紫花苜蓿再生特性及再生性状相关性研究

草󰀁地󰀁学󰀁报

ACTAAGRESTIASINICA

󰀁󰀁󰀁

2007年󰀁

󰀁Sep.󰀁󰀁

9月2007

Vol.15󰀁No.5

文章编号:1007󰀁0435(2007)05󰀁0423󰀁06

紫花苜蓿再生特性及再生性状相关性研究

王建勋1,2,杨青川1*,曹致中2,郭文山1,康俊梅1,张东红3

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京󰀁100094;

2.甘肃农业大学草业学院,兰州󰀁730070;3.内蒙古乌盟草原站,内蒙古016000)

摘要:通过一年刈割4茬,对中苜2号紫花苜蓿(MedicagosativaL.cv.ZhongmuNo.2)单株的再生特性及再生

性状相关性进行研究,以期为苜蓿育种﹑栽培利用提供依据。结果表明:单株之间再生性状存在较大变异,再生总重(39.23%)>再生分枝数(31.%)󰀁再生强度(30.94%)>再生单茎重(26.08%)>再生速度(13.15%)>再生株高(10.20%);茬次间除再生强度外其余再生性状变异系数均表现为第4茬>第2茬>第3茬;各个再生性状均在第2、3茬间为极显著正相关,以再生速度(R2=0.8139)和再生分枝数(R2=0.8578)相关系数较大;各个再生性状与再生株重在第2、4茬和第3茬分别呈极显著正相关显著或极显著正相关。关键词:紫花苜蓿;单株;再生特性;相关性

中图分类号:S812;Q943.1󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A

StudyingonRegrowthCharacteristicsandtheirCorrelativeRelationship

ofMedicagosativaIndividualPlant

WANGJian󰀁xun,YANGQing󰀁chuan,CAOZhi󰀁zhong,GUOWen󰀁shan,

13

KANGJun󰀁mei,ZHANGDong󰀁hong

(1.InstituteofAnimalScience,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing10094,China;2.PratacuturalCollege,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,GansuProvince730070,China;

3.GrasslandstationofWumen,InnerMongolia016000,China)

1,2

1*

2

1

Abstract:Inordertoprovidethebasisforalfalfabreedingandplanting,theregrowthcharacteristicsandthecorrelativerelationshipbetweentheregrowthdryweightandcuttingsequencesofMedicagosativaL.cv.ZhongmuNo.2individualplantwerestudiedthroughapplicationoffourdefoliationsinoneyear.Theresultsshowthatgreatvariancecoefficientofregrowthcharacteristicsoccurredinindividualplantsandfromhighesttolowestthevariancecoefficientwere:totalregrowthdryweightperplant(39.23%)>re󰀁growthshootnumbers(31.%)󰀁regrowthintensity(30.94%)>regrowthshootweight(26.08)>re󰀁growthrate(13.15%)>regrowthheight(10.20%)andvariancecoefficientofthoseregrowthcharacteris󰀁ticsshowedincreasingtrendwithdefoliationsequencesexcepttheregrowthintensity.Accordingtothecorrelationanalysisresults,significantpositivecorrelationsamongalltheregrowthcharacteristicswerede󰀁tectedin2ndand3rdcuttingsandregowthrateandregrowthshootnumbershadhighcorrelationcoeffi󰀁cientwithR2=0.8139,0.8578,respectively.Eachregrowthcharacteristicwasverysignificantlyinthe2ndand4thcuttingandsignificantlyorverysignificantlyin3rdcuttingpositivelycorrelatedtothere󰀁growthdryweight,respectively.

KeyWords:MedicagosativaL;Individualplant;Regrowthcharacteristics;Correlation󰀁󰀁紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是世界上栽培和利用最广泛的牧草,不仅产草量高、品质好,是家

收稿日期:2007󰀁03󰀁16;修回日期:2007󰀁06󰀁12

基金项目:国家高新技术发展计划󰀁863󰀁项目(2002AA241101)

作者简介:王建勋(1980󰀁)男,山西右玉人,硕士研究生,研究方向为牧草种质资源及育种,Email:xunwjian2120@163.com;*通讯作者

Authorforcorrespondence,E󰀁mail:qchyang66@yahoo.com.cn畜的优良牧草,还能保持水土。再生是多年生牧草

的一个重要特性,大部分多年生牧草在刈割或放牧

424草󰀁地󰀁学󰀁报

第15卷

后具有再生能力,苜蓿再生一方面决定于遗传因素,不同种、品种再生性差别很大,还与栽培措施、刈割管理及环境条件有关,再生性强弱直接影响苜蓿产草量和持久性能。多年来,国内外学者从苜蓿收获管理[2~4]、品种比较[5~7]、环境条件[8~10]、再生时期内的生理生化角度[11~13]研究苜蓿再生,但从再生性状的遗传变异角度及再生茬次的关系上研究的较少,本试验在以往研究的基础上,以中苜2号紫花苜蓿单株为试验材料,对其再生性进行初步研究,以期为苜蓿育种、栽培利用提供依据。

