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苜蓿不同品种与雄性不育系MS-GN杂交F_1代草产量和品质分析



全 文 :第43卷 第5期
2015年5月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)
Vol.43 No.5
May 2015
网络出版时间:2015-04-13 12:59 DOI:10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.05.019
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150413.1259.019.html
苜蓿不同品种与雄性不育系 MS-GN
杂交F1代草产量和品质分析
 [收稿日期] 2014-09-21
 [基金项目] 公益性行业(农业)科研专项(201403048-4,201303060);国家牧草产业技术体系项目(Cars-35-02);“十二五”科技支撑
计划项目(2011BAD17B04-3)
 [作者简介] 贾 瑞(1987-),女,河南项城人,硕士,主要从事草业科学研究。E-mail:873254295@qq.com
 [通信作者] 徐安凯(1959-),男,吉林蛟河人,研究员,博士,主要从事草业科学研究。E-mail:xuankai0167@163.com
贾 瑞1,2,于洪柱2,徐 博1,王多伽2,徐安凯2
(1吉林农业大学 动物科学技术学院,吉林 长春130118;2吉林省农业科学院,吉林 公主岭136100)
[摘 要]  【目的】筛选适合与不育系 MS-GN杂交的苜蓿品种,以有重点、有目标地加强优良苜蓿品种的选育。
【方法】以紫花苜蓿雄性不育系 MS-GN为母本,与来自美国、俄罗斯和我国的优良紫花苜蓿品种为父本配置的15个
苜蓿杂交组合为材料,对其第1茬牧草初花期的株高、单株分枝数、鲜干草质量等产量性状和粗蛋白、粗脂肪、无氮浸
出物、纤维和叶茎比等品质性状进行分析,并通过聚类分析和相关性分析对其进行综合评价。【结果】不同苜蓿杂交
组合间无论是产量还是品质均有一定差异,组合6×M 株高最高,单株分枝数以组合12×M 最多,组合15×M 和
11×M的鲜、干草产量均较高;以俄罗斯引进资源为父本的组合在株高上表现突出,以我国苜蓿品种为父本的杂交组
合无论干草还是鲜草产量均远远超过来自美国、俄罗斯2个国家父本的杂交组合,更具有高产潜力;组合15×M品质
更优,但由于试验选取的杂交组合数量有限、聚类分散,尚未能确定出不育系 MS-GN与哪国父本资源的杂交组合更
有优质潜力。【结论】至少在东北地区,雄性不育系 MS-GN与我国的苜蓿品种杂交具有获得优质高产组合的潜力,
其次是美国的种质资源,但要据此筛选综合性状优良的苜蓿杂交组合尚存在一定困难,仍需进一步的试验与研究。
[关键词] 苜蓿;雄性不育系 MS-GN;草产量;苜蓿品质
[中图分类号] S541.035.1 [文献标志码] A [文章编号] 1671-9387(2015)05-0012-09
Yield and quality of hybrid F1grass of diferent alfalfa varieties
with male sterile line MS-GN
JIA Rui 1,2,YU Hong-zhu2,XU Bo1,WANG Duo-jia2,XU An-kai 2
(1 College of Animal Science and Technology,Jilin Agricultural University,Changchun,Jilin130118,China;
2 Jilin Academy of Agricultural Sciences,Gongzhuling,Jilin136100,China)
Abstract:【Objective】This study aimed to select alfalfa varieties suitable for hybrid with alfalfa male
sterile line MS-GN and strengthen the focused and purposeful selection of the good alfalfa varieties.【Meth-
od】15alfalfa cross hybrids with alfalfa male sterile line MS-GN as the female parent and excelent alfalfa
varieties from United States,Russia and China as male parent were used to study yield traits including
plant height,branch number,fresh yield,hay yield and quality factors including CP,EE,NFE,NDF,ADF,
stem/leaf at the beginning of flowering of the first cutting.Comprehensive evaluation was also conducted
by cluster analysis and correlation analysis.【Result】Different alfalfa hybrid combinations had certain
differences in both yield and quality.The 6×M had the highest plant height,the 12×M had the most bran-
ches per plant,15×M and 11×M cross combinations had high grass yield.The combinations with male
parent from Russian had better height,while the hybrid combinations with native male parent had better
hay and fresh yield performance and higher potential high yield than the male parents from Russia and U-
nited States.Combination 15×M had better quality.However,due to the limited number of hybrid combi-
nations,and it was failed to identify the male parent with higher quality potential.【Conclusion】Alfalfa
male sterile line MS-GN bred with native alfalfa varieties had the potential to get a combination with high
quality and high yield at least in the northeast region,folowed by the resources from the United States.But
difficulties exist to select alfalfa cross combinations with best comprehensive properties based on this
study,and further testing and research is needed.
