48份狼尾草属材料表型及遗传多样性分析

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2026.09.010

草地学报 ›› 2026, Vol. 34 ›› Issue (9): 3246-3259.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.09.010

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48份狼尾草属材料表型及遗传多样性分析

王伟伟¹, 王豫婉², 郭一荻², 范希峰², 岳跃森², 滕珂², 孙鑫博¹, 刘凌云²

1. 河北农业大学, 河北保定 071000;
2. 北京市农林科学院草业花卉与景观生态研究所, 北京 100097

收稿日期:2025-09-25 修回日期:2025-12-30 发布日期:2026-09-11
通讯作者: 孙鑫博, E-mail: nxsxb@hebau.edu.cn;刘凌云, E-mail: liulingyun01@163.com
作者简介:王伟伟(1999-),女,汉族,河北邯郸人,硕士研究生,主要从事狼尾草研究,E-mail:2247128930@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（32471755）；北京市农林科学院科技创新专项（KJCX20251208）；云南省重点研发计划（202403AP140045）资助

Phenotypic and Genetic Diversity Analysis of 48 Pennisetum Germplasm Resources

WANG Wei-wei¹, WANG Yu-wan², GUO Yi-di², FAN Xi-feng², YUE Yue-sen², TENG Ke², SUN Xin-bo¹, LIU Ling-yun²

1. Hebei Agricultural University, Baoding, Hebei Province 071000, China;
2. Institute of Grassland, Flowers and Ecology, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China

Received:2025-09-25 Revised:2025-12-30 Published:2026-09-11

摘要/Abstract

摘要： 狼尾草属（Pennisetum spp.）植物兼具生态修复、园林观赏与饲用价值，开展狼尾草种质资源遗传多样性研究，可为新品种选育与开发利用提供理论依据。本研究以48份狼尾草种质资源为材料，通过表型性状测定和简单重复序列（Simple sequence repeats，SSR）分子标记技术，系统评价其表型、遗传多样性及群体结构。结果显示，4个表型性状变异系数为28.10%~96.92%，遗传多样性指数为2.49~2.83，多样性丰富；株高与叶宽极显著正相关，分蘖与株高显著负相关、与叶宽极显著负相关；表型聚类可分为3类。SSR标记从20对引物中检测到122个等位基因，平均每对6.10个，Shannon’s多样性指数0.35~0.64，多态性信息含量0.25~0.79，平均遗传距离0.43；基于不同相似系数阈值，UPGMA聚类将供试材料划分为3~5个类群，群体遗传结构可分为3组且组间遗传背景差异显著。本研究阐明了48份狼尾草种质的遗传多样性及群体结构，为后续种质鉴定和新品种选育奠定理论基础。

关键词: 狼尾草属, 表型多样性, SSR分子标记, 遗传多样性, 群体结构, DNA指纹图谱

Abstract: The features of ecological restoration， ornamental garden， and forage values are possessed by pennisetum plants. Research on the genetic diversity of pennisetum germplasm resources can be conducted to offer theoretical basis for new variety breeding， development， and utilization. In this study， 48 Pennisetum germplasm resources were used as materials. Through phenotypic trait determination and SSR molecular marker technology， phenotypic characteristics， genetic diversity， and population structure were systematically evaluated. The results showed that the coefficient of variation for four phenotypic traits was observed to range from 28.10% to 96.92%， with a genetic diversity index of 2.49 to 2.83， indicating rich diversity. Plant height was found to be significantly positively correlated with leaf width， while tillering was observed to be significantly negatively correlated with plant height and significantly negatively correlated with leaf width. Phenotypic clustering was determined to be divisible into three categories. A total of 122 alleles were detected from 20 primer pairs by SSR markers， with an average of 6.10 per pair. Shannon’s diversity index was measured to range from 0.35 to 0.64， polymorphism information content was measured to range from 0.25 to 0.79， and the average genetic distance was calculated to be 0.43. UPGMA clustering was divided into three to five categories as the similarity coefficient was increased， and the population genetic structure was determined to be divisible into three groups with significant differences in genetic background among groups. In this study， the genetic diversity and population structure of 48 Pennisetum germplasm resources were elucidated， and a theoretical foundation was laid for subsequent germplasm identification and new variety breeding.

Key words: Pennisetum spp., Phenotypic diversity, SSR marker, Genetic diversity, Population analysis, DNA fingerprinting

中图分类号:

S688.4

王伟伟, 王豫婉, 郭一荻, 范希峰, 岳跃森, 滕珂, 孙鑫博, 刘凌云. 48份狼尾草属材料表型及遗传多样性分析[J]. 草地学报, 2026, 34(9): 3246-3259.

