全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2004) 01-0021-04
41份紫花苜蓿抗旱鉴定试验研究
康俊梅1,樊奋成1 ,杨青川2
( 1 中国农业大学草地研究所 ,北京 100094; 2 中国农业科学院畜牧研究所, 北京 100094)
摘要: 对来自国内外不同种质的 41个紫花苜蓿品种进行盆栽试验,测定其 7 个抗旱鉴定指标, 应用系统聚类的方法对数
据进行分级聚类, 使其归属于 3 个抗旱等级,分别是: 强抗旱、中抗旱和弱抗旱。
关键词: 草原学; 遗传育种; 紫花苜蓿; 抗旱等级; 分级聚类
中图分类号: S 812; S54. 032　　　　文献标识码: A
Study and Appraisal of Drought Resistance Capacity of
41 Different Alfalfa Cultivars
KANG Jun-mei
1, FAN Fen-cheng
1, YANG Qing-chuan
2
( 1. In st itute of Gras sland Science, Ch ina Agriculture U nivers ity, Beijing 100094, China;
2. Inst itute of Animal S cience, CAAS , Beijing 100094 Ch ina)
Abstract: By cluster-analysis sy stem , an experiment test ing 41 differ ent alfalfa cult ivars, planted in pots, from
home and abroad for 7 dr ought resistant indexes pro ves that the alfalfa cult iv ars could be classif ied into 3
dr ought r esistant ranks: the st rong drought resistant , the medium dr ought r esistant , and the w eak drought r esis-
tant .
Key words: Gr assland science; Inheritance breeding ; Medicago sat iva; Drought resistance rank; Classif ied
cluster
　　作为草业的龙头,苜蓿产业不仅能够促进畜牧业
的发展,改善生态环境,而且可以拉动许多相关产业的
发展。我国西北地区幅员辽阔, 干旱缺水, 生态环境较
为脆弱,属于干旱区、半干旱区、干旱亚湿润地区。苜蓿
在这类地区的种植,是解决当地优质饲草缺乏, 特别是
蛋白质饲料缺乏的有效途径。因此,深入研究苜蓿的抗
旱性, 加速苜蓿的抗旱育种,对于克服该地区干旱、风
蚀等自然条件对苜蓿栽培的制约,扩大种植范围,提高
其生产力, 具有举足轻重的意义。不同的紫花苜蓿
(M edicago sativa L. )品种对干旱的适应性、抗性有所
区别,表现在生物量、成活率等方面的生态指标有明显
差异。水资源的严重缺乏限制了苜蓿产业的发展。为
解决这一问题,除继续开源节流提高水的利用率,选育
抗旱品种已经成为紧迫的任务[ 1～8]。本试验通过对 41
个不同紫花苜蓿种质的 7个抗旱性指标进行测定, 对其
抗旱等级给予系统的分类和探讨, 旨在为进一步研究苜
蓿的抗旱性遗传标记及连锁图谱的建立奠定基础, 并对
今后苜蓿抗旱基因结构及调控机理的研究提供依据。
1　材料与方法
1. 1　供试材料　收集国内外紫花苜蓿(下称苜蓿)品
种共 41个, 分别是: 新疆大叶苜蓿(M . sativ a L. cv .
Xinjiang Daye )、陇 东 苜 蓿 ( M . sativa L. cv .
Longdong )、敖汉苜蓿(M . sativa L. cv . Aohan)、内蒙
古 准 格 尔 苜 蓿 ( M . sativ a L. cv. Neimenggu
Zhungeer)、肇东苜蓿(M . sat iva L. cv . Zhaodong )、中
苜 1 号( M . sat iva L. cv . Zhongmu No. 1)、宁夏苜蓿
( Ningxia)、公农 1号(M . sat iva L. cv. Gongnong No .