Key words:alfalfa;the male sterile line MS-GN;grass yield;alfalfa quality
  苜蓿是世界上栽培最广泛、最重要的多年生优
质豆科牧草,因其适应性广、产量与营养价值高、适
口性好而被称为“牧草之王”[1],是畜牧业发展中首
选的重要牧草之一,具有巨大的生态效益、经济效益
和社会效益,在中国乃至整个世界的农牧业发展和
生态环境建设中,发挥着越来越重要的作用。虽然
目前我国有许多地方品种和育成品种,但我国苜蓿
繁育工作,无论从产量上还是质量上都存在着许多
问题,远远不能满足生产上的需求,因此我国畜牧业
的快速发展急需大量优质高产的苜蓿新品种[2]。
国内外大量的作物育种实践证实,利用植物雄
性不育系杂交制种不仅可以降低生产成本,充分发
挥品种的增产潜力,还可以避免产生假杂种,提高杂
交种的纯度和质量,是获得高产优质作物新品种和
高纯度种子的有效途径[3]。苜蓿虽然杂种优势极为
显著,但由于花器较小,雌雄同花,人工去雄操作太
费工,而利用天然杂交制种又由于杂交效率不高,影
响下一代杂种的整齐度和增产效果,所以通过不育
系利用杂种优势最为理想。1958年加拿大学者首
先发现了苜蓿雄性不育株20DRC[4],之后美国、俄
罗斯、匈牙利、保加利亚、法国、日本等国的许多学者
也相继培育出苜蓿雄性不育系,并利用其进行了大
量的杂交试验,获得了优良的杂交种[5-7]。近年来,
美国Dairyland种子公司利用苜蓿雄性不育系,分
别于2004和2006年培育出苜蓿杂交种 Hybrid-
force-400和 Hybridforce-620,因其高产优质,牧草
增产幅度可达13%~25%,在奶牛养殖户中被广泛
种植。但由于杂交种的生产涉及一些商业秘密,许
多研究结果并未详细报道。我国对苜蓿雄性不育杂
种优势利用的研究较国外晚20年,1978年吴永敷
教授选育了几个苜蓿雄性不育株,通过对其细胞减
数分裂过程的研究,明确了雄性不育产生的细胞学
原因及花粉败育的时期[8-9],随后将其中表现完全不
育的 MS-4植株与9个苜蓿品种进行了测交试验,
发现F1 代群体中雄性不育植株占2%~10%[10];
而后又用 MS-4不育系与40个苜蓿品种进行了杂
交试验,初选了几个高产组合,其产草量比对照品种
平均增产25.8%[11]。2008年,吉林省农业科学院
发现一个苜蓿雄性不育材料的新成员(MS-GN),并
利用ISSR分子标记技术对不育系和可育系植株开
展了遗传多样性研究,目前已获得苜蓿雄性不育系
稳定的育种材料,有4份不育系育种材料正在进一
步选育和扩繁[12];利用测交、回交方法,初步选育出
3份保持系育种材料,正在进一步验证保持系的稳
定性及扩繁效果,并于2011和2012年以 MS-GN
为母本,国内外优良苜蓿品种为父本,共配制苜蓿杂
交组合420余份,现正在对杂交组合F1 代产量、营
养和配合力进行测定。为了更加充分地发挥苜蓿雄
性不育系在杂种优势利用中的作用,本研究在上述
试验的基础上,选取2011年种植的15个有代表性
的杂交组合为材料,通过对杂交组合产量性状和品
质性状的测定和分析,筛选适合与不育系 MS-GN
杂交的组合,为指导苜蓿雄性不育杂种优势的育种
和强优势杂交苜蓿的选配等提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验 地 位 于 吉 林 省 公 主 岭 市,该 地 位 于
E124°58′,N43°31′,海拔203m,年均温4.5℃,极端
最高温度36℃,极端最低温度-35℃,年降水量
450~650mm,无霜期150d左右,土壤为退化黑钙
土,耕层深25~30cm,肥力中等,前作是禾本科牧
草,无灌溉条件。
1.2 供试材料
在吉林省农业科学院前期试验的基础上,2011-
05以紫花苜蓿雄性不育系 MS-GN为母本,以来自
美国、俄罗斯和我国的15个优良紫花苜蓿品种为父
本,网室内人工杂交,配制15个杂交组合,具体组合
及其亲本和父本产地见表1。
31第5期 贾 瑞,等:苜蓿不同品种与雄性不育系 MS-GN杂交F1 代草产量和品质分析
表1 供试15个杂交组合材料及其亲本来源
Table 1 The 15alfalfa combinations tested and their origins
序号
Number
杂交组合
Cross combination
父本
Male parent
母本
Female parent
