全 文 ：收稿日期:2004-09-03;修回日期:2004-12-17
作者简介:王勇(1976-),男 ,内蒙古海拉尔人 ,在读硕
士 ,主要从事牧草育种研究.
我国新麦草属牧草研究进展
王 勇1 ,徐春波1 ,松 梅2
(1.内蒙古农业大学生态环境学院 , 内蒙古 呼和浩特 010018;
2.内蒙古草原勘察设计院 , 内蒙古 呼和浩特 010051)
摘要:就近 10 年来国内牧草工作者针对新麦草属牧草所展开的研究及取得的科研成果进行了
描述及评价 ,并在此基础上提出了一些问题及建议。
关键词:新麦草;华山新麦草
中图分类号:S541 文献标识码:A 文章编号:1000-6311(2005)02-0066-06
Advances in Studies on Psathy rostachys Nevski in China.WANG Yong , XU Chun-bo
(College of Ecology and Env ironmental Science , Inner Mongolia Agricultural Uni-
versi ty , Hohhot 010018 ,China):Grassland of China ,N o.2 ,2005 , pp.66 ～ 71.
Abstract:The studies on Psathyrostachys Nevski in China we re summarized , and
some questions and suggestions w ere put fo rw ard.
Key words:Psathy rostachy s juncea;Psathyrostachy s huashanica
新麦草属(Psathyrostachys Nevski)是
禾本科(Gramineae)小麦族(T ri ticeae)中较
小的一个属 ,是苏联植物学家 S.Nevski从大
麦属(Hordeum)中分离出来的 ,约 10种 ,均
为多年生短根茎丛生牧草 [ 4] 。我国现有 4
个种 ,分别是华山新麦草(P.huashanica)、
新麦草(P.juncea)、毛穗新麦草(P .Ianug-
inosa)、单花新麦草(P.k ronenburgi i)[ 62] ,另
外登记品种有山丹新麦草(P .perennis
Keng.cv.Shandan),为野生栽培种 。我国针
对新麦草属牧草的研究主要集中于新麦草和
华山新麦草两个种上 。下面分别以新麦草属
不同种及不同学科领域进行论述。
1 新麦草
1.1 种内特征及自然分布区域
新麦草又名俄罗斯野黑麦(Russian
Wildry e),为多年生密丛型下繁禾草。新麦
草分蘖多 、叶量大 ,具稠密的须根系 ,根白色 ,
有沙套 ,耐牧 、耐盐碱[ 1] ,是优良的放牧型禾
草。新麦草原产于中亚和西伯利亚 ,上世纪
初引入北美西部种植 ,现已成为该地区草场
植被更新的重要牧草之一 [ 22] 。在我国自然
分布于天山 、阿尔泰山和青藏高原等地 ,近年
来在我国北方地区引种生长良好。
1.2 我国新麦草科研进展概况
1.2.1 植物学
内蒙古农业大学的于卓利用递真空扫描
电镜技术和能量分散型 X射线分析法针对
新麦草叶表面微细胞结构及叶片可消化性及
—66—
第 27卷 第 2期 中 国 草 地 2005 年 3 月
Vol.27 No.2 Grassland o f China Mar.2005
矿物质含量进行了分析 ,结果表明新麦草可
消化性较低 ,叶片硅含量较高 ,适口性较差 ,
另外叶正面存在白色砖块状结构 ,叶背存在
白色披针状结构 ,这一特点可作为草种间区
别的主要细微特征 ,同时也使植物体抗病虫
害能力增强 ,但影响适口性 。这与国外 K.
