全 文 :黑龙江农业科学2012(2):93~96
Heilongjiang Agricultural Sciences
肇东苜蓿与三种国外引进苜蓿品种间
杂交的初步研究
刘凤歧1,张月学1,唐凤兰1,陈 晶2,韩微波1,刘杰淋1,尚 晨1
(1.黑龙江省农业科学院 草业研究所,黑龙江 哈尔滨150086;2.哈尔滨师范大学 生命科学与
技术学院,黑龙江 哈尔滨150025)
摘要:黑龙江属高纬高寒地区,培育高产、抗寒、适应性强的品种成为紫花苜蓿(Medicago sativa L.)育种的首
要目标,采用常规杂交方法对抗寒性、适应性强的地方品种肇东苜蓿(Medicago sativa L.cv.Zhaodong)和国
外引进的3种高产苜蓿:美国苜蓿 WL323、保加利亚苜蓿Pleven6、俄罗斯苜蓿Beza87分别进行正反品种间杂
交,利用离体萌发法对杂交亲本的花粉活性进行检测,以及杂交结荚率等数据进行统计分析。结果表明:父、
母本对结荚率影响显著,不同杂交组合结荚率差异极显著,肇东苜蓿与 WL323正反交的结荚率高于其它杂
交组合,为苜蓿杂交育种亲本选配奠定基础,同时为苜蓿杂交新品种的选育提供了基础材料。
关键词:肇东苜蓿;WL323;Pleven6;Beza87;种间杂交;结荚率;育种
中图分类号:S541.101 文献标识码:A 文章编号:1002-2767(2012)02-0093-04
收稿日期:2011-11-22
基金 项 目:农 业 科 技 成 果 转 化 资 金 资 助 项目(2011
GB2B200005)
第一作者简介:刘凤歧(1982-),男,黑龙江省克山县人,硕
士,助理研究员,从事牧草遗传育种研究。E-mail:l_fq2003
@163.com。
通讯作者:张月学(1953-),女,黑龙江省巴彦县人,研究员,
从事牧草种质资源和育种研究。
紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是世界上分
布范围最广的豆科牧草,也是我国种植面积最大
的人工牧草[1]。黑龙江省地处高寒地区,种植紫
花苜蓿既要考虑当年的产草量,又要兼顾苜蓿品
种能否安全越冬,因此在选育品种和引种驯化过
程中,品种的抗寒性是考虑的重要因素之一[2],苜
蓿生产中低温越冬问题是制约苜蓿生长和利用的
关键[3]。国外苜蓿种植的主要国家有选择地培育
苜蓿品种的工作始于20世纪初期,育种的主要目
标是提高品种的耐寒性[4]。杂种优势育种是作物
育种中富有成效的一种方法[5],我国已通过审定
登记的苜蓿育成品种中,通过杂交育种方法育成
的新品种共7个,占育成新品种数的30.43%,它
们获得了双亲的优良性状,比原亲本具有更高的
增产潜力及更好的越冬性能。杂交育种在苜蓿育
种中将发挥越来越重要的作用[4]。目前肇东苜
蓿(Medicago sativa L.cv.Zhaodong)越冬性好,
但是产量低,在黑龙江地区引进的国外品种丰产
性好,但是稳定性弱、越冬性差,一般超过3a就
死掉90%,因此为了获得抗寒、高产、稳定的苜蓿
新品种,利用在黑龙江地区越冬性较好的地方品
种肇东苜蓿和国外引进的3种高产苜蓿:美国苜
蓿 WL323、保加利亚苜蓿Pleven6、俄罗斯苜蓿
Beza87分别进行正反种间杂交,对杂交亲本的花
粉活性进行检测及杂交结荚率等数据进行统计分
析,为苜蓿杂交育种亲本选配提供理论支撑,同时
为获得杂交苜蓿新种质奠定了基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在黑龙江省农业科学院草业研究所试验
地进行,地处N45.2°,E122.6°;海拔169m,最高
气温38℃,最低气温-30℃,无霜期139d左右,
年平均风速3.3m·s-1,年平均降水量569.1mm,
属中温带大陆性季风气候,年平均日照时数
