免费文献传递   相关文献

黄芪属植物杂交结实性与杂交种生长特性研究



全 文 :*通讯作者,E-mail:sfl0000@126.com
收稿日期:2012-10-18;修回日期:2012-12-17
基金项目:内蒙古社会发展领域科技计划项目(20082002);“退
化及受损生态系统治理恢复与资源综合利用技术研究项目”;内蒙古
现代农牧业产业科技服务体系项目(人工草牧场建设)
作者简介:王智勇(1978- ),男,内蒙古呼和浩特市人,草地培育
技师,研究方向为草地培育,E-mail:981354684@qq.com.
文章编号:1673-5021(2013)02-0116-04
黄芪属植物杂交结实性与杂交种生长特性研究
王智勇1,赵景峰1,石凤翎2,*,伊风艳2,高翠萍2
(1.内蒙古自治区草原工作站,内蒙古 呼和浩特 010020;2.内蒙古农业大学生态环境学院,内蒙古 呼和浩特 010019)
摘要:以黄芪草(Astragalus adsurgens×A.membranaceus)为母本,以膜荚黄芪为父本进行杂交试验,比较回交
与自交的结实性、种子活力、幼苗成活率;另外,以上述母本再与杂花沙打旺(白花、紫花)、达乌里黄芪、野生斜茎黄
芪和中沙2号杂交,研究黄芪属种间杂交种生长特性。结果表明:自交与回交相比,回交一代的结实率较高
(73.55%),而回交一代和自交种子的发芽率、幼苗成活率均较低;6个杂交种的分枝数较多,株型多数为紧凑直立,
以2号、4号、6号杂交种性状表现较优,其中4号杂交种具有牧草高产的潜在能力。
关键词:黄芪草;结实率;杂交种;株型
中图分类号:S541.035   文献标识码:A
  斜茎黄芪(Astragalus adsurgens Pal.)又名沙
打旺,是豆科黄芪属多年生牧草,具有较强的生态适
应性,表现出耐瘠薄、耐寒耐旱、抗风沙、产草量高、
遗传多样性丰富等特点[1~3]。但其生育期长,种子
成熟需要较长的日照,在北方尤其是在内蒙古地区
成熟晚,结实率低。为解决上述问题,王春疆等用斜
茎黄芪与膜荚黄芪[A.membranaceus(Fisch)Bge.]
属内杂交获得了新品系,并命名为黄芪草(F1),它融
合了斜茎黄芪和膜荚黄芪的优良特性,具有遗传性
状稳定、生物产量高、花期早、种子产量高等特点,同
时遗传了膜荚黄芪根可入药的特性,解决了斜茎黄
芪种子在某些地方难以成熟的问题,也解决了斜茎
黄芪产籽少的缺点[4]。2009年,黄芪草通过国家牧
草品种审定,注册为“绿帝1号沙打旺”。目前,对黄
芪草的研究仅涉及核型和指纹图谱的分析[5~6],有
关种间杂种优势的研究未见报道。牧草的结实性、
种子的繁育力等[7]是反映杂种优势的最直接表象,
本试验拟通过对黄芪草自交系和回交系的结实性、
幼苗活力等生物学特性及属内杂交进行研究,为黄
芪草的杂交改良及进一步推广利用提供依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
供试6个杂交材料均来源于内蒙古草原工作站
和林格尔基地,为生长第2年的植株,详见表1。
1.2 试验方法
1.2.1 结实性和幼苗活力测定
以黄芪草为母本(♀)与膜荚黄芪回交,同时进
行黄芪草自交试验,记录黄芪草自交、回交的每花序
小花数,并于40d后采收杂交及自交成熟种子。统
表1 试验材料
Table 1 Experiment material
编号
No.
