國家牧草種質中期庫豆科植物種子監(jiān)測和擴繁時間的判定

張 義，馬金星，王顯國，王小山，王梅娟，魏雨其

(1.農(nóng)業(yè)部全國畜牧總站，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學，北京 100094；3.揚州大學，江蘇 揚州 225009)

國家牧草種質中期庫豆科植物種子監(jiān)測和擴繁時間的判定

張 義1，馬金星1，王顯國2，王小山3，王梅娟1，魏雨其2

(1.農(nóng)業(yè)部全國畜牧總站，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學，北京 100094；3.揚州大學，江蘇 揚州 225009)

以38種1 153份豆科植物種子為研究對象，測定了其在中期庫儲存4～7年后種子發(fā)芽率的變化狀況，判斷是否需要繼續(xù)監(jiān)測或直接擴繁。結果表明：5年后無需監(jiān)測直接擴繁的種子有飯豆、柱花草、田菁、小豆和銀合歡等5種(同一草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比小于5%且發(fā)芽率升高的份數(shù)占總數(shù)的百分比大于70%)；無需監(jiān)測無需擴繁的種子有白三葉、雜三葉、黃花苜蓿、黃芪、野大豆等9種(發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比大于60%)；需要監(jiān)測的種子有紫花苜蓿、沙打旺、草木樨、巖黃芪、紅豆草等24種(發(fā)芽率變化在以上2個范圍之外，則需要繼續(xù)監(jiān)測)。

中期庫；豆科植物種子；發(fā)芽率；監(jiān)測及擴繁

牧草種質資源是在長期歷史演化過程中，由于突變、基因交流、隔離和遺傳分化，經(jīng)過自然選擇和人工選擇而形成，蘊藏著豐富的基因資源，具有物種多樣性和遺傳多樣性，但是隨著人類活動的加劇，生態(tài)環(huán)境的惡化，牧草物種多樣性及其遺傳多樣性正受到嚴重威脅，從當前利用和長遠持續(xù)利用出發(fā)，搶救和保護遺傳多樣性已刻不容緩。展望21世紀的我國牧草育種，應從高產(chǎn)、優(yōu)質、抗病蟲和抗逆性幾方面努力，培育出更多更好的新品種。建立和完善牧草種質資源保護體系、牧草育種體系和良種繁育體系，可加速我國牧草種子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。

我國從“七五”期間開始興建牧草種質資源中期庫，自1991年11月建成投產(chǎn)到2013年底,共收集保存3萬多份種質，隸屬13個科50個屬91個種，其中，保存豆科牧草1 153份，苜蓿屬453份，三葉草屬129份，柱花草屬85份，在中期庫內保存超過5年以上的已經(jīng)達到1 042份。各種牧草種質隨著貯藏時間的延長生活力必定有所下降，份的貯藏數(shù)量也因抽樣進行生活力監(jiān)測及育種家的提取利用而逐漸減少。根據(jù)《草種質資源繁殖更新技術規(guī)程》，當種子發(fā)芽率降至60%以下，或初始發(fā)芽率的60%時，需要進行繁殖更新。但是，隨著種質庫內保存的種質材料的數(shù)量日益增多，很難實現(xiàn)通過監(jiān)測種質庫內的每一份材料來判斷其是否需要更新。因此，通過總結分析多年來國家種質中期庫中的38種豆科植物種子的監(jiān)測結果，以探討每一草種的耐貯特性及變化規(guī)律，為確定每一草種的監(jiān)測時間，繁殖更新時間，及制定草種質監(jiān)測標準提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試草種

