苜蓿屬物種分類研究進(jìn)展

劉志鵬，任廣朋

（1.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；2.蘭州大學(xué)生態(tài)學(xué)院，草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020）

面對地球上種類繁多的生物，人類最基本的任務(wù)就是對其進(jìn)行科學(xué)的分類，物種是分類的基本單位，但也是爭論最大的概念。百余年來，科學(xué)家對物種提出了幾十個(gè)不同的概念［1］，常見的物種概念有6個(gè)，如形態(tài)學(xué)物種、生物學(xué)物種、系統(tǒng)發(fā)育物種、生態(tài)學(xué)物種、遺傳學(xué)物種，以及進(jìn)化物種等，其他物種概念都是由這6個(gè)概念衍生，綜合上述概念中2～3個(gè)形成的。這些概念都從某一個(gè)角度，強(qiáng)調(diào)了“分化完全”“成熟”物種的某一個(gè)特性。“形態(tài)學(xué)物種”概念是使用最廣泛的物種概念，但描述的所有數(shù)量性狀都缺乏群體水平的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)；“生物學(xué)物種”是教科書中最經(jīng)典的概念，其核心是生殖隔離，但不實(shí)用（如野生、長壽命物種無法人工雜交），而且不同物種在群體水平的生殖隔離也并非100%，雌性可育和三倍體橋等可導(dǎo)致物種間產(chǎn)生基因流。生物學(xué)物種概念應(yīng)修訂為“種間生殖隔離遠(yuǎn)大于種內(nèi)群體間生殖隔離”；“系統(tǒng)發(fā)育物種”概念也不能完全反映生物學(xué)物種或生態(tài)學(xué)物種的概念，系統(tǒng)發(fā)育分析常用的DNA片段是近中性進(jìn)化，生物學(xué)物種中導(dǎo)致生殖隔離和形態(tài)差異的DNA序列可能是由中性進(jìn)化或自然選擇造成，生態(tài)學(xué)物種中導(dǎo)致生態(tài)位分化的基因可能具有選擇適應(yīng)性［2］。所以，已有的物種概念都有其合理性，如“瞎子摸象”都是從不同角度真實(shí)客觀地反映了物種的部分特性，強(qiáng)調(diào)了某一個(gè)重點(diǎn)，但是沒有一個(gè)概念是完美無缺的。

為了避免研究人員因?yàn)楣虉?zhí)地堅(jiān)持某一特定的物種概念，而在分類中自覺或不自覺地引入錯誤分類，進(jìn)而導(dǎo)致分類名稱上的混亂，科學(xué)家們引入了“分化路上的物種”和“整合物種概念”。目前人類看到的任何物種，都是物種在百萬年漫長進(jìn)化史中的一個(gè)“瞬間”切面，進(jìn)化上講所有物種都是“動態(tài)的”、始終處于“分化路上”，或早期、或中期、或后期。分化后期存留至今的物種成為古老孑遺種，幾乎符合所有物種概念；絕大部分物種，在分化各個(gè)時(shí)期會啟動新一輪的分化，物種在分化早期可能只符合一兩個(gè)物種概念。為了避免分類上的偏差和混亂，在進(jìn)行物種界定、區(qū)系分類和發(fā)表新種時(shí)，應(yīng)盡可能考慮物種分化的各個(gè)方面，建議使用“整合物種”的思想和方法，新物種至少符合兩個(gè)物種概念條件［2］，或使用新的、可操作的形態(tài)-生物學(xué)物種概念［1］。