1)、超级阿波罗、爱非尼特+ Z、牧歌 401+ Z、爱维兰+
Z、美标 403T、胜利者、CW1351、WL232、CW400、RS、
CW300、WL324、54、4RR753、85、射手 2号、卫士 302
+ Z、改革者+ Z、巨人201+ Z、全能+ Z、牧野、射手、爱
林+ Z、WL323、农保、艾菲尼特、三得利、皇后、竞争者、
收稿日期: 2003-02-27;修回日期: 2003-05-22
基金项目:国家高技术研究发展计划( 863计划)项目( 2002AA241101)资助
作者简介:康俊梅( 1972-) ,女,中国农业大学草地研究所在读硕士生,研究方向为牧草遗传育种,已发表论文 2篇,参编著作 1部
第 12卷　第 1期 草　地　学　报 2004年　3 月
Vo l. 12　　No. 1 ACT A AGRESTIA SIN ICA March　　2004
德福、赛特、德宝、费纳尔。
1. 2　试验方法　试验于 2002年 5月 16 日～7月 10
日进行,将苜蓿种子精选消毒,盆栽, 每个品种 6个重
复。花盆高 30 cm ,底径 15 cm ,每盆装过筛干土 3 kg ,
所用土壤为大田表土。待苗齐后间苗、定苗(每盆保留
10 株大小均匀一致的苜蓿幼苗)。
　　从出苗三周时开始干旱胁迫试验,设 3次重复, 干
旱胁迫分三个阶段, 每次 10 d, 然后浇足水,连续胁迫
三次。对照设 3次重复,定期浇水保证植株旺盛生长。
1. 3　测定内容[ 7]
1. 3. 1　死亡率　当试验结束时测定干旱胁迫处理的
每盆植株死亡率。
1. 3. 2　地上生物量　收集每盆植株的地上部分风干
后测定其干重。
1. 3. 3　地下生物量　地上部分收集完后将花盆内的
土一次倒出用网袋收集植株的地下部分, 然后用清水
洗净风干后测定其干重。
1. 3. 4　根冠比 [ 9]　根冠比= 干旱胁迫植株的地下生
物量/地上生物量。
1. 3. 5　干物质胁迫指数　干物质胁迫指数= 干旱胁
迫植株的地上干物质量/对照植株地上干物质量
( 1) [ 2, 10]
1. 3. 6　根系胁迫指数　根系胁迫指数= 干旱胁迫植
株的地下积累量/对照植株的地下积累量 ( 2) [ 2, 10]
1. 3. 7　水分饱和亏缺 　在试验结束时收集植株地上
部分,称鲜重(Wf ) ,浸入水中 12 h 后, 称饱和重(W t ) ,
最后将其烘干称干重(W d) , 用下述公式计算水分饱和
亏缺(W sd)。
W sd= (W t- W f ) / ( W t- W d) ( 3)
[ 11]
1. 4　原始数据经过标准化处理后列入表 1[ 11]。
表 1　抗旱性指标的标准化处理值
T able 1　The standardization value o f dr ought resistance index
序号
No.
品种
Cul t ivars
死亡率
Dr
根冠比
R/ s
水分饱
和亏缺
Wsd
干物质胁
迫指数
Dw si
根系胁
迫指数
Rsi
地上生
物量
S lw
地下生
物量
Rw
1 新疆大叶 XinjiangDaye 0. 033 1. 654 0. 571 0. 428 0. 452 0. 800 1. 323
2 超级阿波罗 Apol lo Supreme 0. 200 1. 394 0. 587 0. 384 0. 327 0. 770 1. 073
3 陇东 Longdong 0. 000 2. 575 0. 529 0. 374 0. 483 0. 527 1. 357
4 敖汗 Aoh an 0. 000 2. 319 0. 545 0. 439 0. 581 0. 637 1. 477
5 爱菲尼特+ Z Af fin ity + Z 0. 100 1. 551 0. 586 0. 373 0. 415 0. 767 1. 190
6 牧歌 401+ Z Ameri Graze 401 0. 133 1. 602 0. 640 0. 333 0. 315 0. 693 1. 110
7 爱唯兰+ Z Avalan che+ Z 0. 230 1. 741 0. 586 0. 407 0. 524 0. 827 1. 440
8 美标 403T Ameristand 403T 0. 267 1. 384 0. 650 0. 394 0. 410 0. 983 1. 360
9 胜利者 Ag gres sor 0. 300 1. 564 0. 699 0. 433 0. 424 0. 980 1. 533
10 CW 1351 0. 233 1. 226 0. 646 0. 517 0. 401 1. 093 1. 340
11 射手 2号 Archer II 0. 333 0. 914 0. 653 0. 519 0. 313 1. 130 1. 033
12 WL 232 0. 333 1. 484 0. 673 0. 445 0. 483 1. 110 1. 647
13 卫士 302+ Z Ameri Guard 302+ Z 0. 367 1. 520 0. 626 0. 493 0. 546 1. 110 1. 687
14 内蒙古准格尔 Neimenggu Zhungeer 0. 067 1. 610 0. 543 0. 399 0. 354 0. 567 0. 913
15 改革者+ Z Innovator+ Z 0. 233 1. 712 0. 794 0. 435 0. 328 0. 973 1. 140