H .Asay 报道有悖 , K.H .Asay 认为新麦草
适口性较好 [ 2 , 27 , 35] 。
1.2.2 细胞遗传学
核型分析及细胞分裂过程是细胞遗传基
础研究的组成部分 ,我国科研工作者在新麦
草方面的报道并不多且存在分歧。北京农学
院杨起简 、孙彦 ,山东大学孙震晓及中国农业
大学草地研究所周禾等均对新麦草核型进行
过报道。杨起简与孙彦取根尖进行实验 ,报
道略有不同。杨起简认为新麦草核型为 1A ,
孙彦 、孙震晓认为为 2A ,但有共同结论:新麦
草属 2倍体 2n=2x =14 ,有 2个随体及 7对
同源染色体。另外 ,孙震晓等诱导建立了新
麦草胚性愈伤组织 ,对其在不同培养时间内
愈伤组织染色体的变化进行了分析 ,探讨了
激素 2 , 4-D对愈伤组织染色体变异及其分
化频率的影响[ 14 ～ 17 , 37] ,为新麦草组培及育种
提供了一些基础资料 。
1.2.3 育种
经过对新麦草属牧草种质资源进行鉴
定 ,发现它们可以作为新品种选育的亲本材
料 ,也可直接从中筛选用于生产的优良品种。
我国新麦草属牧草的育种研究多集中在系统
进化和杂交育种方面 。新麦草属属内种普遍
表现为抗性强 ,新麦草更是其中的佼佼者 ,因
此 ,新麦草自然也就成为了育种学家尤其是
作物育种学家热衷研究的对象。董玉琛 、李
立会等在国际上率先将新麦草属 、冰草属和
旱麦草属与普通小麦杂交成功 ,并获得稳定
的远缘杂交后代 ,在杂交后代中有一批分别
具有抗旱 、抗黄矮病 、优质等优良性状。山东
农大利用紫外线照射新麦草原生质体作为供
体 ,以普通小麦济南 177原生质体为受体 ,用
PEG法诱导融合获不对称核杂种植株 ,并再
次观察到小麦属间体细胞杂交中植株再生能
力互补的现象[ 21 , 33 , 34] 。而在新麦草与牧草之
间的杂交育种国内几乎没有相关报道。
新麦草的引种实验主要于内蒙古地区展
开。近 10年来 ,内蒙古地区曾从美国及加拿
大引种新麦草 ,对引种的新麦草品种进行了
干草产量 、生长速度 、栽培要点及内蒙古干旱
草原建植等试验 ,以筛选适宜内蒙古地区种
植的优良品种[ 30 ～ 32] 。
新麦草的育种工作在我国处于起步阶
段 ,登记品种目前只有山丹新麦草一种 ,这与
国外同领域研究相差甚远。国外如加拿大 、
美国育成的优良品种丰富多样 , Swif t 、Ca-
bree、Bozoasky-select[ 27] 等新育成品种表现
优秀 ,适合于当地生长。因此 ,借鉴国外经
验 ,积极引种 ,培育出适宜我国不同地区生长
的优良品种是我国牧草育种工作中的方向。
1.2.4 分子水平
中国农科院作物品种资源所周荣华及南
京农大农业部作物细胞遗传重点开放实验室
对新麦草属 4个种的生化标记进行了分析 ,
主要研究了新麦草属种间的遗传多样性和 N
染色体组在小麦背景下的生化标记 ,利用等
电聚胶电泳对小麦品种中国春(对照种)、单
花新麦草 、华山新麦草 、新麦草 4 个种进行
16个生化位点的分析 。此外 ,利用聚丙烯酰
胺凝胶电泳对 1份新麦草进行了醇溶蛋白分
析。结果表明:异花授粉的新麦草属植物 ,在
所分析的生化位点 ,不仅种间而且种内材料
间均存在广泛的多态性;尽管新麦草属植物
存在遗传上的异质性 ,但在 Est—5中可找到
该属 N 基因组的标志带;Est—5 、Est —6 、
Ibf —1位点上的特征带 ,既可作为鉴别新麦
草属 4个种的种间生化标记 ,也可作为在中
国春遗传规律背景下鉴定这 4个种中携带这
些位点的染色体的生化标记。研究还发现 ,
—67—
王 勇 徐春波 松 梅 我国新麦草属牧草研究进展
新麦草的 G li 和 Est—5 两个生化标记带谱
丰富 ,多态性强 ,是进行新麦草属种质资源指
纹图谱绘制及遗传多样性研究较好的生化标
记。另外 ,南京农大报道了新麦草物种专化
DNA 重复序列分离和鉴定 、小麦族中分布多
样性 、染色体 C -分带研究及与大赖草原位
杂交和 Southern杂交分析 ,就新麦草分子水
