	22.00±14.42bcd	9.87±0.57abcd	6.00±0.36a
L₃	97.33±2.08ab	27.33±4.16abcd	5.20±0.35efgh	3.53±1.21abcde
L₄	96.33±3.21abc	16.67±11.55bcd	5.37±0.75efgh	4.13±1.91abcde
L₅	92.00±2.00cdefg	20.00±10.58bcd	6.00±3.06defgh	4.07±0.15abcde
L₆	88.67±3.06g	12.67±6.11d	5.37±3.11efgh	3.57±2.93abcde
L₇	97.33±0.58ab	37.33±7.02abcd	7.80±1.32bcdef	3.63±1.57abcde
L₈	88.67±1.53g	21.33±14.19bcd	3.13±1.72gh	3.40±1.08cde
L₉	93.33±2.89bcdefg	37.33±6.11abcd	6.40±0.70cdefgh	5.90±0.70ab
L₁₀	92.00±5.20cdefg	18.00±10.00bcd	6.90±1.30bcdefgh	4.53±1.29abcd
L₁₁	90.00±5.00efg	36.00±12.00abcd	10.43±4.73abc	4.53±0.74abcd
L₁₂	89.33±1.15fg	51.33±11.02a	6.40±1.21cdefgh	3.17±1.16cde
L₁₃	82.67±4.16h	11.33±9.24d	6.20±2.13cdefgh	3.60±1.97abcde
L₁₄	90.67±2.08defg	38.00±10.39abcd	6.53±0.38cdefgh	3.47±0.78bcde
L₁₅	94.67±0.58abcde	11.33±4.62d	5.73±1.68defgh	2.93±1.36de
L₁₆	82.33±1.53h	31.33±14.19abcd	12.00±3.60a	5.43±0.92abc
L₁₇	96.00±2.00abc	18.00±2.00bcd	11.10±2.43ab	5.57±0.47abc
L₁₈	93.00±2.65bcdefg	42.67±32.58ab	2.80±1.21h	1.90±0.50e
L₁₉	96.33±2.08abc	28.00±15.62abcd	6.97±3.25bcdefgh	4.97±0.99abcd
L₂₀	97.67±1.15ab	14.67±13.32cd	7.40±0.26bcdefg	4.97±0.12abcd
L₂₁	97.67±1.53ab	31.33±16.04abcd	6.53±1.80cdefgh	3.57±0.06abcde
变异系数CV（%）	2.41	44.54	27.60	27.58

材料 Material	发芽率 Germination rate （%）	发芽势 Germination energy （%）	苗长 Seedling length （cm）	根长 Root length （cm）
CK₁	96.33±1.53abc	42.00±14.00ab	6.00±1.97defgh	5.63±1.10abc
CK₂	92.33±2.52bcdefg	41.33±5.03abc	9.33±4.12abcde	5.13±1.23abcd
CK₃	95.33±0.58abcd	11.33±1.15d	4.23±1.19fgh	3.70±1.39abcde
L₁	93.67±2.52bcdef	40.67±28.45abc	9.93±1.36abcd	3.60±1.47abcde
L₂	98.67±1.53a	22.00±14.42bcd	9.87±0.57abcd	6.00±0.36a
L₃	97.33±2.08ab	27.33±4.16abcd	5.20±0.35efgh	3.53±1.21abcde
L₄	96.33±3.21abc	16.67±11.55bcd	5.37±0.75efgh	4.13±1.91abcde
L₅	92.00±2.00cdefg	20.00±10.58bcd	6.00±3.06defgh	4.07±0.15abcde
L₆	88.67±3.06g	12.67±6.11d	5.37±3.11efgh	3.57±2.93abcde
L₇	97.33±0.58ab	37.33±7.02abcd	7.80±1.32bcdef	3.63±1.57abcde
L₈	88.67±1.53g	21.33±14.19bcd	3.13±1.72gh	3.40±1.08cde
L₉	93.33±2.89bcdefg	37.33±6.11abcd	6.40±0.70cdefgh	5.90±0.70ab
L₁₀	92.00±5.20cdefg	18.00±10.00bcd	6.90±1.30bcdefgh	4.53±1.29abcd
L₁₁	90.00±5.00efg	36.00±12.00abcd	10.43±4.73abc	4.53±0.74abcd
L₁₂	89.33±1.15fg	51.33±11.02a	6.40±1.21cdefgh	3.17±1.16cde
L₁₃	82.67±4.16h	11.33±9.24d	6.20±2.13cdefgh	3.60±1.97abcde
L₁₄	90.67±2.08defg	38.00±10.39abcd	6.53±0.38cdefgh	3.47±0.78bcde
L₁₅	94.67±0.58abcde	11.33±4.62d	5.73±1.68defgh	2.93±1.36de
L₁₆	82.33±1.53h	31.33±14.19abcd	12.00±3.60a	5.43±0.92abc
L₁₇	96.00±2.00abc	18.00±2.00bcd	11.10±2.43ab	5.57±0.47abc
L₁₈	93.00±2.65bcdefg	42.67±32.58ab	2.80±1.21h	1.90±0.50e
