Wielowymiarowa analiza zmienności genotypowej cech rolniczych w kolekcji zasobów genowych kupkówki pospolitej (Dactylis glomerata L.)
Marcin Studnicki
marcin_studnicki@sggw.edu.plKatedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki SGGW w Warszawie (Poland)
Wiesław Mądry
Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki SGGW w Warszawie (Poland)
Jan Schmidt
Ogród Botaniczny Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Bydgoszczy (Poland)
Abstrakt
W pracy przedstawiono analizę jedno- i wielocechowej zmienności 1971 obiektów, pocho¬dzących z polskiej kolekcji zasobów genowych kupkówki pospolitej, pod względem 8 cech ilościowych. W pierwszym kroku analizy wykonano wstępną ocenę zmienności obiektów, oddzielnie dla każdej cechy, z wykorzystaniem metod statystyki opisowej. Dalsze kroki polegały na przepro¬wadzeniu analizy składowych głównych oraz analizy skupień za pomocą metody UPGMA na standaryzowanych danych dla badanych cech. Zastosowano także analizę zmiennych kanonicznych dla wydzielonych grup (skupień). Stwierdzono, że wysokość roślin i plon zielonej masy są cechami o największej zmienności genotypowej spośród wszystkich badanych cech w kolekcji. Pierwsze trzy składowe główne wyjaśniały ponad 69% ogólnej zmienności 8 cech ilościowych w badanej kolekcji. Wyniki analizy zmiennych kanonicznych wskazują, że wysokość roślin oraz liczba dni do kłoszenia i kwitnienia odznaczały się relatywnie najsilniejszą zdolnością dyskryminacyjną pomiędzy dziesięcio¬ma grupami, wydzielonymi za pomocą analizy skupień.
Instytucje finansujące
Słowa kluczowe:
kupkówka pospolita, wielowymiarowe metody statystyczne, zasoby genoweBibliografia
Amirouche N., Misset M.T. 2007. Morphological variation and distribution of cytotypes in the diploid-tetraploid complex of the genus Dactylis L. (Poaceae) from Algeria. Plant Systematics and Evolution 264: 157 — 174.
Google Scholar
Annese V., Cazzato E., Corleto A. 2006. Quantitative and qualitative traits of natural ecotypes of perennial grasses (Dactylis glomerata L., Festuca arundinacea Schreb., Phalaris tuberosa L., Brachypodium rupestre (Host) R. et S.) collected in Southern Italy. Genetic Res. Crop Evol. 53: 431 — 441.
Google Scholar
Casler M.D. 1991. Genetic variation and covariation in a population of tetraploid Dactylis L. accessions. Theor. Appl. Genet. 81: 253 — 264.
Google Scholar
Casler M.D., Fales S.L., McElroy A.R. 2000. Genetic progress from 40 years of orchardgrass breeding in North America measured under hay management. Crop Sci. 40: 1019 — 1025.
Google Scholar
Casler M. D., van Santen E. 2000. Patterns of variation in a collection of meadow fescue accessions. Crop Sci. 40: 248 — 255
Google Scholar
Crossa J., Franco J. 2004. Statistical methods for classifying genotypes. Euphytica 153: 19 — 37.
Google Scholar
Di Giorgio G., Graziano D., Ruisi P., Amato G. Giambalvo D. 2009. Pheno-morphological and agronomic diversity among Scorpiurus muricatus (Fabaceae) natural populations collected in Sicily. J. Agric. Sci. 147: 411 — 422.
Google Scholar
Federer W.T. 1956. Augmented (or hoonuiaku) designs. Hawaiian Planters Record 2:191 — 208.
Google Scholar
Federer W.T. 1961. Augmented designs with one-way elimination of heterogeneity. Biometrics 17:447 — 473.
Google Scholar
Federer W.T., Reynolds M., Crossa J. 2001. Combining results from augmented designs over sites. Agron. J. 93: 389 — 395.
Google Scholar
Franco J., Crossa J., Villasenor J., Taba S., Eberhart S.A. 1998. Classifying genetic resources by categorical and continuous variables. Crop Sci. 38: 1688 — 1696.
