A digital image analysis of seed phenotypic traits of 132 Lespedeza accessions

doi:10.11686/cyxb2020413

Abstract

Abstract:

Lespedeza is an important forage legume species. In order to understand the genetic diversity of seed phenotypic traits in Lespedeza populations， digital image information was captured and collated for 132 Lespedeza accessions of 16 species， including Lespedeza juncea， Lespedeza cuneata， Lespedeza capitata and Lespedeza bicolor， among others. Seven seed morphological characteristics including seed length （SL）， seed width （SW）， length to width ratio （SL∶SW）， perimeter （Pe）， seed thickness （ST）， hilum length （HL）， and 100-seed weight （SY） were evaluated. Data were analysed using REML analysis in GenStat and a pattern analysis method that combines cluster analysis and principal component analysis. Significant differences （P<0.05） were found in most seed traits among the 132 Lespedeza accessions and all accessions of L. juncea. Except for the traits SL∶SW in L. capitata and L. bicolor， and the traits SL∶SW and Pe in L. cuneata， there were significant differences among accessions in all traits. For all 7 measured seed traits， the variability between seeds within accessions was greater than 5%， with the highest being 61.95%， and the lowest 5.42%. The R values of SY， ST and Pe of the 132 accessions and 4 species were all greater than 0.9， indicating strong genetic stability and that data can be used as a reference index for breeding. This research provides a good database for use in classification， germplasm resource improvement and genetic diversity research in the Lespedeza genus.

Key words: Lespedezaaccessions, seed, phenotypic diversity, genetic diversity

Zheng-yu YANG, Zhong-jie LU, Mao ZHANG, Rui DONG. A digital image analysis of seed phenotypic traits of 132 Lespedeza accessions[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(11): 87-97.

Figures/Tables 17

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种Species	种质数目Number of accession
细梗胡枝子Lespedeza virgata	2
绒毛胡枝子Lespedeza tomentosa	2
日本胡枝子Lespedeza thunbergii	2
Lespedeza spp.	1
铁马鞭Lespedeza pilosa	1
Lespedeza patentibicolor	1
宽叶胡枝子Lespedeza maximowiczii	1
尖叶铁扫帚Lespedeza juncea	7
Lespedeza intermixta	1
Lespedeza divaricata	2
兴安胡枝子Lespedeza daurica	3
短梗胡枝子Lespedeza cyrtobotrya	3
截叶铁扫帚Lespedeza cuneata	42
头状胡枝子Lespedeza capitata	51
二色胡枝子Lespedeza bicolor	10
中国野生种质GY01 （WL）	1

种Species	种质数目Number of accession
细梗胡枝子Lespedeza virgata	2
绒毛胡枝子Lespedeza tomentosa	2
日本胡枝子Lespedeza thunbergii	2
Lespedeza spp.	1
铁马鞭Lespedeza pilosa	1
Lespedeza patentibicolor	1
宽叶胡枝子Lespedeza maximowiczii	1
尖叶铁扫帚Lespedeza juncea	7
Lespedeza intermixta	1
Lespedeza divaricata	2
兴安胡枝子Lespedeza daurica	3
短梗胡枝子Lespedeza cyrtobotrya	3
截叶铁扫帚Lespedeza cuneata	42
头状胡枝子Lespedeza capitata	51
二色胡枝子Lespedeza bicolor	10
中国野生种质GY01 （WL）	1