豆科植物38種，共計1 153份種子材料(表1)。

1.2 中期庫貯藏條件

中期庫貯藏的標準是保證種質材料保存10～20年，發(fā)芽率不低于85%。中期庫的保存條件因地而異，如美國西部地區(qū)植物引種站的保存條件為不密封包裝，溫度4 ℃，相對濕度35%，種子含水量10%～12%。IBPGR保存官員的要求是不密封包裝，溫度10 ℃，相對濕度20%，種子含水量7%～9%；密封包裝時種子含水量7%，溫度<15 ℃；對不耐貯藏的種子含水量為4%，溫度為5 ℃。美國中期庫的條件為溫度0 ℃和種子含水量5%以上。我國作物品種資源研究所所長江朝余提出溫度為-5 ℃，相對濕度40%～50%，種子含水量10%～12%，不密封。如果入庫含水量為8%～9%，且采用密封保存，其保存年限將會延長。

表1 1153份豆科植物種子概況Table1 Information of 1 153 leguminous seeds

1.3 發(fā)芽方法

采用培養(yǎng)皿濾紙法進行種子萌發(fā)試驗。選飽滿的受體種子，用5%的HgCl2消毒5 min。分別將種子置于已消毒并放有消毒濾紙的培養(yǎng)皿，每個培養(yǎng)皿放50粒種子，然后用浸提液浸濕，蒸餾水作對照，每個處理設3次重復，將培養(yǎng)皿置于人工氣候箱培養(yǎng)，并使濾紙始終保持濕潤，每天光照8 h，黑暗16 h。在發(fā)芽期間每日對發(fā)芽的種子檢測，記錄發(fā)芽粒數(shù)。待發(fā)芽試驗結束后，觀察記錄正常種苗、不正常種苗、新鮮未發(fā)芽、硬實以及死種子的數(shù)量，并按照《牧草種子檢驗規(guī)程(GB/T2930-2001)》計算種子發(fā)芽率，根據(jù)最適發(fā)芽條件確定計數(shù)時間，以種子發(fā)芽率達到50%以上的天數(shù)為初次計數(shù)時間，以種子達到最大發(fā)芽率的天數(shù)為末次計數(shù)時間。

發(fā)芽率=(發(fā)芽終期全部正常種苗數(shù)/供試種子數(shù))×100%

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

應用Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算。將各種種子屬名、種名、監(jiān)測總份數(shù)、入庫前的發(fā)芽率、監(jiān)測的發(fā)芽率以及發(fā)芽率的變化、發(fā)芽率升高或不變的份數(shù)所占比例、發(fā)芽率降低小于20%的份數(shù)所占比例和發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)所占比例進行計算統(tǒng)計。

2 結果與分析

在-18 ℃條件下貯藏4～7年，38種豆科植物種子中有19種發(fā)芽率平均值降低，19種發(fā)芽率不變或有升高(表2～3)，包括紫花苜蓿、沙打旺、紫云英、毛葉苕子、柱花草等在內的19種監(jiān)測植物種子發(fā)芽率經(jīng)儲藏后降低，其中，田菁、小豆、銀合歡降低達到或接近50%，飯豆、柱花草、豇豆發(fā)芽率的降低超過20%。同1個草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比大于60%的有飯豆、柱花草、田菁、小豆和銀合歡5種；同1個草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)所占比例均在5%～60%的有12種，包括雜花苜蓿、紫花苜蓿、巖黃芪、沙打旺、紫云英、毛苕子、紅豆草、箭筈豌豆、野豌豆、豇豆、綠豆和豌豆；同1個草種發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比小于5%但發(fā)芽率升高的份數(shù)所占的比例不到70%的有草木樨黃芪和錦雞兒2種(圖1)。

表2 發(fā)芽率降低的種類及其監(jiān)測結果Table2 Test results of species with decreased germinate rate

表3 發(fā)芽率升高的種類及其監(jiān)測結果Table3 Test results of species with increased germinate rate

圖1 發(fā)芽率平均值降低的種類及其監(jiān)測結果Fig.1 Test results of species with decreased germinate rate

