呼倫貝爾黃花苜蓿與紫花苜蓿雜交及優(yōu)異單株選育研究

楊偉光，李 紅，毛小桃，黃新育，楊 曌，柴 華

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

呼倫貝爾黃花苜蓿與紫花苜蓿雜交及優(yōu)異單株選育研究

楊偉光，李 紅，毛小桃，黃新育，楊 曌，柴 華

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

利用常規(guī)雜交育種技術(shù)，將國內(nèi)高產(chǎn)、抗寒品種龍牧801苜蓿(Medicagosativacv.Longmu No.801)和國外具有多葉性狀品種馴鹿苜蓿(M.sativacv. AC Caribou)與呼倫貝爾黃花苜蓿(Medicagofalcatacv.Hulunbeier)分別進(jìn)行正反雜交，統(tǒng)計(jì)雜交結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率、每莢種子數(shù)，并觀測F1代單株性狀。結(jié)果表明：父母本和正反交對雜交結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率和每莢種子數(shù)存在顯著影響(P<0.05)，其中，呼倫貝爾黃花苜蓿(♀)×引進(jìn)品種馴鹿苜蓿(♂)的結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率顯著高于其他雜交組合，且各組合正交顯著高于反交。從F1代雜交株中篩選出84個(gè)優(yōu)異單株和5株具有多葉性狀的優(yōu)異單株，其株高、莖葉比、分枝數(shù)和單株干重均顯著高于對照親本，可以作為育種材料進(jìn)行進(jìn)一步的選育。

黃花苜蓿；紫花苜蓿；種間雜交

苜蓿(Medicagosativa)是多年生豆科草本植物，因其產(chǎn)草量高、品質(zhì)好而被譽(yù)為牧草之王[1，2]，在全世界廣泛栽培，面積已達(dá)3 226萬hm2[3]。我國是亞洲最大的苜蓿生產(chǎn)國，已有2 000多年的栽培歷史。20世紀(jì)90年代初，我國苜蓿栽培面積約133萬hm2，居世界第6位[4]。近年隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，苜蓿面積有所增加，約260 萬hm2，年產(chǎn)干草2 500 萬t[5]。黑龍江省是我國畜牧業(yè)大省，苜蓿的種植在該省倍受關(guān)注，計(jì)劃“十二五”期間種植苜蓿66.7萬hm2[6]。由于黑龍江省地處高寒地區(qū)，抗寒高產(chǎn)的品種缺乏，選育既高產(chǎn)又具高抗寒性的苜蓿品種，一直是育種工作者的研究熱點(diǎn)。

雜交育種是一個(gè)古老的育種方法，雖已有200多年的歷史，但至今人們?nèi)园阉鳛橹匾挠N手段之一，俗稱常規(guī)育種[7]。由于黃花苜蓿與紫花苜蓿雜交易形成變異豐富的多變苜蓿類型，雜種優(yōu)勢強(qiáng)。故利用黃花苜蓿與紫花苜蓿進(jìn)行雜交選育苜蓿新品種的研究報(bào)道較多，且育成了一些生產(chǎn)上推廣的新品種和新類型[8-10]。如國外品種Grimm、Rembler、Cancreep和Walkabout等，國內(nèi)品種草原1號(M.sativa.cv.Caoyuan No.1)、草原2號(M.sativa.cv.Caoyuan No.2)、甘農(nóng)1號(M.sativa.cv.Gannong No.1)等[11]。選用黑龍江省主要抗寒、高產(chǎn)品種龍牧801苜蓿和國外具有多葉性狀品種馴鹿苜蓿分別與呼倫貝爾黃花苜蓿進(jìn)行正反交[12]，通過統(tǒng)計(jì)雜交結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率和觀測F1代的單株性狀，為選育雜交苜蓿新種質(zhì)奠定基礎(chǔ)，為雜交育種親本選配提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于松嫩平原的齊齊哈爾市富拉爾基區(qū)，地理位置為E 123°41′、N 47°15′，春季干旱多風(fēng)，冬季寒冷少雪，年均氣溫3 ℃，極端最高氣溫37.5 ℃，最低氣溫-39.5 ℃，≥10 ℃的積溫2 722.1 ℃，年均降水量450 mm，無霜期130 d；土壤為黑風(fēng)沙土，pH 7.4，肥力中等。

1.2 雜交材料及組合

雜交親本為國內(nèi)品種龍牧801苜蓿(縮寫為LM)、引進(jìn)品種為馴鹿苜蓿(縮寫為XL)，分別與呼倫貝爾黃花苜蓿(縮寫為HH)進(jìn)行正反交，共4個(gè)雜交組合(表1)。

