苜蓿種質(zhì)資源篩選及育種目標(biāo)群體構(gòu)建研究

劉青松 賈艷麗 肖宇 紀(jì)明妹 郭志頂 趙忠祥 黃素芳 岳明強 劉震 閻旭東 徐玉鵬

摘? ? 要：為進(jìn)一步篩選適宜河北東部苜蓿主要種植區(qū)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強的苜蓿種質(zhì)材料，收集國內(nèi)外51份苜蓿種質(zhì)材料，通過田間種植，測定產(chǎn)量、品質(zhì)等生長性狀，通過室內(nèi)栽培，鑒定耐鹽等生理特性，構(gòu)建出不同性狀的苜蓿目標(biāo)群體，共篩選出高產(chǎn)苜蓿品種16個，收獲期高品質(zhì)苜蓿品種11個，種子萌發(fā)期耐鹽性苜蓿品種9個，苗期耐鹽性苜蓿品種9個。其中‘中苜1號、‘中苜2號、‘中苜3號和旱地苜蓿表現(xiàn)出高產(chǎn)和強耐鹽性，但收獲期品質(zhì)較差，而和田大葉苜蓿表現(xiàn)出高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)性狀，但耐鹽性較差。本試驗通過對51份不同苜蓿種質(zhì)材料進(jìn)行性狀鑒定和分類，針對不同的育種目標(biāo)建立起不同的種質(zhì)資源群體，通過對不同苜蓿群體歸類及各苜蓿品種的性狀表現(xiàn)進(jìn)行性狀重組，為下一步苜蓿雜交育種和群體輪回選擇育種建立目標(biāo)群體，同時為選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、耐鹽性強的苜蓿品種提供研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：苜蓿;高產(chǎn);優(yōu)質(zhì);抗逆性;育種

中圖分類號：S963.22+3.3? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.08.003

Study on the Selection of Alfalfa Germplasm Resources and the Establishment of Breeding Target Groups

LIU Qingsong， JIA Yanli， XIAO Yu， JI Mingmei，GUO Zhiding， ZHAO Zhongxiang， HUANG Sufang， YUE Mingqiang， LIU Zhen， YAN Xundong， XU Yupeng

（Cang zhou Academy of Agricultural and Forestty Sciences， Cangzhou， Hebei 061001， China）

Abstract： In order to further screen high-yield， high-quality， and strong-resistant alfalfa germplasm materials suitable for the main alfalfa planting areas in eastern Hebei， 51 alfalfa germplasm materials were collected， and growth characteristics such as yield and quality were measured through field cultivation， the physiological characteristics such as salt tolerance were identified， and the target groups of alfalfa with different traits were constructed. The results showed that a total of 16 high-yield alfalfa varieties， 11 high-quality alfalfa varieties at harvest， 9 salt-tolerance alfalfa varieties at seed germination period， and 9 salt-tolerance alfalfa varieties at seedling stage were filter out. Among them， 'Zhongmu No.1'， 'Zhongmu No.2'， 'Zhongmu No.3' and Handi alfalfa varieties showed high yield and strong salt tolerance， but the quality at harvest were poor. However， Hetian Daye alfalfa showed high-yield and high-quality traits， but its salt tolerance was poor. In this experiment， 51 different alfalfa germplasm materials were identified and classified， and different species resource groups were established for different breeding goals. By categorizing different alfalfa populations， the traits were reorganized through the trait performance of each alfalfa variety， to establish the target group for the next step of alfalfa hybrid breeding and population recurrent selection breeding， and to provide a research foundation for breeding high-yield， high-quality， and salt-tolerant alfalfa varieties.