白花草木樨、草木樨、黃花草木樨、白三葉、紅三葉、絳三葉等19種牧草種子發(fā)芽率不變或升高，其中，野大豆和竹豆發(fā)芽率的升高接近50%，黃花草木樨、雜三葉達30%，扁豆發(fā)芽率幾乎無變化。同1個草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)所占比例小于5%且發(fā)芽率升高份數(shù)所占比例大于70%的有9種，包括白三葉、絳三葉、雜三葉、黃花苜蓿、天藍苜蓿、黃芪、木藍、野大豆和竹豆；發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)所占的比例如在5%～60%的有8種，包括白花草木樨、草木樨、黃花草木樨、紅三葉、胡枝子、扁豆、蠶豆和紫穗槐；同1個草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)所占比例小于5%但發(fā)芽率升高的份數(shù)所占比例小于70%的有百脈根和豬屎豆2種(表3)。

草木樨屬的3個草種以及車軸草屬的4個草種的發(fā)芽率均表現(xiàn)出較為一致變化趨勢，即在中期庫中儲藏4～7年后發(fā)芽率呈升高的趨勢，而苜蓿屬的4個種類和黃芪屬的5個種類則在屬內表現(xiàn)差異，經(jīng)儲藏后發(fā)芽率部分升高、部分降低。

圖2 發(fā)芽率平均值升高的種類及其監(jiān)測結果Fig.2 Test results of species with increased germinate rate

3 討論與結論

國際植物遺傳資源委員會(IPBGR)建議，發(fā)芽率低于85%或活種子樣品數(shù)量減少到低于400粒種子時，異花授粉雜合型種質少于1 000粒種子時即要進行種質繁殖更新，確保種質的安全貯藏[2]。我國目前對各種草種質尚未有監(jiān)測標準，IPBGR認為，85%的發(fā)芽率為作物種子繁殖更新指標最安全。但此標準較高，不符合我國國情及草種質貯藏實際情況，許多草種子入庫時的發(fā)芽率也沒有達到此標準。

此次研究將同1個草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比小于5%，且發(fā)芽率升高的份數(shù)占總數(shù)的百分比大于70%，作為不進行監(jiān)測亦不需擴繁的標準。將同1個草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比大于60%，作為5年后無需監(jiān)測直接擴繁的標準。將同1個草種，發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比大于5%，且發(fā)芽率降低超過20%的份數(shù)占總數(shù)的百分比小于60%，作為監(jiān)測確定是否需要擴繁的依據(jù)。

豆科種子硬實性與種子的耐貯藏性密切相關。種子隨著貯藏期的延長，硬實率下降，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)也在降低。監(jiān)測的38種共1 153份豆科種子材料，白三葉、絳三葉、雜三葉、黃花苜蓿、天藍苜蓿、黃芪、木藍、野大豆和竹豆等種子，在收獲后種子的硬實率高，休眠期長，表現(xiàn)出較好的耐貯藏性，而飯豆、田菁、小豆、銀合歡、柱花草表現(xiàn)出較差的耐貯藏性。已有研究表明，豆科牧草中苜蓿屬、三葉草屬、草木樨屬及百脈根屬種子的硬實率高壽命很長[3]，較耐貯藏?？梢娭参飳賰炔煌N種子可能存在共性，通過監(jiān)測同屬植物得出一定規(guī)律，以期指導陸續(xù)入庫的其他同屬種子的監(jiān)測工作，如三葉草屬、草木樨屬儲藏5年后種子不需直接擴繁，應繼續(xù)監(jiān)測或無需監(jiān)測，但要做出更確切的結論還需要更多種類種子的數(shù)據(jù)支持。

10年以后是否需要監(jiān)測或擴繁，需要對5年后需要監(jiān)測和無需監(jiān)測的種子發(fā)芽率的變化情況進行又一輪分析，以確定各種類種子的擴繁時間。大范圍的、系統(tǒng)的、規(guī)律的監(jiān)測和分析有利于準確地指導后期的監(jiān)測工作。