L₁₉	96.33±2.08abc	28.00±15.62abcd	6.97±3.25bcdefgh	4.97±0.99abcd
L₂₀	97.67±1.15ab	14.67±13.32cd	7.40±0.26bcdefg	4.97±0.12abcd
L₂₁	97.67±1.53ab	31.33±16.04abcd	6.53±1.80cdefgh	3.57±0.06abcde
变异系数CV（%）	2.41	44.54	27.60	27.58

材料 Material	穗长 Ear length （cm）	单株穗粒重 Grain weight per spike per plant （g）	单株穗粒数 Number of grains per spike per plant	轮生层数 Whorl number	千粒重 Thousand grain weight （g）	每花序小穗数 Number of spikelets per inflorescence
CK₁	23.33±3.20bcdef	2.47±0.49abcdef	49.67±20.55efg	5.00±1.00ab	27.99±1.83fghi	25.33±5.03abc
CK₂	21.50±1.74cdef	2.99±1.41abcd	66.00±12.17defg	4.33±0.58b	29.77±2.67cdefg	22.67±7.23abc
CK₃	21.90±4.42cdef	1.86±0.29bcdef	61.00±6.08defg	5.00±1.00ab	29.30±0.78defgh	25.33±6.43abc
L₁	25.60±1.56abcde	1.31±0.62ef	41.67±2.52g	5.67±0.58ab	29.12±0.82defgh	30.00±1.73ab
L₂	24.60±2.81bcde	2.83±0.78abcde	68.33±8.39defg	5.00±1.00ab	38.53±0.14a	24.33±8.14abc
L₃	23.03±2.84bcdef	2.30±1.17abcdef	108.67±39.63abc	5.33±0.58ab	24.90±2.80ij	27.67±3.51abc
L₄	18.60±4.88ef	1.42±0.06def	65.67±17.01defg	4.67±0.58ab	19.65±0.47l	27.00±9.64abc
L₅	22.87±7.74cdef	2.58±0.83abcdef	85.00±27.22bcde	5.67±0.58ab	30.17±0.79cdef	22.00±4.00abc
L₆	25.97±2.14abcde	2.30±0.78abcdef	80.00±21.66bcdef	5.33±0.58ab	28.65±2.81efghi	24.67±2.52abc
L₇	16.57±1.66f	2.14±1.58bcdef	47.00±2.65fg	4.67±0.58ab	25.78±1.35hij	21.00±2.00bc
L₈	21.37±1.86def	3.27±0.84ab	66.67±20.74defg	5.00±0.00ab	26.24±2.04ghij	24.67±2.52abc
L₉	30.10±2.55ab	2.03±0.96bcdef	141.67±26.63a	4.67±0.58ab	23.46±3.28ij	22.00±1.73abc
L₁₀	28.73±4.04abc	3.72±0.50a	50.00±4.58efg	6.00±1.00a	33.13±1.25bc	27.00±3.46abc
L₁₁	19.97±5.66def	2.82±0.50abcdef	81.00±14.93bcdef	5.00±0.00ab	32.12±1.22bcde	19.33±1.15c
L₁₂	20.67±4.36def	3.16±0.83abc	78.67±27.93cdef	5.00±0.00ab	25.70±1.64hij	26.33±2.89abc
L₁₃	26.17±0.15abcd	2.78±0.77abcdef	39.33±4.51g	5.67±0.58ab	32.86±1.34bcd	26.00±4.58abc
L₁₄	25.77±4.68abcde	1.65±0.07cdef	109.00±17.35abc	5.00±0.00ab	25.31±2.24ij	22.67±2.52abc
L₁₅	32.50±2.26a	2.70±0.32abcdef	94.00±32.08bcd	5.67±1.53ab	30.19±1.29cdef	30.33±5.51a
L₁₆	23.33±6.02bcdef	1.25±0.30f	45.33±16.17fg	5.00±0.00ab	28.38±1.69efghi	21.33±2.52abc
L₁₇	21.47±3.17cdef	2.22±1.27abcdef	93.33±3.51bcd	5.00±0.00ab	34.34±1.39b	23.00±0.00abc
L₁₈	18.63±0.47ef	2.01±0.72bcdef	75.33±6.81cdefg	5.33±0.58ab	20.41±4.22kl	24.67±3.51abc
L₁₉	22.37±1.88cdef	2.26±0.66abcdef	114.67±25.40ab	6.00±1.00a	27.14±3.11fghij	29.67±6.66ab
L₂₀	21.63±4.86cdef	2.57±0.42abcdef	76.00±2.65cdefg	5.00±1.00ab	34.06±1.02b	21.67±2.52abc
L₂₁	21.30±3.04def	2.70±0.24abcdef	75.67±10.60cdefg	4.33±0.58b	29.48±1.25cdefgh	22.00±5.29abc
变异系数CV （%）	14.37	29.09	19.91	11.15	6.46	15.90