十份紅三葉新品系的形態(tài)特征比較分析

趙剛　汪鵬　李然　王玉祥

摘 要 比較分析了新疆自主選育的紅三葉10個(gè)株系的形態(tài)特征，為進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考依據(jù)。以選育的HSY01～10株系新疆紅三葉為材料，對其12個(gè)性狀進(jìn)行方差分析、主成分分析及聚類分析，以探明不同材料的形態(tài)差異性。結(jié)果顯示，株系間除了葉長、粒長、粒寬差異達(dá)到顯著（P<0.05）外，其余指標(biāo)差異均達(dá)到極顯著（P<0.01）;4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)61.01%;10個(gè)株系的紅三葉可分為適合育種、牧草、觀賞3類。HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7單株葉片數(shù)較多，可以作為牧草利用;HSY8花序多，可以作為觀賞草利用;HSY9、HSY10莖長和莖粗表現(xiàn)較好，可以考慮作為育種材料。

關(guān)鍵詞 紅三葉;種質(zhì)資源;形態(tài)特征;方差分析;主成分分析;聚類分析

中圖分類號：S541.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.17.006

紅三葉又名紅車軸草（Trifolium pratense L.），主要分布在歐洲、俄羅斯、新西蘭、美國東部等地區(qū)，屬溫性植物，為豆科三葉草屬多年生草本植物，是世界上廣泛栽培的牧草品種之一[1]。紅三葉在草原輪作中占重要地位，為良好飼料、綠肥，具有生長速度快、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適口性好等特點(diǎn)，也是花蜜來源之一[2-3]。紅三葉壽命3～5年，高35～110 cm，長茸毛;小葉橢圓狀卵形至寬橢圓形，長34～44 mm，寬17～28 mm;主根入土深，一般90～150 cm，側(cè)根主要分布于表層6～45 cm的土層中;分枝能力強(qiáng)，一般為15～30個(gè)，多者40個(gè)?；ㄐ蛞干?，近頭狀，有大型總苞，總苞卵圓形，具縱脈;花萼筒狀，萼齒線狀披針形，最下面一齒較長，有長毛;花冠紫色或淡紫紅色;莢果包被于宿存的萼內(nèi)，倒卵形，長約2 mm，果皮膜質(zhì)，有縱脈;花期5—8月，壽命較長，莢果小，每莢有種子1粒，種子腎形或橢圓形，千粒重1.5～2.2 g[4-5]。

紅三葉屬于異花授粉植物且自交不親和，其種群是一個(gè)具有不同類型個(gè)體組成的雜合體，在紅三葉種群內(nèi)和種群間存在高水平的基因變異。紅三葉可作為飼料用于牧草和水產(chǎn)動(dòng)物食用，在世界各地廣泛用作優(yōu)質(zhì)牧草、綠肥植物、水土保持植物和藥用植物。我國紅三葉育種工作起步較晚，育成的品種不多。截至2020年，我國育成的紅三葉品種有7個(gè)，其中地方品種3個(gè)，分別是巴東、岷山、巫溪;育成品種2個(gè)，分別為鄂牧5號、甘紅1號;引進(jìn)品種2個(gè)，分別是希瑞斯、豐瑞德。育成的品種少，且有關(guān)紅三葉品種選育的研究也不多，尤其是關(guān)于新疆紅三葉的研究資料極少。目前，有關(guān)紅三葉的研究集中在形態(tài)特征、組織培養(yǎng)、表型多樣性、抗旱、耐熱性等方面[6-9]。

新疆紅三葉具有資源豐富、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗性強(qiáng)等特點(diǎn)，但研究資料不多?；诖?，本研究以自主選育的紅三葉新品系為試驗(yàn)材料，在花期和成熟期對其花、種子的主要形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行比較，以期為紅三葉新品種的申報(bào)登記提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為新品種合理利用提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪農(nóng)場。三坪農(nóng)場土壤類型單一，無鹽堿危害，主要特點(diǎn)是成土母質(zhì)為沖洪積物的黃土和紅土狀物質(zhì);土類簡單，80%的土壤為黃板土、灰黃土，另有少量的黑紅土和火崗白板土。區(qū)內(nèi)大部分土壤土層較厚，土壤理化性狀和土壤質(zhì)地良好，多為含礫砂壤土，有機(jī)質(zhì)含量1.2%～1.5%。

