免费文献传递   相关文献

披碱草和野大麦杂种F_1与BC_1F_1代的生物学及农艺特性研究



全 文 :收稿日期:2004-03-05;修回日期:2004-04-26
基金项目:国家自然科学基金项目(30260074)和内蒙古农业大学博士科研启动基金项目(BJ01_2)资助
作者简介:李造哲(1962-),男 ,包头市土右旗人 ,博士 ,副教授 , 1983年本科毕业于内蒙古农牧学院草原系 ,主要从事
牧草种质资源与育种研究工作 ,发表论文 20余篇.
披碱草和野大麦杂种 F1与 BC1F1
代的生物学及农艺特性研究
李造哲 ,于 卓 ,马青枝 , 王俊杰
(内蒙古农业大学生态环境学院 ,内蒙古 呼和浩特 010019)
摘要:对披碱草和野大麦及其杂种 F 1 与 BC1F1 代的生物学及农艺特性进行了分析比较。结
果表明 ,亲本野大麦生长发育节律较快 , 较早地开花结实 , 果后营养期较长 , 生育期 74d , 生长天数
达 206d , 具有很强的分蘖能力;披碱草生长发育节律较慢 ,生育期 124d ,生长天数 193d;杂种 F1 的
生长天数介于双亲之间 ,生长动态偏向亲本披碱草 ,分蘖能力介于双亲之间;BC1 F 1 代生长发育节
律较 F1 代提早 ,不同株系生长天数不同 , 生长动态偏向轮回亲本野大麦 ,分蘖能力有较大的变异。
杂种 F 1 代表现出较强的杂种优势 , BC1F1 代产草量较 F1 代有所降低 , 不同株系间存在明显的差
异。总体上 , BC1F 1代的生产性能倾向于轮回亲本野大麦。
  关键词:披碱草;野大麦;杂种 F 1;回交一代(BC1F 1);生物学特性;农艺特性
  中图分类号:S54  文献标识码:A  文章编号:1000-6311(2004)05-0009-06
Studies on the Biological and Agronomic Characters of Elymus dahuricus , Hordeum
brevisubulatum and Their Hybrid F1 and BC1F1.LI Zao_zhe , YU Zhuo , MA Qing_zhi ,
WANG Jun_jie(Inner Mongol ia Agricultural University , Hohhot 010019 , China):
Grassland of China , No.5 ,2004 ,pp.9 ~ 14.
Abstract:The biological and ag ronomic characters of Elymus dahuricus , Hordeum
brevisubulatum and thei r hybrid F1 and BC1F 1 were studied.The results show ed that
Hordeum brev isubulatum developed rapidly , flowered and bore f ruits earlier , the period
of vegetative g row th w as longer , g row ing and developing period w as 74 days , g rowing
period w as as long as 206 days , tillering ability w as strong.Elymus dahuricus devel-
oped slow ly , g row ing and developing period w as 124 day s , grow ing period w as 193
days.The g row ing period of hybrid F 1 was between Elymus dahuricus and Hordeum
brevisubulatum , g row th dynamics tended to Elymus dahuricus , tillering abili ty was
between Elymus dahuricus and Hordeum brevisubulatum .BC1F1 developed earlier
than F1 , there were dif ferences in g rowing periods among BC1F1 lines;grow th dynamics
—9—
第 26卷 第 5期            中 国 草 地            2004 年 9 月
Vol.26  No.5             Grassland of China             Sept .2004
tended to recurrent parent Hordeum brevisubulatum ;the tillering ability of BC1F 1 was
varied greatly.Hybrid F 1 had st rong hterosis.The y ield of BC1F1 was low er than that of
F 1 , there were significant dif ferences in the yield among BC1F1 lines;basically the pro-
duction performance of BC1F1 tended to recurrent parent Hordeum brev isubulatum .