Key words： alfalfa， high-yield; high-quality; resistance; breeding

苜蓿是我國栽培最早、分布最廣、利用效益最高的優(yōu)良豆科牧草之一，被譽為“牧草之王”，它不僅營養(yǎng)價值豐富、產(chǎn)量高、適口性好，而且具有很強的生物固氮、改土培肥、固土護(hù)坡和植物修復(fù)的能力，同時具有廣泛的生態(tài)適應(yīng)性[1-3]。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、高效優(yōu)質(zhì)畜牧業(yè)發(fā)展以及2019年河北省奶業(yè)振興規(guī)劃綱要的提出，優(yōu)質(zhì)牧草發(fā)展得到了前所未有機遇[4]。近年來，我國苜蓿育種工作已取得了很大成就，選育了許多抗逆性強的新品種，但與美國、加拿大等畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍有較大差距，還不能滿足草地畜牧業(yè)發(fā)展需要。目前，苜蓿育種仍存在良種繁育體系不健全、育成品種數(shù)量少且品質(zhì)潛力低、育種技術(shù)手段和方法落后、良種推廣速度慢以及成果轉(zhuǎn)化率低等不足[5-8]。豐富的種質(zhì)資源材料是選育牧草新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)和基因源，其攜帶有各種各樣的基因，具有各種優(yōu)良的遺傳性狀，是品種選育和生物學(xué)理論研究不可缺少的親本原始材料資源。因此做好苜蓿種質(zhì)資源的收集整理、鑒定評價和保存利用工作，對于培育優(yōu)良苜蓿新品種、提高選育工作具有十分重要的意義。滄州市不僅是河北省苜蓿生產(chǎn)基地，也是全國最大的苜蓿生產(chǎn)基地之一。2003年全市苜蓿種植面積超過5萬hm2，近年來種植面積有所下滑，但也維持在2萬hm2左右。同時滄州位于渤海灣中心地帶，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，日照充足、無霜期長，且土地資源豐富，適宜苜蓿的種植生長。

近年來滄州地區(qū)苜蓿種植品種單一，且因滄州東部旱（鹽）堿地面積較大，故多以種植耐鹽的中苜系列或進(jìn)口的苜蓿品種為主，抵御風(fēng)險能力較差，同時種植的苜蓿性狀單一，不能完全滿足滄州地區(qū)的苜蓿種植需求。本項目針對上述問題，通過引進(jìn)國內(nèi)外不同苜蓿品種或品系，對其進(jìn)行產(chǎn)量性狀、品質(zhì)性狀以及抗逆性特性3方面進(jìn)行綜合評價，旨在篩選出適宜滄州地區(qū)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強的苜蓿品種。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

收集國內(nèi)科研單位和種子公司51個苜蓿品種，品種名稱及來源詳見表1。

1.2 試驗地點

田間栽培試驗地點位于滄州市農(nóng)林科學(xué)院前營試驗站（116.83°E，38.33°N），抗逆試驗位于滄州市農(nóng)林科學(xué)院人工氣候室及培養(yǎng)箱。

1.3 試驗方法

試驗分為兩部分，即產(chǎn)量和品質(zhì)性狀調(diào)查及抗逆性鑒定。

1.3.1 大田栽培苜蓿產(chǎn)量、品質(zhì)性狀調(diào)查 51個苜蓿品種田間栽培小區(qū)試驗，小區(qū)面積為3 m×4 m，每個品種3次重復(fù)，于4茬收獲期對每個苜蓿品種進(jìn)行產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)測定。其中產(chǎn)量測定主要為苜蓿干草產(chǎn)量，于初花期收獲整個小區(qū)苜蓿，測定鮮質(zhì)量，取1 kg苜蓿鮮樣，烘干后測定干質(zhì)量，計算含水率。

苜蓿干草產(chǎn)量（kg·hm-2）=小區(qū)鮮樣質(zhì)量÷12×（1-含水率）×10 000

同時刈割后每品種留取苜蓿鮮樣500 g，65 °C烘干后磨粉，測定粗蛋白、粗脂肪、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維等指標(biāo)，其中粗蛋白（CP）測定采用凱氏定氮法（GB/T 6432-2018），粗脂肪（EE）測定采用索氏抽提法（GB/T 5512-2008），酸性洗滌纖維（ADF）按照NY/T 1459-2007、中性洗滌纖維（NDF）按照GB/T 20806-2006標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法測定，并計算相對飼喂價值（RFV）。

RFV=DMI×DDM/1.29

DMI=120/NDF

DDM=88.9-0.779×ADF

1.3.2 苜?？鼓嫘澡b定

（1）苜蓿種子萌發(fā)期耐鹽性鑒定

將過篩后的土壤進(jìn)行風(fēng)干處理，風(fēng)干后定量稱取土壤1 kg，按0，0.2%，0.4%，0.6%4個含鹽量梯度加入NaCl，混勻。將不同苜蓿種子種于不同含鹽土壤中，每個處理種植30粒經(jīng)過乙醇處理的飽滿的種子，每個處理3次重復(fù)。記錄生長10 d后的種子萌發(fā)率，以0.6%的鹽濃度下種子萌發(fā)率超過60%為篩選鑒定標(biāo)準(zhǔn)，萌發(fā)率超過60%可鑒定為種子萌發(fā)期耐鹽苜蓿品種。