平的基因同源性与染色体组进化也进行了有
益的探讨[ 19 , 20 , 23 ～ 26] 。
1.2.5 草地资源利用
中国农业大学草地研究所韩建国等人对
新麦草人工草地及混播草地资源展开了一系
列工作。对新麦草人工草地刈割 、施肥及混
播进行的研究主要从刈割期 、刈割强度 、刈割
和施肥对新麦草人工草地产草量及品质产生
的影响进行了报道。他们认为在试验区地理
气候条件下 ,混播草地每年 3次初花期刈割 ,
留茬 5cm;单纯新麦草人工草地每年 3次抽
穗期刈割 ,留茬 4cm 较为适宜 ,而留茬 2cm
牧草品质最优 ,若配以施肥则为每年 2次刈
割 ,N∶P∶K为 6∶3∶2为宜[ 10 , 40 ～ 42] 。
新麦草人工草地放牧试验研究主要针对
不同放牧强度下土壤物理性质 、土壤氮素分
配及其季节动态 、植物地下部分生物量及其
氮素含量动态 、牧草再生性能及生产特性和
品质等内容进行了分析研究。结论显示:新
麦草再生性能良好 ,中牧最利于提高新麦草
产草量和品质的改善 。放牧使土壤 、植株 、家
畜的氮素含量均发生不同程度的变化 ,其中
重牧使分蘖节含氮量 、0 ～ 30cm 土层土壤微
生物生物量氮达到最高;中牧使牧草对氮素
的利用率 、放牧区净可矿化氮量 、羊体沉积氮
占食入氮比例 、硝化氮的利用率及植物粗蛋
白质含量达到最大;轻牧则使根系生物量处
于最大[ 3 ～ 11 , 28 , 29 , 36] 。研究较全面的描述了新
麦草人工草地不同放牧强度下牧草品质 、再
生性能及环境和动植物体内的氮素变化状
况。但试验局限于河北省农牧交错区 ,受地
域性生态环境所限 ,具有一定的局限性 。
新麦草种子特性方面的研究国内也有报
道。中国农大草地所及内蒙古农业大学通过
测试不同采种时期 、不同储藏年限的种子活
力 ,得出在种子干重处于最大时期进行收获
种子活力最高 ,储藏 4年以上种子发芽率将
低于 50%,不宜播种使用的结论[ 18 , 22 , 32 , 38 , 39] 。
2 华山新麦草
2.1 种内特征及自然分布区域
华山新麦草是特产于我国陕西华山的一
种多年生二倍体植物 ,其染色体组成为 N b ,
外稃平滑无毛 ,顶具长 5 ～ 7mm 的芒 ,颖长
于小花(不长于外稃的芒),植株具延长斜伸
根茎和秆散生而有别于新麦草属的其它种 。
华山新麦草仅分布于陕西华山一带 ,也是我
国的特有种。由于新麦草属是小麦属的近缘
属 ,加之华山新麦草具有抗旱 、抗寒 、早熟等
许多优良的生物学特性 ,因此颇受植物系统
学家和育种工作者的关注 ,并已被用于杂交
育种和转基因研究 。目前 ,该种已被列为国
家一类珍稀保护植物和急需保护的农作物野
生种[ 44 , 45 , 50] 。
2.2 我国华山新麦草科研进展概况
华山新麦草的研究多集中于四川农业大
学小麦研究所和西北大学生命科学院秦岭生
物多样性研究中心 。
2.2.1 四川农业大学小麦研究所
主要以华山新麦草的属间杂交种(高加
索鹅观草 、糙毛仲彬草 、长芒猬草 、普通小麦
等)为研究对象 ,通过属间杂种的物种生物
学 、形态学 、细胞学及分子水平的分析来确定
杂种亲本的系统分类 、种系关系 、属间关系和
演化规律[ 43 , 44 , 47 , 52 , 54 , 57] 。研究也报道华山新
麦草的 N b 染色体组上可能存在控制细胞间
遗传物质转移的基因系统 ,这在物种演化中
具有重要的意义[ 50] 。
2.2.2 西北大学秦岭生物多样性研究中心
—68—
中国草地 2005 年 第 27卷 第 2期
对华山新麦草的胚和胚乳的发育 、小孢子
发生及雄配子体的形成 、自然居群的遗传结
构 、种内遗传多态性 、沿海拔梯度的遗传分化
及濒危原因与种群繁殖对策进行的报道显示:
华山新麦草胚和胚乳的发育过程与一般禾本
科植物基本相同 ,小孢子发育与小麦属特征一
致;自然居群内有较高的遗传多态性和克隆多
样性 ,自然居群间的基因流(Nm)为 2.77 ,明
显低于一般风媒传粉植物(5.24),说明其自然