父本来源
Male parent origin
1  1×M  WL-323接种苜蓿Medicago sativa L.cv.WL-323 MS-GN 美国America
2  2×M  Magnum601苜蓿Medicago sativa L.cv.Magnum601 MS-GN 美国America
3  3×M  CW306苜蓿Medicago sativa L.cv.CW306 MS-GN 美国America
4  4×M 霍普兰德苜蓿Medicago sativa L.cv.Hopiand. MS-GN 美国America
5  5×M 金字塔苜蓿Medicago sativa L.cv.Pyramid. MS-GN 美国America
6  6×M 俄8苜蓿Medicago sativa L.cv.Russia,No.8 MS-GN 俄罗斯Russia
7  7×M 俄6苜蓿Medicago sativa L.cv.Russia,No.6 MS-GN 俄罗斯Russia
8  8×M 俄4苜蓿Medicago sativa L.cv.Russia,No.4 MS-GN 俄罗斯Russia
9  9×M 俄7苜蓿Medicago sativa L.cv.Russia,No.7 MS-GN 俄罗斯Russia
10  10×M 俄1苜蓿Medicago sativa L.cv.Russia,No.1 MS-GN 俄罗斯Russia
11  11×M 公农3号Medicago sativa L.cv.Gongnong No.3 MS-GN 中国China
12  12×M 朝阳苜蓿Medicago sativa L.cv.Chaoyang  MS-GN 中国China
13  13×M 肇东苜蓿Medicago sativa L.cv.Zhaodong  MS-GN 中国China
14  14×M 新疆大叶苜蓿Medicago sativa L.cv.Daye  MS-GN 中国China
15  15×M 龙牧803 Medicago sativa L.cv.Longmu 803 MS-GN 中国China
  2011-11将当年采收的表1中的15个杂交组合
F1 代的种子在温室内进行育苗,每个组合种植5
株。2012-04移栽到吉林省农业科学院畜牧分院试
验田,试验采取随机区组设计,株行距100cm×100
cm,小区土壤肥力和管理措施与一般大田相同,于
2013年在头茬草初花期对15个杂交组合产量性状
和品质指标进行测定。
1.3 测定项目及方法
株高(cm):从地面到植株最高点的绝对高度,
重复3次,结果取平均值。
分枝数(N):单株苜蓿一级侧枝数,重复3次,
结果取平均值。
鲜草产量(kg):留茬5~7cm,刈割称质量,即
为单株鲜草产量,重复3次,结果取平均值。
干草产量(kg):自然风干至恒质量后测产,单株
称质量,重复3次,结果取平均值。
粗脂肪(EE):采用粗脂肪抽提法测定。
粗蛋白(CP):采用凯式定氮法测定。
粗纤维(CF):采用酸碱洗涤质量法测定。
粗灰分:采用坩埚灼烧法测定。
粗水分:采用烘干法测定,具体参照国标测定。
无氮浸出物:无氮浸出物=100%-粗脂肪
(%)-粗蛋白(%)-粗纤维(%)-粗灰分(%)-粗
水分(%)。
酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF):
采用范氏(Van Soest)洗涤纤维分析法测定。
叶茎比:称取0.250kg鲜样,人工分离茎叶,分
别自然风干至恒质量(2次称量之差<0.5g)。根据
叶茎风干质量计算叶茎比,叶茎比=叶风干质量/茎
风干质量。为使观测数据能更为直观地表示叶量大
小,本研究叶茎比例均以风干叶片质量与风干茎秆
质量比值表示。
1.4 数据处理
采用 Excel对试验数据进行整理与统计,用
SPSS 17.0软件进行分析,其中均值的多重比较采
用Duncan氏法进行,并用单因素 ANOVA 分析进
行数据统计与分析。
2 结果与分析
2.1 不同杂交组合苜蓿的产量性状
2.1.1 产量性状 由表2可以看出,供试的15个
苜蓿杂交组合材料之间,株高、单株分枝数、鲜草产
量和干草产量均差异显著。其中,组合6×M 株高
最高,为(120.600±2.722)cm,其次是组合7×M、
10× M 和 14× M,最低的是组合 15× M,为
(99.267±1.162)cm,显著低于其余14个组合;单