（2）苜蓿苗期耐鹽性鑒定

不同苜蓿品種進(jìn)行腐殖土盆栽種植，待其正常生長到5～10 cm時，小心拔出移到不同濃度鹽溶液中，鹽溶液濃度分別為0，50，100，150，200，250，300 mmol·L-1，15 d后測定不同苜蓿苗在不同鹽溶液成活率，以生長15 d后150 mmol·L-1鹽濃度下苜蓿成活率超過60%為篩選鑒定標(biāo)準(zhǔn)，150 mmol·L-1鹽濃度下生長15 d后成活率超過60%即認(rèn)定為苗期耐鹽苜蓿品種。同時測定生長15 d后200，250，300 mmol·L-13個濃度下的株高和根系長度，其中株高為鹽溶液脅迫下苜蓿在溶液以上部分的高度，根系長度為鹽溶液脅迫下溶液以下部分的長度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同苜蓿品種田間產(chǎn)量性狀分析

由圖1可以看出，不同苜蓿品種之間產(chǎn)量表現(xiàn)差異顯著（P<0.05）。其中‘中苜3號、‘中苜1號、‘牧歌401+Z、‘敖漢、‘WL232HQ、‘草原3號、‘皇冠、‘WL319、‘和田大葉、‘阿爾岡金、‘牧歌37CR、‘草原2號、‘Magnagraze2、‘維多利亞、‘賽迪7和‘中苜2號品種全年產(chǎn)量表現(xiàn)較好，產(chǎn)量均超過15 000 kg·hm-2，與其他品種產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平。全年4茬苜蓿中，以第1茬產(chǎn)量表現(xiàn)最佳，其產(chǎn)量約占全年總產(chǎn)量的31.6%～42.4%，其次是第3茬，占比21.4%～28.9%，第2茬產(chǎn)量占比最低，占比16.1%～22.3%。

2.2 不同苜蓿品種營養(yǎng)品質(zhì)分析

由表2可以看出，不同苜蓿品種4茬平均粗蛋白、粗脂肪含量和相對飼喂價值之間差異均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。綜合第1茬苜蓿收獲時粗蛋白（CP）和相對飼喂價值（RFV）兩個衡量苜蓿品質(zhì)的主要指標(biāo)可以看出，綜合品質(zhì)表現(xiàn)較好的苜蓿品種有‘準(zhǔn)格爾苜蓿、‘WL319、‘WL358HQ、‘WL343HQ、‘WL354HQ、‘WL232HQ、‘和田大葉、‘WL323ML、‘巨能801、‘三得利和‘公農(nóng)1號。根據(jù)表3苜蓿干草質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)[9]可以看出，其粗蛋白（CP）含量均超過21%，達(dá)到一級苜蓿水平，其相對飼喂價值（RFV）超過130，達(dá)到二級苜蓿水平，同時酸性洗滌纖維（ADF）和中性洗滌纖維（NDF）含量較低，也均達(dá)到二級以上水平。

2.3 不同苜蓿品種種子萌發(fā)期耐鹽性比較

由表4可以看出，不同苜蓿品種在不同鹽脅迫條件下種子萌發(fā)率差異較大。各品種在無鹽脅迫條件下種子萌發(fā)率基本均為100%，同時在低鹽脅迫（土壤含鹽量低于0.2%）條件下也均保持較高的種子萌發(fā)率。各苜蓿品種種子萌發(fā)率均隨著土壤含鹽量的提高而降低，在高鹽脅迫條件下（土壤含鹽量0.6%），仍保持相對較高種子萌發(fā)率的苜蓿品種有‘中苜3號、‘勞博、‘阿爾岡金、‘三得利、‘耐鹽之星、‘旱地、‘中苜1號、‘中苜2號和‘WL323ML，其在土壤含鹽量為0.6%時，種子萌發(fā)率均高于60%，且各萌發(fā)的種子在土壤墑情保持較好的條件下均維持較好的長勢。

2.4 不同苜蓿品種苗期耐鹽性比較

2.4.1 成活率比較分析 將無脅迫處理條件下正常生長的各苜蓿品種，待其生長到苗期的時候，小心取植株移到不同鹽濃度溶液進(jìn)行脅迫處理，將其根浸泡在鹽溶液中，生長15 d后，測定其成活率。根據(jù)表5可以看出，15 d后低鹽濃度（鹽濃度≤100 mmol·L-1）處理的各苜蓿品種之間成活率無差別，均為100%成活;隨著鹽濃度的增加，各品種苗期植株成活性表現(xiàn)差異較大;經(jīng)過比較分析可以看出，在高鹽濃度（鹽濃度超過250 mmol·L-1）時，經(jīng)過15 d植株仍保持較高成活率（成活率仍超過60%）的苜蓿品種有‘中苜3號、‘賽迪5、‘阿爾岡金、‘中苜1號、‘耐鹽之星、‘旱地、‘中苜2號、‘WL323ML和‘滄州苜蓿，其中‘中苜3號品種在300 mmol·L-1的鹽濃度下成活率達(dá)到69%，耐鹽性表現(xiàn)最佳。