WANG Wei-wei, WANG Yu-wan, GUO Yi-di, FAN Xi-feng, YUE Yue-sen, TENG Ke, SUN Xin-bo, LIU Ling-yun. Phenotypic and Genetic Diversity Analysis of 48 Pennisetum Germplasm Resources[J]. Acta Agrestia Sinica, 2026, 34(9): 3246-3259.

参考文献

[1] Editorial Committee of Chinese Journal of Plant of Chinese Academy of Sciences. Flora of China[M]. Beijing：Science Press，2006：80 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志[M]. 北京：科学出版社，2006：80
[2] HOU X C，TENG K，GUO Q，et al. Research advances in forage Pennisetum resource[J]. Chinese Bulletin of Botany，2022，57（6）：814-825 侯新村，滕珂，郭强，等. 狼尾草属牧草研究进展[J]. 植物学报，2022，57（6）：814-825
[3] WU J Y，TENG W J，WANG Q H. Basic botanic characters， adaptabilities and applying in landscape architecture of Pennisetum alopecuroides[J]. Chinese Landscape Architecture，2005，21（12）：57-59 武菊英，滕文军，王庆海. 狼尾草的生物学特性及在园林中的应用[J]. 中国园林，2005，21（12）：57-59
[4] WU J Y，TENG W J，YUAN X H，et al. Evaluation of five ornamental grasses from Pennisetum Rich. grown in Beijing[J]. Journal of Wuhan Botanical Research，2009，27（6）：661-666 武菊英，滕文军，袁小环，等. 几种狼尾草属观赏植物在北京地区的生长特性[J]. 武汉植物学研究，2009，27（6）：661-666
[5] ZHANG H S，WU X J，TIAN H，et al. Diversity analysis of phenotypic traits and screening of excellent germplasm resources on different Pennisetum alopecuroides provenances[J]. Journal of Southern Agriculture，2024，55（7）：2090-2099 张鹤山，吴新江，田宏，等. 不同种源狼尾草表型性状多样性分析及优异种源筛选[J]. 南方农业学报，2024，55（7）：2090-2099
[6] ZHANG H S，XIA Z R，DAI L L，et al. Phenotypic diversity of Pennisetum longissimum var. intermedium germplasm resources[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica，2014，23（12）：51-59 张怀山，夏曾润，代立兰，等. 中型狼尾草种质资源表型性状的多样性[J]. 西北农业学报，2014，23（12）：51-59
[7] ZOU B C，WANG X，ZHANG X，et al. Analysis of chromosome number and genetic diversity of 22 Pennisetum materials and 1 Arundo material[J]. Acta Agrestia Sinica，2025，33（4）：1019-1028 邹冰灿，王霞，张轩，等. 22份狼尾草属材料和1份芦竹属材料染色体数目及遗传多样性分析[J]. 草地学报，2025，33（4）：1019-1028
[8] ZHANG Y，YUAN X H，TENG W J，et al. Karyotype diversity analysis and nuclear genome size estimation for Pennisetum Rich. （Poaceae） ornamental grasses reveal genetic relationship and chromosomal evolution[J]. Scientia Horticulturae，2015，193：22-31
[9] ZHONG X X，LIU Z W，LIU W G，et al. Analysis of characteristics of a hexaploid somatic mutant of hybrid Pennisetum[J]. Acta Prataculturae Sinica，2014，23（4）：107-113 钟小仙，刘智微，刘伟国，等. 六倍体杂交狼尾草体细胞突变体特异性分析[J]. 草业学报，2014，23（4）：107-113
[10] HU Y B，LIU Y N，ZHANG J，et al. Preliminary evaluation on cold tolerance of 8 Pennisetum forage varieties（lines）under natural low temperature[J]. Journal of Grassland and Forage Science，2025（2）：43-49 胡远彬，刘亚男，张靓，等. 自然低温胁迫下8个狼尾草属牧草品种（系）耐寒性初步评价[J]. 草学，2025（2）：43-49
[11] LU J Y，TIAN H，XIONG J B，et al. A multi-trait evaluation of cold resistance of 14 native Pennisetum alopecuroides germplasm lines at the seedling stage[J]. Acta Prataculturae Sinica，2024，33（8）：98-111 陆姣云，田宏，熊军波，等. 14份乡土狼尾草材料幼苗的耐冷性综合评价[J]. 草业学报，2024，33（8）：98-111
[12] TIAN H，ZHANG H S，XIONG J B，et al. Variability in drought resistance during seed germination among 34 Pennisetum alopecuroides gerplasms[J]. Chinese Journal of Grassland，2024，46（4）：11-24 田宏，张鹤山，熊军波，等. 34份狼尾草萌发期抗旱性综合评价[J]. 中国草地学报，2024，46（4）：11-24
[13] ZHANG H S，ZHAO G Q，LI M F，et al. Physiological responses of Pennisetum longissimumvar. intermediumseedlings to PEG，low temperature and salt stress treatments[J]. Acta Prataculturae Sinica，2014，23（2）：180-188 张怀山，赵桂琴，栗孟飞，等. 中型狼尾草幼苗对PEG、低温和盐胁迫的生理应答[J]. 草业学报，2014，23（2）：180-188
[14] ZHANG Y，YUAN X H，TENG W J，et al. Identification and phylogenetic classification of Pennisetum （Poaceae） ornamental grasses based on SSR locus polymorphisms[J]. Plant Molecular Biology Reporter，2016，34（6）：1181-1192