材料
Materials
拉丁名
Latin name
1 黄芪草×杂花沙打
旺(紫花)
(A.adsurgens×A.membranaceus)
×(A.adsurgens Pal.cv.Zahua)
2 黄芪草×杂花沙打
旺(白花)
(A.adsurgens×A.membranaceus)
×(A.adsurgens Pal.cv.Zahua)
3 黄芪草×野生斜茎
黄芪
(A.adsurgens×A.membranaceus)
×A.adsurgens
4 黄芪草×达乌里黄芪 (A.adsurgens×A.membranaceus)
×A.dahuricus
5 黄芪草×中沙2号 (A.adsurgens×A.membranaceus)
×(A.adsurgens Pal.cv.Zhong-
sha No.2)
6 黄芪草×膜荚黄芪
(BC1F1)
(A.adsurgens×A.membranaceus)
×A.membranaceus
7 黄芪草(F1) A.adsurgens×A.membranaceus
计自交(F2)及回交(BC1F1)的结荚数、每荚种子数,
并计算结实率。同时,测定种子生活力、硬实率、幼
苗成活率,发芽试验前对种子进行打磨处理(用砂纸
轻轻打磨30下)。
结实率(%)=荚果数/小花数×100
发芽率(%)=发芽总数/供试种子总数×100
发芽指数(Gi)=∑Gt/Dt,式中Gt为在时间t
日的发芽数;Dt为相应的发芽日数。
—611—
第35卷 第2期
Vol.35 No.2
         
中 国 草 地 学 报
Chinese Journal of Grassland
         
2013年3月
Mar.2013
硬实率(%)=未吸胀种子数/供试种子数×100
移栽成活率(%)=成活幼苗数/移栽幼苗数×100
1.2.2 杂交种高度、越冬率、株型测定
每隔15d测量6个杂交种的自然高度,并观测
其生长状况。
在入冬土壤封冻前调查各杂交组合存活植株
数,翌年返青后再调查存活株数,计算越冬率。在分
枝期测定其单株分枝数、自然高度、绝对高度和冠
幅,确定其株型。
越冬率(%)= 翌年存活株数/植株总数×100
株型判别标准:(自然高度/绝对高度)≥0.80
为直立型;0.20≤(自然高度/绝对高度)<0.80为
斜生型;(自然高度/绝对高度)<0.20为平卧型。
收敛指数[9]=高度/冠幅,式中收敛指数≥1.05
为紧凑型;1.00≤收敛指数<1.05为半紧凑型;收
敛指数<1.00为松散型。
试验数据均采用Excel和SAS软件进行处理。
2 结果与分析
2.1 黄芪草自交和回交结实性
由表2可知,黄芪草回交的结实率显著大于自
交(P<0.05),由此说明黄芪草为异花授粉植物。
每荚种子数和千粒重在黄芪草自交与回交间差异不
显著,回交的每荚种子数变幅较大,最少为5粒,最
多可达12粒;而自交的每荚种子数变幅较小,在
7~10粒之间。
表2 自交与回交一代结实情况
Table 2 Seed seting of the inbred and backcross first generation
材料
Materials
结实率
Seed setting
rate(%)
每荚种子数
Seeds
per pod
每荚种子数变幅
Seeds
amplitude
per pod
千粒重(g)
1000-grain
weight
BC1F1 73.55a 8.18a 5~12  1.30a
F2 54.60b 8.18a 7~10  1.41a
  注:不同小写字母表示在0.05水平上差异显著,下表同。
Note:Different smal letters mean significant difference at 0.05
level.The same as below.