株分枝数最多的是组合12×M,达(124.400±
3.027)枝,其次是组合1×M、2×M和14×M,单株
分枝数最少的是组合8×M,仅为(73.533±2.017)
枝,显著低于其他组合;鲜草产量最大的组合是
11×M,为(2.275±0.032)kg/株,其次是组合15×
M、14×M 和12×M,鲜草产量最低的是组合8×
M,为(1.503±0.091)kg/株;组合15×M 干草产
量((0.567±0.022)kg/株)最大,其次是组合4×
M、11× M 和 12× M,最 低 的 是 组 合 3× M
((0.360±0.049)kg/株)。对照各组合的父本(表
1)可知,不育系 MS-GN与俄罗斯苜蓿品种杂交的
株高较高,但单株分枝数和鲜草产量较少;与我国的
41 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第43卷
苜蓿品种杂交后,杂交品种的鲜草产量和干草产量 均较高,但株高较低。
表2 15个苜蓿杂交组合的产量性状参数
Table 2 Parameters of yield characters of 15alfalfa cross combinations
序号
Number
杂交组合
Cross combination
株高/cm
Plant height
单株分枝数
Branch number
鲜草产量/(kg·株-1)
Fresh yield
干草产量/(kg·株-1)
Hay yield
1  1×M  115.067±1.387cd  108.267±2.010f 1.936±0.162bcde  0.492±0.018cde
2  2×M  111.333±0.835bc  105.467±2.344ef  1.848±0.041bcde  0.481±0.042cde
3  3×M  115.200±2.905cd  95.800±2.444c 1.647±0.140ab  0.360±0.049a
4  4×M  110.200±1.270bc  98.600±1.113cd  1.990±0.087defg  0.564±0.021e
5  5×M  113.533±1.987bc  101.267±1.618cde  1.917±0.036bcde  0.478±0.023cde
6  6×M  120.600±2.722d 80.567±1.083b 1.832±0.128bcde  0.465±0.031bcd
7  7×M  117.600±0.462cd  80.500±1.850b 1.703±0.073abcd  0.456±0.025bcd
8  8×M  114.400±0.872bc  73.533±2.017a 1.503±0.091a 0.376±0.029ab
9  9×M  116.067±2.023cd  81.867±1.392b 1.695±0.047abcd  0.417±0.036abc
10  10×M  116.733±0.521cd  80.510±1.850b 1.674±0.064abc  0.456±0.025bcd
11  11×M  107.000±1.113b 98.933±2.219cd  2.275±0.032g  0.530±0.021de
12  12×M  112.333±3.117bc  124.400±3.027g  2.024±0.066efg  0.521±0.027de
13  13×M  114.933±3.532cd  100.600±1.553cde  1.953±0.072cdef  0.472±0.020cd
14  14×M  116.400±4.601cd  103.067±1.841def  2.045±0.113efg  0.480±0.031ced
15  15×M  99.267±1.162a 85.933±1.674b 2.230±0.075fg  0.567±0.022e
  注:杂交组合序号1~15同表1;同列数据后标不同小写字母表示不同组合间差异达显著水平(P<0.05)。表4同。
Note:Cross combination numbers 1-15are same to Table 1.Different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05).The same
for Table 4.