Google Scholar
Gauthier M.F., Lumaret R. 1999. Genetic introgression on between tetraploid Dactylis glomerata sp. reichenbachii and glomerata in the French Alps. Insight from morphological and isoenzyme variation, plant systematic and evolution. Plant Systematics and Evolution 241: 219 — 234.
Google Scholar
Gutierrez L., Franco J., Crossa J, Abadie T. 2003. Comparing a preliminary racial classification with a numerical classification of the maize landraces of Uruguay. Crop Sci. 43: 718 — 727.
Google Scholar
Hair J. F., Anderson R.E., Tatham R. L. 1987. Multivariate data analysis with readings. 2nd ed. Macmillan Publ. Co., New York, USA.
Google Scholar
Hartung K. 2006. Biometrical approaches for analysing gene bank evaluation data on barley (Hordeum spec.). Ph.D Dissertation, Hohenheim University, Stuttgart, Germany.
Google Scholar
Hartung K., Piepho H.P. 2005. A threshold model for multiyear genebank data based on different rating scales. Crop Sci. 45:1045 — 1051.
Google Scholar
Hartung K., Piepho H.P., Knupffer H. 2006. Analysis of genebank evaluation data by using geostatistical methods. Genetic Res. Crop Evol. 53: 737 — 751
Google Scholar
Hooks T., Pedersen J.F., Marx D. B., Vogel K. P. 2006. Variation in the U.S. photoperiod insensitive sorghum collection for chemical and nutritional traits. Crop Sci. 46:751 — 757.
Google Scholar
Hu J., Zhu J., Xu H. 2000. Methods of constructing core collections by stepwise clustering with three sampling strategies based on the genotypic values of crops. Theor. Appl. Genet. 101:264 — 268
Google Scholar
Humpreys M.O. 1991. A genetic approach to the multivariate differentiation of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) cultivars. Heredity 66:437 — 443.
Google Scholar
Islam M. R., Hamid A., Khaliq O. A., Ahmed J. U., Haque M. M., Karim M. A. 2007. Genetic variability in flooding tolerance of mungbean (Vigna radiata L. Wilczek) genotypes. Euphytica 156: 247 — 255.
Google Scholar
Jahufer M. Z. Z., Cooper M., Harch B. D. 1997. Pattern analysis of the diversity of morphological plant attributes and herbage yield in a world collection of white clover (Trifolium repens L.) germplasm characterised in a summer moisture stress environment of Australia. Genet. Res. Crop Evol. 44: 289 — 300.
Google Scholar
Jaynes D. B., Kaspar T.C., Colvin T.S., James D.E. 2003. Cluster analysis of spatiotemporal corn yield patterns in an Iowa field. Agron. J. 95: 574 — 586.
Google Scholar
Johnson R.A., Wichern D. W. 2002. Applied multivariate statistical analysis. Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, New York, USA.
Google Scholar
Kempton R.A., Gleeson A.C. 1997. Unreplicated trials. In: Kempton R.A., Fox P.N. Statistical methods for plant variety evaluation. Chapman & Hall, London, UK: 86 — 100.
Google Scholar
Khattree R., Naik D. N. 2000. Multivariate data reduction and discrimination with SAS software. SAS Institute Inc., Cary, USA.
Google Scholar
Kölliker R., Stadelmann F. J., Reidy B., Nösberger J. 1999. Genetic variability of forage grass cultivars: A comparison of Festuca pratensis Huds., Lolium perenne L. and Dactylis glomerata L. Euphytica 106: 261 — 270.
Google Scholar
Krzanowski W.J. 1988. Principles of multivariate analysis: a users’s perspective. Oxford University Press, Oxford, UK.
Google Scholar
Li C.T., Shi, C.H., Wu, J. G., Xu, H.M., Zhang, H. Z., Ren, Y.L. 2004. Methods of developing core collections based on the predicted genotypic value of rice (Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 108: 1172 — 1176.
Google Scholar
Liakat A. M., McClung A. M., Jia M. H., Kimball J. A., McCouch S. R., Eizenga G. C. 2011. A rice diversity panel evaluated for genetic and agro-morphological diversity between subpopulations and its geographic distribution. Crop Sci. 51: 2021 — 2035.
Google Scholar
Littell R. C., Milligan G. A., Stroup W. W., Wolfinger R. D., Schabenberger O. 2006. SAS for mixed models. SAS Institute Inc. Cary, USA.