2.2 黄芪草自交和回交种子活力的变化
由表3可知,黄芪草自交和回交后所得种子的
发芽率均较低,硬实率均较高。自交种子的硬实率
显著高于回交种子(P<0.05),但两种杂交方式所
得种子的生活力无显著差异。打磨处理后可显著提
高发芽率,但两者之间的差异不显著。
2.3 杂交后代幼苗成活率
由表4可知,在相同的栽培管理条件下,二者的
幼苗成活率均较低,回交一代幼苗的成活率显著低
表3 自交与回交一代种子生活力与硬实率
Table 3 Viability and hard seed rate of the inbred and
backcross first generation seed
材料
Materials
发芽率
Germin-
ation(%)
发芽指数
Germination
index
硬实率
Hard seed
rate(%)
打磨后的发芽率
Germination of
hard seed after
dress(%)
BC1F1 68.31a 13.34a 53.25b 77.20a
F2 69.17a 10.95a 61.17a 85.35a
表4 自交与回交一代幼苗成活情况
Table 4 Seedling survival of the inbred and backcross
first generation
材料
Materials
幼苗总数
Total
成活数
Survival number
成活率
Survival rate(%)
BC1F1 594  159  26.77b
F2 270  96  35.56a
于自交种(P<0.05)。
2.4 杂交种高度生长趋势
由图1可知,6个杂交种的高度随时间推移均
呈直线上升趋势,但其前期生长较缓慢,中、后期生
长较快。在同一时期,各杂交种间表现出一定的差
异。其中,2号、4号杂交种生长速度较快,而3号、6
号生长较慢。
图1 6个黄芪草杂交种生长曲线
Fig.1 The growth curve on hybrid of A.adsurgens×
A.membranaceus
2.5 杂交种越冬率和株型比较
越冬率是体现植物抗寒性的一个关键指标。由
表5可看出,6个杂交种均能安全越冬,但分枝情况
不同,2号和6号的分枝数显著高于其他杂交种
(P<0.05),1号则表现出最低分枝数。根据杂交种
生长情况,结合株型和收敛指数分析表明(表5),1
号、4号、5号以紧凑直立株型为主,2号、3号属松散
—711—
王智勇 赵景峰 石凤翎 伊风艳 高翠萍   黄芪属植物杂交结实性与杂交种生长特性研究
表5 黄芪草杂交种的越冬率和株型比较
Table 5 Winter survival rate and comparation of plant type on hybrid of A.adsurgens×A.membranaceus
编号
No
越冬率
Winter survival
rate(%)
分枝数
Branch number
自然高度/绝对高度
Natural height/
absolute height
收敛指数
Convergence
exponent
株型
Plant type
1  100.00a 22.57e 0.89  1.12 紧凑直立
2  100.00a 35.23a 0.85  0.99 松散直立
3  100.00a 33.75c 0.76  0.88 松散直立
4  100.00a 34.85b 0.90  1.07 紧凑直立
5  100.00a 30.71d 0.81  1.06 紧凑直立
6  100.00a 37.50a 0.82  1.02 半紧凑直立
直立型,6号植株是半紧凑直立型。
3 小结
杂交育种法是利用杂种优势培育新品种的一种
有效的方法,此方法在作物育种中应用较广泛。自
交系在玉米育种上有较大的利用潜力,在自交过程
中通过加强目标性状的选择和配合力的测定,利用
回交法改良植株自交系,能够提高回交改良的育种
效率[9~10]。本试验发现回交一代结实率高于自交
结实率,这可能是因为黄芪草本身是杂交种,且其偏
向母本遗传,而母本是异花授粉植物[11],因此,异交
结实率较高。回交一代的发芽率、硬实率以及处理
后发芽率的提高幅度均低于自交系,而回交一代的
种子活力比自交种种子活力强,由此也反映出回交
的优势。
分枝数的多少及植株的生长高度与其牧草产量
有关,同时植株越紧凑越有利于充分利用光能,并且
在生产上便于机械操作。本试验仅就株型、分枝数
和生长速度上讨论各杂交种的优势而言,4号杂交
种株型直立紧凑,生长速度较快,有利于形成较高的
生物量,具有高产的潜能。
参考文献(References):
[1] 李蕾蕾,李聪,王永辰,等.施肥对沙打旺种子产量构成因素及
种子产量的影响[J].中国草地学报,2007,29(6):64-68.
Li Leilei,Li Cong,Wang Yongchen,et al.Effects of fertilizer
application on seed yield components and seed yield of Astrag-
alus adsurgens Pal[J].Chinese Journal of Grassland,2007,
29(6):64-68.
[2] 李青.紫花斜茎黄芪腋芽茎尖组织培养和植株再生研究[J].草
原与草坪,2002,(3):49-50.
Li Qing.Study on tissue culture with axilary buds and apicil-
lary buds of Astragalus adsurgens Pal[J].Grassland and
Turf,2002,(3):49-50.
[3] 赵佩铮.沙打旺在河北省的栽培与利用[J].中国草原,1980,
(4):25-29.
Zhao Peizheng.Cultivation and using of Astragalus adsurgens
Pal.in Hebei province[J].Grassland of China,1980,(4):25-
29.
[4] 王春疆,何为平,赵景峰,等.黄芪草新品系选育研究[J].中国
草地学报,2010,32(1):53-57.
Wang Chunjiang,He Weiping,Zhao Jingfeng,et al.Studies
on breeding new strain of Astragalus adsurgens×A.membra-
naceus[J].Chinese Journal of Grassland,2010,32(1):53-57.