[1]

2.1󰀁单株再生性状基本特征及变异分析

2.1.1󰀁各个再生性状在单株之间变异很大,单株再

生总重变异系数最大,为39.23%;其次为再生分枝数均值,变异系数为31.%,再生株高均值最低,变异系数为10.20%,这表明在提高苜蓿再生性能上,以再生单株重和再生分枝数选择的潜力较大(表1)。2.1.2󰀁各茬次间,再生株高均值以第2茬最大,最大变异系数在第4茬为14.99%;再生速度最大变异系数在第4茬达16.78%,变幅为0.71~1.85cm/d,最小变异在第3茬为11.93%,再生速度在各个茬次差异明显,以第3茬最大平均高达3.27cm/d,第2茬次之均值为2.95cm/d,以第4茬最小为1.49cm/d;分枝数是表征苜蓿根系发育的形态学指标,分枝数与主根直径、侧根重量存在极显著相关[15]。再生分枝数变化呈现增加的趋势,以第4茬最高平均为135个,以第2茬最低平均达110个,而变异最大出现在第4茬,单株分枝最多的为278个,而最小的仅有20个;再生单茎重是衡量再生株重的间接指标,选择单茎重的单株能够增加单株重,最大单茎重在第2茬,最高茎重为2.19g,而最低的为0.45g,第4茬变异系数最大;再生强度是反映单株持久再生的能力,以第4茬变异最大,为44.98%,变异范围为0.72%~21.55%,再生强度以第2茬最高,为25.41%,以第4茬最小,仅为6.58%(表2)。

2.1.3󰀁再生单株重受各再生性状共同影响,产量和品质是苜蓿育种中考虑的最主要的两大性状,高产单株材料对增产的潜力大,单株之间再生株重差别很大,以第4茬变异系数最大,株重最高的为83.75g,最低的仅为2.50g,同时再生株重呈现逐渐递减的趋势,以第2茬最大平均高达123.30g,而第4茬最小均值为31.11g,约为第2茬的25.23%(表2)。2.2󰀁再生性状在茬次间的相关性

同一再生性状在茬次间的相关性分析表明,各个再生性状在第2、3茬间均成极显著正相关。在第3、4茬间为极显著相关的性状有再生株高、再生速度、再生分枝数、再生株重。在第2、4茬间为极显著正相关的再生性状分别是:再生速度、再生分枝数、再生单株重,尤以再生分枝数相关性较高,而再生强度在第3、4茬间和第2、4茬间为不显著负相关(表3)。这表明,在第2茬就可以选择出再生分枝数高、再生速度快、再生株重大的单株,节省人力物力。1󰀁材料与方法

1.1󰀁试验地概况

试验地设在中国农业科学院畜牧研究所院内,

属暖温带半湿润性季风气候,气候特点是四季分明,年降水量在550~660mm,年平均气温在11~12󰀁,最冷月1月平均气温为-4.6󰀁,最热月7月平均气温为25.8󰀁;年日照时数为2084~2873h,大部分地区在2600h左右;最低气温高于2󰀁的无霜期在200d左右;土壤为淋溶褐土,中等肥力。1.2󰀁试验材料

中苜2号紫花苜蓿114个单株中随机抽取的50个单株(是选育的第2代群体)。

1.3󰀁实验设计和测定方法

在一年内刈割4次,第1次刈割在初花期,2006年4次刈割时间分别是5月20日、6月23日、7月27日、9月5日。每隔35d刈割1次,留茬高度为5cm。苜蓿刈割后,每7d测定再生枝条离地面的绝对高度,直至下茬刈割,再生速度为刈割后14d内的日平均增长高度;在每茬刈割前对各个单株测定绝对高度为再生株高;以各茬再生单株重与第1茬单株重的比值为再生强度;各茬再生单株重与分枝数的比值为再生单茎重;在每茬刈割前,对每个单株枝条总数进行记数;各茬刈割测定单株鲜重,并在风干后测单株干重。1.4󰀁数据分析

用EXCEL和DPS统计软件进行数据整理和统计分析。

[14]

2󰀁结果与分析第5期王建勋等:紫花苜蓿再生特性及再生性状相关性研究

425

表1󰀁单株各再生性状基本特征

Table1󰀁Theregrowthcharacteristicsofindividualplants

单株IndividualplantZM1ZM2ZM3ZM4ZM5ZM6ZM7ZM8ZM9ZM10ZM11ZM12ZM13ZM14ZM15ZM16ZM17ZM18ZM19ZM20ZM21ZM22ZM23ZM24ZM25ZM26ZM27ZM28ZM29ZM30ZM31ZM32ZM33ZM34ZM35ZM36ZM37ZM38ZM39ZM40ZM41ZM42ZM43ZM44ZM45ZM46ZM47ZM48ZM49ZM50标准差