Key words:E lymus dahuricus;Hordeum brevisubulatum ;Hybrid F1;Backcross f irst
generat ion (BC1F1);Biolog ical characters ;Agronomic characters
  披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)和野
大麦(Hordeum brevisubulatum Link)是具
有重要经济和生态价值的小麦族多年生优良
牧草 ,我区均有其野生种分布 。披碱草具有
产草量高 、抗旱能力强的特性 ,野大麦具有分
蘖能力强 、草质好 、耐盐碱等特性。为了使二
者的优良特性综合在一起 ,培育出适合干旱 、
盐渍生境的牧草新品种(新类型),王照兰等
(1992 ~ 1993)将披碱草和野大麦相组合进行
了远缘杂交 ,成功地获得了高度不育的披碱
草和野大麦的正 、反交 F1 代 ,并对十分珍贵
且数量有限的正交 F 1(披碱草×野大麦)的
植株形态学和细胞学做了初步研究 。在此研
究基础上 ,我们拟定了用回交法克服杂种 F 1
代不育性的研究计划。用分株繁殖方法 ,分
别将披碱草×野大麦和野大麦×披碱草 F 1
代扩繁成株系群体 ,并采取 F1代与亲本相邻
种植 、套袋回交方法 ,成功地获得了(披碱草
×野大麦)×野大麦和(野大麦×披碱草)×
野大麦的回交一代。本研究对披碱草和野大
麦及其杂种 F1 与 BC1F 1 代的生物学及农艺
特性 , 包括生育期 、生长速度 、再生性 、产草
量 、分蘖能力进行分析比较 ,以探明杂种 F1 、
BC1F 1代对亲本优良特性的继承情况 ,为品
种培育提供依据 。
1 材料和方法
1.1 试验地自然概况
试验地设在内蒙古农业大学牧草试验
站 ,地处东径 110°、北纬 45°5′,海拔 1063m ,
光照充沛 ,雨热同季 ,年降水量 400mm 左右 ,
无霜期 145d ,属典型大陆性气候 ,沙壤栗钙
土 ,pH7.8 ~ 8.2 ,肥力适中 ,具灌溉条件。
1.2 材料
供试材料来自内蒙古农业大学牧草试验
站 ,详见表 1 。
表 1 供试材料
Table 1 Tested materials
编号 材料名称 编号 材料名称
1 披碱草 12 P-BC1-8
2 野大麦 13 P-BC1-9
3 披碱草×野大麦 14 Y-BC1-1
4 野大麦×披碱草 15 Y-BC1-2
5 P-BC1-1 16 Y-BC1-3
6 P-BC1-2 17 Y-BC1-4
7 P-BC1-3 18 Y-BC1-5
8 P-BC1-4 19 Y-BC1-6
9 P-BC1-5 20 Y-BC1-7
10 P-BC1-6 21 Y-BC1-8
11 P-BC1-7 22 Y-BC1-9
  注:“P-BC1 表示(披碱草×野大麦)×野大麦回交 1
代” ,“Y-BC1”表示(野大麦×披碱草)×野大麦回交 1代 ,
数字表示株系;如“P-BC1 -2”表示(披碱草×野大麦)×
野大麦 BC1 代的第 2个株系。
1.3 研究方法
1.3.1 物候期
从早春返青期至秋季果后营养期进行详
细观察记载。
1.3.2 生长速度 、再生能力 、产草量 、分蘖能
力测定
春季牧草返青后 ,每种供试材料分株 ,按
—10—
中国草地 2004 年 第 26卷 第 5期
株行距 40cm ×40cm 定植于已整好的试验田
内 ,每种材料定植 20个株丛 ,两周内灌水保
持土壤湿润 。每个分株丛保持 6个植株 ,各
供试植物固定 10个分株丛用于生长速度和
再生能力和产草量的测定 ,另固定 10个分株
丛用于分蘖能力测定 。
1.3.2.1 生长速度
从返青期开始 ,每隔 10d测量一次株丛
绝对高度(不包括芒),直至开花期结束 。
1.3.2.2 再生能力和产草量测定