[5] 高霞,赵景峰,何为平,等.黄芪杂交种RAPD指纹图谱及其亲
缘关系分析[J].种子,2011,30(1):27-30.
Gao Xia,Zhao Jingfeng,He Weiping,et al.Analysis on
RAPD fingerprints and genetic relationship of Astragalus hy-
brid[J].Seed,2011,30(1):27-30.
[6] 伊风艳,石凤翎,赵景峰,等.斜茎黄芪与膜荚黄芪杂交种的核
型分析[J].种子,2011,30(7):43-44,48.
Yi Fengyan,Shi Fengling,Zhao Jingfeng,et al.Karyotype a-
nalysis on hybrid between Astragalus adsurgens Pal.and As-
tragalus membranaceus(Fisch)Bge[J].Seed,2011,30(7):43-
44,48.
[7] 于林清.苜蓿种质资源系统评价与遗传多样性分析[D].呼和
浩特:内蒙古农业大学,2009.
Yu Linqing.Systematical evaluation on alfalfa germplasm and
genetic diversity analysis[D].Hohhot:Inner Mongolia Agri-
cultural University,2009.
[8] 张其鲁,陈香芝,张立全,等.小麦株型分类探讨[J].山东农业
科学,2006,(1):17-18.
Zhang Qilu,Chen Xiangzhi,Zhang Liquan,et al.Classifica-
tion of wheat plant types[J].Shandong Agricultural Sci-
ences,2006,(1):17-18.
[9] 乔善宝,王玉花,杨克诚,等.不同供体及不同回交次数对玉米
自交系 R08的改良效应[J].作物学报,2009,35(12):2187-
2196.
Qiao Shanbao,Wang Yuhua,Yang Kecheng,et al.Effects
contributed by different donor parents and backcross times on
R08improvement[J].Acta Agronomica Sinica,2009,35
(12):2187-2196.
[10] 聂永心,杨爱国,潘光堂,等.四川省32个常用玉米自交系产
量性状配合力分析[J].山东农业科学,2005,(3):16-18.
Nie Yongxin,Yang Aiguo,Pan Guangtang,et al.Analysis
on yield combining ability of 32common maize inbred line[J].
—811—
中国草地学报 2013年 第35卷 第2期
Shandong Agricultural Sciences,2005,(3):16-18.
[11] 张明海,张石胜,王海京.意大利蜜蜂授粉对沙打旺结实率的
影响[J].东北林业大学学报,2008,36(9):59-60.
Zhang Minghai,Zhang Shisheng,Wang Haijing.Effect of
polination by Italian bees on seed-setting rate of Astragalus
adsurgens Pal[J].Journal of Northeast Forestry Universi-
ty,2008,36(9):59-60.
Study on Cross Fruitfulness and Growth
Characteristics of Hybrids of Astragalus Linn.Plant
WANG Zhi-yong1,ZHAO Jing-feng1,SHI Feng-ling2,YI Feng-yan2,GAO Cui-ping2
(1.Grassland Working Station of Inner Mongolia,Hohhot 010020,China;2.College of Ecology
and Environmental Science,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010019,China)
Abstract:Using Astragalus adsurgens ×A.membranaceus as female parent,Astraglus membrana-
ceus(Fish.)Bge.as male parent,hybridization was conducted,the seed setting rate,seed vigor and seed-
ling survival rate were compared between inbred and backcross first generation.In addition,the female par-
ent above mentioned was crossed with A.adsurgens Pal.cv.Zahua(purple flower,white flower),Astrag-
alus dahuricus,A.adsurgens,A.adsurgens Pal.cv.Zhongsha No.2,Astraglus membranaceus respec-
tively,the growth characteristics of hybrids were studied.The results showed that seed setting rate of
backcross first generation was 73.55%,but the germination,survival rate of seedling on inbred and back-
cross first generation were much lower.Hybrid had a lot of branch,plant type was compact and vertical;
among 6hybrids,No.2,No.4and No.6were better in characteristics,but No.4had potential ability of
high yield.
Key words:A.adsurgens×A.membranaceus;Seed setting rate;Hybrid;Plant type
—911—
王智勇 赵景峰 石凤翎 伊风艳 高翠萍   黄芪属植物杂交结实性与杂交种生长特性研究