2 670h,年总辐射量111.55kcal·cm-2,≥10℃年活
动积温2 887℃,土壤为黑土。
1.2 供试品种及杂交组合
杂交亲本为黑龙江地方品种肇东苜蓿、美国
苜蓿 WL323、保加利亚苜蓿Pleven6、俄罗斯苜蓿
Beza87,现均保存于黑龙江省农业科学院草业研
究所种质资源库,分别以肇东苜蓿为亲本与其它
3个国外苜蓿进行正反交,共6个杂交组合。
1.3 试验时间及方法
1.3.1 杂交 2007年将试验品种定植于黑龙江
省农业科学院试验地,2009年6月22日~7月
10日在供试的苜蓿试验田盛花期,对单花发育的
第III期花蕾[6]进行人工去雄、套袋隔离,第二天
10∶00~14∶00采取新鲜的苜蓿花粉进行人工
授粉、套袋、挂标签,并写明父母本、去雄日期和杂
交日期等信息,每个杂交组合做100朵小花,3次
重复,8月份统计各组合结荚率情况。
39
黑 龙 江 农 业 科 学 2期
1.3.2 苜蓿花粉活性检测 在同一亲本上选择
10朵花,利用离体萌发法[7]对亲本的成熟花粉进
行花粉活性检测,每朵花统计100个花粉粒,共统
计1 000个花粉粒看其花粉萌发情况。
1.4 统计方法与数据分析
采用Excel进行分组统计,用SAS 8.0进行
方差分析和Duncan多重比较法分析数据。
变异系数CV=σ/μ(σ表示标准差,μ表示总
体平均数)。
2 结果与分析
2.1 花粉活性检测结果
利用离体萌发法对不同组合的父本花粉活性
进行(见表1)。
由表1可以看出,肇东苜蓿为父本的花粉粒
萌发率均高于其它3个品种作父本时的花粉粒萌
发率,且干瘪率的变异系数较大,说明干瘪率在不
同品种间存在差异。肇东苜蓿为父本与Pleven6
杂交和与另外两个品种杂交相比花粉粒萌发率差
异显著,其中与Beza87杂交花粉粒萌发率差异极
显著;Pleven6、WL323、Beza87为父本与肇东苜
蓿杂交,花粉粒萌发率差异不显著。
2.2 结荚率及每荚种子数的变异程度
所有组合均获得杂交种子,由表2可以看出,
不同组合结荚率由高到低为1>5>2>3>6>4,
平均结荚率为32.6%。肇东苜蓿与 WL323的正
反交结荚率均高于其它杂交组合,说明肇东苜蓿
与 WL323亲和性较好。不同组合间结荚率及每
荚种子数变异系数较大,说明结荚率和每荚种子
数在不同组合间是存在差异的;肇东苜蓿与其
它3种国外苜蓿杂交,正交结荚率均大于反交结荚
率,这与花粉粒活性鉴定的结果正好相反,因此需
表1 不同父本苜蓿品种的花粉生活力测定
Table 1 Vitality determination of
polen of different alfalfa male parents
父本
Male parent
母本
Female parent
干瘪率/%
Shriveling rate
萌发率/%
Germination rate
4.肇东Zhaodong Pleven6 15.80 65.38aA
2.肇东Zhaodong WL323 25.15 55.37bAB
6.肇东Zhaodong Beza87 13.94 52.73bBC
3.Pleven6 肇东Zhaodong 35.41 49.06bcBC
1.WL323 肇东Zhaodong 49.20 43.21cC
5.Beza87 肇东Zhaodong 40.11 42.67cC
平均Average 29.94 51.4
变异系数/%
Coeficient of variance
46.84 16.55
注:不同大写和小写字母分别表示0.01水平和0.05水平显
著性。下同。
Note:Different capital and lowercase letters mean significant
differences at 0.01and 0.05levels,respectively.The
same below.