在最后 1次生长速度测定之后 ,第 1次
刈割其地上部称重 ,以后每隔 10d 测 1次高
度 ,刈割后灌水 1次 ,隔一定时期进行第 2次
刈割称重 ,每次刈割留茬高度 6cm 左右。两
次刈割鲜草产量之和表示一年内每种植物的
鲜草产量(g·fw/株丛),并以此计算杂种优
势(Hp):
Hp=(F1-双亲平均值)/双亲平均值×100%。
1.3.2.3 分蘖能力
每种植物在夏末秋初 ,观察统计每个定
株丛的分蘖枝条总数 ,计算出单株分蘖数。
每种草的分蘖能力用 10个固定株丛的单株
分蘖数平均值表示(分蘖数/株)。
2 结果与分析
2.1 杂种 F1 、BC1F1 及其亲本的物候期
从表 2可知 ,亲本披碱草比野大麦返青
晚 6d 左右 ,而枯黄期比野大麦早 8d 左右。
野大麦的生长发育节律较快 ,较早地开花结
实 ,野大麦的生长天数比披碱草多 13d左右。
F 1代的生长发育节律介于双亲中间 ,反交 F 1
(野大麦×披碱草)比正交 F 1(披碱草×野大
麦)生长发育稍快 ,正交 F1 比反交 F1 的生长
天数稍长。BC1F1代各株系的返青期比较一
致 ,不同株系的生长天数有所不同 ,最长的为
204d ,最短的为 198d。BC1 F1 代的生长发育
较F 1代提早 ,说明通过回交使野大麦生长发
育节律快的特性进一步得到加强。
2.2 杂种 F1 、BC1F1 及其亲本的生长速度
杂种 F1 、BC1F1 和亲本的生长动态呈缓
“S”型曲线 ,拔节前生长缓慢 ,之后生长速度
加快 ,开花后生长速度变缓(见图 1)。野大
麦的生长发育节律较早 ,生长速度较快。正
交 F1(披碱草×野大麦)和反交 F1 的生长动
态曲线基本一致 ,且二者均偏向亲本披碱草 。
(披碱草×野大麦)×野大麦 BC1 F1 代和(野
大麦×披碱草)×野大麦 BC1F1 代的生长动
态曲线亦基本一致 ,偏向轮回亲本野大麦 ,但
较野大麦的生长速度稍快 ,表明 BC1F1 的生
长速度呈偏向轮回亲本野大麦遗传的倾向。
2.3 杂种 F1 、BC1F1 及其亲本的产量特性
亲本披碱草鲜草产量显著高于野大麦 ,
第一次刈割产草量占绝对优势 ,但第二次刈
割再生草产量不及野大麦(表 3),披碱草植
株粗壮 、高大 、叶量多 ,因而产量较高 ,杂种
F1 代的鲜草产量亦较高 ,与披碱草相当 ,表
现出明显的杂种优势 ,正 、反交 F1 的杂种优
势Hp分别为 12.95%和 11.19%, 正 、反交
F1间的产草量差异不显著 。BC1F1 代的产
草量较 F1 代有所降低。BC1F1 代不同株系
间的产草量存在明显的差异 ,有较大的变异 ,
如 Y_BC1_3的产草量远不及轮回亲本野大
麦。总体上看 , BC1 F1 代产草量特性有向轮
回亲本野大麦遗传的倾向 。
2.4 杂种 F1 、BC1F1 及其亲本的再生速度
亲本披碱草的再生速度比野大麦快(图
2),杂种 F1 代的再生速度明显高于披碱草 ,
正交 F1 的再生速度较反交 F1 的再生速度
快。多数 BC1 F 1代的再生速度介于 F 1 代和
野大麦之间 ,不同株系的再生速度有较大的
差异 ,有的株系再生速度较低不及轮回亲本
野大麦 ,如 P_BC1_6 。
2.5 杂种 F1 、BC1F1 及其亲本的分蘖能力
亲本野大麦有很强的分蘖能力 ,平均每
株分蘖数达 94.8(表 4);披碱草每株平均分
蘖数为 45.3 。杂种 F1 代的分蘖能力介于双
—11—
李造哲 于卓 马青枝 王俊杰 披碱草和野大麦杂种 F1与 BC1F 1代的生物学及农艺特性研究
表 2 供试材料物候期(日/月)
Table 2 Observa tion on phonological period(day/ month)
材 料 返青期 分蘖期 拔节期 孕穗期 抽穗期 开花期 成熟期 枯黄期 生长天数
