16個國外鴨茅種質材料引種與初步評價

徐 倩，才宏偉，劉藝杉，王赟文

(1.中國農業(yè)大學動物科學技術學院草業(yè)科學系，北京 100193； 2.中國農業(yè)大學農業(yè)與生物技術學院植物遺傳育種系，北京 100193； 3.北京克勞沃草業(yè)技術開發(fā)中心，北京100029)

鴨茅(Dactylisglomerata)是一種優(yōu)良的叢生型冷季禾本科鴨茅屬牧草，原產于歐洲、北非和亞洲溫帶地區(qū)[1]，現(xiàn)在北美、歐洲、大洋洲和亞洲廣泛種植[2-3]。鴨茅葉量豐富，草質柔嫩，牛、羊、馬、兔等均喜食，可用作放牧或制作干草[4]，也可收割青飼或制作青貯飼料，具有很好的利用價值。鴨茅抗逆性較強，表現(xiàn)出一定的耐旱、耐熱、耐瘠薄和耐蔭能力，是栽培草地建植、天然草地改良與植被恢復選用的重要草種之一，在我國的云貴高原、四川盆地、華北、西北、東北和華中地區(qū)均有種植，適應性廣泛。

按染色體數(shù)目的不同，鴨茅有四倍體和二倍體兩種類型，兩種倍型分別包含多個亞種，相同倍型的不同亞種之間可自由雜交。根據(jù)起源、形態(tài)及生長特征，鴨茅又可分為歐洲型和地中海型，歐洲型的特點是夏季生長，冬季休眠；而地中海型則相反，夏季休眠，冬季生長。目前國外栽培利用的鴨茅品種主要是起源于歐洲的四倍體鴨茅亞種(D.glomeratasubsp.glomerata)，二倍體鴨茅亞種栽培利用較少[6]。我國野生鴨茅資源主要分布于西南橫斷山區(qū)，有二倍體和四倍體野生類型[7]。在新疆天山山脈的森林邊緣地帶也有分布，并散見于大興安嶺東南坡地[4]。我國野生鴨茅種質資源的收集、評價與利用以西南地區(qū)分布的種質材料為主，從形態(tài)學、遺傳學、農藝學和分子標記檢測等方面，開展了大量的遺傳多樣性與栽培品種選育研究[6-15]。除1個國外引進品種外，我國選育獲得的鴨茅品種僅有3個，與日本和歐美等發(fā)達國家相比，還存在很大差距。

為豐富我國鴨茅種質資源，積極利用國外選育獲得的品種或種質材料，促進我國鴨茅新品種選育工作，本研究參考多種牧草的種質資源形態(tài)學研究的方法[16-18]，選取16個國外引進的野生鴨茅亞種或育成品種材料在北京種植，進行初步的田間形態(tài)學性狀觀測，旨在為鴨茅不同倍性材料的遺傳學分析與選育利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗地自然概況 試驗于2008-2009年在北京東郊克勞沃草業(yè)技術開發(fā)中心雙橋科研與生產基地進行。試驗地地勢平坦、開闊，光照、通風條件良好，土壤質地為砂質土壤，土壤熟化程度高。試驗地位于華北平原北端，39°34′ N，116°28′ E，海拔50 m，為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。年平均氣溫10～12℃，年平均降水量為595 mm，其中75%集中在6-8月[19]。

1.2試驗材料 參試的16個種質材料當中，包括9個日本鴨茅育成品種，來自日本草地畜產種子協(xié)會飼料作物研究所，均為首次引入我國的種質材料；7個野生鴨茅種質，來自美國植物引種試驗站(表1)，其中PI316209和PI538922國內已有引進與評價研究[12]，其余5份材料目前在我國尚未有評價報道。

表1 試驗材料及其來源

1.3試驗設計 由于各參試材料收集到的種子數(shù)量少，試驗按育苗后移栽的方式進行，每個材料觀測評價50株，按15株為一個重復，每個參試材料重復3次。具體試驗過程為：2008年7月溫室育苗，當年10月將幼苗移至北京東郊的克勞沃草業(yè)技術開發(fā)中心雙橋基地種植，株行距50 cm×50 cm。

1.4測定項目

1.4.1物候期 對每個品種2009年的返青期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期和完熟期分別進行觀測記錄，各生育期以50%的植株達到發(fā)育階段為依據(jù)。