1.2? 供試材料

供試材料為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪農(nóng)場牧草與草坪草育種實(shí)驗(yàn)室選育的10個(gè)優(yōu)良株系（HSY01～10），材料親本來源于新疆和國內(nèi)外25個(gè)群體，開放授粉條件下在其后代中通過多次混合選擇的優(yōu)良株系后代種子。2017年9月秋播，行距30 cm，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，5次重復(fù)，同一區(qū)組應(yīng)放在同一地塊，小區(qū)之間過道寬50 cm，整個(gè)試驗(yàn)地四周設(shè)1 m保護(hù)行，小區(qū)面積15 m2（5 m×3 m）。

1.3? 測量內(nèi)容及方法

2019年7月中旬，在紅三葉開花期，每個(gè)株系隨機(jī)選取10個(gè)單株，測量株高、單株分枝數(shù)、葉片長度、葉片寬度、莖長、莖粗，在盛花期（8月上旬）測定單株花序數(shù)、花序長度、花序直徑、單個(gè)花序小花數(shù)等，記錄每個(gè)株系種子成熟時(shí)期。

1）株高：用直尺測量植株從地面至最高點(diǎn)的絕對高度;2）單株分枝數(shù)：以植株的一級分枝為準(zhǔn)，記錄每個(gè)單株的分枝數(shù);3）葉片長度和寬度：選擇已生長完全的復(fù)葉中間葉片，測量葉片長度和中間最寬處的距離;4）單株花序數(shù)：不統(tǒng)計(jì)現(xiàn)蕾期花序，記錄每個(gè)植株所有已經(jīng)開花的花序數(shù);5）單個(gè)花序小花數(shù)：選擇完全盛開的花序計(jì)數(shù)小花總數(shù);6）莖長、莖粗、粒長、粒寬等用游標(biāo)卡尺（±0.02 mm）測量，千粒重用千分之一天平測量。

1.4? 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016 、IBM SPSS Statistic 19.0等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、主成分分析及聚類分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 方差分析

10個(gè)紅三葉草材料的形態(tài)指標(biāo)如表1所示。1）絕對株高最高的是HSY8，為109.40 cm;最矮的是HSY5，為83.00 cm;一般情況下株高的紅三葉可用作牧草，矮的紅三葉可用作觀賞草。2）單株分枝數(shù)最多的是HSY10，為37.40個(gè);單株分枝數(shù)最小的是HSY2和HSY8，均為17.60個(gè)，其余株系在21～25個(gè);單株分枝多的可用作牧草。3）HSY4的莖粗最大，為4.66 mm;HSY5的莖長最大，為97.50 mm。4）10個(gè)株系的紅三葉葉片形狀均為橢圓形，莖稈直立中空，葉被有直立長茸毛。從葉片長度來看，HSY5的葉長43.19 mm，葉寬32.82 mm，均顯著高于其他株系。5）單枝花序數(shù)中，HSY10最少，為4.00個(gè);HSY2最多，為11.00個(gè)。單序小花數(shù)中，HSY8最多，為117.60個(gè);HSY10最少，為56.2個(gè);單枝花序數(shù)多的株系可作為觀賞草和蜜源植物利用。6）紅三葉種子一般為倒三角形、倒卵圓形或橢圓形，兩側(cè)扁。HSY8的粒長2.16 mm，粒寬1.79 mm，呈小突起、淺褐色，是10個(gè)株系中種子最大的。HSY7的千粒重最輕，HSY1的千粒重最重，表明HSY1的種子質(zhì)量較好。

在不同株系之間，各性狀的差異程度各不相同。為進(jìn)一步了解各性狀的差異是否顯著，對不同株系的相同表型形態(tài)性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)。葉長、粒長、粒寬指標(biāo)差異達(dá)到顯著（P<0.05），其余指標(biāo)差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。通過F檢驗(yàn)結(jié)果可看出，葉片寬度的F值最大（10.796），而后依次是單株葉片數(shù)（10.714）、莖長（8.49）、單序小花數(shù)（6.277）、單枝花序數(shù)（6.126）。