表1 雜交組合Table1 The cross combinations of alfalfa

1.3 試驗(yàn)時(shí)間與方法

1.3.1 雜交 2010年6月15～7月1日在黑龍江省畜牧研究所苜蓿種質(zhì)資源圃，當(dāng)供試材料盛花期時(shí)，對單花發(fā)育的第Ⅲ期花蕾進(jìn)行人工去雄、套袋隔離[13]，次日9∶00～12∶00采新鮮的花粉進(jìn)行人工授粉、套袋、掛好標(biāo)簽，標(biāo)明父母本和雜交日期等信息，每個(gè)雜交組合做100朵小花，3次重復(fù)，8月統(tǒng)計(jì)各組合結(jié)莢數(shù)、每莢種子數(shù)、結(jié)莢率。

1.3.2 F1代材料種植 2011年4月5日，將2010年收獲的雜交種子以及對照親本龍牧801苜蓿、馴鹿苜蓿、呼倫貝爾黃花苜蓿于溫室育苗盒內(nèi)單粒單播進(jìn)行育苗，5月底進(jìn)行田間移栽，4個(gè)雜交組合和3個(gè)親本對照分7個(gè)小區(qū)移栽種植，株距、行距各60 cm，栽后及時(shí)灌水，單株做田間標(biāo)記，統(tǒng)計(jì)成活率，2012年觀測F1代越冬率和形態(tài)特征，篩選優(yōu)異單株。

1.3.3 觀測項(xiàng)目 株高：于初花期測量單株的絕對高度，即從地面到植株的最高部位；莖葉比：單株株叢于初花期刈割，將莖葉分離，風(fēng)干后單獨(dú)稱重，計(jì)算葉與莖的重量比；單株分枝數(shù)：初花期隨機(jī)選取5株，目測法觀察從根頸發(fā)出的分枝數(shù)；單株鮮重與干重：初花期隨機(jī)選取5株，刈割測量鮮重，自然風(fēng)干后測量干重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用EEXCEL和SAS 9.0軟件對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交結(jié)莢率及每莢種子數(shù)

4個(gè)雜交組合均獲得了雜交種子，父母本對結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率和每莢種子數(shù)存在顯著影響(P<0.05),結(jié)莢數(shù)和結(jié)莢率最高的均是HX組合，分別為58.0和65.3%，與其他3個(gè)組合存在顯著差異(P<0.05)，HL與LH正反交組合間存在極顯著差異(P<0.05)，表明正交與反交對結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率有顯著影響，而且正交的結(jié)莢率、結(jié)莢數(shù)、每莢種子數(shù)均大于反交。每莢種子數(shù)LH組合最低，與其他3個(gè)組合之間存在顯著差異，正反交HL與LH組合間差異顯著，而HX和XH組合間差異不顯著(表2)。

2.2 F1代成活率及越冬率

雜交組合F1代出苗率均低于對照親本(表3)，表明人工授粉雜交對種子的出苗率有影響，但差異不顯著(P>0.05)，而各雜交組合間的出苗率由高到低為HL>LH>HX>XH，組合間差異不顯著(P>0.05)。移栽成活率和越冬率各雜交組合和對照親本均達(dá)到了90%以上，雜交組合與對照親本沒有顯著的差異(P>0.05)，各組合間差異不顯著(P>0.05)。

表2 雜交組合結(jié)莢統(tǒng)計(jì)Table2 The statistics of pod bearing rate of cross combinations of alfalfa

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

表3 F1代成活率及越冬率Table3 Survival rate and overwintering percentage of the first generation alfalfa plants

注：越冬率為2012年返青后測得

2.3 優(yōu)選單株

2.3.1 直立型高產(chǎn)苜蓿 通過田間目測觀察F1代株型，發(fā)現(xiàn)黃花苜蓿與龍牧801苜蓿、馴鹿苜蓿雜交，雜種優(yōu)勢較明顯，其F1代在株型(直立、半直立)、株高、分枝數(shù)、花色等性狀上變異幅度較大，以株型直立、分枝數(shù)多、葉大、長勢健旺為育種目標(biāo)，從各雜交組合中篩選出84個(gè)優(yōu)異單株，其中，HL組合21株，記為HL-21，LH組合16株，記為LH-16，HX組合26株、記為HX-26，XH組合21株，記為XH-21，各組合和對照隨機(jī)選取10株，測其第1茬花期株高、分枝數(shù)、莖葉比、單株干重(表4)。結(jié)果表明：不同親本組合與對照F1代的株高、分枝數(shù)、莖葉比和單株干重差異顯著(P<0.05)，其中HX-26不論株高、分枝數(shù)、莖葉比，還是單株干重均最高，且與XH-21、對照親本XL、HH差異顯著(P<0.05)，表明呼倫貝爾黃花苜蓿與馴鹿苜蓿正反交的F1代優(yōu)選單株性狀存在顯著差異，且正交雜種優(yōu)勢大于反交，呼倫貝爾黃花苜蓿與龍牧801苜蓿正反交表現(xiàn)相同。呼倫貝爾黃花苜蓿與馴鹿苜蓿雜交的雜種后代優(yōu)選單株性狀較優(yōu)，雜種優(yōu)勢較強(qiáng)。

