Phenotype Genetic Diversity Analysis and Screening for Elite Germplasm Resources in 465 Oat Accessions

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2026.03.010

Acta Agrestia Sinica ›› 2026, Vol. 34 ›› Issue (3): 840-852.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.03.010

Phenotype Genetic Diversity Analysis and Screening for Elite Germplasm Resources in 465 Oat Accessions

WEI Ji¹, GAO Yang-miao¹, WANG Hui^1,2, CHEN You-jun^1,2, ZHOU Qing-ping^1,2, WANG Pei^1,2, LEI Ying-xia^1,2

1. College of Grassland Resources, Southwest Minzu University, Chengdu, Sichuan Province 610041, China;
2. Sichuan Zoige Alpine Wetland Ecosystem National Observation and Research Station, Southwest Minzu University, Chengdu, Sichuan Province 610041, China

Received:2025-08-18 Revised:2025-10-11 Published:2026-03-23

465份燕麦种质资源表型遗传多样性分析及优异资源筛选

卫纪¹, 高杨淼¹, 汪辉^1,2, 陈有军^1,2, 周青平^1,2, 王沛^1,2, 雷映霞^1,2

1. 西南民族大学, 草地资源学院, 四川成都 610041;
2. 西南民族大学, 四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站, 四川成都 610041

通讯作者: 雷映霞，E-mail：leiyingxia@hotmail.com；王沛，E-mail：wangpei@swun.edu.cn
作者简介:卫纪（1999-），男，汉族，四川泸定人，硕士研究生，主要从事牧草育种研究，E-mail：weiwin996@163.com；
基金资助:
农业科技重大项目（NK20220402）；四川省科技计划面上项目（2024NSFSC0310）；中央高校项目（ZYN2025029）；西藏自治区科技计划项目（XZ202501ZY0086）资助

Abstract

Abstract: To analyze the genetic diversity characteristics of the phenotypic traits and identify germplasm with superior traits in oats （Avena sativa L.）， this study conducted a comprehensive evaluation of 24 phenotypic traits in 465 oat accessions collected from 26 countries. The results showed that the coefficient of variation for 13 quantitative traits ranged from 13.19% to 46.70%， while the genetic diversity index for 11 qualitative traits varied between 0.12 and 1.00. Correlation analysis revealed significant positive correlations （P<0.01） between plant growth traits （e.g.， plant height， stem diameter） and yield-related or panicle traits， whereas a significant negative correlation （P<0.05） was observed between lodging resistance and thousand-kernel weight. Cluster analysis classified the accessions into six distinct groups： Group I， high-biomass hulled oats suitable for forage breeding； Group II， accessions combining high yield and lodging resistance； Group III， naked oats ideal for grain use； Groups IV-VI， accessions with distinctive characteristics， which can serve as a specialized gene bank. Based on principal component analysis （cumulative contribution rate of 65.05%） and comprehensive evaluation scores （F value）， five elite accessions （174， Y586， Y1062， Y341， 150） with high yield and lodging resistance were identified， demonstrating potential as excellent parental lines or fundamental research materials.

Key words: Oat（Avena sativa L.）, Phenotypic traits, Genetic diversity, Principal component analysis, Cluster analysis

摘要： 为分析燕麦（Avena sativa L.）表型遗传多样性特征，筛选具有优良性状的种质，本研究对来自26个国家的465份燕麦资源的24个表型性状进行综合分析。结果表明，13个数量性状的变异系数为13.19%~46.70%，11个质量性状的遗传多样性指数为0.12~1.00。相关性分析显示，植株的生长性状（如株高、茎粗）与产量及穗部部分性状之间存在极显著正相关关系（P<0.01），而抗倒伏性与千粒重呈显著负相关关系（P<0.05）。聚类分析将供试材料分为6个类群：类群Ⅰ为高生物量皮燕麦，适于饲草育种；类群Ⅱ兼具高产与抗倒伏性；类群Ⅲ为裸燕麦，适宜粮用；类群Ⅳ~Ⅵ具有特殊性状，可作为特色基因库。基于主成分分析（累计贡献率65.05%）和综合得分（F值），筛选出5份高产抗倒伏的优良种质（174，Y586，Y1062，Y341，150），这些材料可作为优良亲本或基础研究材料。

