不同苜蓿品種農(nóng)藝性狀的分析與評價

王健勝　王婕　梁亞紅　宋淑利　劉麗君　趙干卿 　 劉沛松　楊風(fēng)嶺

摘要：以國內(nèi)外9個苜蓿品種為材料，對其株高、主莖節(jié)數(shù)、葉面積、葉長、葉寬、分枝數(shù)、根長7個農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析評價。結(jié)果表明，不同苜蓿品種間主要農(nóng)藝性狀均存在顯著差異，其中游客、公農(nóng)2號品種的農(nóng)藝性狀綜合表現(xiàn)最好；苜蓿不同性狀間的相關(guān)性較差，除葉片性狀外，其余性狀間均未達(dá)顯著水平；主成分分析顯示，排名前3的主成分為葉片因子、主莖節(jié)因子、分枝因子；以農(nóng)藝性狀為基礎(chǔ)對苜蓿品種作聚類分析，9個苜蓿品種被劃分為3個類群。研究結(jié)果將為苜蓿引種、品種選育、種質(zhì)資源科學(xué)評價提供有效依據(jù)。

關(guān)鍵詞：苜蓿；農(nóng)藝性狀；主成分分析；聚類分析

中圖分類號：S541+.102 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0241-03

苜蓿（Medicagosative L.）是多年生豆科植物[1]，具有廣泛的生態(tài)適應(yīng)性和穩(wěn)定的生產(chǎn)力，是世界上栽培最早、分布面積最廣的優(yōu)良豆科牧草之一。苜蓿在我國已有2 000多年的栽培歷史，南、北方均有種植。苜蓿不僅具有較高的營養(yǎng)品質(zhì)及較強(qiáng)的抗逆性，而且具備良好的固氮功能，因此，除了作為重要的蛋白質(zhì)牧草外，苜蓿在水土保持[2]、土壤改良[3]、生態(tài)環(huán)境改善[4]等方面也發(fā)揮著重要作用。苜蓿主要農(nóng)藝性狀的分析是苜蓿引種、親本選配及相關(guān)遺傳研究的重要基礎(chǔ)。為有效開展不同區(qū)域苜蓿品種的引進(jìn)，并對不同苜蓿品種進(jìn)行科學(xué)評價，相關(guān)學(xué)者對此進(jìn)行了較多研究。武自念等對國內(nèi)外12個苜蓿品種的6個農(nóng)藝性狀作了主成分分析，篩選出貢獻(xiàn)率較高的3個主成分，并在此基礎(chǔ)上對12份苜蓿材料作了系統(tǒng)聚類分析[5]。曹宏等開展了22個紫花苜蓿品種的引種試驗和生產(chǎn)性能評價，結(jié)果表明甘農(nóng)2號、苜蓿王、新疆苜蓿、甘農(nóng)3號等品種的綜合評價較好，可根據(jù)不同生態(tài)環(huán)境及種植目標(biāo)進(jìn)行適宜種植[6]。衣蘭智等對不同苜蓿品種在青島地區(qū)的適應(yīng)性作了分析，綜合評價表明23個苜蓿品種中WL323、牧歌401、馴鹿3個品種的綜合生產(chǎn)性能較好，適宜在青島地區(qū)輔以膜側(cè)種植模式進(jìn)行大面積推廣[7]。國內(nèi)其他學(xué)者也對苜蓿農(nóng)藝性狀作了較多研究[8-10]。雖然關(guān)于苜蓿農(nóng)藝性狀的研究較多，但由于不同研究苜蓿材料的特異性及研究目標(biāo)的特定性，其研究結(jié)果只適用于特定苜蓿研究材料，對其他苜蓿品種的引進(jìn)和評價意義不大。為此，本研究以5個國外品種、4個國內(nèi)品種為研究對象，對其主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行初步探討，以期為這些苜蓿品種的引種推廣及相關(guān)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料的9個苜蓿品種中，三得利、42IQ、游客、賽迪7、5S43為5個國外引進(jìn)品種，均由百綠國際草業(yè)有限公司提供；公農(nóng)1號、公農(nóng)2號、伊犁苜蓿、獵人河苜蓿為4個國內(nèi)育成品種，均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所提供。