表4 直立型高產(chǎn)苜蓿單株性狀Table4 The characters of erect type and high yield alfalfa

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.3.2 多葉高產(chǎn)苜蓿 紫花苜蓿為三初復(fù)葉，一般國內(nèi)品種很少有多葉的品種，而引進(jìn)的國外品種大多具有多葉性狀。馴鹿苜蓿具有多葉性狀，一般以5,7葉居多。在XH組合的F1代中發(fā)現(xiàn)10株具有多葉性狀，以5,7葉居多。6葉相對較少(圖1)。

通過觀測具有多葉性狀的10株材料，發(fā)現(xiàn)有3株長勢較弱，株高較矮，分枝數(shù)較少，另有2株長勢一般，故淘汰此5株材料，保留其他5株材料，記XH-5，于第1茬初花期測定株高、分枝數(shù)、單株葉片數(shù)，多葉數(shù)、莖葉比和單株干重，對照親本隨機(jī)取5株進(jìn)行測定(表5)。經(jīng)方差分析，多葉單株XH-5的多葉性狀與親本馴鹿苜蓿差異不顯著(P>0.05)，但株高、分枝數(shù)、單株葉片數(shù)、莖葉比和單株干重均優(yōu)于2個(gè)親本，且存在顯著差異(P<0.05)，表明篩選的5株多葉苜蓿遺傳了親本馴鹿苜蓿的多葉性狀，且綜合性狀較優(yōu)，可以作為目標(biāo)優(yōu)選單株。

圖1 多葉苜蓿葉形態(tài)Fig.1 The shape of multifoliator plant of alfalfa

表5 多葉單株苜蓿性狀Table5 The characters of multifoliator plants of alfalfa

3 討論與結(jié)論

(1)苜蓿屬于異花授粉植物，在地理、遺傳、生態(tài)方面差異大的親本具有基因多樣性的可能性較大，雜交后能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢[14]。紫花苜蓿和黃花苜蓿的雜交模式是苜蓿育種工作中雜種優(yōu)勢利用的潛在資源，紫花苜蓿和黃花苜蓿雜交的雜種優(yōu)勢不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量優(yōu)勢上，還表現(xiàn)在返青、抗寒、株高、成熟度、秋眠性等農(nóng)藝性狀以及牧草品質(zhì)上[15，16]。研究采用呼倫貝爾黃花苜蓿與國外品種馴鹿苜蓿、龍牧801苜蓿雜交，均獲得了雜交種子，雜種變異范圍較大，雜種F1代表現(xiàn)出較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢，與Riday[17]、Segovia-Lerma[18]、紀(jì)榮花[19]、吳永敷等[20]的研究結(jié)果相一致。從F1代雜交株中篩選出來自4個(gè)正反交組合的84個(gè)優(yōu)異單株，和5株遺傳了馴鹿親本多葉性狀的優(yōu)異單株，株高、莖葉比、分枝數(shù)、單株干重均顯著(P<0.05)高于對照親本，可以作為高產(chǎn)、抗寒育種目標(biāo)材料。

(2)不同親本組合、品種間的正反交對結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率和每莢種子數(shù)存在顯著影響(P<0.05)，呼倫貝爾黃花苜蓿(♀)×馴鹿苜蓿(♂)(正交)的結(jié)莢數(shù)、結(jié)莢率顯著高于馴鹿苜蓿(♀)×呼倫貝爾黃花苜蓿(♂)(反交)、呼倫貝爾黃花苜蓿(♀)×龍牧801苜蓿(♂)(正交)和龍牧801苜蓿(♀)×呼倫貝爾黃花苜蓿(♂)(反交)，且4個(gè)雜交組合正交的結(jié)莢率、結(jié)莢數(shù)、每莢種子數(shù)均顯著(P<0.05)大于反交。其F1代出苗率組合間沒有差異，但低于對照親本，移栽成活率和越冬率沒有明顯差異(P>0.05)。

(3)試驗(yàn)進(jìn)行了黃花苜蓿與紫花苜蓿、國內(nèi)苜蓿與國外苜蓿、國內(nèi)苜蓿與國內(nèi)苜蓿間的雜交，就試驗(yàn)結(jié)果看，國外紫花苜?！羾鴥?nèi)黃花苜蓿的雜種后代優(yōu)勢強(qiáng)于國內(nèi)紫花苜?！咙S花苜蓿雜種后代，但由于品種少、組合少，還需進(jìn)一步充分證明這一結(jié)論。

[1] 陳寶書.牧草飼料作物栽培學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2001:208.