Google Scholar
López I. F., Balocchi O.A., Kemp P.D., Valdés C. 2009. Phenotypic variability in Holcus lanatus L. in southern Chile: a strategy that enhances plant survival and pasture stability. Crop & Pasture Sci. 60: 768 — 777.
Google Scholar
Mahalakshmi V., Ng Q., Atalobhor J., Ogunsola D., Lawson M., Ortiz R. 2007. Development of a West African yam Dioscorea spp. core collection. Genetic Res. Crop Evol. 54: 1817 — 1825.
Google Scholar
Mohammadi S. A., Prasanna M. 2003. Analysis of genetic diversity in crop plants -salient statistical tools and considerations. Crop Sci. 43: 1235 — 1248.
Google Scholar
Majtkowski W., Żurek G., Schmidt J., Majtkowska G. 2003. Collections of grass genetic resources in Poland – source of information for distribution of species. In: Problem of grass biology Frey L. (ed.). W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków: 219 — 227.
Google Scholar
Padilla G., Cartea M. E., Ordas A. 2007. Comparison of several clustering methods in grouping kale landraces. Journal of American Society for Horticultural Science 132: 387 — 395.
Google Scholar
Padilla G., Cartea M. E., Rodriguez V. M., Ord A. 2005. Genetic diversity in a germplasm collection of Brassica rapa subsp. rapa L. from northwestern Spain. Euphytica 145: 171 — 180.
Google Scholar
Pecetti L., Annicchiarico P., Porqueddu C., Khedim A., Abdelguerfi A. 2009. Fitting germplasm types of tall fescue and orchardgrass to different cropping environments of the Mediterranean region. Crop Sci. 49: 2393 — 2399.
Google Scholar
Peng Y., Zhang X. 2003. Progress in studies on genetic diversity of Dactylis glomerata L. Journal of Plant Genetic Resources 02: 19 — 41.
Google Scholar
Peng Y., Zhang X.Q., Deng Y.L., Ma X. 2008. Evaluation of genetic diversity in wild orchardgrass (Dactylis glomerata L.) based on AFLP markers. Hereditas 145: 174 — 181.
Google Scholar
Petersen R. G. 1985. Augmented designs for preliminary yield trials. ICARDA Barley Wheat and Triticale Newsletter 4: 27 — 32.
Google Scholar
Piepho H. P., Mohring J. 2005. Best Linear Unbiased Prediction of cultivar effects for subdivided target regions. Crop Sci. 45: 1151 — 1159.
Google Scholar
Pswarayi A., Eeuwijk van F.A., Ceccarelli S., Grando S., Comadran J., Russell J.R., Stanca A.M., Francia E., Pecchioni N., Akar T., Al-Yassin A., Benbelkacem A., Choumane W., Karrou M., Ouabbou H., Bort J., Araus J. L., Molina-Cano J. L., Thomas W. T. B., Romagosa I. 2008. Barley adaptation and improvement in the Mediterranean basin. Plant Breeding 127: 554 — 560.
Google Scholar
Rencher A.C. 1992. Interpretation of canonical discriminant functions, canonical varieties, and principal components. Journal of the American Statistical Association 46: 217 — 225.
Google Scholar
Rencher A.C. 2002. Methods of multivariate analysis. J. Wiley & Sons, New York.
Google Scholar
Robinson G.K. 1991. That BLUP is a good thing: the estimation of random effects. Statistical Science 6:15 — 51.
Google Scholar
Rojas W., Barriga P., Figueroa H. 2000. Multivariate analysis of the genetic diversity of Bolivian quinoa germplasm. Plant Genetic Resources Newsletter 122: 16 — 23.
Google Scholar
SAS Institute Inc. 2004. SAS on-line Doc 9.1.3 Cary, USA.
Google Scholar
Schmidt J. 1985. Analiza zmienności ekotypów kupkówki pospolitej (Dactylis glomerata L.) na podstawie materiałów z kolekcji traw. Biul. IHAR 158: 117 — 121.
Google Scholar
Schmidt J. 1987. Zmienność kupkówki pospolitej (Dactylis glomerata L.). Biul. IHAR 162: 83 — 88.