项目 Item	性状 Traits	种长 SL （mm）	种宽 SW （mm）	长宽比 SL/SW	厚度 ST （mm）	种脐长度 HL （mm）	百粒重 SY （g）	周长 Pe （mm）
132份胡枝子种质 132 Lespedeza germplasm	平均值Average	2.216	1.696	1.305	1.050	0.589	0.281	5.153
	最大值Max	3.965	2.992	1.833	1.907	1.090	1.112	5.751
	最小值Min	1.468	1.168	1.174	0.737	0.333	0.101	3.901
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.249±0.031	0.121±0.015	0.007±0.001	0.045±0.006	0.005±0.001	0.030±0.004	1.943±0.242
	实验误差σ_ε²	0.013±0.001	0.006±0.001	0.008±0.001	0.003±0.000	0.005±0.000	0.000±0.000	0.056±0.005
	平均重复性R	0.983	0.984	0.677	0.979	0.783	0.997	0.990
	变异系数CV （%）	23.02	20.96	8.99	20.85	17.01	61.53	22.94
芥菜胡枝子 L. juncea	平均值Average	1.857	1.456	1.277	0.882	0.582	0.261	5.150
	最大值Max	2.187	1.566	1.550	1.090	0.717	0.601	5.750
	最小值Min	1.637	1.270	1.113	0.760	0.397	0.133	3.900
	差异水平l.s.d._0.05	0.001	0.048	0.005	0.000	0.012	0.000	0.008
	估计基因型σ_g²	0.021±0.014	0.003±0.003	0.008±0.006	0.009±0.006	0.004±0.003	0.029±0.017	0.100±0.043
	实验误差σ_ε²	0.008±0.003	0.005±0.002	0.007±0.003	0.002±0.001	0.003±0.001	0.000±0.000	0.096±0.036
	平均重复性R	0.893	0.620	0.795	0.942	0.812	0.999	0.758
	变异系数CV （%）	9.02	5.89	9.16	11.49	14.24	61.95	8.13
截叶铁扫帚 L. cuneata	平均值Average	1.747	1.414	1.238	0.930	0.562	0.163	4.880
	最大值Max	2.131	1.806	1.559	1.223	0.863	0.302	6.120
	最小值Min	1.468	1.168	1.010	0.737	0.393	0.101	3.670
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.077	0.000	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.007±0.002	0.006±0.002	0.001±0.00	0.005±0.001	0.004±0.001	0.001±0.000	0.066±0.018
	实验误差σ_ε²	0.010±0.002	0.003±0.000	0.007±0.001	0.003±0.000	0.004±0.001	0.000±0.000	0.048±0.008
	平均重复性R	0.683	0.861	0.305	0.849	0.736	0.968	0.806
	变异系数CV （%）	7.37	6.59	7.06	9.40	15.59	20.60	6.94
头状胡枝子 L. capitata	平均值Average	2.408	1.747	1.382	1.024	0.568	0.294	6.600
	最大值Max	2.865	2.032	1.833	1.233	1.090	0.381	7.410
	最小值Min	1.806	1.482	1.133	0.870	0.333	0.161	5.690
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.125	0.000	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.014±0.004	0.006±0.002	0.001±0.001	0.002±0.001	0.003±0.001	0.002±0.000	0.096±0.021
	实验误差σ_ε²	0.014±0.002	0.006±0.001	0.011±0.001	0.002±0.000	0.007±0.001	0.001±0.000	0.034±0.001
	平均重复性R	0.751	0.757	0.224	0.806	0.536	0.985	0.894
	变异系数CV （%）	6.95	6.34	7.72	6.19	16.94	15.34	5.42
二色胡枝子 L. bicolor	平均值Average	3.156	2.469	1.277	1.562	0.697	0.558	8.950
	最大值Max	3.965	2.992	1.464	1.907	0.837	0.888	10.820
	最小值Min	2.625	2.117	1.131	1.293	0.563	0.128	7.620
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.159	0.001	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.157±0.077	0.063±0.030	0.001±0.001	0.012±0.007	0.004±0.002	0.055±0.026	1.198±0.576
	实验误差σ_ε²	0.017±0.006	0.011±0.005	0.005±0.002	0.009±0.003	0.001±0.000	0.000±0.000	0.075±0.025
	平均重复性R	0.965	0.944	0.384	0.797	0.920	0.999	0.980
	变异系数CV （%）	12.77	10.60	6.02	9.04	9.64	40.63	12.16

