全 文 :30卷07期
Vol.30,No.07
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
1089-1093
07/2013
高寒地区两份垂穗披碱草材料饲用品质的比较
刘 立,傅 华,陈鸿洋,黄德君,周鸿进
(草地农业系统国家重点实验室 兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州730020)
摘要:为培育适应高寒地区的抗逆、高产、营养品质优异的垂穗披碱草(Elymus nutans)新品种,获取优良的种质
资源,本研究对垂穗披碱草高蛋白新品系QE36的饲用性状进行了连续两年的观测,并对其蛋白质季节动态和构
成蛋白质的氨基酸组分特征进行了深入研究。结果表明,垂穗披碱草材料QE36饲用品质性状表现稳定,且粗蛋
白和酸性洗涤纤维含量显著优于当地广泛分布的野生垂穗披碱草材料(本文编号为GE07);整个生育期,垂穗披
碱草粗蛋白质含量表现为降低趋势,且QE36粗蛋白含量均高于对照GE07,并在抽穗期至孕穗期差异显著(P<
0.05);垂穗披碱草材料QE36的18种氨基酸含量显著高于对照GE07,且必需氨基酸含量是对照的1.6倍。因
此,QE36可以作为优异的高蛋白垂穗披碱草种质材料。
关键词:高寒地区;垂穗披碱草;蛋白质;氨基酸
中图分类号:S816;S543+.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2013)07-1089-05
牧草营养品质的优劣不仅影响家畜的生长和发
育,还会影响畜产品的产量和品质。牧草品质育种
是近30年关注的热点领域,而在我国尚处于起步阶
段[1-2]。牧草的营养价值主要取决于其所含营养物
质的种类和数量,牧草营养物质包括蛋白质、脂肪、
碳水化合物、矿物质、维生素和水[2]。蛋白质和纤维
是评价牧草营养价值的重要指标,提高粗蛋白含量,
降低纤维含量是提高牧草营养价值、改善牧草品质
的重要内容[3-5],也是牧草品质育种的主要目标[1]。
高寒地区缺乏高产优质牧草,尤其是高蛋白饲料,这
限制了我国高寒地区草地畜牧业的发展。为了改善
我国高寒地区的饲草品质,我国学者试图将豆科牧
草大面积引入高寒地区种植或对天然草地进行补
播,以改善该区草地牧草营养结构。然而,豆科牧草
在高寒地区难以越冬已成为生产中的瓶颈[6]。因
此,在选育适宜的豆科牧草尚需时日的情况下,筛选
或选育高蛋白质含量的禾本科牧草,改善高寒地区
饲草料品质显得切实可行,但此方面的工作少有报
道[7]。垂穗披碱草(Elymus nutans)作为青藏高原
较常见的多年生禾本科牧草,具有抗逆性强、产量高
等特性[8-12],是该区退化草地改良常用的优良补播
草种。自20世纪80年代以来,我国学者已对该物
种的生物学特性和生长发育规律、农艺特征以及遗
传多样性等方面进行了大量研究[13-15]。经长期驯化
已登记的育成品种有甘南垂穗披碱草和康巴垂穗披
碱草,且这两个品种已经在高寒牧区大面积播种。
然而,目前采用的垂穗披碱草蛋白含量低、粗纤维含
量高,使得家畜对该牧草的营养利用效率极大降
低[16]。为培育抗逆、高产、营养品质优异的垂穗披
碱草新品种,本研究对采自甘肃、四川和青海地区的
多份野生材料进行了品质性状的品比筛选,初步确
定材料QE36(材料介绍见1.1)为高蛋白垂穗披碱
草新种质[17]。在此基础上,本研究就垂穗披碱草新
种质QE36的产量及品质特征与当地广泛分布的野
生垂穗披碱草材料(本文编号为 GE07)进行比较,
并对QE36的蛋白质季节动态和构成蛋白质的氨基
酸组分特征进行了深入研究,旨在为优质垂穗披碱
草新品种选育及野生种质资源的开发利用提供基础
材料。
1 材料与方法
1.1供试材料 试验用垂穗披碱草种质QE36和
GE07,分别于2007年8月采自青藏高原地区的青
海刚察县(100.21°E,37.30°N,海拔3 159m)和甘
肃夏河县(102.39°E,34.40°N,海拔3 000m)。
收稿日期:2012-07-09 接受日期:2013-03-20
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201203041);国家重点基础研究发展计划(973计划)(2007CB108903);国家科技支撑项目
(2012BAD13B05)
作者简介:刘立(1985-),男,陕西户县人,在读硕士生,研究方向为草地营养学。E-mail:liwaliu@sina.com