1.4.2形態(tài)學性狀 參考彭燕等[11]選用的測定指標和方法，對每個品種分別進行以下性狀觀測：1)抽穗期營養(yǎng)器官性狀：葉長、葉寬、株高、節(jié)間長度、莖粗、旗葉長度、旗葉寬度；2)花序性狀：花序長度、花序寬度；3)穗部性狀：小穗長度、小穗寬度；4)種子性狀：種子長度、種子寬度、種子千粒重。

1.5數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件，對各參試材料不同觀測性狀的觀測值進行單因素方差分析。根據(jù)14個性狀的平均值，在進行標準化處理后，對其中15個參試材料進行聚類分析。

2 結果與分析

2.1物候期 參試的16個國外鴨茅材料，2008年10月育苗移栽后，2009年3月開始返青。各參試材料在測試期間，均能安全越冬。除了從西班牙采集的野生鴨茅種質PI237601外，其他的15份參試材料在北京地區(qū)均能完成全生育期，而PI237601材料在觀測當年未結種子。參試的9個日本育成品種當中，早生綠、春自慢和Barkas成熟期較早，均為97 d，而丘綠成熟期最晚，生育期為104 d(表2)。野生種質當中，PI283241和PI538921成熟最早，生育期均為93 d，二倍體的3份種質材料PI316209、PI420744和PI538922成熟最晚，生育期為106～108 d(表2)。根據(jù)各參試材料已有的染色體倍性信息，初步分析參試的四倍體材料普遍比二倍體材料的返青期早(表2)。

2.2形態(tài)學性狀 參試的16份鴨茅種質材料之間，14項觀測指標均不同程度地達到極顯著(P<0.01)或顯著水平(P<0.05)(表3)。其中，來自西班牙的PI237601材料植株矮小，長勢較其他材料差，不能正常結實，表現(xiàn)出明顯的不適應性。從參試材料在14項觀測性狀上的表現(xiàn)來看，種子千粒重、花序寬度、旗葉長度、葉片長度和節(jié)間長度等性狀變異范圍較大，而種子寬度性狀的變異范圍最小，變異系數(shù)為10.1%(表3)。

表2 2009年鴨茅參試材料物候期觀測

2.3參試材料形態(tài)學性狀的聚類分析 根據(jù)以上形態(tài)學觀測結果，剔出具有明顯不適性的PI237601材料后，對其余的15個參試材料的14個性狀數(shù)據(jù)進行標準化處理，然后進行聚類分析，可以初步劃分為四大類(圖1)。

A類：包括‘豐綠’和‘春自慢’2個日本育成品種，以及PI316209、 PI420744和 PI538922共3個野生材料，均為二倍體材料，其中前2個均為鴨茅亞種D.glomeratasubsp.lobata，第3個為鴨茅亞種D.glomeratasubsp.woronowii。

B類：為來自俄羅斯的鴨茅亞種D.glomeratasubsp.lobata野生材料PI538921，主要特點是旗葉較寬。

C類：包括‘Barkas’、‘丘綠’、‘早生綠’、‘北綠’、‘牧場綠’5個日本育成品種和屬于鴨茅亞種D.glomeratasubsp.smithii的PI441032，以及屬于鴨茅亞種D.glomeratasubsp.lobata的PI283241，這類的主要特點是植株較為高大，種子千粒重較高。

D類：包括‘夏綠’、‘秋綠Ⅱ’2個日本育成品種。

圖1 15個鴨茅表型性狀歐氏距離聚類圖

表3 鴨茅主要表型性狀差異分析

3 討論與結論

3.1物候期 對16份國外鴨茅種質材料的引種種植與初步觀測發(fā)現(xiàn)，參試的種質材料大部分能適應北京地區(qū)，在移栽后第2年能完成整個生育周期，只有來源于西班牙的野生種PI237601不能結實。已知染色體倍性的材料當中，四倍體材料的返青期、開花期總體早于二倍體，這與Lumaret和Gulilerm[20]研究的鴨茅四倍體比二倍體開花早的結論相符合。

3.2表型性狀 通過對這16份材料的表型性狀的觀測分析可以看出，參試的材料形態(tài)學差異較大。從測試的14項形態(tài)學指標當中，種子千粒重、花序寬度、旗葉長度、葉片長度和節(jié)間長度等性狀變異范圍較大，變異系數(shù)均大于20%。這與彭燕等[11]對以國內野生鴨茅種質為主的形態(tài)學多樣性研究結果一致。種子長度和種子寬度變異最小，其次是旗葉寬度、小穗長度和葉片寬度變異較小。