项目 Item	性状 Traits	种长 SL （mm）	种宽 SW （mm）	长宽比 SL/SW	厚度 ST （mm）	种脐长度 HL （mm）	百粒重 SY （g）	周长 Pe （mm）
132份胡枝子种质 132 Lespedeza germplasm	平均值Average	2.216	1.696	1.305	1.050	0.589	0.281	5.153
	最大值Max	3.965	2.992	1.833	1.907	1.090	1.112	5.751
	最小值Min	1.468	1.168	1.174	0.737	0.333	0.101	3.901
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.249±0.031	0.121±0.015	0.007±0.001	0.045±0.006	0.005±0.001	0.030±0.004	1.943±0.242
	实验误差σ_ε²	0.013±0.001	0.006±0.001	0.008±0.001	0.003±0.000	0.005±0.000	0.000±0.000	0.056±0.005
	平均重复性R	0.983	0.984	0.677	0.979	0.783	0.997	0.990
	变异系数CV （%）	23.02	20.96	8.99	20.85	17.01	61.53	22.94
芥菜胡枝子 L. juncea	平均值Average	1.857	1.456	1.277	0.882	0.582	0.261	5.150
	最大值Max	2.187	1.566	1.550	1.090	0.717	0.601	5.750
	最小值Min	1.637	1.270	1.113	0.760	0.397	0.133	3.900
	差异水平l.s.d._0.05	0.001	0.048	0.005	0.000	0.012	0.000	0.008
	估计基因型σ_g²	0.021±0.014	0.003±0.003	0.008±0.006	0.009±0.006	0.004±0.003	0.029±0.017	0.100±0.043
	实验误差σ_ε²	0.008±0.003	0.005±0.002	0.007±0.003	0.002±0.001	0.003±0.001	0.000±0.000	0.096±0.036
	平均重复性R	0.893	0.620	0.795	0.942	0.812	0.999	0.758
	变异系数CV （%）	9.02	5.89	9.16	11.49	14.24	61.95	8.13
截叶铁扫帚 L. cuneata	平均值Average	1.747	1.414	1.238	0.930	0.562	0.163	4.880
	最大值Max	2.131	1.806	1.559	1.223	0.863	0.302	6.120
	最小值Min	1.468	1.168	1.010	0.737	0.393	0.101	3.670
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.077	0.000	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.007±0.002	0.006±0.002	0.001±0.00	0.005±0.001	0.004±0.001	0.001±0.000	0.066±0.018
	实验误差σ_ε²	0.010±0.002	0.003±0.000	0.007±0.001	0.003±0.000	0.004±0.001	0.000±0.000	0.048±0.008
	平均重复性R	0.683	0.861	0.305	0.849	0.736	0.968	0.806
	变异系数CV （%）	7.37	6.59	7.06	9.40	15.59	20.60	6.94
头状胡枝子 L. capitata	平均值Average	2.408	1.747	1.382	1.024	0.568	0.294	6.600
	最大值Max	2.865	2.032	1.833	1.233	1.090	0.381	7.410
	最小值Min	1.806	1.482	1.133	0.870	0.333	0.161	5.690
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.125	0.000	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.014±0.004	0.006±0.002	0.001±0.001	0.002±0.001	0.003±0.001	0.002±0.000	0.096±0.021
	实验误差σ_ε²	0.014±0.002	0.006±0.001	0.011±0.001	0.002±0.000	0.007±0.001	0.001±0.000	0.034±0.001
	平均重复性R	0.751	0.757	0.224	0.806	0.536	0.985	0.894
	变异系数CV （%）	6.95	6.34	7.72	6.19	16.94	15.34	5.42
二色胡枝子 L. bicolor	平均值Average	3.156	2.469	1.277	1.562	0.697	0.558	8.950
	最大值Max	3.965	2.992	1.464	1.907	0.837	0.888	10.820
	最小值Min	2.625	2.117	1.131	1.293	0.563	0.128	7.620
	差异水平l.s.d._0.05	0.000	0.000	0.159	0.001	0.000	0.000	0.000
	估计基因型σ_g²	0.157±0.077	0.063±0.030	0.001±0.001	0.012±0.007	0.004±0.002	0.055±0.026	1.198±0.576
	实验误差σ_ε²	0.017±0.006	0.011±0.005	0.005±0.002	0.009±0.003	0.001±0.000	0.000±0.000	0.075±0.025
	平均重复性R	0.965	0.944	0.384	0.797	0.920	0.999	0.980
	变异系数CV （%）	12.77	10.60	6.02	9.04	9.64	40.63	12.16

性状Traits	种子长SL	种子宽SW	长宽比SL/SW	种子厚度ST	种脐长度HL	百粒重SY
种子宽SW	0.950**
长宽比SL/SW	0.301**	-0.007
种子厚度ST	0.822**	0.896**	-0.114
种脐长度HL	0.199*	0.586**	-0.002	0.545**
百粒重SY	0.722**	0.974**	0.058	0.728**	0.455**
种子周长Pe	0.991**	0.732**	0.551**	0.849**	0.558**	0.728**