关键词: 燕麦, 表型性状, 遗传多样性, 主成分分析, 聚类分析

CLC Number:

S544.9

WEI Ji, GAO Yang-miao, WANG Hui, CHEN You-jun, ZHOU Qing-ping, WANG Pei, LEI Ying-xia. Phenotype Genetic Diversity Analysis and Screening for Elite Germplasm Resources in 465 Oat Accessions[J]. Acta Agrestia Sinica, 2026, 34(3): 840-852.

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.

References

[1] ZHANG B，REN C Z. Advances in oat genomic research and molecular breeding[J]. Chinese Bulletin of Botany，2022，57（6）：785-791张波，任长忠. 燕麦基因组学与分子育种研究进展[J]. 植物学报，2022，57（6）：785-791
[2] YE X L，GAN Z，WAN Y，et al. Advances and perspectives in forage oat breeding[J]. Acta Prataculturae Sinica，2023，32（2）：160-177叶雪玲，甘圳，万燕，等. 饲用燕麦育种研究进展与展望[J]. 草业学报，2023，32（2）：160-177
[3] YAN Q Z. Feeding value and processing mode of oat grass[J]. Special Economic Animals and Plants，2022，25（12）：138-140闫庆忠. 燕麦草的饲用价值及加工方式[J]. 特种经济动植物，2022，25（12）：138-140
[4] REN C Z，YAN J T，DONG R，et al. Research progress on oat nutrients，functional properties and related products[J]. Science and Technology of Food Industry，2022，43（12）：438-446任长忠，闫金婷，董锐，等.燕麦营养成分、功能特性及其产品的研究进展[J]. 食品工业科技，2022， 43（12）：438-446
[5] JING F，BIAN F，REN S L，et al. Analysis of oat seed yield and related agronomic characteristics in semi-arid regions[J]. Pratacultural Science，2024，41（2）：356-370景芳，边芳，任生兰，等. 半干旱地区燕麦种子产量及其相关农艺性状[J]. 草业科学，2024，41（2）：356-370
[6] ZHOU Q P，HU X W，WANG H，et al. The important role of oat in reinforcing the foundation of food security[J]. Acta Prataculturae Sinica，2024，33（10）：171-182周青平，胡晓炜，汪辉，等. 燕麦在维护国家粮食安全中的重要作用[J]. 草业学报，2024，33（10）：171-182
[7] GENG X L，ZHANG R，ZHANG S P，et al. Comprehensive evaluation of the phenotypic diversity of 130 oat germplasms[J]. Pratacultural Science，2020，37（10）：2022-2034耿小丽，张榕，张少平，等. 130份燕麦种质表型性状多样性分析及评价[J]. 草业科学，2020，37（10）：2022-2034
[8] NAN M，MA N，LIU Y M，et al. Genetic diversity analysis on agronomic characteristics of oat germplasms[J]. Agricultural Research in the Arid Areas，2015，33（1）：262-267南铭，马宁，刘彦明，等. 燕麦种质资源农艺性状的遗传多样性分析[J]. 干旱地区农业研究，2015，33（1）：262-267
[9] XU N L，WANG X H，MA D H，et al. Genetic diversity analysis of main agronomic and quality traits of 251 wheat germplasm resources[J]. Journal of Southern Agriculture，2021，52（9）：2404-2416许娜丽，王新华，马冬花，等. 251份小麦种质资源的主要农艺与品质性状遗传多样性分析[J]. 南方农业学报，2021，52（9）：2404-2416