3.3聚類分析 參試的16份鴨茅種質材料當中，除不能完成全生育期的PI237601之外，其余15份材料可劃分為4類，其中3個二倍體鴨茅種質材料聚為一類，與其他四倍體材料存在明顯差異。謝文剛等[12]的研究結果表明，鴨茅的遺傳多樣性與地理來源和氣候類型存在一定的關系，我國收集的鴨茅野生種質與亞洲、歐洲、美洲、大洋洲和非洲等其他地域收集的種質之間存在明顯的遺傳差異。本研究與謝文剛等[12]的研究中均包括了PI316209和PI538922兩份種質材料，本研究從形態(tài)學性狀將PI316209和PI538922劃分為一類的結果與謝文剛等用SSR分子標記的分析結果基本一致。本研究引進的鴨茅種質對豐富我國鴨茅種質資源，為進一步開展鴨茅遺傳學及品種選育具有一定的作用。

[1] Gauthier P,Lumaret R,Bedecarrals A E.Differentiation and coexistence of two paratactic tetraploid subspecies of cocksfoot (Dactylisglomerata) in the Alps[J].New Phyotlogist,1998,139:741-750.

[2] Lumaret R.Cytologygenetics,evolution in the genusDactylis[J].Critical Reviews in Plant Science,1988(7):55-91.

[3] Casler M D,Fales S L,McElroy A R,etal.Genetic progress form 40 years of orchardgrass breeding in North America measured under hay management[J].Crop Science,2000,40:1019-1025.

[4] 潘全山,張新全.禾本科優(yōu)質牧草——黑麥草、鴨茅[M].北京：臺海出版社,2000:103.

[5] 王棟.牧草學各論[M].南京:江蘇科技出版社，1989:76-78.

[6] 鐘聲，黃梅芬，段新慧.中國西南橫斷山區(qū)的野生鴨茅資源[J].植物遺傳資源學報，2010,11(1):1-4.

[7] 彭燕,張新全.鴨茅種質資源多樣性研究進展[J].植物遺傳資源學報,2003,4(2):179-183.

[8] 張新全，杜逸，鄭德成.鴨茅二倍體和四倍體生物學特性的研究[J].四川農業(yè)大學學報，1996，14(2)：202-206.

[9] 鐘聲，杜逸，鄭德成,等.二倍體鴨茅農藝性狀的初步研究[J].草地學報，1997(1):54-61.

[10] 鐘聲，杜逸，鄭德成,等.野生四倍體鴨茅農藝性狀的初步研究[J].草業(yè)科學，1998，15(2):20-23.

[11] 彭燕，張新權，曾兵.野生鴨茅植物學形態(tài)特征變異研究[J].草業(yè)學報,2007,16(2):69-75.

[12] 謝文剛，張新全，馬嘯，等.鴨茅種質遺傳變異及親緣關系的SSR分析[J].遺傳，2009,31(6):654-662.

[13] 曾兵，張新全，楊武云，等.SSR在鴨茅種質資源遺傳多樣性研究中的應用初探[J].西南農業(yè)學報，2006，19(6):1028-1033.

[14] 謝文剛,張新全,彭燕,等.鴨茅SSR-PCR反應體系優(yōu)化及引物篩選[J].分子植物育種,2008,6(2):381-386.

[15] 張新全，杜逸，鄭德成，等．鴨茅染色體核型分析[J]．中國草地，1994(3)：55-57.

[16] 李培英，孫宗玖，阿不來提.偃麥草種質資源外部性狀變異及其形態(tài)類型的初步研究[J].草業(yè)科學，2010，27(1)：71-78.

[17] 劉江，陳興福，楊文鈺，等.四川盆地麥冬的種質資源的形態(tài)特征變異分析[J].草業(yè)學報，2010,19(1):143-150.

[18] 姚慶群，白昌軍，王文強，等.22份禾本科牧草種質適應性評價[J].草業(yè)科學，2009，26(6)：84-89.

[19] 陳鵬，蘇德榮.地下滴灌對草坪土壤水分及根系分布的影響[J].灌溉排水學報，2008,27(6):48-50.

[20] Lumaret R,Gulilerm J L.Polyploidy and habitat differentiation inDactylisglomerataL. from Galicia [J].Oecologia,1987,73(3):436-446.