要对花粉萌发率、结荚率和每荚种子数做方差分
析,观察不同组合的差异显著性,以及父母本对杂
交组合结荚率的影响。
2.3 父本对结荚率及每荚种子数的影响
通过不同父本与同一母本(肇东苜蓿)的杂交
表现研究了父本效应。由表3可以看出,3个父
本的花粉活性差异极显著,父本对杂交结荚率影
响显著,对杂交组合每荚种子数的影响不显著。
2.4 母本对结荚率及每荚种子数的影响
通过不同母本与同一父本(肇东苜蓿)的杂交
表现研究了母本效应。由表4可以看出,同一父
本的花粉活性差异不显著,3个母本对杂交结荚
率影响显著,对杂交组合每荚种子数的影响极
显著。
表2 6个苜蓿杂交组合结荚统计
Table 2 The statistics of pod bearing rate of six cross combinations of alfalfa
杂交组合(♀×♂)
Hybridized combinations
授粉花数
Number of polination flower
结荚数
Inflorescences
结荚率/%
Pod bearing rate
每荚种子数
Number of seeds per pod
1.肇东苜蓿×WL323
Zhaodong×WL323
100 46 51.7 4.98
2.WL323×肇东苜蓿
WL323×Zhaodong
100 42 38.7 3.00
3.肇东苜蓿×Pleven6
Zhaodong×Pleven6
100 35 27.0 3.26
4.Pleven6×肇东苜蓿
Pleven6×Zhaodong
100 20 16.3 2.63
5.肇东苜蓿×Beza87
Zhaodong×Beza87
100 34 42.0 2.83
6.Beza87×肇东苜蓿
Beza87×Zhaodong
100 13 19.7 3.58
平均 Average 100 31.67 32.6 3.38
变异系数/%Coefficient of variance 42.41 25.19
49
2期 刘凤歧等:肇东苜蓿与三种国外引进苜蓿品种间杂交的初步研究
表3 父本对杂交结荚率和每荚种子数的影响
Table 3 The effect of male parent on cross combinations
pod bearing rate and the number of seeds per pod
项目
Item
平均
Average
变化范围
Variation range
变异系数/%
Coefficient of variance
均方
Mean squared
F值
F value
P值
Pvalue
花粉活性
Vitality of polen
44.98 42.67~49.06 7.88 8.37 13.07 0.0065
结荚率/%
Pod bearing rate
40.22 27~51.7 30.47 133.5062 10.12 0.0119
每荚种子数
Number of seeds per pod
3.69 2.83~4.98 33.92 1.39 4.89 0.0550
表4 不同母本对杂交结荚率、每荚种子数的影响
Table 4 The effect of different female parents on cross combinations
pod bearing rate and the number of seeds per pod
项目
Item
平均
Average
变化范围
Variation range
变异系数/%
Coefficient of variance
均方
Mean squared
F值
F value
P值
Pvalue
花粉活性
Vitality of polen
57.83 52.73~65.38 11.54 29.69 3.91 0.0819
结荚率/%
Pod bearing rate
24.90 16.30~38.70 48.48 97.15 9.07 0.0153
每荚种子数
Number of seeds per pod
3.07 2.63~3.58 15.60 0.15 20.47 0.0021
2.5 不同杂交组合方差分析
通过表2中杂交结果的数据,对结荚率进行
方差分析,结果表明各杂交组合间结荚率差异极
显著,所以需进一步比较各处理组合的平均数。
在此用新复极差测验(Duncan)对杂交组合间结
荚率的平均数进行多重比较(见表5)。
表5 各处理组合结荚率平均数的新复极差测验
Table 5 Duncan test of the average of pod
bearing rate of each treatment combination
处理
Treatment
平均数
Average
5%显著水平
5%significance level
1%显著水平
1%significance level
1 51.667 a A
5 42.000 ab AB
2 38.667 bc AB
3 27.000 cd BC
6 19.667 d C
4 16.333 d C
从表5中可以看出,肇东苜蓿与 WL323的正
反交结荚数差异显著,与Pleven6的正反交结荚
数差异不显著,与Beza87的正反交结荚数差异极
显著。Pleven6作父本与以Beza87为父本杂交的
结荚数之间差异显著,与以 WL323为父本杂交
的结荚数差异极显著,而以 WL323、Beza87为父
本结荚数之间差异不显著;以肇东苜蓿作父本与
WL323为母本杂交与以Beza87和Pleven6两个
品种为母本杂交结荚数差异极显著,而以Plev-
en6、Beza87为母本时结荚数差异不显著。
由此说明,不同品种间花粉活性差异极显著,
父母本对杂交结荚率均有显著影响,而杂交组合
每荚种子数受母本影响较大,以肇东苜蓿为母本
结荚率均高于反交结果,而花粉活性鉴定结果表
明肇东苜蓿花粉萌发率高于其它3个品种,因此
推测杂交结荚率受母本影响较大。不同组合杂交