[10] LIU W，ZHANG R C，FU J C，et al. Relationship analysis between agronomic characteristics and yield of rice germplasm resources in Heilongjiang Province[J]. China Rice，2016，22（3）：39-42刘伟，张荣昌，付久才，等. 黑龙江省水稻种质资源农艺性状与产量关系的分析[J]. 中国稻米，2016，22（3）：39-42
[11] ZHAO F，WEI W，ZHANG X L，et al. Clustering and correlation analysis of agronomic traits of 224 millet varieties[J]. Seed，2022，41（1）：74-83赵芳，魏玮，张晓磊，等. 224个谷子品种农艺性状聚类和相关性分析[J]. 种子，2022，41（1）：74-83
[12] LI S F，LI H N，LIU X D，et al. Genetic diversity analysis of phenotypic traits and selection of superior germplasm in 205 maize germplasm resources[J]. Journal of Maize Sciences，2023，31（5）：1-10李淑芳，李鹤南，刘晓冬，等. 205份玉米种质资源表型性状遗传多样性分析及优异种质筛选[J]. 玉米科学，2023，31（5）：1-10
[13] JIA Z F，MA X，LEI S C，et al. Evaluation of morphological diversity of oat germplasm resources in Qinghai ecological area[J]. Seed，2019，38（12）：58-63贾志锋，马祥，雷生春，等. 燕麦种质资源在青海生态区的形态多样性评价[J]. 种子，2019，38（12）：58-63
[14] WANG J L，MA L C，SHEN Z B，et al. An evaluation of agronomic traits and genetic diversity among 51 oat germplasm accessions[J]. Acta Prataculturae Sinica，2019，28（2）：133-141王建丽，马利超，申忠宝，等. 基于遗传多样性评估燕麦品种的农艺性状[J]. 草业学报，2019，28（2）：133-141
[15] LIANG G L，LIU W H，MA X. Phenotypic diversity of the panicle among 590 covered oats germplasm resources in apline of Qinghai-Tibet Plateau[J]. Acta Agrestia Sinica，2021，29（3）：495-503梁国玲，刘文辉，马祥. 590份皮燕麦种质资源穗部性状遗传多样性分析[J]. 草地学报，2021，29（3）：495-503
[16] ZHENG D S，WANG X M，ZHANG J. Descriptive norms and data standards for oat germplasm resources [M]. Beijing： China Agriculture Press，2006： 1-21郑殿升，王晓鸣，张京. 燕麦种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京：中国农业出版社，2006：1-21
[17] WANG S J，XIE H F，XING L，et al. Comprehensive evaluation of foxtail millet varieties （lines） based on principal component analysis and grey relational analysis[J]. Jiangsu Agricultural Sciences，2023，51（15）：42-49. 王淑君，解慧芳，邢璐，等. 基于主成分分析和灰色关联度分析的谷子品种（系）综合评价[J]. 江苏农业科学，2023，51（15）：42-49
[18] DENG W，LÜ Y，DONG Y J，et al. The genetic diversity analysis of rice germplasm resources in Yunnan Province of China[J]. Journal of Plant Genetic Resources，2023，24（3）：624-635邓伟，吕莹，董阳均，等. 云南水稻种质资源的遗传多样性分析[J]. 植物遗传资源学报，2023，24（3）：624-635
[19] LEI X，YOU M H，BAI S Q，et al. Genetic diversity analysis and multivariate evaluation of agronomic traits of 50 oat germplasm lines in northwest Sichuan[J]. Acta Prataculturae Sinica，2020，29（7）：131-142雷雄，游明鸿，白史且，等. 川西北高原50份燕麦种质农艺性状遗传多样性分析及综合评价[J]. 草业学报，2020，29（7）：131-142