居群的基因流水平似乎正处于一种临界状态 ,
有进一步分化的潜能;华山新麦草的花粉败育
影响其有性生殖 ,但不能直接阻碍其有性生
殖 ,因此花粉败育可能不是其致濒的主要原
因;从生境特征和繁殖对策的角度而言 ,华山
新麦草生长在恶劣和不连续的生境中 ,每个
居群个体数量都很少 ,极低的繁殖分配造成
其有性繁殖水平低下 ,脆弱的竞争力和沉重
的环境压力共同作用使华山新麦草侧重选择
了营养繁殖方式 ,在生存策略上选择了偏重
于 K-策略[ 45 , 46 , 48 ～ 50 , 53 , 55] 。
2.2.3 其他科研单位
华山新麦草常用来做杂交亲本 ,西北农
业大学王美南等人针对小麦—华山新麦草这
一新种质进行了以抗病性为主的研究。研究
人员通过微观分子细胞遗传学及宏观 19份
材料苗期抗小麦全蚀病比较实验对杂种的抗
病性进行了描述 ,另外对杂种的抗条锈病基
因传递也进行了研究 ,为阐明其抗锈遗传特
点及其科学利用提供了依据[ 51 , 56 , 58 , 59] 。
新麦草属以中亚和高加索为分布中心 ,
而华山新麦草只在我国陕西华山有分布 ,是
我国的宝贵自然资源之一 。华山新麦草和小
麦属于亲缘种 ,并具有很强的抗旱性和耐盐
性 ,华山新麦草的研究对探讨植物区系和小
麦属的起源 、进化及育种有着重要价值 。
3 其它种及品种
3.1 山丹新麦草
山丹新麦草是中国农业大学草地研究所
于 1978年从甘肃省山丹军马场天然草地采
集野生种子 ,经在河北省承德地区围场 、丰宁
县以及北京市等地区驯化栽培选育而成 ,
1994年 10月通过全国牧草品种审定委员会
审定 ,登记为野生栽培品种 ,也是我国新麦草
属牧草目前唯一登记品种。关于山丹新麦草
只有北京农学院孙彦于 2000年对山丹新麦
草品种特性进行了报道 。可见作为登记品
种 ,国内关于山丹新麦草的研究还待深入开
展[ 60] 。
3.2 葡茎新麦草
四川农业大学小麦研究所孙根楼等从甘
肃窑街采得葡茎新麦草(P sathy rostachy s
stoloni formis),核型分析结果表明 , 具有 1
对近中部着丝粒染色体和 6对中部着丝粒染
色体;核型较对称 ,属 1A 型[ 61] 。其它种如毛
穗新麦草 、单花新麦草的研究更少 。
新麦草属牧草的应用及研究较其它牧草
如苜蓿 、冰草等起步较晚 ,科研涉及领域狭
窄。受其定植长势和种子落粒性的影响 ,国
内外对新麦草属牧草的利用率并不是很高 。
以新麦草为例 ,新麦草原产于我国及俄罗斯 ,
1927年引入美国 ,直到 20 世纪 50 年代 ,在
减少重播地区 ,其价值才被完全认识[ 27] 。近
些年随着新麦草育种及栽植面积的扩大 ,新
麦草的许多优良特性如抗性强 、早春产量高
等被越来越广泛的认识 ,同时美国及加拿大
培育的新品种在产草量及落粒性上已发生了
质的变化 ,国际上新麦草属牧草的应用越来
越广泛。
我国的研究内容较为单一 ,新麦草和华
山新麦草为主要研究对象 ,新麦草研究集中
于作为人工草地使用和细胞学特性上 ,华山
新麦草集中于与小麦的杂交育种上 ,单纯的
新麦草属牧草育种几乎无人问津 ,育种工作
的滞后很大程度限制了新麦草属牧草在我国
的利用。需要特别指出的是 ,不论是天然草
—69—
王 勇 徐春波 松 梅 我国新麦草属牧草研究进展
地改良 ,还是人工饲草料基地的建立都需要
大量具有不同用途的牧草品种 ,新麦草属牧
草有较强的抗性 ,且早春返青早 ,再生性能
好 ,是我国解决不同地区草畜矛盾的较理想
种质资源 。筛选国内外的优良新麦草属牧草
品种 、并尽快用于生产是解决当前我国牧草
品种缺乏尤其冬春牧草缺乏的有效途径 。另
外 ,新麦草还可用于草坪草开发 ,有实验证明
新麦草在我国最北部地区用于草坪草建植可
安全越冬 ,这也是新麦草属牧草开发利用的
一个值得重视的研究方向 。
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王 勇 徐春波 松 梅 我国新麦草属牧草研究进展