结荚率差异显著,这可能与亲本之间的配合力和
亲缘关系等有关,需要做进一步的研究。
3 结论与讨论
苜蓿是同源四倍体,其杂合程度很高,云锦凤
认为苜蓿为常异交植物,其天然异交率在25%~
75%[8],卢欣石等认为苜蓿品种内的遗传变异大
于品种间的遗传变异[9],李世雄等认为绝大多数
苜蓿品种的种子产量及产量构成因素的品种内变
异大于品种间变异[10]。该研究中,花粉粒活性检
测结果表明,品种内的花粉粒活性差异大于品种
间的差异,与前人研究结果相符。
在自然条件下,不同品种苜蓿的花粉活力和
数量变化范围较大,且同品种不同部位的花粉活
力和数量变化范围较大[11],该研究中不同苜蓿品
种花粉生活力为42.67%~65.38%,而姜华等在
兰州地区测定不同品种苜蓿花粉生活力为
50.56%~80.76%[12],高于该研究的苜蓿花粉生
活力,除了品种原因外,同一品种在不同地区种植
花粉生活力也不相同,该试验的 WL323苜蓿花
59
黑 龙 江 农 业 科 学 2期
粉生活力(萌发率)为43.21%,而姜华在兰州测
定 WL323的花粉生活力为58.4%[12]。
苜蓿每荚种子数直接影响苜蓿种子产量,张
文淑等调查,每个荚果中种子4~8粒,吴素琴、张
自和在宁夏地区对紫花苜蓿Baralfa 32IQ每荚
种子数进行调查,荚内种子粒数范围在1~19粒,
平均数为7.3[13],而该试验的苜蓿杂交荚内种子
粒数范围在1~5粒,平均数为3.38,低于吴素琴
调查结果,表明杂交对荚内种子数量有影响。
该试验中各组合间结荚率的变化范围是
16.3%~51.7%,通过分析表明,父母本对苜蓿杂
交的结荚率均有显著影响,由此可知,父母本对杂
交亲和性的影响都较大,在进行杂交育种时,不仅
要注重对母本的选择,也要加强对父本的选择。
不同紫花苜蓿的杂交种在一定的情况下可表
现出杂种优势[14-15],Riday H 等认为不同基因型
或不同种群的苜蓿杂交可表现出显著的特殊配合
力效应[16]。因此需要对杂交后代做进一步研究,
探讨4个苜蓿品种的配合力和杂种优势问题。
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Preliminary Study on Intervarietal Hybridization of Medicago
sativa L.cv.Zhaodong and Three Introduced Abroad Alfalfa
LIU Feng-qi 1,ZAHNG Yue-xue1,TANG Feng-lan1,CHEN Jing2,HAN Wei-bo1,LIU Jie-lin1,
SHANG Chen1
(1.Pratacultural Sciences Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Har-
bin,Heilongjiang 150086;2.Life Science and Technology Colege of Harbin Normal Universi-
ty,Harbin,Heilongjiang 150025)
Abstract:Heilongjiang is a high-latitude alpine regions,so breeding high-yield,cold resistant and adaptable
Medicago sativa L.varieties become the primary breeding goal.The reciprocal intervarietal hybridizations be-
tween local variety Medicago sativa L.cv.Zhaodong of cold hardiness and adaptability and three abroad varie-
ties of alfalfa of high yield were undertaken using conventional hybridization methods.Three abroad varieties of
alfalfa included WL323introducing from the USA,Pleven6introducing from Bulgarian and Beza87introducing
from Russian.Meantime,polen activities were detected by the method of in vitro germination,and pod bearing
rates were investigated and analyzed.The results showed that:there were significant differences in pod bearing
rate among male and female parents,and extremely significant differences existed among cross combination.
The highest pod bearing rate of reciprocal cross was between Medicago sativa L.cv.Zhangdong and WL323,
which laid the foundation of parent selection in cross breeding of alfalfa and provided the basis material for
breeding new varieties.
Key words:Medicago sativa L.cv.Zhaodong;WL323;Pleven6;Beza87;interspecific hybridization;pod bearing
rate;breeding
69