[20] SUN Y N，LU G X，TANG C，et al. Genetic diversity of biological characters in 134 covered oats germplasm resources[J]. Acta Agrestia Sinica，2023，31（9）：2684-2692孙艳楠，路耿新，唐超，等. 134份皮燕麦种质资源生物学性状遗传多样性分析[J]. 草地学报，2023，31（9）：2684-2692
[21] ZHANG Q，WEI Z W，YAN T F，et al. Identification and evaluation of genetic diversity of agronomic traits in oat germplasm resources[J]. Acta Agrestia Sinica，2021，29（2）：309-316张琦，魏臻武，闫天芳，等. 燕麦种质资源农艺性状遗传多样性的鉴定评价[J]. 草地学报，2021，29（2）：309-316
[22] ZHANG K，YAN H B，ZHOU Q P，et al. Analysis of genetic diversity of biological characters on 42 oat germplasm resources[J]. Journal of Qinghai University （Nature Science Edition），2014，32（4）：11-16，26张坤，颜红波，周青平，等. 42份燕麦种质资源农艺性状多样性研究[J]. 青海大学学报（自然科学版），2014，32（4）：11-16，26
[23] SUN M，FU K X，FAN Y，et al. Analysis of phenotypic variations in 15 introduced elite germplasm of Lolium multiflorum lam[J]. Journal of Plant Genetic Resources，2016，17（4）：655-662孙铭，符开欣，范彦，等. 15份多花黑麦草优良引进种质的表型变异分析[J]. 植物遗传资源学报，2016，17（4）：655-662
[24] XIE N，LIU Z Y，FENG W，et al. The production performance and forage quality of forage millet in saline alkali dryland around Bohai Sea[J]. Acta Agrestia Sinica，2021，29（1）：60-71谢楠，刘振宇，冯伟，等. 饲用谷子在环渤海盐碱旱地的生产性能及饲用品质评价[J]. 草地学报，2021，29（1）：60-71
[25] SUN J P，XUE Z H，YANG G Y，et al. Effects of nitrogen addition on the yield and quality of oat in northern Shanxi[J]. Acta Agrestia Sinica，2018，26（4）：964-970孙建平，薛竹慧，杨国义，等. 施氮对晋北燕麦饲草主要农艺性状及干物质产量的影响[J]. 草地学报，2018，26（4）：964-970
[26] YUAN S，LI Y，PENG S B. Leaf lateral asymmetry in morphological and physiological traits of rice plant[J]. PLoS One，2015，10（6）：e0129832
[27] YANG L L，REN J H，LIU Y J，et al. Effect of water deficit and rehydration on the post-flowering assimilate transport and grain filling in wheat[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2020，40（11）：1909-1918杨丽丽，任建宏，刘溢建，等. 小麦花后水分亏缺和复水对同化物转运和籽粒灌浆的影响[J]. 西北植物学报，2020，40（11）：1909-1918
[28] ZHONG Y N，ZHANG T，QIAO W J，et al. Optimizing canopy spacing configuration enhances foxtail millet grain yield and water productivity by improving stalk lodging resistance in the North China Plain[J]. European Journal of Agronomy，2024，158：127230
[29] CUI Z L，CHEN X P，LI J L，et al. Effect of N fertilization on grain yield of winter wheat and apparent N losses[J]. Pedosphere，2006，16（6）：806-812