16 巨人 201+ Z Ameri S tand 201 0. 300 1. 192 0. 577 0. 416 0. 328 0. 920 1. 097
17 全能+ Z T otal+ Z 0. 200 1. 142 0. 632 0. 465 0. 366 1. 013 1. 157
18 牧野 Alfagraze 0. 267 1. 135 0. 675 0. 526 0. 350 0. 987 1. 120
19 CW 400 0. 367 1. 104 0. 658 0. 459 0. 344 1. 120 1. 237
20 菲纳尔 Vernal 0. 300 1. 159 0. 625 0. 361 0. 400 0. 837 0. 970
21 射手 Archer 0. 200 1. 043 0. 667 0. 412 0. 307 1. 000 1. 043
22 爱林+ Z Abilene+ Z 0. 300 0. 938 0. 624 0. 447 0. 336 1. 123 1. 053
23 RS Root s elect ion 0. 067 1. 101 0. 663 0. 442 0. 341 1. 020 1. 123
24 CW 300 0. 367 0. 880 0. 680 0. 363 0. 304 1. 083 0. 953
25 公农 1号 Gongnong No. 1 0. 300 1. 274 0. 694 0. 393 0. 418 0. 950 1. 210
26 肇东苜蓿 Zhao dong 0. 167 1. 272 0. 633 0. 336 0. 311 0. 710 0. 903
27 WL 323 0. 133 1. 272 0. 593 0. 416 0. 386 1. 075 1. 367
28 中苜 1号 Zhongmu No. 1 0. 133 1. 245 0. 648 0. 458 0. 377 1. 090 1. 357
29 WL 324 0. 300 0. 953 0. 626 0. 392 0. 356 1. 203 1. 147
30 宁夏苜蓿 Nin gxia 0. 100 1. 886 0. 684 0. 386 0. 519 0. 590 1. 113
31 54 0. 400 0. 564 0. 645 0. 541 0. 366 1. 040 0. 587
32 4RR753 0. 267 0. 569 0. 702 0. 482 0. 298 1. 067 0. 607
33 85 0. 167 0. 740 0. 770 0. 455 0. 289 1. 287 0. 953
34 农宝 Farmer t reasure 0. 633 0. 672 0. 679 0. 422 0. 239 0. 833 0. 553
22 草　地　学　报 第 12卷
续表
序号
No.
品种
Cul tivars
死亡率
Dr
根冠比
R/ s
水分饱
和亏缺
Wsd
干物质胁
迫指数
Dw si
根系胁
迫指数
Rsi
地上生
物量
S lw
地下生
物量
Rw
35 爱菲尼特 Aff inity 0. 233 0. 758 0. 629 0. 526 0. 341 0. 963 0. 730
36 三得利 S andit i 0. 700 0. 616 0. 174 0. 383 0. 137 0. 790 0. 487
37 皇后 Queen 0. 300 0. 575 0. 337 0. 355 0. 170 0. 783 0. 450
38 竞争者 Runn er 0. 767 0. 513 0. 687 0. 355 0. 118 0. 780 0. 400
39 德福 Derfy 0. 600 0. 634 0. 692 0. 490 0. 235 0. 947 0. 600
40 赛特 Sitel 0. 567 0. 459 0. 659 0. 567 0. 170 0. 953 0. 437
41 德宝 Derby 0. 800 0. 391 0. 586 0. 629 0. 178 1. 067 0. 410
　　注:水分饱和亏缺: W sd (w ater s aturat ion dam age) ;死亡率: Dr ( Death r at io) ;根冠比 R/ S ( Root / Shoot ) ; 干物质胁迫指数: Dw si ( Dry w eight
st ress index) ; 根系胁迫指数: Rsi( Root st ress ind ex) ; 地上生物量: Slw ( Sh oot-leaf w eigh t ) ;地下生物量: Rw ( Root w eigh t )
2　结果与分析
　　根据 7个抗旱性指标的标准化值,对 41个紫花苜
蓿品种进行抗旱性分析聚类, 得到综合抗旱性聚类图
( 见图1) 。由图1分析可知 , 当欧式距离在1. 798～
图 1　41 个紫花苜蓿品种抗旱性分级聚类图
F ig . 1　Classified cluster diag r am on drought r esist ance o f
41 differ ent alfalfa cultivar s
注:图中横坐标的数字代表紫花苜蓿品种
Note: Figu res on the x-axis mark the 41 al falfa varit ies
1. 073之间, 可将 41个紫花苜蓿品种分为三类。应用