通信作者:傅华(1954-),女,山东枣庄人,教授,本科,研究方向为草原生态化学。E-mail:fuhua@lzu.edu.cn
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1.2试验地概况 试验地位于甘肃省甘南藏族自
治州夏河县桑科乡种羊场。地理坐标为34°24′N,
102°23′E,海拔3 000m,年均温2.4℃,月均温1
月份最低温为-7℃,7月份最高温为14℃,年降水
量约563mm,属高寒湿润区。年日照时数约2 296
h,年平均有霜日大于270d,土壤为山地黑钙土[18]。
1.3种植与管理 2008年5月,将两份材料种植
于试验地,小区面积2m×2m,小区间隔1m,每份
材料种植于3个重复小区,完全随机设计。试验地
经人工整地、撒播,播种量为18g·m-2,播深2cm,
整个生育期不进行施肥和浇水,仅进行人工除草。
1.4试验指标的测定
1.4.1干草产量 分别于2009年7月和2010年7
月,待每份材料处于初花期时进行刈割,每小区内刈
割面积为0.5m×0.5m,留茬5cm,并测定鲜草质
量。同时,对其鲜草随机取样500g,105℃下杀青
30min,65℃下烘干至质量恒定,计算单位面积干
草产量。
1.4.2牧草营养成分测定 在草产量测定的同时,将
部分鲜草样品经冷冻干燥至质量恒定,粉碎过0.2
mm 筛,用于测定粗蛋白 (CP)、中性洗涤纤维
(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和氨基酸(AA)含量。
另外,在2010年5-9月,分别于垂穗披碱草的拔
节、孕穗、抽穗、初花、盛花、乳熟、蜡熟和完熟8个生
育期,分别对两份材料进行取样。每次在各重复小
区随机选择10株,收取地上部分,制备一个混合样
品,鲜草样品经冷冻干燥至质量恒定后粉碎过0.2
mm筛,用于测定CP。
将处理后的样品经凯氏消化后用流动注射分析
仪(FIAstar5000)测定CP。NDF和ADF采用范氏
(Van Soest)洗涤纤维分析法[19]测定。称取样品30
mg,加入6mol·L-1的 HCl 10mL,抽真空充入氮
气封管,在110℃条件下水解22~24h,然后过滤至
50mL容量瓶。吸取1mL,真空干燥后用少量去离
子水洗涤,蒸干后加入0.02mol·L-1的 HCl 1
mL,用日立 835-50 型氨基酸自动分析仪测定
AA[20-21]。
1.5数据处理与分析 利用Excel 2011软件进
行数据录入,用SPSS 19.0软件对数据进行单因素
方差分析。
2 结果与分析
2.1干草产量及品质性状比较 连续两年,垂
穗披碱草材料QE36和GE07产量和品质性状差异
显著(表1)(P<0.05),QE36的CP含量显著高于
GE07,ADF含量显著低于 GE07(P<0.05),而两
份材料间NDF含量无显著差异。2009年QE36干
草产量显著低于 GE07(P<0.05),2010年无显著
差异(P>0.05)。
表1 垂穗披碱草QE36和GE072干草产量及品质性状
Table 1 Feeding value related traits of QE36and GE07
年份
Year
材料
Germplasm
干草产量
Dry production/kg·hm-2
品质性状Quality traits/%DM
粗蛋白质CP 中性洗涤NDF 酸性洗涤ADF
2009
QE36 1 430.78±225.52b 23.92±0.22a 57.34±0.30a 35.06±0.38b
GE07 2 037.59±34.39a 14.88±0.95b 61.78±1.80a 41.61±1.61a
2010
QE36 847.01±103.81a 20.30±0.41a 62.15±1.19a 37.45±0.70b
GE07 819.45±85.15a 13.12±0.98b 63.15±1.03a 42.32±1.71a
注:同列不同小写字母表示相同年份两材料之间性状差异显著(P<0.05)。
Note:Different lower case letters within the same column for the same year indicate significant difference between two germ-
plasms at 0.05level.