1.2 試驗地概況

試驗于河南省平頂山市魯山縣昭平湖丘陵區(qū)進(jìn)行，地理位置為112°14′E、33°34′N，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬冷夏熱。年均總?cè)照諘r數(shù)1 868～2 378 h，年均氣溫14.8 ℃，年均降水量1 050 mm，無霜期209 d。試驗地土壤肥力較差。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查

本研究對苜蓿的7個主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行測定，包括株高、主莖節(jié)數(shù)、葉長、葉寬、葉面積、分枝數(shù)、根長，部分測定方法是在曹宏等[6]、魏臻武等[11]的方法基礎(chǔ)上略作調(diào)整得到。株高：從地面根頸部至植株頂部的絕對高度，各品種隨機(jī)測量20株并取平均值；主莖節(jié)數(shù)：從第1節(jié)間至第1個花序間的莖節(jié)數(shù)，各品種隨機(jī)測量20條主枝并取平均值；葉長：葉片最長處的長度，各品種隨機(jī)測量20張葉片并取平均值；葉寬：葉片最寬處的寬度，各品種隨機(jī)測量20張葉片并取平均值；葉面積：采用通用公式進(jìn)行估算，葉面積=葉長×葉寬×k（系數(shù)）；分枝數(shù)：地表根莖部形成的分枝數(shù)，各品種隨機(jī)測量20個單株并取平均值；根長：單株主根的長度，各品種隨機(jī)測量20個單株并取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行基本統(tǒng)計分析；采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行性狀主成分分析；采用DPS 9.05軟件進(jìn)行性狀相關(guān)性及品種聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苜蓿農(nóng)藝性狀的基本描述分析

對9個苜蓿品種的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行比較分析（表1）發(fā)現(xiàn)，苜蓿品種間的主要農(nóng)藝性狀均存在顯著性差異，但不同性狀的表現(xiàn)不盡相同。在株高方面，表現(xiàn)最為突出的游客品種高達(dá)33.77 cm，而株高最低的獵人河品種僅為21.22 cm，所有品種的平均株高為25.91 cm，品種間株高極差高達(dá)12.55 cm。主莖節(jié)數(shù)公農(nóng)2號品種最多，達(dá)到12.50個，而最少的賽迪7品種只有7.83個，各品種的主莖節(jié)數(shù)均值為1022個，表現(xiàn)較好。品種間葉片性狀方面差異最大的為葉面積，其次是葉寬，葉長的變化最小。其中5S43品種的葉面積、葉寬分別為128.11 mm2、10.83 mm，表現(xiàn)均為最好；而游客品種的葉長最突出，為15.83 mm。各品種的分枝數(shù)表現(xiàn)均較差，最多、最少分別為3.50、2個，但分枝數(shù)在各品種間的變化卻是最大的。各品種的根長整體表現(xiàn)相對較好，平均根長為15.24 cm，其中公農(nóng)2號品種最長，而賽迪7品種最短。變異系數(shù)作為一種綜合指標(biāo)，可較好地反映出性狀在品種間的變化程度，本試驗中不同性狀的變異系數(shù)差異較大，其中分枝數(shù)的變異系數(shù)最大，其次是葉面積、主莖節(jié)數(shù)、根長，而葉長、葉寬的變異系數(shù)最小。

2.2 苜蓿不同性狀的相關(guān)性分析

性狀的相關(guān)性分析可揭示不同性狀間的關(guān)系，為苜蓿的研究提供一定依據(jù)。由表2可知，各農(nóng)藝性狀間相關(guān)性較差，除葉面積與葉長、葉寬，以及葉長與葉寬間達(dá)到顯著性水平，其余性狀均未達(dá)顯著性水平?？梢?，多數(shù)苜蓿性狀間相互影響的程度較小，一個性狀的選擇不會對其他性狀產(chǎn)生較大影響，此關(guān)系對性狀的有效選擇培育較為有益。葉片性狀作為苜蓿研究的重要目標(biāo)之一，葉面積、葉長、葉寬間的相關(guān)性均較高，且葉長、葉寬間的相關(guān)性達(dá)顯著水平，可見，選擇較長葉片可同時實現(xiàn)葉寬的增加。