根據(jù)標準得出中期庫中儲藏5年后無需監(jiān)測直接擴繁的草種有5種，飯豆、柱花草、田菁、小豆和銀合歡；需要監(jiān)測的有24種，雜花苜蓿、紫花苜蓿、巖黃芪、沙打旺、紫云英、毛苕子、紅豆草、箭筈豌豆、野豌豆、豇豆、綠豆、豌豆、草木樨黃芪、錦雞兒、白花草木樨、草木樨、黃花草木樨、紅三葉、胡枝子、扁豆、蠶豆、紫穗槐、百脈根和豬屎豆；無需監(jiān)測無需擴繁的有9種，白三葉、絳三葉、雜三葉、黃花苜蓿、天藍苜蓿、黃芪、木藍、野大豆和竹豆。

[1] 蘇加楷．北京：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．

[2] 陳叔平．種質資源低溫保存原理和技術[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1995：177-118．

[3] 韓建國．牧草種子學[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)大學出版社，2010：181．

中國草學會教育專業(yè)委員會第十三次草學專業(yè)教育與教學研討會在西藏林芝召開

2014年8月25日至26日，“中國草學會教育專業(yè)委員會第十三次草學專業(yè)教育與教學研討會”在西藏林芝召開，來自全國 31所高校和科研單位的110余名代表參加了會議。西藏大學農(nóng)牧學院副院長鄭維列教授致歡迎詞，中國草學會教育專業(yè)委員會主任委員、甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院院長師尚禮教授致開幕詞。

會議緊緊圍繞“我國草學教育發(fā)展的現(xiàn)狀與對策”這一主題，針對當前草學教育的現(xiàn)狀、草學學科建設、草業(yè)科學本科專業(yè)課程設置與教學體系建設、研究生教育、國際合作辦學、少數(shù)民族草學高等教育、實踐教學改革、學生成長成才教育等重要議題進行了廣泛而深入的交流和研討，14位與會專家作了高質量的大會報告。專家們客觀地分析了草學教育在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位和作用，深入交流了草學學科建設、教學改革和人才培養(yǎng)中積累的成功經(jīng)驗，探討了草學教育可持續(xù)發(fā)展中存在的問題，并提出了許多好的建議。本次會議的召開，對促進我國草學教育向更廣闊和縱深的空間發(fā)展，不斷擴大和提高草業(yè)在全社會的地位和影響力具有重要意義。

經(jīng)理事單位申請、與會代表投票表決，主任委員會議決定，中國草學會教育專業(yè)委員會第六屆全國代表大會暨第十四次草學專業(yè)教育與教學研討會于2016年由嶺南師范學院承辦。

(編輯部 供稿)

Determination of monitoring and propagating time of 38 leguminous species seeds in national crop genebank

ZHANG Yi1,MA Jin-xing1,WANG Xian-guo2,WANG Xiao-shan3,WANG Mei-juan1,WEI Yu-qi2

(1.NationalAnimalHusbandry&VeterinaryServiceoftheMinistryofAgriculture(MOA),Beijing100193,China；2.ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100093,China；3.YangzhouUniversity,Yangzhou225009,China)

The germination percentages of 38 species were tested after storing for 4 to 7 years in order to determine if the seeds need to be monitored or propagated comparing with the initial germination percentage.The results showed that after storing for 5 years 9 species includingTrifoliumrepens,TrifoliumhybridumandMedicagofalcatadonot need to be monitored or propagated (the percentage of the seed patches with more than 20% of germination rate redution is more than 60%);5 species seeds includingLablabpurpureus,StybsanthesguianensisandSesbaniacannabinaneed to be propagated immediately (the percentage of the seed patches with less than 20% of germination rate reduction is more than 5% and the percentage of the seed patches with increased germination rate is more than 70%);And 24 species includingMedicagosativa,AstragalusadsurgensandMelilotussuaveolensneed to be monitored sequentially.

national crop genebank;leguminous seeds;germinate percentage;monitor and propagate

2014-08-31；

2014-11-21

財政專項“牧草種質資源保護”(21301350001)資助

張義(1981-)，女，北京人，碩士研究生。 E-mail：enen1105@sina.com 馬金星為通訊作者。

S 339.3

A

1009-5500(2015)01-0058-05