[15] GUO Y D，LIU L Y，YUE Y S，et al. Development of SSR markers based on transcriptome sequencing and verification of their conservation across species of ornamental Pennisetum Rich. （Poaceae）[J]. Agronomy，2022，12（7）：1683
[16] YUE Y S，FAN X F，HU Y F，et al. In vitro induction and characterization of hexaploid Pennisetum×Advena，an ornamental grass[J]. Plant Cell，Tissue and Organ Culture （PCTOC），2020，142（2）：221-228
[17] TENG K，GUO Q，LIU L Y，et al. Chromosome-level reference genome assembly provides insights into the evolution of Pennisetum alopecuroides[J]. Frontiers in Plant Science，2023，14：1195479
[18] YAN H D，SUN M，ZHANG Z R，et al. Pangenomic analysis identifies structural variation associated with heat tolerance in pearl millet[J]. Nature Genetics，2023，55（3）：507-518
[19] ZHANG S K，XIA Z Q，LI C，et al. Chromosome-scale genome assembly provides insights into speciation of allotetraploid and massive biomass accumulation of elephant grass （Pennisetum purpureum Schum.）[J]. Molecular Ecology Resources，2022，22（6）：2363-2378
[20] KOILKONDA P，SATO S，TABATA S，et al. Large-scale development of expressed sequence tag-derived simple sequence repeat markers and diversity analysis in Arachis spp[J]. Molecular Breeding，2012，30（1）：125-138
[21] ZHU Y Q，PENG D D，LIN C W，et al. Development of SSR markers based on transcriptome sequence and analysis of genetic diversity in Sorghum sudanense[J]. Acta Prataculturae Sinica，2018，27（5）：178-189 朱永群，彭丹丹，林超文，等. 苏丹草转录组SSR分子标记开发及遗传多样性评价[J]. 草业学报，2018，27（5）：178-189
[22] EVANNO G，REGNAUT S，GOUDET J. Detecting the number of clusters of individuals using the software structure： a simulation study[J]. Molecular Ecology，2005，14（8）：2611-2620
[23] ZHANG H S. Development and utilization of Pennisetum forage germplasm resources[J]. China Herbivores，2011，31（3）：43-44 张怀山. 狼尾草属牧草种质资源的开发利用[J]. 中国草食动物，2011，31（3）：43-44
[24] ZHAO C J. Big data of plant phenomics and its research progress[J]. Journal of Agricultural Big Data，2019，1（2）：5-18 赵春江. 植物表型组学大数据及其研究进展[J]. 农业大数据学报，2019，1（2）：5-18
[25] ZHANG X F，NIE G，HUANG S Y，et al. Identification of hybrids and analysis of phenotypic variation in the F1 generation of Pennisetum purpureum based on SSR markers[J]. Acta Prataculturae Sinica，2025，34（11）：114-124 张献芳，聂刚，黄思源，等. 基于SSR标记的象草F1代杂种分子鉴定及表型变异分析[J]. 草业学报，2025，34（11）：114-124
[26] WANG L H，LI H B，SUN X B，et al. Evaluation and analysis on wild germplasm resources of Pennisetum alopecuroides[J]. Journal of Agricultural Science and Technology，2016，18（3）：134-140 王丽宏，李会彬，孙鑫博，等. 狼尾草野生种质资源的评价与分析[J]. 中国农业科技导报，2016，18（3）：134-140
[27] WANG L H，LI H B，SUN X B，et al. Principal component and cluster analysis on the phenotypic traits of Pennisetum alopecuroides[J]. Journal of Hebei Agricultural University，2019，42（2）：91-94，109 王丽宏，李会彬，孙鑫博，等. 狼尾草主要表型性状的主成分和聚类分析[J]. 河北农业大学学报，2019，42（2）：91-94，109
[28] LI Q Y，LIU T，ZHANG S H，et al. Development and application of survey sequencing and gSSR molecular marker of Pennisetum glaucum[J]. Molecular Plant Breeding，2019，17（16）：5375-5382 李青遥，刘婷，张曙恒，等. 美洲狼尾草Survey测序及其gSSR分子标记的开发应用[J]. 分子植物育种，2019，17（16）：5375-5382
[29] WANG C R，DAN X M，LIU T，et al. Genetic relationships of 24 Pennisetum cultivars and construction of DNA fingerprints based on SSR markers[J]. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology，2022，31（3）：545-553
[30] GUNGUNIYA D F，KUMAR S，PATEL M P，et al. Morpho-biochemical characterization and molecular marker based genetic diversity of pearl millet （Pennisetum glaucum （L.） R. Br.）[J]. PeerJ，2023，11：e15403
[31] ZHOU S F，WANG C R，YIN G H，et al. Phylogenetics and diversity analysis of Pennisetum species using Hemarthria EST-SSR markers[J]. Grassland Science，2019，65（1）：13-22