Standarddeviation变异系数

Coefficientofvariation(%)再生株高/(cm)Regrowthheight

45.9.368.756.247.651.458.653.454.358.759.150.356.657.253.065.359.359.061.349.049.355.057.051.341.761.753.759.051.053.053.350.748.753.056.351.348.353.754.054.752.755.352.745.350.342.056.060.055.356.05.69󰀁10.20

再生速度(cm/d)Regrowthrate

2.012.272.612.701.772.102.752.222.612.582.512.412.012.392.253.152.512.672.651.881.2.372.632.181.582.662.382.672.182.392.092.041.2.272.511.951.992.322.362.242.092.102.311.862.081.842.212.712.462.330.31󰀁13.15

再生分枝数(个)Regrowthshoot

numbers

941041342308756175168192101952048113414611712317111412380147205137141173159160113150721098617998881561079865112131679710313212911037󰀁󰀁31.

再生单茎重(g)Regrowthshootweight

0.720.570.920.490.510.810.700.850.760.940.910.710.730.990.780.850.880.400.880.630.620.590.470.310.380.650.590.940.790.560.690.460.390.650.580.610.610.550.500.660.880.650.550.460.660.330.430.0.580.600.19󰀁26.08

再生强度(%)Regrowthintensity

32.1335.5045.7377.7329.7619.6359.4857.1365.0134.7332.7068.9327.9145.6849.6840.2242.0258.0239.2941.7227.6150.1069.4846.6147.5458.6653.8854.5438.5551.1027.0431.3937.2129.5360.6933.6330.2053.0736.5133.6322.6538.1444.6223.1133.2530.5035.3345.2344.0237.5312.25

󰀁30.94

再生单株总重(g)Totalregrowthdryweight

201.25185.00341.25317.50137.50130.00341.25377.50465.00253.75232.50415.00183.75406.25317.50271.25285.00195.00273.75217.50141.25253.75283.75123.75157.50278.75281.25385.00278.75238.75137.50123.75112.50158.75283.75175.00156.25225.00152.50183.75162.50192.50206.2595.00188.75101.25121.25257.50210.00161.2590.81

󰀁39.23

426草󰀁地󰀁学󰀁报

表2󰀁再生性各性状变异分析

Table2󰀁Varianceanalysisofeachregrowthcharacteristic

再生性状

Regrowthcharacteristics

变幅Range󰀁

48.0~87.052.0~85.018.0~46.0󰀁

1.73~3.732.04~3.960.71~1.85󰀁51~23151~24020~278󰀁

0.45~2.190.33~1.500.04~0.45󰀁

27.78~77.5614.44~52.900.72~21.55

󰀁46.2~308.7540.0~268.752.50~83.75

均值Mean󰀁71.8672.5636.35󰀁2.953.271.49󰀁110129135󰀁1.250.820.25󰀁25.4119.916.58󰀁123.3095.4331.11

标准差SD󰀁8.587.395.45󰀁0.440.390.25󰀁35.5737.3550.970.370.220.09󰀁4.113.312.96󰀁50.4336.4117.35

第15卷

变异系数(%)

CV

󰀁11.9410.1814.99󰀁14.9211.9316.78󰀁32.3428.9537.76󰀁29.6026.8336.00󰀁16.1716.6244.98󰀁40.9038.1555.77

再生株高(cm)Regrowthheight󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生速度(cm/d)Regrowthrate󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生分枝数(个)Regrowthshootnumbers󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生单茎重(g)Regrowthshootweight󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生强度(%)Regrowthintensity󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生单株重(g)Regrowthdryweight󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

表3󰀁50个单株再生性状在茬次间的相关系数Table3󰀁Correlationcoefficientsofregrowthcharacteristics

betweentwocuttingsin50individualplants

再生性状

Regrowthcharacteristics

再生株高Regrowthheight󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting再生速度Regrowthrate󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生分枝数Regrowthshootnumbers󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生单茎重Regrowthshootweigh󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生强度Regrowthintensity󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

再生单株重Regrowthdryweight󰀁第2茬2ndcutting󰀁第3茬3rdcutting󰀁第4茬4thcutting

第2茬2ndcutting

第3茬3rdcutting

2.3󰀁株重与其影响因素的相关性

各茬再生株重与其影响因素的相关性分析表明,除第3茬再生株高、再生强度外,其余各茬再生性状与再生株重为极显著正相关,且在第2、4茬再生分枝数与再生单株重相关系数最高,分别达R=0.7080,R2=0.7900;在第3茬以再生速度与再生株重相关系