披碱草   1/ 4 16/ 5 8/ 6 13/ 6 19/ 6 30/ 6 5/8 14/ 10 193
野大麦   26/ 3 7/5 16/ 5 20/ 5 24/ 5 28/ 5 10/ 6 22/ 10 206
披碱草×野大麦 F1 30/ 3 7/5 29/ 5 4/ 6 12/ 6 18/ 6 — 24/ 10 204
野大麦×披碱草 F1 1/ 4 7/5 27/ 5 31/ 5 8/ 6 12/ 6 — 16/ 10 195
P-BC1-1 28/ 3 7/5 16/ 5 20/ 5 25/ 5 3/ 6 — 16/ 10 198
P-BC1-2 28/ 3 10/ 5 29/ 5 1/ 6 8/ 6 18/ 6 — 18/ 10 200
P-BC1-3 28/ 3 10/ 5 22/ 5 26/ 5 8/ 6 18/ 6 — 20/ 10 202
P-BC1-4 28/ 3 10/ 5 22/ 5 26/ 5 8/ 6 14/ 6 — 16/ 10 198
P-BC1-5 28/ 3 10/ 5 22/ 5 26/ 5 1/ 6 12/ 6 — 2/ 11 204
P-BC1-6 28/ 3 7/5 16/ 5 20/ 5 26/ 5 31/ 5 18/ 6 14/ 10 196
P-BC1-7 28/ 3 7/5 16/ 5 20/ 5 26/ 5 31/ 5 18/ 6 18/ 10 200
P-BC1-8 28/ 3 29/ 5 8/ 6 18/ 6 30/ 6 3/ 6 — 16/ 10 198
P-BC1-9 28/ 3 29/ 5 8/ 6 10/ 6 14/ 6 20/ 6 — 16/ 10 198
Y-BC1-1 28/ 3 7/5 16/ 5 20/ 5 26/ 5 4/ 6 22/ 6 22/ 10 204
Y-BC1-2 28/ 3 9/5 18/ 5 22/ 5 29/ 5 4/ 6 — 22/ 10 204
Y-BC1-3 28/ 3 10/ 5 24/ 5 29/ 5 4/ 6 11/ 6 — 16/ 10 198
Y-BC1-4 28/ 3 10/ 5 24/ 5 29/ 5 4/ 6 11/ 6 — 14/ 10 196
Y-BC1-5 28/ 3 10/ 5 20/ 5 26/ 5 29/ 5 8/ 6 — 18/ 10 198
Y-BC1-6 28/ 3 10/ 5 22/ 5 29/ 5 1/ 6 11/ 6 — 16/ 10 198
Y-BC1-7 28/ 3 9/5 18/ 5 22/ 5 29/ 5 4/ 6 — 16/ 10 198
Y-BC1-8 28/ 3 29/ 5 4/ 6 6/ 6 12/ 6 18/ 6 — 16/ 10 198
Y-BC1-9 28/ 3 24/ 5 4/ 6 1/ 6 14/ 6 18/ 6 5/7 16/ 10 198
亲之间 ,野大麦×披碱草 F1 代的分蘖能力较
披碱草×野大麦 F 1代的分蘖能力稍强 ,这是
受母性遗传影响的结果 。BC1F1 代的分蘖能
力参差不齐 ,有的株系有很强的分蘖能力 ,与
轮回亲本野大麦相当 ,如 P_BC1_7 、Y_BC1_3
分别为 88.6/株和 96.5/株 ,有的则很低 ,如
P_BC1_3 、 P_BC1_5 分 别 为 24.7/株 和
24.6/株。
3 讨论与小结
3.1 杂种 F1 、BC1F1 及其双亲的生育特性
野大麦生长发育节律较快 ,较早地开花
结实 ,果后营养期较长 ,生育期74d ,生长天
图 1 杂种 F1 、BC1F 1及其双亲的生长动态
Fig.1 Grow th dynamics of F1 , BC1F 1 and their parents
—12—
中国草地 2004 年 第 26卷 第 5期
表 3 供试材料的产草量生产性能
Table 3 Production performance of yield of tested materials