2.1.2 产量性状的聚类分析 通过对15个杂交组
合苜蓿的株高、单株分枝数、鲜草质量和干草质量4
个产量构成因子进行聚类分析,结果见图1。
图1 15个苜蓿杂交组合牧草产量性状的聚类分析
1~15代表的苜蓿杂交组合同表1。图2同
Fig.1 Cluster analysis of forage yield characters of 15alfalfa cross combinations
1-15stand for alfalfa cross combinations same to Table 1.The same for Figure 2
  由图1可见,15个组合大致可以分成3类:组 合15×M单独为1类,即Ⅰ类,其在鲜干草产量上
51第5期 贾 瑞,等:苜蓿不同品种与雄性不育系 MS-GN杂交F1 代草产量和品质分析
表现最优,但在株高和分枝性状上表现一般;组合
11×M、4×M、12×M、1×M、2×M、14×M、13×
M、5×M 8个组合在4个性状上综合表现一般,为
第Ⅱ类,这个组合中1×M、2×M、4×M、5×M 为
美国引进的苜蓿品种,其他为国内品种,这说明美国
和我国的苜蓿种质资源与 MS-GN的杂交子代产量
性状相近,遗传属性相似;第Ⅲ类包括组合3×M、
8×M、6×M、9×M、10×M和7×M,这一类中组合
7×M、8×M、6×M、9×M、10×M都是以俄罗斯引
进资源为父本,在最重要的产量指标株高上表现突
出,3×M 组合为从美国引进的苜蓿资源,与俄罗斯
苜蓿资源同分在一类,说明这个材料具有与俄罗斯
资源相似的遗传属性,其杂交子代产量性状比较一
致。在图1中,俄罗斯引进父本资源的杂交子代具
有很好的遗传一致性,我国的品种资源杂交子代聚
类距离较近,遗传性状较为一致,从美国引进的苜蓿
品种的杂交子代聚类分散,在3个类中均有分布,说
明其遗传性状复杂,品种间的异质性较大,而我国的
苜蓿种质与美国资源的差异相对较小,这与我国从
美国引进的苜蓿资源较多,育成品种中含有的美国
苜蓿资源基因较为丰富具有重要关系。
2.1.3 产量构成因子的相关分析 由表3可知,15
个苜蓿杂交组合的鲜草产量和株高呈极显著正相
关,与单株分枝数呈显著正相关;干草产量与其他各
因子均呈极显著正相关;单株分枝数与株高间不存
在显著相关关系。
表3 15个苜蓿杂交组合产量性状的相关系数
Table 3 Correlation coefficients of yield characteristics of 15alfalfa cross combinations
产量性状
Yield character
株高
Plant height
单株分枝数
Branch number
鲜草产量
Fresh yield
干草产量
Hay yield
株高Plant height  1.000 0
单株分枝数Branch number  0.177 1  1.000 0
鲜草产量Fresh yield  0.665 9** 0.617 6* 1.000 0
干草产量 Hay yield  0.867 2** 0.604 1** 0.894 2** 1.000 0
  注:*表示显著性水平为P=5%,**表示显著性水平为P=1%。表5同。
Note:*is significant at the P=0.05level;**is extremely significant at the P=0.01level.The same for Table 5.
2.2 不同杂交组合苜蓿的品质性状
2.2.1 品质性状 15个苜蓿组合粗蛋白、粗脂肪、
无氮浸出物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量和叶
茎比等品质性状的测定结果见表4。
表4 15个苜蓿杂交组合的品质性状参数
Table 4 Parameters of quality characters of 15alfalfa cross combinations
序号
Number
 组合
 Combinations
粗蛋白/
(g·kg-1)
CP
粗脂肪/
(g·kg-1)
EE
无氮浸出物/
(g·kg-1)
NFE
中性洗涤纤维/
(g·kg-1)
NDF
酸性洗涤纤维/
(g·kg-1)
ADF
叶茎比
L/S
1  1×M  184.13±6.12abc  17.35±0.71bcde  357.68±14.41abc  386.89±9.81cd  262.49±4.56ab  0.67±0.01ab
2  2×M  181.46±2.14ab  14.78±1.02abcd  387.94±40.70def  397.25±10.12d 276.18±8.13b 0.65±0.02a
3  3×M  187.62±6.50bcd  19.03±0.94e 386.23±6.36def  369.62±7.46bcd  258.44±4.97ab  0.68±0.01ab