[30] HA X，ZHANG J Q，SONG Y X，et al. Comprehensive evaluation of seed yield traits in five varieties of Kentucky bluegrass[J]. Chinese Journal of Grassland，2023，45（12）：61-71哈雪，张金青，宋于笑，等. 5份草地早熟禾种子产量性状相关指标综合评价与分析[J]. 中国草地学报，2023，45（12）：61-71
[31] LIANG G L，ZHANG Y C，JIA Z F，et al. A study of the relationship between phenotypic traits，stem mechanical traits and lodging resistance of oat varieties for alpine regions[J]. Acta Prataculturae Sinica，2019，28（4）：58-69梁国玲，张永超，贾志锋，等. 高寒区不同燕麦品种（系）表型性状和茎秆力学特征与抗倒伏性的关系研究[J]. 草业学报，2019，28（4）：58-69
[32] ZHANG X Q，LIU J H，QI B J，et al. Cluster diversity analysis of the main agronomic traits in oat germplasm[J]. Journal of Plant Genetic Resources，2010，11（2）：168-174张向前，刘景辉，齐冰洁，等. 燕麦种质资源主要农艺性状的遗传多样性分析[J]. 植物遗传资源学报，2010，11（2）：168-174
[33] SU Y R，SUN S G，LIU H T，et al. Diversity of lodging resistance traits of different wheat varieties（lines）[J]. Journal of Triticeae Crops，2021，41（10）：1238-1246苏亚蕊，孙少光，刘浩婷，等. 不同小麦品种（系）抗倒伏性状多样性分析[J]. 麦类作物学报，2021，41（10）：1238-1246
[34] GU H Z，WANG C，ZHANG Y，et al. Research progress on lodging resistance evaluation of rice stem and its physiological mechanism[J]. Jiangsu Agricultural Sciences，2023，51（21）：1-7顾汉柱，王琛，张瑛，等. 水稻茎秆抗倒伏评价及其生理机制研究进展[J]. 江苏农业科学，2023，51（21）：1-7
[35] XUE J，WANG K R，XIE R Z，et al. Research progress of maize lodging during late stage[J]. Scientia Agricultura Sinica，2018，51（10）：1845-1854薛军，王克如，谢瑞芝，等. 玉米生长后期倒伏研究进展[J]. 中国农业科学，2018，51（10）：1845-1854
[36] GUO C H，GAO Z Q，MIAO G Y. Relationship between lodging and mechanical characteristics of winter wheat stem under different yield levels[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2010，26（3）：151-155郭翠花，高志强，苗果园. 不同产量水平下小麦倒伏与茎秆力学特性的关系[J]. 农业工程学报，2010，26（3）：151-155
[37] LUO X T，LIU X F，CAI C F，et al. Genetic diversity analysis of phenotypic traits in Ardisia crenata germplasm resources in Wuping，Fujian[J]. Journal of Plant Genetic Resources，2025，26（2）：296-308罗小婷，刘行发，蔡长福，等. 福建武平朱砂根种质资源表型性状遗传多样性分析[J]. 植物遗传资源学报，2025，26（2）：296-308
[38] GUO Q，JIANG Q M，HE H L，et al. Evaluation of 141 excellent Zhongzhe sugarcane germplasms based on principal component analysis and cluster analysis[J]. Chinese Journal of Tropical Crops，2024，45（1）：49-59郭强，江清梅，何洪良，等. 基于主成分分析和聚类分析评价141份中蔗优良品系资源[J]. 热带作物学报，2024，45（1）：49-59