材料名称 鲜草产量(g/株丛)第一次刈割 第二次刈割 总产 杂种优势 Hp(%)
破碱草 247.0 93.5 340.5a —
野大麦 158.0 117.0 275.0b —
披碱草×野大麦 235.0 112.6 247.6a 12.95
野大麦×披碱草 241.2 101.0 342.2a 11.19
P-BC1-6 159.0 72.0 231.1b —
P-BC1-7 214.0 100.6 314.6a —
Y-BC1-1 226.5 96.1 322.6a —
Y-BC1-2 143.5 84.4 227.9b —
Y-BC1-3 113.0 71.3 184.3c —
  注:小写字母表示 P<0.05水平显著(LSR测验),下同。
图 2 杂种 F1 、BC1F1 及其双亲的再生速度
Fig.2 Regrow th rate of F1 , BC1F1 and their parents
数达 206d ,具有很强的分蘖能力 ,这可能与
其具有强短根茎特性有关 。披碱草生长发育
较慢 ,生育期 124d ,生长天数 193d。杂种 F 1
的生长天数介于双亲之间 , 正交 F1 比反交
F 1的生长天数稍长 ,生长动态偏向亲本披碱
草 ,分蘖能力介于双亲之间 ,反交 F 1(野大麦
×披碱草)的分蘖能力较正交 F1 稍强 。
BC1F 1代生长发育节律较 F 1 提早 ,不同
株系生长天数不同;生长动态偏向轮回亲本
表 4 杂种 F1 、BC1F1及其亲本的分蘖能力(分蘖数/株)
Table 4 Tillering ability of F1 , BC1F1
and their parents(tiller number/plant)
材料名称 分蘖数/株 材料名称 分蘖数/株
披碱草 45.3 P-BC 1-6 82.7
野大麦 94.8 P-BC 1-7 88.6
披碱草×野大麦 51.7 Y-BC1-1 90.0
野大麦×披碱草 58.8 Y-BC1-2 63.2
P-BC1-1 31.9 Y-BC1-3 96.5
P-BC1-2 50.9 P-BC 1-4 86.4
P-BC1-3 24.7 Y-BC1-7 37.4
P-BC1-5 24.6 Y-BC1-8 32.9
野大麦;BC1F1 代各株系的分蘖能力有较大
的变异 ,有的株系分蘖能力很强 ,与野大麦相
当 ,有的则很弱 ,不及披碱草 ,造成这种现象
的原因可能是 BC1F 1 代性状发生分离及染
色体不平衡所致 ,此点尚待深入研究。
3.2 杂种 F1 、BC1F1 及其亲本的生产性能
披碱草产草量及再生速度高于野大麦 。
杂种 F1 代的产草量与披碱草相当 ,表现出较
强的杂种优势 ,再生速度高于披碱草 ,正交
—13—
李造哲 于卓 马青枝 王俊杰 披碱草和野大麦杂种 F1与 BC1F 1代的生物学及农艺特性研究
F 1(披碱草×野大麦)的再生速度较反交 F 1
的再生速度快 。BC1F 1 代产草量较 F 1 有所
降低 , 不同株系间存在明显的差异;多数
BC1F 1代的再生速度介于 F1 代和野大麦之
间。总体上 , BC1F1 代的生产性能倾向于轮
回亲本野大麦。
参考文献:
[ 1 ]  内蒙古植物志编辑委员会.内蒙古植物志(第七卷)
[ M] .呼和浩特:内蒙古人民出版社 , 1983.135-
149.
[ 2 ]  袁业文 ,孙善澄 ,张美荣 ,裴自友 , 孙玉.小麦—偃麦
—簇毛麦三属杂交后代的形态学 、细胞学和育性的
研究[ J] .作物学报 , 1994 , 20(4):504-507.
[ 3 ]  王洪刚 ,孔令让 , 姜丽君 , 张德水.八倍体小偃麦与
普通小麦杂种自交和回交后代染色体和性状分离的
研究[ J] .作物学报 , 1996 , 22(4):508-512.