4  4×M  199.81±6.72de  16.24±1.21abcde  366.68±2.98abcd  352.28±4.78bc  247.18±9.91a 0.66±0.04a
5  5×M  194.65±3.25cd  15.17±0.76abcd  381.52±7.04bcdef  361.74±10.60bcd  278.24±10.70b 0.74±0.05b
6  6×M  177.20±3.71ab  16.24±1.11abcde  375.08±12.20abcdef 371.97±5.86bcd  268.47±8.83ab  0.69±0.05ab
7  7×M  172.94±1.78a 17.15±1.20bcde  388.24±6.35def  375.53±9.31bcd  261.23±4.76ab  0.64±0.02a
8  8×M  177.39±3.22ab  12.97±0.29a 402.57±6.24f  371.46±4.77bcd  261.47±1.79ab  0.68±0.01ab
9  9×M  183.74±1.64abc  12.92±1.51a 355.39±1.68ab  273.69±7.43a 302.92±5.94c 0.70±0.02ab
10  10×M  178.22±3.91ab  14.55±0.84abc  384.30±14.30cdef  342.47±13.50b 275.19±13.91b 0.67±0.01ab
11  11×M  181.18±1.18ab  18.03±1.33cde  395.84±7.77ef  361.64±7.97bcd  258.35±6.24ab  0.71±0.01ab
12  12×M  187.55±3.45bcd  18.37±1.30de  351.72±8.84a 399.95±8.39d 275.24±9.12b 0.68±0.01ab
13  13×M  179.59±3.60ab  12.92±0.87a 380.35±3.98bcdef  394.57±12.42d 272.61±10.82ab  0.66±0.02a
14  14×M  181.13±3.72ab  13.73±0.74ab  397.26±6.63ef  369.64±7.46bcd  259.93±5.46ab  0.66±0.02a
15  15×M  205.59±3.93e 15.89±0.72abcde  371.61±3.97abcde  360.19±10.31bcd  245.87±9.71a 0.71±0.02ab
  由表4可知,供试的15个苜蓿杂交组合的粗蛋
白含量均较高,为172.94~205.59g/kg,各杂交组
合粗蛋白含量由大到小排列依次为:15×M>4×
M>5×M>3×M>12×M>1×M>9×M>2×
M>14×M>11×M>13×M>10×M>8×M>
6×M>7× M,且组合 15× M 的粗蛋白含量
((205.59±3.93)g/kg)显著高于其他组合;粗脂肪
含量最高的是组合3×M,为(19.03±0.94)g/kg,
其次是组合12×M、11×M、1×M 和7×M,最低的
是组合9×M 和13×M,其粗脂肪含量分别为
(12.92±1.51)g/kg和(12.92±0.87)g/kg;无氮
浸出物含量最大的组合是8×M,为(402.57±
61 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第43卷
6.24)g/kg,其次为组合14×M、11×M、7×M 和
2×M,组合12×M 的无氮浸出物含量((351.72±
8.84)g/kg)最低;在纤维方面,15个苜蓿杂交组合
的中性洗涤纤维含量为273.69~399.95g/kg,以
12×M最高,9×M最低;酸性洗涤纤维含量以组合
15×M 最低,为(245.87±9.71)g/kg,其次为组合
4×M、11×M、3×M,含量最高的组合是9×M,为
(302.92±5.94)g/kg;对于叶茎比而言,各组合间
无显著差异,其中叶茎比最大的组合是 5×M
(0.74±0.05),其次是组合15×M、11×M、9×M
和6×M,组合7×M(0.64±0.02)的叶茎比最小。
2.2.2 品质性状的聚类分析 对15个苜蓿杂交组
合的粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出物、中性洗涤纤维、酸
性洗涤纤维和叶茎比等品质性状进行聚类分析,结
果见图2。
图2 15个苜蓿杂交组合牧草品质性状的聚类分析
Fig.2 Cluster analysis of forage quality characters of 15alfalfa cross combinations
  由图2可知,15个苜蓿杂交组合大致可以分为
5类:组合9×M单独为1类,命名为第Ⅰ类,与其他
组合间的距离较远,遗传特性差异较大;第Ⅱ类是组
合15×M、4×M;组合5×M也是单独1类,为第Ⅲ