2.2不同生育期粗蛋白质含量变化 整个生
育期,垂穗披碱草QE36和GE07两份材料的CP含
量都呈逐渐降低的趋势(表4),其中拔节期最高,分
别为 25.90%和 24.97%,完熟期最低,分别为
7.90%和6.46%。材料QE36的CP含量在各个生
育时期均高于 GE07,且在抽穗期至乳熟期间差异
显著(P<0.05),尤其是在初花期,材料QE36含量
较GE07高出55%。
2.3初花期氨基酸组分 垂穗披碱草 QE36和
GE07两份材料18种氨基酸含量均存在显著差异
(表2),QE36氨基酸总量和各氨基酸组分含量均显
著高于GE07(P<0.05),且必需氨基酸含量是GE07
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图1 垂穗披碱草QE36和GE07不同生育期粗蛋白含量
Fig.1 Crude protein content of QE36and GE07at different growth and development stages
注:不同小写字母表示同一生育期不同材料间差异显著(P<0.05),不同大写字母表示同一材料不同生育期间差异显著(P<0.05)。
Note:Different lower case letters for the same growth and development stage indicate significant difference between QE36and
GE07at 0.05level,and different capital letters for the same germplasm indicate significant difference among different growth
and development stages at 0.05level.
表2 垂穗披碱草QE36和GE07氨基酸组分
Table 2 Amino acid composition of QE36and GE07
氨基酸
Amino acid(AA)
氨基酸含量AA content in dry materials/%
QE36 GE07
占总氨基酸比例Propotion in TAA/%
QE36 GE07
天门冬氨酸(ASP) 2.44±0.11Ab 1.45±0.23Bb 10.61A 9.95B
苏氨酸(THR)* 1.14±0.09Af 0.70±0.07Bef 4.95A 4.79A
丝氨酸(SER) 0.97±0.10Af 0.64±0.09Bf 4.21A 4.37A
谷氨酸(GLU) 2.89±0.21Aa 2.12±0.31Ba 12.59B 14.60A
甘氨酸(GLY) 1.22±0.14Af 0.75±0.16Be 5.30A 5.17A
丙氨酸(ALA) 1.67±0.22Ad 1.04±0.10Bd 7.25A 7.16A
缬氨酸(VAL)* 1.56±0.24Ade 1.03±0.15Bd 6.81A 7.10A
蛋氨酸(MET)* 0.45±0.07Ah 0.37±0.00Ag 1.96B 2.51A
异亮氨酸(ILE)* 1.10±0.14Af 0.70±0.01Bef 4.79A 4.82A
亮氨酸(LEU)* 1.99±0.09Ac 1.22±0.22Bc 8.65A 8.40A
酪氨酸(TYR) 0.83±0.15Ag 0.42±0.00Bg 3.63A 2.89B
苯丙氨酸(PHE)* 1.35±0.34Ae 0.83±0.09Be 5.88A 5.68A
赖氨酸(LYS)* 1.40±0.17Ae 0.87±0.05Bde 6.09A 5.99A
组氨酸(HIS)* 0.48±0.00Ah 0.28±0.00Bh 2.09A 1.93A
精氨酸(ARG)* 1.37±0.04Ae 0.81±0.10Be 5.98A 5.58A
脯氨酸(PRO) 1.71±0.29Ad 1.01±0.13Bd 7.46A 6.96B
胱氨酸(CYS) 0.33±0.00Ah 0.24±0.00Ah 1.44A 1.65A
色氨酸(TRP) 0.07±0.00Ai 0.06±0.00Ai 0.32A 0.43A
必需氨基酸(EAA) 9.06±0.97A 5.77±0.59B 39.44A 39.73A
氨基酸总量(TAA) 22.97±2.19A 14.52±1.09B
注:*表示必需氨基酸;同列不同小写字母表示同一指标不同氨基酸组分间差异显著(P<0.05),同行不同大写字母表示同一
氨基酸不同材料间差异显著(P<0.05)。
Note:* mean essential amino acids.Different lower case letters within the same column indicate significant difference among
different AA at 0.05level,and different capital letters within the same row indicate significant difference between QE36and
GE07at 0.05level.