[ 4 ]  Brom W V and G A Partt.Hybridization and in tro-
gression in the grass genus Elymus [ J] .Amer.J.
Bot., 1960 , 47:669-676.
[ 5 ]  Dew ey D R.Wide hybridizat ion and induced polyploid
breeding strategies for perennial grass of the Triti ceae
t ribe[ J] .Iow a Jou r.Res.,1984 , 58:383-399.
[ 6 ]  Dewey D R.Synthetic hybrids of Hordeum bodanii
w ith Elymus canadensis and Sitanion hyst rix [ J ] .
Am er.Jour.Bot., 1971 , 58:902-908.
[ 7 ]  S tebbinds G L and Singh.Artificial and natural hybrid
in the Gramineae , t ribe Hordeae IV.Tw o t riploid hy-
brids of Agropy ron and Elymus [ J] .Amer.J.Bot.,
1950 , 37:338-392.
[ 8 ]  S tebbines G L and M S Walters.Art ificial and natural
hybrids in the Gramineae , t ribe Hordeae Ⅲ.Hybrids
involving Elymus canadensis and E.trit icoids [ J] .
Amer.J.Bot., 1979 , 36:291-301.
欢迎订阅 2005年下列期刊
《植物遗传资源学报》是中国农业科学院和中国农学会联合主办的专业性学术期刊 , 由中国工程院院士董
玉琛研究员担任主编。报道内容为大田与园艺作物 、观赏与药用植物 、林用植物 、草类植物及其一切经济植物
的有关植物遗传资源基础理论研究 、应用研究方面的研究成果 、创新性学术论文和高水平综述或评论。诸如 ,
种质资源的考察 、收集 、保存 、评价 、利用 、创新 、信息学 、管理学等;以及起源 、演化 、分类等系统学;基因发掘 、
鉴定 、克隆 、基因文库建立 、遗传多样性研究。读者对象为从事植物遗传资源科学研究工作人员 、各有关大专
院校师生 、农业行政和推广人员。季刊 , 大 16 开 108 页。每册订价 10元 , 全年 40元。各地邮局发行 ,邮发代
号 82-643。本刊编辑部(100081 北京市中关村南大街 12 号)常年办理订阅手续 ,如需邮挂每期另加 2 元。
电话:010-62186657 , 62180257。
《作物杂志》是中国作物学会和中国农科院作物所主办的农业科技期刊。主要刊登农作物科研成果 、科技
论文 、农业技术推广等方面的文章。辟有专题综述 、研究简报 、品种与种子生产 、植物保护 、土壤肥料 、国外农
业 、果蔬园艺 、栽培技术 、种植制度 、品种信息等栏目。读者群为农业科研单位人员 、农业院校师生 、各级农技
推广人员 、各级种子公司 、农民及与农业有关单位的工作人员。双月刊 , 64 页 , 每册定价 4.00 元 ,全年 24 元。
全国各地邮局均可订阅 ,漏订者可直接汇款至编辑部(100081 北京中关村南大街 12号)订阅。
《草食家畜》系中国畜牧类核心期刊之一 ,主要介绍国内 、外有关草食家畜研究领域的新成果 、新理论 、新
技术 、新信息 、生产管理经验和发展动态等。报道内容为牛 、羊 、山羊 、马 、骆驼 、家兔 、鹿等草食家畜的遗传育
种 、繁殖技术 、饲养管理 、饲料营养 、家畜生理 、家畜卫生 、新产品生产 、草原牧草 、畜病防治和牧业经济等方面
的科研成果 、论文等内容。适合各级从事畜牧科研 、教学和生产管理人员阅读。季刊 ,大 16 开 48 页 , 每册定
价 4.5元 , 全年共计 18.00 元(邮寄每期加邮资 1.00 元)。邮发代号 58-71 , 全国各地邮局均可订阅 ,亦可向
本刊编辑部(830000 乌鲁木齐克拉玛依东路 21 号)函订 , 电话:0991-4843824。
—14—
中国草地 2004 年 第 26卷 第 5期