类,第Ⅳ类包括的组合较多,有组合10×M、12×
M、1×M、7×M、6×M、11×M、3×M、13×M、2×
M;组合14×M和组合8×M 为第Ⅴ类。再结合各
组合的父本资源可知,15个杂交组合的聚类结果比
较分散,说明各组合间遗传性状复杂,品种间的异质
性较大。
2.2.3 品质性状的相关性 15个苜蓿杂交组合各
品质性状之间相关关系的分析结果见表5。
表5 15个苜蓿杂交组合品质性状的相关系数
Table 5 Correlation coefficients of forage quality characteristics of 15alfalfa cross combinations
品质性状
Yield character
粗蛋白
CP
粗脂肪
EE
无氮浸出物
NFE
中性洗涤纤维
NDF
酸性洗涤纤维
ADF
叶茎比
L/S
粗蛋白CP  1.000 0
粗脂肪EE  0.177 1  1.000 0
无氮浸出物NFE -0.601 7** -0.210 0  1.000 0
中性洗涤纤维NDF -0.518 9** -0.166 6* -0.842 7** 1.000 0
酸性洗涤纤维ADF -0.632 0** -0.236 7* -0.619 9** 0.887 1** 1.000 0
叶茎比L/S  0.531 1** 0.078 0  0.287 1 -0.500 8  0.411 9  1.000 0
71第5期 贾 瑞,等:苜蓿不同品种与雄性不育系 MS-GN杂交F1 代草产量和品质分析
  由表5可知,15个苜蓿杂交组合的粗蛋白含量
与无氮浸出物、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量
均呈极显著负相关(P<0.01),与叶茎比呈极显著
正相关(P<0.01);粗脂肪与中性洗涤纤维和酸性
洗涤纤维呈显著负相关;无氮浸出物与中性洗涤纤
维、酸性洗涤纤维间存在极显著负相关;中性洗涤纤
维与酸性洗涤纤维呈极显著正相关。上述结果说
明,叶量多、粗蛋白含量和无氮浸出物含量高、中性
洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量低的苜蓿品质更优。
3 讨 论
3.1 苜蓿产量性状的影响分析
株高是描述牧草生长状况、反映其产量高低的
较为理想的一个特征量,既是衡量苜蓿生长发育状
况的重要指标,也是反映草地生产能力的生产指
标[13],高植株通常有更高的相对产量潜力,因而其
是与产量性状密切相关的一项测量指标。Davis
等[14]报道植株高度决定产量的65%(R=0.65)。
彭宏春[15]指出紫花苜蓿生长高度与生物产量呈正
相关。任继周[16]认为牧草高度与干物质量呈显著
正相关(r=0.70~0.90)。孟昭仪[17]指出,紫花苜
蓿的植株高度与干草产量呈极显著正相关,与叶量
呈极显著负相关,说明节间伸长造成叶量的相对减
少。单株分枝数对产量影响也很大,Frakes等[18]研
究认为,苜蓿丛茎、茎长、分枝数与产量呈极显著相
关。Rumbaugh[19]研究发现,苜蓿丛茎、茎长、分枝
数与产量高度相关,其中分枝数对产量的作用是丛
茎的2倍。George等[20]研究认为,苜蓿茎长和单
株分枝数对产量影响很大,叶片数和节间数对产量
影响较小。产草量是衡量苜蓿生产性能和经济性能
的重要指标,其变化规律及其产量高低对于苜蓿生
态效益和经济效益评价具有极其重要的意义[21]。
以往对不同苜蓿品种产量的研究普遍认为,日增高、
株高与干草产量、青草产量呈极显著正相关和显著
正相关[19],但相关程度并不一致,特别是对于杂交
苜蓿的影响更是需要进一步探讨。
本试验对15个不同苜蓿杂交组合产量因子的
研究表明,鲜干草产量与株高、单株分枝数均呈显著
或极显著正相关,这与前人的研究成果[16-19]基本一
致。而且仅从产量上来看,无论是鲜草量还是干草
量,产量较高的组合均包括11×M、15×M 和12×
M,说明不育系 MS-GN与我国苜蓿品种杂交组合
的产量相对较高。俄罗斯引进资源的杂交子代具有
很好的遗传一致性,我国品种资源杂交子代的聚类
距离较近,遗传性状较为一致,从美国引进的苜蓿品
种的杂交子代聚类分散,在3个类中均有分布,说明
其遗传性状比较复杂,品种间的异质性较大,而我国
的苜蓿种质与美国品种资源的差异相对较小,这与
我国从美国引进的苜蓿资源较多,育成品种中含有
的美国苜蓿资源基因较多具有重要关系。因此利用
扦插繁殖扩繁优良杂交组合,或设置隔离条件以此
不育系和我国的优良苜蓿品种进行杂交制种,进一
步开展品比试验和区域试验,筛选适应不同地区种
植的高产、高抗杂交苜蓿是后期研究的重点。
3.2 苜蓿品质性状的影响分析
牧草营养品质的分析是牧草品质鉴定的重要内
容,可以为牧草的选育及合理利用提供重要依据。
牧草中粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量
是反映牧草营养价值高低的重要指标。粗蛋白含量