[2] 康愛民,龍瑞軍,師尚禮,等.苜蓿的營養(yǎng)與飼用價(jià)值[J].草原與草坪,2002(3):31-33.

[3] 周敏.中國苜蓿栽培史初探[J].草原與草坪,2004(1):44-46.

[4] 韓建國,王一文,高洪文.紫花苜蓿的種子生產(chǎn).首屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集[C]∥北京:中國草原學(xué)會，北京市農(nóng)村工作委員會,2001：21-25.

[5] 王明利.推動苜蓿產(chǎn)業(yè) 全面提升我國奶業(yè)[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)問題，2010(5):22-25.

[6] 李紅,楊偉光.黑龍江省苜蓿育種及苜蓿產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與對策[C]∥中國草學(xué)會牧草育種專業(yè)委員會第十二次學(xué)術(shù)研討會論文集,哈爾濱：2013.

[7] 云錦鳳,米福貴,楊青川,等.牧草育種技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:84.

[8] 蘇加楷.中國牧草新品種選育的回顧與展望[J].草原與草坪,2001(4):3-8.

[9] 顧壘,畢玉芬.轉(zhuǎn)基因苜蓿研究的現(xiàn)狀和前景[J].草原與草坪,2004(1):17-21.

[10] 王運(yùn)濤,于林清,薩仁.苜?？购匝芯窟M(jìn)展[J].草原與草坪,2012,32(3):91-95.

[11] 王俊杰.中國黃花苜蓿野生種質(zhì)資源研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[12] 王鐵梅,盧欣石.內(nèi)蒙古干旱草原區(qū)紫花苜蓿引種評價(jià)[J].草原與草坪,2009(5):46-49.

[13] 劉淑明．苜蓿的開花習(xí)性及其雜交技術(shù)的研究[J]．中國草地，1996(2):7-10.

[14] 蔡麗艷.苜蓿雄性不育系雜交種牧草產(chǎn)量優(yōu)勢形成機(jī)理研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2010：80.

[15] Riday H,Brummer E C.Heterosis of agronomic traits in alfalfa[J].Crop Science,2002,42:1081-1087.

[16] Riday H,Brummer E C.Persistence and Yield Stability of In-tersubspecific Alfalfa Hybrids[J].Crop Science,2006,46(3):1058-1063.

[17] Riday H,Brummer E C.Forage yield heterosis in alfalfa[J].Crop Science,2002,42(3):716-723.

[18] Segovia-Lerma A,Murray L W,Townsend M S,etal.Population-based diallel analyses among nine historically recognized alfalfa germplasms[J].Theor Appl Genet,2004,109:1568-1575.

[19] 紀(jì)榮花，于磊，魯為華.不同苜蓿品種建植當(dāng)年田間生長發(fā)育與根系特征的比較[J].草原與草坪,2011(5):21-25.

[20] 吳永敷.黃花苜蓿與紫花苜蓿種間雜交育種研究報(bào)告[J].中國草原,1979(2):27-33.

Preliminary study on intervarietal hybridization betweenMedicagofalcatacv.Hulunbeier andMedicagosativaand screening

YANG Wei-guang, LI Hong, MAO Xiao-tao,HUANG Xin-yu,YANG Zhao, CHAI Hua

(InstituteofAnimalSciencesofHeilongjiangProvince,Qiqihar161005,China)

The intervarietal hybridizations betweenMedicagofalcataL.cv.Hulunbeier and two varieties of alfalfa (Medicagosativa),including local alfalfa of Longmu No.801 with high-yield and cold hardiness and abroad alfalfa Caribou with more leaves.The pod numbers, seed-set rate, seeds per pod and the characters of F1 were measured. The results showed that there were significant differences in pod numbers,seed-set rate and seeds per pod under parent plants and reciprocal cross, the pod numbers and seed-set rate of Hulunbeier(♀)×Caribou(♂) were significantly higher than that in other cross combinations, and the indices in crosses were significantly higher than that in reciprocal crosses.The selected elite individuals of 84 and 5 multifoliator plants,the plant height,stem-leaf ratio,branch number and forage yield per plant were superior to their parents.

Medicagofalcata;M. facata;Interspecifichybridization

2014-02-17；

2014-09-25

國家科技支撐計(jì)劃(2012BAD12B05-1)；國家科技支撐計(jì)劃(2011BAD17B01)；齊齊哈爾市國際合作項(xiàng)目(GJHZ-201202)；2013年黑龍江省財(cái)政廳自擬課題資助

楊偉光(1983-)，男，內(nèi)蒙巴盟人，助理研究員，碩士，主要從事牧草育種與栽培研究。 E-mail：anda580@163.com 李紅為通訊作者。

S 541.035

A

1009-5500(2015)01-0053-05