基于BLUP的Brunswickgrass生态型饲草性状重复性、遗传变异及重要性研究

《Plant Breeding》：Repeatability, Genetic Variability and Importance of Forage Traits in Ecotypes of Brunswickgrass (Paspalum nicorae Parodi) via BLUP

本研究通过六种统计方法评估84个Paspalum nicorae生态型饲草性状的重复性，并利用最佳线性无偏预测（BLUP）进行多变量分析，揭示了遗传变异特征及关键性状筛选潜力，为多年生牧草育种提供了可靠的早期选择策略。

　　

摘要

本研究首次系统评估了Brunswickgrass（Paspalum nicorae Parodi）84个生态型在3年内的12项饲草性状重复性，通过六种统计方法（包括方差分析、主成分分析和结构分析）量化了性状稳定性。结果表明：分蘖数（NT）、总干物质（TDM）和生长习性（GH）具有高重复性（r≥0.60），而叶片干物质（LDM）、茎干物质（SDM）、叶茎比（LSR）和株高（PH）重复性较低。基于相关性矩阵的主成分分析法（PCCorrel）精度最高，可显著减少评价次数。多变量聚类识别出N3.17和N3.10为高产潜力亲本，TDM、PH、LSR和冷耐受性（CT）是区分生态型的关键性状。

引言

巴西牧场面积达1.56亿公顷，但约60%由少数Urochloa栽培种主导，遗传多样性不足。本地草种Paspalum属具有高产和营养均衡特性，其中四倍体P. nicorae（2n=4x=40）兼具耐寒耐旱特性，在沙质土壤中表现突出。然而，其遗传参数如重复性系数和遗传增益尚未明确。本研究通过重复性系数估算和BLUP分析，旨在优化育种资源分配，推动可持续牧业发展。

材料与方法

实验在巴西南里奥格兰德州联邦大学进行，采用随机区组设计，对84个生态型进行13次收割评估。性状包括NT、鲜重（FM）、LDM、SDM、花序干物质（IDM）、TDM、LSR、收获指数（HI）、CT、持久性（FP）、GH和PH。通过REML/BLUP模型估计方差组分，并采用Tocher聚类和UPGMA法分析遗传距离。

结果

1. 1.
   重复性分析：NT、TDM和GH的重复性系数最高（r=0.64–0.98），LDM和LSR最低（r<0.30）。PCCorrel法在多数性状中表现最优，其确定系数（R²）达90%以上。
2. 2.
   最小评价次数：为实现R²=0.85，NT仅需2–6次收割，而LDM需14–29次。高精度要求（R²=0.95）会大幅增加工作量，但增益有限。
3. 3.
   遗传多样性：Tocher法将生态型分为10组，77%集中于第I组；N3.10和N3.17单独成组，且TDM产量最高（98.1 g/株）。UPGMA聚类进一步验证了这两类群的高产特性。
4. 4.
   性状重要性：主成分分析显示TDM、PH、LSR和CT可解释89.6%的变异，而IDM、NT等性状贡献度较低。

讨论

重复性系数差异反映了性状受环境影响的敏感性。高产性状（如NT、TDM）的稳定性支持早期选择，而品质相关性状（如LDM、LSR）需多次评价。PCCorrel法通过整合周期性变化，优于传统方差分析。生态型N3.10和N3.17的突出表现提示其作为杂交亲本的潜力。研究结果强调了多方法联用在遗传资源挖掘中的必要性。

结论

针对NT、LDM和TDM的早期选择可通过2–10次收割实现。PCCorrel法为P. nicorae育种提供了高效工具，筛选出的优良生态型为品种改良奠定了材料基础。未来研究可聚焦性状关联分析，以平衡产量与品质育种目标。