高、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量低的牧草营
养价值高;反之,则营养价值低[22]。苜蓿是一种高
蛋白的豆科牧草,优质苜蓿干草的蛋白质含量通常
在18%以上(风干基础),几乎高于所有的禾本科牧
草、籽实类能量饲料和秸秆,是苜蓿等级划分的重要
依据,其含量直接关系到苜蓿的商品等级和经济价
值[23]。根据美国牧草协会的牧草等级标准可知,以
粗蛋白为指标,试验中的15个杂交组合均为特级
(>19%)或一级(17%~19%)牧草。本研究表明,
15个苜蓿杂交组合的粗蛋白除与粗脂肪无显著相
关性外,与无氮浸出物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤
维和叶茎比均有极显著相关关系。粗脂肪是提供能
量的主要物质,其重要性仅次于粗蛋白,对饲料的品
质有重要影响。无氮浸出物供给能量,节省蛋白和
脂肪在体内的消耗。中性洗涤纤维含量(NDF)和酸
性洗涤纤维含量(ADF)与粗蛋白一样是反映牧草营
养品质的最重要、最具代表性的指标,直接影响牧草
的必需氨基酸供给、干物质采食量和牧草的消化率,
二者存在极显著正相关。一般认为,NDF和 ADF
越低,粗饲料品质越好。王庆锁[24]研究表明,粗纤
维的含量与株龄和茎叶比呈正相关。韩路[25]研究
表明,粗蛋白含量与粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗
涤纤维含量呈极显著负相关,CF、NDF、ADF含量
与叶茎比呈显著正相关。叶茎比是植株叶片与茎秆
质量的比值,是衡量紫花苜蓿经济性状的一个基本
指标[26],与粗蛋白呈极显著正相关,与纤维含量呈
显著负相关,比值越大粗蛋白含量越高,粗纤维含量
越低,营养价值越高[27]。据报道,苜蓿叶中的蛋白
质和矿物质含量比茎中多1~1.5倍,粗纤维含量比
81 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第43卷
茎中少50%~100%,叶中营养物质总消化率比茎
多40%,因此干草中叶量越丰富,其品质越好,叶茎
比高低关系到牧草营养价值和品质的优劣[28]。据
王成章等[29]报道,苜蓿叶中所含的总可消化养分高
于茎部。
本试验的15个苜蓿杂交组合中,组合8×M、
14×M 和11×M、9×M 可以节省蛋白和脂肪在体
内的消耗,组合4×M、15×M 和11×M 更容易消
化,组合3×M、12×M、11×M 能为动物提供较高
的能量,组合15×M 和组合4×M、5×M、3×M 为
高蛋白饲料,组合5×M、15×M 和11×M 叶量比
较丰富。再加上15个杂交苜蓿组合的聚类分析比
较分散,故筛选综合性状优良的苜蓿杂交组合尚存
在一定困难,下一步可对现行苜蓿品种进行杂种优
势群的划分,扩大父本源,选取强优势群的苜蓿品种
与不育系进行杂交,以组配出更多的高产、优质杂交
组合,以期能找到与 MS-GN杂交的具有优质潜质、
能满足不同生产需求的苜蓿资源。
4 结 论
1)供试的15个苜蓿杂交组合的各产量性状表
现各异,而且干草产量与株高、单株分枝数和鲜草产
量均呈显著或极显著正相关。其中杂交组合6×M
的株高最高,组合12×M 的单株分枝数最多,组合
15×M和11×M 的鲜干草产量均较高。再结合各
杂交组合苜蓿的父本来源可知,以俄罗斯引进资源
为父本的组合在最重要的产量指标即株高上表现突
出,以我国苜蓿品种为父本的杂交组合无论是干草
还是鲜草产量均远远超过其他2个国家,以美国资
源为父本的组合3×M具有与俄罗斯资源相似的遗
传属性,其杂交子代产量性状比较一致;美国和我国
的苜蓿种质资源与 MS-GN杂交子代的产量性状相
近,遗传属性相似。
2)供试15个苜蓿杂交组合品质性状间差异显
著,粗蛋白除与粗脂肪无显著相关性外,与叶茎比、
无氮浸出物、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维间均存
在极显著相关性。本研究表明,组合15×M 的粗蛋
白含量最高且叶茎比较大,组合8×M 无氮浸出物
含量最大,组合9×M 的ADF含量最高而NDF含
量最低。按照叶量多,粗蛋白、粗脂肪和无氮浸出物
含量高,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量低,苜蓿
品质更优的标准,15个杂交组合中组合15×M 的
品质更优,但由于数量有限、聚类分散,尚不能确定
不育系 MS-GN与我国的父本资源杂交就更有优质
潜力。
3)15个苜蓿杂交组合产量性状和品质性状的
试验结果初步表明,至少在东北地区,雄性不育系新
成员 MS-GN与我国的苜蓿品种杂交有获得高产组
合的潜力,但筛选综合性状优良的苜蓿杂交组合尚
存在一定困难。鉴于本试验选用的品种有限及尚未
在其他气候等差异较大的地区试验,故尚有待于进
一步深入研究。
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