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的1.6倍。各氨基酸组分占总氨基酸的比例的比较
表明,QE36天门冬氨酸、酪氨酸和脯氨酸占总氨基
酸的比例显著高于 GE07,而谷氨酸和蛋氨酸占总
氨基酸的比例显著低于 GE07,其它氨基酸间无显
著差异,且必需氨基酸占总氨基酸的比例也无显著
性差异。两份材料18种氨基酸中都是谷氨酸含量
最高,分别为2.89%和2.12%。
3 讨论
牧草的营养价值由其所含营养成分决定,而粗
蛋白和粗纤维含量是影响牧草营养价值的两项重要
指标,因此,提高粗蛋白含量,降低粗纤维含量是提
高牧草营养价值,改善牧草品质的重要内容[1,22],也
是牧草育种的重要目标之一[5,23-24]。本研究表明,
垂穗披碱草材料 QE36连续两年CP含量(分别为
23.92%和20.30%)显著高于GE07,且 ADF含量
显著低于 GE07,饲用品质性状相对稳定。这表明
QE36可以作为优异的高蛋白垂穗披碱草种质材
料。另外,牧草品质受生育期影响较大,严学兵[25]
对整个生长季莎草(Cyperus compressus)的营养品
质的研究显示,其幼嫩期的CP含量最高,生长中期
处于中等水平,粗纤维含量增加,到了生长后期,CP
含量降到较低水平,而粗纤维含量达到最高水平。
本研究中,垂穗披碱草QE36和GE07的CP含量在
整个生育期表现与上述结果一致,总体表现为下降
趋势,至完熟期达一年中最低值。此外,抽穗期至孕
穗期间,QE36粗蛋白质含量显著高于 GE07(P<
0.05),表明随着垂穗披碱草生育期的发生,材料
QE36粗蛋白质含量较 GE07降低幅度小,能够较
长时间维持高蛋白品质性状。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位,是家畜合成
肉、奶、毛和皮等产品的原料,是评价牧草营养价值
的重要指标。牧草中氨基酸含量的高低、组成特点
和比例直接影响家畜对含氮物质的利用率、蛋白质
的转化率和反刍家畜瘤胃微生物蛋白质的组成和数
量[26-27]。必需氨基酸是指动物机体需要,但是自身
不能充分合成,必须从饲草料中摄取的氨基酸,牧草
中必需氨基酸的种类及含量对于牧草的营养价值具
有十分重要的影响[28]。本研究发现,垂穗披碱草高
蛋白材料 QE36各氨基酸组分含量均显著高于
GE07,且必需氨基酸含量是 GE07的1.6倍,说明
垂穗披碱草材料 QE36有较优的饲用价值。另外,
材料QE36天门冬氨酸、酪氨酸和脯氨酸占总氨基
酸的比例显著高于GE07(P<0.05),而谷氨酸和蛋
氨酸占总氨基酸的比例显著低于GE07(P<0.05),
这可能和不同来源材料体内氨基酸的特异性表达有
关。
4 结论
垂穗披碱草材料 QE36饲用品质性状表现稳
定,且CP和ADF性状显著优于GE07。整个生育
期垂穗披碱草材料QE36粗蛋白含量较GE07降低
幅度小,能够较长时间维持高蛋白品质性状。此外,
初花期垂穗披碱草高蛋白材料QE36各氨基酸组分
含量及必需氨基酸含量均显著高于 GE07(P<
0.05),表明初花期垂穗披碱草材料QE36具有较高
的饲用价值。综上所述,QE36可以作为高寒地区
优异的高蛋白垂穗披碱草种质材料。
致谢:本试验用种子由王彦荣教授提供,谨致谢
忱。另外,感谢聂斌老师和毛祝新博士在野外试验
布置中给予的极大帮助。
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Comparison of two Elymusnutansgermplasms in alpine region on
forage productivity and property
LIU Li,FU Hua,CHEN Hong-yang,HUANG De-jun,ZHOU Hong-jin
(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems,Colege of Pastoral Agriculture
Science and Technology,Lanzhou University,Lanzhou 730020,China)
Abstract:In order to cultivate a new cultivar with resistance,high yield,and excelent nutritional quality,
and get excelent plant resources,feeding traits of high protein new germplasm of Elymus nutans had been
observed for two continuous years.The seasonal dynamics of protein content and characteristics of amino
acid components have been studied.The results showed that feeding quality of QE36performed steadly,
and nutritional quality traits(high protein,low fiber)were significantly superior than that of control
(GE07).In the whole growth period,the content of crude protein reduced,and the crude protein content
of QE36was higher than that of GE07,and had significant differences from heading stage to booting
stage.In early flowering,the content of amino acid composition in material QE36was significantly higher
than that of GE07,and the essential amino acid content was 1.6times of GE07.In conclusion,QE36could
be served as an excelent high protein Elymus nutans germplasm materials.
Key words:alpine region;Elymus nutans;protein;amino acid
Corresponding author:FU Hua E-mail:fuhua@lzu.edu.cn
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