Google Scholar
Schmidt J. 2002. The evaluation of orchardgrass (Dactylis glomerata L.) from Bieszczady Mountains. In: Święcicki W., Naganowska B., Wolko B. (Eds.). Broad Variation and Precise Characterization — Limitation for the Future. Eucarpia Section Genetic Resources, Institute of Plant Genetics, Polish Academy of Sciences, Poznań: 268.
Google Scholar
Scott R.A., Milliken G. A. 1993. A SAS program for analysing augmented randomized complete block design. Crop Sci. 33: 865 — 867.
Google Scholar
Searle S. R. 1987. Linear models for unbalanced data. Wiley, New York, USA.
Google Scholar
Sebolai B., Pedersen J. F., Marx D.B., Boykin D.L. 2005. Effect of grid size, control plot density, control plot arrangement, and assumption of random or fixed effects on non-replicated experiments for germplasm screening. Crop Sci. 45: 1978 — 1984.
Google Scholar
Upadhyaya H. D., Dwivedi S. L., Nadaf H.L., Singh S. 2011 a. Phenotypic diversity and identification of wild Arachis accessions with useful agronomic and nutritional traits. Euphytica 118: 103 — 115.
Google Scholar
Upadhyaya H.D., Gowda C.L.L., Reddy K.N., Singh S. 2009. Augmenting the pearl millet core collection for enhancing germplasm utilization in crop improvement. Crop Sci. 49: 573 — 580.
Google Scholar
Upadhyaya H. D., Ravishankar C.R., Narasimhudu Y., Sarma N.D.R.K., Singh S. K., Varshney S.K., Reddy V.G., Singh S., Parzies H.K., Dwivedi S.L., Nadaf H.L., Sahrawat S., Gowda C.L.L. 2011 b. Identification of trait-specific germplasm and developing a mini core collection for efficient use of foxtail millet genetic resources in crop improvement. Field Crops Res. 124: 459 — 467.
Google Scholar
Upadhyaya H.D., Reddy K.N., Gowda C. L. L., Singh S. 2011c. Development of pearl millet minicore collection for enhanced utilization of germplasm. Crop Sci. 51:217 — 223.
Google Scholar
van SantenE., Sleper D.A. 1996. Orchardgrass. p. 503–534. In: L .E . Moser et al (ed.) Cool-season forage grasses. Agron. Monogr. 34. ASA, CSSA, and SSSA, Madison, WI.
Google Scholar
Vaylay R., van Santen E. 2002. Application of canonical discriminant analysis for the assessment of genetic variation in tall fescue. Crop Sci. 42: 534 — 539.
Google Scholar
Wang J. C., Hu J., Xu H. M., Zhang S. 2007. A strategy on constructing core collections by least distance stepwise sampling. Theor. Appl. Genet. 115: 1 — 8.
Google Scholar
Ward J. 1963. Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journal of the American Statistical Association 38: 236 — 244.
Google Scholar
Wolfinger R.D., Federer W.T., Cordero-Brana O. 1997. Recovering information in augmented designs, using SAS PROC GLM and PROC MIXED. Agron. J. 89: 856 — 859.
Google Scholar
Xie W.G., Zhang XQ., Cai H.W., Liu W., Peng Y. 2010 a. Diversity comparison and phylogenetic relationships of cocksfoot (Dactylis glomerata L.) germplasm as revealed by SSR markers. Canadian J. Plant Sci. 90: 13 — 21.
Google Scholar
Xie W.G., Zhang XQ., Cai H.W., Liu W., Peng Y. 2010 b. Genetic diversity analysis and transferability of cereal EST-SSR markers to orchardgrass (Dactylis glomerata L.). Biochemical Systematics and Ecology 38: 740 — 749.
Google Scholar
Xu Y. 2010. Molecular plant breeding. CAB International, Wallingford, UK.
Google Scholar
Yeater K. M., Bollero G.A, Bullock D.G, Rayburn A.L., Rodriguez-Zas S. 2004. Assessment of genetic variation in hairy vetch using canonical discriminant analysis. Crop Sci. 44: 185 — 189.
Google Scholar
Zeng B., Zhang X.Q., Lan Y. 2008. Evaluation of genetic diversity and relationships in orchardgrass (Dactylis glomerata L.) germplasm based on SRAP markers. Canadian J. Plant Sci. 88: 53 — 60.