2.3 苜蓿性狀主成分分析

主成分分析有助于掌握不同性狀的表現(xiàn)情況，為苜蓿品種的綜合評價提供有效依據(jù)。試驗對7個苜蓿性狀進(jìn)行主成

分分析，發(fā)現(xiàn)在解釋苜蓿表型性狀方差中，不同成分所發(fā)揮的作用差異明顯，前3個成分累積解釋方差占總方差的86566%，應(yīng)將其作為主成分并進(jìn)一步分析（表3）。關(guān)于不同農(nóng)藝性狀對主成分貢獻(xiàn)的大小，通常性狀特征向量越大，則該性狀對主成分的貢獻(xiàn)越大。第1主成分中特征向量最大的是葉面積，其次是葉長、葉寬，因此第1主成分是葉片因子，隨著第1因子的增大，株高、主莖節(jié)數(shù)均有所增加，但分枝數(shù)、根長則有所減小。第2主成分中特征向量最大的是主莖節(jié)數(shù)，因此第2主成分被稱為主莖節(jié)因子。從第3主成分中不同性狀的表現(xiàn)來看，分枝因子可作為第3主成分（表4）。通過葉片因子、主莖節(jié)因子、分枝因子的綜合利用，可對不同苜蓿品種進(jìn)行客觀全面的評價。

2.4 不同苜蓿品種的聚類分析

以7個主要農(nóng)藝性狀為基礎(chǔ)，采用歐氏距離法對9個苜蓿品種進(jìn)行聚類分析（圖1）。9個品種可被劃分為3類，第1類苜蓿品種最多，由3個國內(nèi)品種、3個國外品種組成，其中國外品種三得利、塞迪7具有較近的親緣關(guān)系而被聚在一起，而國內(nèi)品種獵人河、公農(nóng)1號、伊犁與國外品種42IQ間具有較近的親緣關(guān)系。公農(nóng)2號品種與其他苜蓿品種間均具有較遠(yuǎn)的親緣關(guān)系，因此單獨構(gòu)成第2類群。第3類群由5S43和游客2個國外品種組成。不同苜蓿品種的聚類分析結(jié)果可為苜蓿育種中親本選配提供有效依據(jù)。

3 結(jié)論與討論

前人對苜蓿農(nóng)藝性狀的研究主要集中于產(chǎn)量及其相關(guān)性狀[6，11-13]，而苜蓿其他農(nóng)藝性狀的研究相對較少，這將對苜蓿品種的綜合評價產(chǎn)生一定影響。本研究既選取株高、主枝數(shù)等與苜蓿產(chǎn)量相關(guān)的性狀，又對葉片性狀、主莖節(jié)數(shù)、根長等苜蓿主要性狀作了分析，多種類型苜蓿農(nóng)藝性狀的運用可獲得更詳細(xì)的生長特性信息，進(jìn)而為綜合評價苜蓿品種提供有效依據(jù)。以往關(guān)于苜蓿葉片性狀的研究甚少，葉片不僅是光合作用的主要器官，也是優(yōu)良飼料的主要組分之一，對苜蓿的生長、應(yīng)用價值均較為關(guān)鍵，研究葉片性狀對苜蓿品種的分析有著重要意義。研究結(jié)果表明，不同苜蓿品種間的葉片性狀存在較大差異，其中葉面積的差異尤為明顯，而葉長、葉寬間的相關(guān)性達(dá)顯著水平。此結(jié)論對于苜蓿育種有著重要意義，可指導(dǎo)培育出葉面積、葉長、葉寬均較為理想的優(yōu)良苜蓿品種。試驗中所有苜蓿品種的株高、分枝數(shù)表現(xiàn)均較差，這可能與本研究的苜蓿種植區(qū)域位于低山丘陵山區(qū)有關(guān)，此地的水分、土壤等環(huán)境因子較差，且苜蓿種植時間較短，這些因素均會對苜蓿農(nóng)藝性狀產(chǎn)生較大影響。從國內(nèi)外苜蓿品種所有農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)來看，國外品種優(yōu)于國內(nèi)品種，其中國外品種游客、國內(nèi)品種公農(nóng)2號的表現(xiàn)相對最好。該研究結(jié)果不僅為苜蓿品種的引進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)，也為苜蓿親本選配、種質(zhì)資源評價利用、相關(guān)遺傳研究提供有效信息。

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