聚类分析程序( stat ist ic-cluster analysis)计算出同一
类内苜蓿品种各指标平均值见表 2,从表 2可见,第三
类死亡率指标值最低 3. 33%。说明在干旱胁迫下植株
的存活率较高; 根冠比最大 2. 26, 根冠比增加有利于
抗旱;水分饱和亏缺最少 0. 586,表明在干旱胁迫下植
株仍能维持正常的水分代谢活动,具有较强的抗旱性;
地上干物质胁迫指数最小 0. 3997, 而根系胁迫指数最
大 0. 5277,说明在干旱胁迫下植株表现为地下部分生
长速度比地上部分快, 这也是适应干旱的表现: 由此可
见第三类是强抗旱性品种, 第二类次之,第一类是抗旱
性最弱的品种。综合聚类结果见表 3。
表 2　苜蓿品种同一抗旱等级指标平均值
Table 2　The average value of ev ery index on differ ent alfa lfa
cult ivar s in same drought-r esistance r ank
指标均值 Iv
抗旱等级 Dr r
第一类
Clus ter No. 1
第二类
C lus ter No. 2
第三类
Cluster No. 3
死亡率( % ) Dr 48. 34 22. 55 3. 33
根冠比 R/ S 0. 6143 1. 3148 2. 2600
水分饱和亏缺 Wsd 0. 6033 0. 6373 0. 5860
地上干物质胁迫指数 Dws i 0. 4640 0. 4263 0. 3997
根系胁迫指数 Rsi 0. 2371 0. 3812 0. 5277
地上生物量( g) S lw 0. 9661 0. 9558 0. 5847
地下生物量( g) Rw 0. 5973 1. 2143 1. 3157
3　讨论
3. 1　从国内外 41个苜蓿品种的抗旱等级分类结果可
以看出,国内的 9个苜蓿品种抗旱性均比国外的大多
数苜蓿品种强,其中 5个地方品种: 新疆大叶、敖汉苜
蓿、宁夏苜蓿、内蒙古准格尔苜蓿、陇东苜蓿为强抗旱
性,中苜 1号、公农 1 号、肇东苜蓿与 RS 属于中抗旱
性,而大部分国外苜蓿品种为中抗旱性或弱抗旱性, 由
(下转第 56页)
23第 1期 康俊梅等: 41份紫花苜蓿抗旱鉴定实验研究
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(上接第 23页)
表 3　综合抗旱性分级聚类结果
Table 3　T he result of drought-r esistance cluster-analy sis
抗旱等级
Droug ht
resitance rank
强抗旱
Stong drought res itance
中抗旱
Medium drough t resis tance
弱抗旱
Weak dr ou ght r esis tance
聚类结果
Clus ter result
新 疆 大 叶 XinjiangDaye、宁 夏
Ningxia、陇东 Longdong、敖汉 Ao-
h an、内蒙古准格尔 Neimenggu
Zhun geer、爱维兰 Avalanche + Z、
改革者+ Z Inn ovator+ Z、牧歌 401
Am eri Graze 401、爱菲尼特 + Z
Af f inity+ Z
超级阿波罗 Apol lo Su preme、肇东苜蓿 Zhao
dong、费纳尔 Vernal、美标 Ameristand 403T、公
农 1 号 Gon gnong NO. 1、CW 1351、中苜 1 号
Zhongmu NO. 1、巨人 201 Ameri Stand 201、全
能 + Z T otal+ Z、牧野 Alfagraze、射手 Ar cher、
RS Root S elect ion、CW400、WL324、WL323、胜
利者 Aggres sor、WL232、卫士 302+ Z Ameri
Guard 302+ Z
射手 2 号 Arch er II、爱林 Abilene+ Z、
CW300、85、54、4RR 753、爱菲尼特 Aff in-
ity、农宝 Farm er t reasure、德福 Derfy、竞
争者 Runner、赛特 S itel、德宝 Derby、三得
利 S andit i、皇后 Queen
此分析表明,人工选育的高产栽培品种对干旱的抵抗力
较差,既高产又抗旱的苜蓿品种在目前尚未选育成功。
3. 2　聚类结果分析可见,强抗旱苜蓿均分布在干旱少
雨、水热条件差的地区,经过长期自然选择已适应该地
区的生长。中抗旱苜蓿品种分布的地区气候相对湿润,
水热条件明显好转。而国外的苜蓿品种大多属于弱抗
旱品种,对水分的要求较为严格,在干旱条件下成活率
明显下降,需要雨水充沛、良好的灌溉条件才能保证高
产。可能是干旱对牧草的影响具有积累效应,由于不同
的地方苜蓿品种所处地域的水热条件极不平衡, 长期
干旱的影响必然使牧草通过趋同响应, 不断地调整其
内部构造,去拓宽适应范围,于是产生了不同的干旱适
应范围和适应类型。因此,苜蓿的抗旱性与其分布的地
域有关,是长期适应干旱条件的结果[ 11, 1, 6]。
牧草的抗旱性评价指标有很多, 本研究根据前人
的探索,仅选择了部分具有代表性的指标, 对牧草的综
合抗旱性进行分级聚类, 在应用时, 可以根据实际情
况,对指标变量进行取舍、增减或重新分类。
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56 草　地　学　报 第 12卷