Google Scholar
Żurek G., Majtkowski W. 2003. European Dactylis and Festuca database. In: Boller B., Willner E., Maggioni L., Lipman E. Report of a Working Group on Forages. Eight meeting, 10–12 April 2003, Linz, Austria. International Plant Genetic Resources Institute, Rome: 26 — 28.
Google Scholar
Autorzy
Marcin Studnickimarcin_studnicki@sggw.edu.pl
Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki SGGW w Warszawie Poland
Autorzy
Wiesław MądryKatedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki SGGW w Warszawie Poland
Autorzy
Jan SchmidtOgród Botaniczny Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Bydgoszczy Poland
Statystyki
Abstract views: 89PDF downloads: 46
Licencja
Prawa autorskie (c) 2012 Marcin Studnicki, Wiesław Mądry, Jan Schmidt
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Joanna Ukalska, Krzysztof Ukalski, Tadeusz Śmiałowski, Wiesław Mądry, Badanie zmienności i współzależności cech użytkowych w kolekcji roboczej pszenicy ozimej (Triticum aestivum L.) za pomocą metod wielowymiarowych. Część II. Analiza składowych głównych na podstawie macierzy korelacji fenotypowych i genotypowych , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 249 (2008): Wydanie regularne
- Dariusz Gozdowski, Wiesław Mądry, Zdzisław Wyszyński, Analiza korelacji i współczynników ścieżek w ocenie współzależności plonu ziarna i jego składowych u dwóch odmian jęczmienia jarego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 248 (2008): Wydanie regularne
- Wiesław Mądry, Dariusz Gozdowski, Historia rozwoju statystycznych metod planowania i analizy doświadczeń rolniczych na świecie oraz w Polsce , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 288 (2020): Wydanie regularne
- Krzysztof Ukalski, Joanna Ukalska, Tadeusz Śmiałowski, Wiesław Mądry, Badanie zmienności i współzależności cech użytkowych w kolekcji roboczej pszenicy ozimej (Triticum aestivum L.) za pomocą metod wielowymiarowych. Część I. Korelacje fenotypowe i genotypowe , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 249 (2008): Wydanie regularne
- Adriana Derejko, Wiesław Mądry, Dariusz Gozdowski, Jan Rozbicki, Jan Golba, Mariusz Piechociński, Marcin Studnicki, Wpływ odmian, miejscowości i intensywności uprawy oraz ich interakcji na plon pszenicy ozimej w doświadczeniach PDO , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 259 (2011): Wydanie regularne
- Marcin Studnicki, Wiesław Mądry, Tadeusz Śmiałowski, Wielocechowa analiza różnorodności fenotypowej w kolekcji roboczej pszenicy jarej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 252 (2009): Wydanie regularne
- Anna Rajfura, Wiesław Mądry, Tadeusz Drzazga, Marzena Iwańska, Wydzielanie grup miejscowości na podstawie serii doświadczeń wielokrotnych ze zmiennym składem odmian w latach przy użyciu pakietu SEQRET. Część II. Przykład dla plonu ziarna z doświadczeń przedrejestrowych z pszenicą ozimą , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 250 (2008): Wydanie regularne
- Dariusz Gozdowski, Wiesław Mądry, Charakterystyka i empiryczne porównanie prostej oraz złożonej analizy ścieżek w ocenie determinacji plonu roślin przez ich cechy plonotwórcze. Część I. Prezentacja stosowanych metod , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 249 (2008): Wydanie regularne
- Stanisław Pluta, Wiesław Mądry, Edward Żurawicz, Marcin Kozak, Analiza statystyczna zależności plonu owoców u porzeczki czarnej (Ribes nigrum L.) od dwóch składowych multiplikatywnych , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 249 (2008): Wydanie regularne
- Jakub Paderewski, Wiesław Mądry, Wiesław Pilarczyk, Tadeusz Drzazga, Retrospektywne badanie reakcji plonu odmian pszenicy ozimej na warunki środowiskowe w miejscowościach za pomocą łącznej analizy AMMI i skupień: ocena postępu genetycznego w plonowaniu , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 250 (2008): Wydanie regularne