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Phenotypic and Genetic Diversity Analysis of 48 Pennisetum Germplasm Resources

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[1]	莫希涪, 李翠, 郑美, 侯新村, 赵春桥, 董富磊, 周胜, 郭强. 狼尾草属牧草育种技术研究进展[J]. 草地学报, 2026, 34(9): 3152-3163.
[2]	贾纪原, 林松, 杨丹, 冀士俊, 邹晓彬, 胡志勇, 靳雅荣, 严海东, 黄琳凯. 象草品种（系）的生产性能比较及区域越冬性研究[J]. 草地学报, 2026, 34(8): 2971-2979.
[3]	郑莹晖, 苏旭, 刘玉萍, 才让扎西, 雷洁琼, 韦凯悦, 冯旭, 杨萍. 基于单拷贝核基因的黄缨菊群体遗传结构与历史动态研究[J]. 草地学报, 2026, 34(8): 3060-3069.
[4]	王卉, 再吐尼古丽·库尔班, 胡相伟, 赵云, 杨宝谊, 马艳明, 肖菁, 侯升林, 刘国庆, 冯国郡. 44份中亚引进高粱种质资源表型多样性分析[J]. 草地学报, 2026, 34(4): 1252-1261.
[5]	龚俊强, 侯齐琪, 欧克杰, 郝彪彪, 王文碧, 苏军虎. 高原鼢鼠不同地理种群MHC-DRB基因外显子2遗传多样性分析[J]. 草地学报, 2026, 34(3): 779-787.
[6]	卫纪, 高杨淼, 汪辉, 陈有军, 周青平, 王沛, 雷映霞. 465份燕麦种质资源表型遗传多样性分析及优异资源筛选[J]. 草地学报, 2026, 34(3): 840-852.
[7]	吴昌忠, 闫伟红, 赵彦, 李志勇, 武自念, 潘文喧, 霍春然, 闫文昊. 194份扁穗冰草种质资源表型多样性分析、综合评价及核心种质构建[J]. 草地学报, 2026, 34(3): 865-880.
[8]	黄雄杰, 刘芳, 李茜, 拉巴, 周青平, 汪辉, 陈有军. 皮燕麦种质资源穗部特征与种子大小性状分析[J]. 草地学报, 2025, 33(5): 1434-1444.
[9]	吴春妍, 肖亮, 吴碧珊, 周锦, 唐艳梅, 刘明稀. 41份荻、南荻种质资源的表型多样性分析[J]. 草地学报, 2025, 33(5): 1473-1485.
[10]	邹冰灿, 王霞, 张轩, 李玉玲, 黄艮晞, 黄琳凯, 张新全, 张海琴. 22份狼尾草属材料和1份芦竹属材料染色体数目及遗传多样性分析[J]. 草地学报, 2025, 33(4): 1019-1028.
[11]	黄春琼, 张瑜, 王文强, 董荣书, 杨虎彪, 刘国道. 钝叶草种质资源分子标记开发及遗传多样性研究[J]. 草地学报, 2025, 33(4): 1039-1047.
[12]	高慧霞, 梁云慧, 姚妙卓, 张鹏飞, 刘亚令. 蒙古黄芪全基因组SSR分子标记开发与居群遗传多样性分析[J]. 草地学报, 2025, 33(3): 696-706.
[13]	聂豪杰, 程云龙, 包玉国, 朱林. 稗草种质资源形态性状遗传多样性分析[J]. 草地学报, 2025, 33(2): 457-464.
[14]	康佳惠, 郑敏娜, 杨富, 王力, 张知. 基于SLAF-Seq的燕麦种质资源遗传多样性分析和群体结构分析[J]. 草地学报, 2025, 33(10): 3185-3193.
[15]	周欣莹, 董彦娜, 邱玉鹏, 孙浩男, 刘亚伟, 李艳, 刘冬云. 基于叶绿体基因rbcL和trnL-F序列的河北省野生苔草属亲缘关系分析[J]. 草地学报, 2024, 32(9): 2728-2736.