2.4.2 株高和根系長度比較分析 測定15 d后200，250，300 mmol·L-13個鹽濃度脅迫下的苜蓿株高和根系長度，結(jié)果（表5）表明，鹽脅迫下成活率較高的苜蓿品種均表現(xiàn)為較高的生長高度和根系長度，其中‘中苜3號、‘中苜1號、‘中苜2號、‘耐鹽之星、‘旱地、‘阿爾岡金、‘WL323ML、‘巨能801、‘賽迪5、‘WL354HQ和‘滄州苜蓿在高鹽濃度脅迫下均表現(xiàn)為較快的生長，具有較強的耐鹽性。在300 mmol·L-1的鹽濃度下，‘中苜3號株高達(dá)到6.9 cm，根系長度達(dá)到8.2 cm，生長性狀表現(xiàn)最佳，抗鹽性最強。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件及畜牧業(yè)對牧草的需求而選擇適宜的苜蓿品種，是紫花苜蓿種植的關(guān)鍵技術(shù)，可以避免盲目引種造成不必要的損失。針對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境引進(jìn)品種并開展科學(xué)的引種試驗，是指導(dǎo)苜蓿生產(chǎn)的重要技術(shù)支撐[10-12]。除了苜蓿高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗旱耐鹽性等指標(biāo)，苜蓿耐寒特性也是篩選適宜苜蓿的重要參考指標(biāo)，依據(jù)苜蓿種植的區(qū)劃，適宜華北區(qū)種植的苜蓿秋眠級以4～5級為主，主要品種有‘保定苜蓿、‘滄州苜蓿、‘無棣苜蓿、‘中苜1號等，選擇2～3級的低秋眠級品種明顯影響產(chǎn)草量[13]。呂會剛等[14]基于22個苜蓿品種4年試驗結(jié)果認(rèn)為，河北地區(qū)雨養(yǎng)條件下秋眠性3～6級的秋眠型和半秋眠型品種豐產(chǎn)性和產(chǎn)量穩(wěn)定性綜合評價較高。

利用不同苜蓿自身優(yōu)異特性重新進(jìn)行群體組合雜交及輪回選擇是苜蓿育種的主要途徑，一般苜蓿品種不會集多個優(yōu)異特性于一身，因此對目標(biāo)材料進(jìn)行篩選，對篩選出的苜蓿進(jìn)行性狀歸類，根據(jù)育種苜蓿進(jìn)行材料重組是選育優(yōu)異苜蓿材料的重要因素[15]。

通過2019—2020年對51份苜蓿在產(chǎn)量、品質(zhì)和耐鹽性的試驗研究，就高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗逆性苜蓿育種目標(biāo)主要篩選出以下苜蓿品種：產(chǎn)量性狀表現(xiàn)優(yōu)異的苜蓿品種有‘中苜3號、‘中苜1號、‘牧歌401+Z、‘敖漢、‘WL232HQ、‘草原3號、‘皇冠、‘WL319、‘和田大葉、‘阿爾岡金、‘牧歌37CR、‘草原2號、‘Magnagraze2、‘維多利亞、‘賽迪7和‘中苜2號;品質(zhì)性狀表現(xiàn)較好的苜蓿品種有‘準(zhǔn)格爾苜蓿、‘WL319、‘WL358HQ、‘WL343HQ、‘WL354HQ、‘WL232HQ、‘和田大葉、‘WL323ML、‘巨能801、‘三得利和‘公農(nóng)1號;種子萌發(fā)期耐鹽性表現(xiàn)較好的苜蓿品種‘中苜3號、‘勞博、‘阿爾岡金、‘三得利、‘耐鹽之星、‘旱地、‘中苜1號、‘中苜2號和‘WL323ML;苜蓿苗期耐鹽性表現(xiàn)較好的品種有‘中苜3號、‘賽迪5、‘中苜1號、‘中苜2號、‘耐鹽之星、‘旱地、‘阿爾岡金、‘WL323ML和‘滄州苜蓿。

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