Phenotype Genetic Diversity Analysis and Screening for Elite Germplasm Resources in 465 Oat Accessions

465份燕麦种质资源表型遗传多样性分析及优异资源筛选

PDF

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

References

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments

[1]	GONG Jun-qiang, HOU Qi-qi, OU Ke-jie, HAO Biao-biao, WANG Wen-bi, SU Jun-hu. Analysis of Genetic Diversity of Different Geographic Populations of Eospalax baileyi Based on MHC-DRB Exon 2 Gene [J]. Acta Agrestia Sinica, 2026, 34(3): 779-787.
[2]	MA Tao, LI Ling-ling, HOU Xiang-yang. Multivariate Analysis-Based Evaluation of Wild Leymus secalinus Germplasm Resources [J]. Acta Agrestia Sinica, 2026, 34(1): 254-265.
[3]	LYU Yan-zhen, YAO Xing-jie, ZHANG Zhao, SUN Qing-ying, YANG Yu-ze, YAN Hui-fang. Evaluation of Alkali Tolerance and Key Indicators Screening during Seed Germination of Different Alfalfa Cultivars [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(6): 1852-1861.
[4]	HUANG Xiong-jie, LIU Fang, LI Qian, LA Ba, ZHOU Qing-ping, WANG Hui, CHEN You-jun. Analysis of the Spike Characteristics and Grain Size Traits of Avena sativa Germplasm Resources [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(5): 1434-1444.
[5]	WU Chun-yan, XIAO Liang, WU Bi-shan, ZHOU Jin, TANG Yan-mei, LIU Ming-xi. Phenotypic Diversity Analysis of 41 Miscanthus sacchariflorus and M. lutarioriparius Germplasms [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(5): 1473-1485.
[6]	WU Wen-qi, XU Cheng-ti, PU Xiao-jian, ZHAO Yuan-yuan, GE Rong-lin, WANG Wei. Comparative Study on Production Performance of Different Oat Varieties in Mild Saline-Alkali Land of Qaidam [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(5): 1497-1509.
[7]	WANG En-zhao, ZHANG Yun-ling, QIAN Hui-ling, SUN Qing-zhen, FAN Xiao-ling, LIU Bin, TIAN Zhong-ping. Study on the Distribution Pattern of Species Diversity and Phylogenetic Diversity of Plant Community in Yanqi Hola Mountain Along the Altitude Gradient [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(5): 1612-1621.
[8]	ZOU Bing-can, WANG Xia, ZHANG Xuan, LI Yu-ling, HUANG Gen-xi, HUANG Lin-kai, ZHANG Xin-quan, ZHANG Hai-qin. Analysis of Chromosome Number and Genetic Diversity of 22 Pennisetum Materials and 1 Arundo Material [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(4): 1019-1028.
[9]	HUANG Chun-qiong, ZHANG Yu, WANG Wen-qiang, DONG Rong-shu, YANG Hu-biao, LIU Guo-dao. Development of Molecular Markers and Study of Genetic Diversity of Stenotaphrum helferi Accessions [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(4): 1039-1047.
[10]	YAO Xing-jie, SUN Qing-ying, ZHANG Zhao, LYU Yan-zhen, YAN Si-qi, CHEN Si-yu, SHI Yan-xin, DUAN Xiao-tong, MENG Shu-han, YAN Hui-fang. Comprehensive Evaluation on Salt Tolerance of 61 Alfalfa Cultivars during Seed Germination [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(4): 1181-1191.
[11]	GAO Hui-xia, LIANG Yun-hui, YAO Miao-zhuo, ZHANG Peng-fei, LIU Ya-ling. Development of Genome-Wide SSR Molecular Markers and Analysis of Population Genetic Diversity in Astragalus mongolicus [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(3): 696-706.
[12]	NIE Hao-jie, CHENG Yun-long, BAO Yu-guo, ZHU Lin. Genetic Diversity Analysis of Morphological Traits of Echinochloa Germplasm Resources [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(2): 457-464.
[13]	SHI Jia-qi, XIE Nan, CUI Sui-qian, SUN Guo-tong, PAN Xuan, ZHANG Li-feng, LIU Zhong-kuan, LIU Zhen-yu, ZHANG Hong-fa, LI Ya-nan, YANG Qing-chuan, LONG Rui-cai. Evaluation of Salt Tolerance of 16 Alfalfa Varieties under Different Salt Concentration Stress at Germination Stage [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(2): 472-480.
[14]	KANG Jia-hui, ZHENG Min-na, YANG Fu, WANG Li, ZHANG Zhi. Analysis of Genetic Diversity and Population Structure of Oat Germplasm Resources Based on SLAF-Seq [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(10): 3185-3193.
[15]	HUANG Wei-ye, LI Run-ze, TANG Fang, DU Ke, YI Feng-yan, CHEN Hong-xi. Construction of Medicago ruthenica L. Core Germplasm based on Phenotypic Traits [J]. Acta Agrestia Sinica, 2025, 33(1): 41-52.