2

0.5443**0.2538

0.5439**

数最高,相关系数为R2=0.6348(表4)。各个再生性状与再生株重的相关系数均在第4茬最大,大于第2、3茬。各个再生性状与再生株重在第2、3茬的回归

0.8139**

0.4794**

0.6887**

方程见图1,再生分枝数、再生速度、再生单茎重具有较大的决策系数,对再生株重起决定作用。

0.8578**0.7145**

0.16**

3󰀁讨论与结论

3.1󰀁变异系数是反映各个性状变异范围的指标之一,变异系数大,表明有较大的选择潜力。孙建华等以28个4龄苜蓿品种为材料,研究表明品种内变异

0.7551**0.2083

0.1744

0.5783**-0.2784

-0.0659

占总变异的76.0%~93.8%,种间变异只占6.1%~24.0%[16]。胡保忠等用RAPD分子标记技术,对11个紫花苜蓿品种研究表明,品种间变异范围为0.0981~0.3152,品种间变异幅度小[17]。李拥军也得出类似的结论,表明我国苜蓿杂合度很高,品种内变异幅度较大[18]。本试验结果为各个再生性状在单0.9483**

0.4241**

0.5541**

󰀁󰀁注:*表示显著水平为5%;**表示显著水平为1%

Note:*Indicatessignificantcorrelationatthe0.05level;**indicatessignificantcorrelationatthe0.01level第5期王建勋等:紫花苜蓿再生特性及再生性状相关性研究

427

表4󰀁单株各茬再生性状与再生单株重的相关性

Table4󰀁Correlationcoefficientsbetweenregrowthcharacteristicsandregrowthdryweithineachcutting

再生茬次Regrowthcuttings第2茬2ndcutting第3茬3rdcutting第4茬4thcutting

再生株高Regrowthheight

0.476**0.3509*0.654**

再生速度Regrowthrate0.6287**0.6595**0.7018**

再生分枝数

Regrowthshootnumbers

0.7080**0.6348**0.7900**

再生单茎重

Regrowthshootweigh

0.5853**0.6115**0.7254**

再生强度

Regrowthintensity

0.5480**0.3295*0.7631**

󰀁󰀁*表示显著水平为5%Correlationissignificantatthe0.05level**表示显著水平为1%Correlationissignificantatthe0.01level

图1󰀁苜蓿再生性状与再生株重的关系

Fig.1󰀁Relationshipbetweenregrowthcharacteristicsandregrowthdryweightofindividualplant

428草󰀁地󰀁学󰀁报

[J].草地学报,2001,9(2):93󰀁98

第15卷

株之间差异较大,再生株重在各个再生茬次变异系

数分别最大为40.90%、38.15%、55.77%,再生株高在各茬变异均为最小,分别是11.94%,10.18%,14.99%,各个再生性状最大变异均在第4茬,除再生强度外,最小变异在第3茬,这可能与第3茬高温高降雨条件有关[19~21],导致单株再生速度和再生分枝数受环境影响增大,而减小了单株之间的差异。孙建华研究指出各龄1茬的单株干物质产量占当年的41.69~61.60%,2茬占19.76%~33.59%,3茬占12.03%~18.33%,随着茬次的递增,单株干物质产量出现大幅度的降低,而单株之间再生性能差别很大,通过单株再生性选择,能够选择到一些再生性能较好的单株材料,来提高苜蓿的再生性能,可能会取得很好的效果。

3.2󰀁从育种角度确定单株再生性选择几茬合适,对于同样的再生指标测定几茬最佳,通过再生性状在茬次间的相关性分析表明,再生速度和再生分枝数具有高度的再生稳定性,在茬次间相关性极高,同时其余再生性状在第2、3茬间为极显著相关。分枝数测定是很耗时费力的工作,通过分枝数在茬次间高度相关可以在第2茬就把分枝数较多的单株确定,不必每茬都数。同时对于同样的单株,再生性在茬次间表现为稳定的趋势。耿华珠指出苜蓿再生性能

[1]

是可遗传的且具有良好的持久性。

3.3󰀁单株再生重受各个再生性状综合影响,George报道茎长和分枝数对产量影响最大而叶片数和节间数对产量影响较小[23];韩路,贾志宽指出,茎粗、单株分枝数与单株产草量的偏相关系数分别达到极显

[24]

著、显著水平,Burton报道植株高度与产量高度正相关,高植株通常有更高的相对产量潜力[25];而关于再生性状与再生草产量报道较少。在各个再生茬次,再生性状与再生株重的相关性分析表明,各个再生性状与再生株重在第2、4茬均为极显著正相关,在第3茬为显著或极显著正相关,尤以再生分枝数、再生速度、再生单茎重与再生株重相关性较高,因此在单株再生性能选育中,应注重对这3个指标的测定并结合再生草产量选择再生性能好的单株材料。参考文献

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(责任编辑󰀁才󰀁杰)