2.2? 主成分分析

為進(jìn)一步分析影響紅三葉花部和種子性狀差異的主要影響因子，對花部和種子性狀的12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（見表2）。4個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)61.01%，代替了原始因子所包含的主要信息。第1主成分貢獻(xiàn)率為19.605%，對其作用較大的性狀有絕對株高（0.776）、粒寬（0.677）、千粒重（0.505），與第1個(gè)主成分有較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系;第2個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為16.093%，對其作用較大的性狀有粒長（0.668）、莖粗（0.572）、單株分枝數(shù)（0.492）;第3個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為13.599%，對其作用較大的是單株葉片數(shù)（0.632）、單枝花序數(shù)（0.569）、葉長（0.525）和千粒重（0.514）;第4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為11.713%，對其作用較大的是單株葉片數(shù)（1.406）、葉長（0.607）和千粒重（0.601）。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可以說明，前4個(gè)主成分對應(yīng)的特征值均大于1，說明前4個(gè)主成分在紅三葉表型性狀變異中的作用較大。10個(gè)株系的表型差異主要來自葉片大小和單株葉片數(shù)、小花數(shù)。

2.3? 聚類分析

如圖1所示，通過對10個(gè)紅三葉株系的12個(gè)表型性狀進(jìn)行聚類分析，結(jié)果顯示，可在距離10處聚為3類。1）HSY9和HSY10。這類紅三葉莖長較長（超過90 mm），莖粗較粗（超過4.03 mm），此類型的品種可以考慮作為育種材料。2）HSY1、HSY6、HSY8。這類紅三葉單株葉片數(shù)少且葉片窄，不適合作為牧草利用。但HSY8花序多，可以作為觀賞草利用。3）HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7。這類紅三葉單株分枝數(shù)較少（不超過24.20個(gè)），葉寬中等（18.12～32.82 mm），但單株葉片數(shù)多（至少有140.40個(gè)），此類型的紅三葉可作為牧草利用。

3? 結(jié)論與討論

植株生長狀態(tài)、形態(tài)學(xué)特征、生產(chǎn)性能等都是評價(jià)紅三葉生態(tài)適應(yīng)性的重要指標(biāo)。生長速度越快，物候期越早，植株越高，葉片面積越大及葉綠素含量越高則說明生長狀態(tài)和形態(tài)學(xué)特征越好;莖葉比越低，單株鮮草產(chǎn)量及單株生物量越多則表明生產(chǎn)性能越好[10]。通過對紅三葉10個(gè)株系的12個(gè)性狀進(jìn)行綜合比較，HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7單株葉片數(shù)較多，可作為牧草利用;HSY8花序多，可以作為觀賞草利用;HSY9和HSY10莖長和莖粗表現(xiàn)較好，可考慮作為育種材料。

楊龍等認(rèn)為紅三葉株高越高、分枝數(shù)越多、產(chǎn)量越高的品種越適宜推廣種植[11]。本試驗(yàn)中絕對株高最高、分枝數(shù)最多的分別是HSY8、HSY10，可作為牧草利用。徐遠(yuǎn)東等認(rèn)為紅三葉的葉、莖、枝等營養(yǎng)器官作為參考指標(biāo)，營養(yǎng)體部分突出、理論生物量較高的可在以產(chǎn)草量為主的育種方向上進(jìn)一步選育利用[12]。因此，本試驗(yàn)中選取了葉片大小、分枝數(shù)、小花數(shù)等營養(yǎng)器官性狀作為參考指標(biāo)。

本試驗(yàn)只開展一年，只選擇檢測了部分形態(tài)指標(biāo)，沒有開展產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面的研究，后續(xù)將會(huì)對紅三葉的生產(chǎn)性能、抗寒性等進(jìn)行綜合評價(jià)研究，為紅三葉品種選育和示范推廣提供全面科學(xué)的數(shù)據(jù)。

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（責(zé)任編輯：張春雨? 丁志祥）

收稿日期：2022-07-04

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“優(yōu)良牧草品種引進(jìn)與鄉(xiāng)土草種馴化選育”（2022B02003-1）。

作者簡介：趙剛（1966—），男，河北保定人，本科，工程師，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)與監(jiān)測評價(jià)。