苜蓿屬（Medicago）植物具有非常重要的飼用價(jià)值，但是分類非常混亂，數(shù)十年來爭論不休，嚴(yán)重阻礙了全球苜蓿屬植物資源的收集、整理、評價(jià)和利用。如同物異名，花苜蓿的拉丁名有3個(gè)：Medicago ruthenica［3-4］、Melissitus ruthenica［5］和Pocockia ruthenica［6］；隨 著 研 究 進(jìn) 一 步 深 入，《中 國 飼 用 植 物》中 記 載 的 密 穗 苜 蓿（Medicago agropyreterum）、帕米爾扁蓿豆（Medicago pamirica）和西藏扁蓿豆（Medicago tebetica）未被國際公認(rèn)，其分類有待研究；小花苜蓿（Medicago rivularis）、銹色苜蓿（Medicago romanicavar.ferruginea）、西伯利亞苜蓿（Medicago romanicavar.sibirica）、扭果苜蓿（Medicago schischknii）、大花苜蓿（Medicago trautvetteri）、伊犁苜蓿（Medicago subdicycla）、天山苜蓿（Medicago tianschanica）和阿拉套苜蓿（Medicago vassilczenkoi）先后被并入其他物種［7］。難以置信的是，Small［8］認(rèn)為蘇聯(lián)學(xué)者命名的21個(gè)苜蓿屬物種名全部有誤，應(yīng)全部并入紫花苜蓿（Medicago sativa）。

對苜蓿屬植物進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的分類具有以下重要理論和實(shí)踐價(jià)值：1）促進(jìn)兩個(gè)明星物種的研究。紫花苜蓿和蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）是苜蓿屬內(nèi)兩個(gè)最重要的明星物種。紫花苜蓿被譽(yù)為“牧草之王”，是我國和世界上最重要的豆科牧草，具有種植面積大（全世界約3.22×107hm2）、產(chǎn)量高（干草單產(chǎn)9～22 t·hm-2），以及粗蛋白含量高（18%～25%）等特性，被稱為“優(yōu)質(zhì)牛奶生產(chǎn)的第一車間”。苜蓿屬物種分類研究對紫花苜蓿種質(zhì)資源收集、保護(hù)、利用、育種和基礎(chǔ)生物學(xué)研究都具有重要的指導(dǎo)意義。蒺藜苜蓿是豆科模式植物，具有多個(gè)高飽和突變體庫、高質(zhì)量基因組和高效基因編輯體系，苜蓿屬的分類研究對蒺藜苜蓿的進(jìn)化和功能基因組研究也具有重要意義。2）理清屬間和屬內(nèi)未解的進(jìn)化關(guān)系。如苜蓿屬、胡盧巴屬（Trigonella）和草木樨屬（Melilotus）共屬于豆科三軸草族胡盧巴亞族，3個(gè)屬之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜。扁蓿豆屬（Melissitus）和黑莢豆屬（Turukhania）設(shè)立的必要性、苜蓿屬組（section）和亞組（subsection）的劃分，以及紫花苜蓿復(fù)合體（M.sativacomplex）概念，屬內(nèi)物種數(shù)量等問題都有待梳理。3）屬內(nèi)豐富的物種多樣性有待解析。不同物種生物學(xué)特性各異，從黃花、紫花到白花，從草本到木本，從匍匐到直立，從一年生、越年生到多年生，從自花授粉到異花授粉，二倍體、四倍體到六倍體，染色體基數(shù)從7到8，以及獨(dú)特的彈花授粉現(xiàn)象等。總之，由于對物種概念缺乏全面理解，同時(shí)在研究方法、取樣數(shù)量等方面存在的客觀局限性，國內(nèi)外在苜蓿屬物種分類這一重要課題上一直紛爭不斷，亟須梳理。

1 中國苜蓿屬植物

近50年來，我國研究人員在苜蓿屬做了大量工作［7，9-27］。在我國，苜蓿屬植物主要分布在新疆、內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅、青海、陜西、西藏、四川和江蘇等14個(gè)省區(qū)，其中新疆的種質(zhì)資源最豐富?！吨袊叩戎参飯D鑒》《中國苜?！贰吨袊曈弥参铩贰盾俎？茖W(xué)》《Flora of China》以及相關(guān)文獻(xiàn)對我國苜蓿屬物種進(jìn)行了不盡相同的統(tǒng)計(jì)，為了避免混淆，這里不一一贅述［17-18，24］。通過考證上述專著和相關(guān)國內(nèi)外最新文獻(xiàn)，目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，我國的苜蓿屬植物有13種（表1），包括褐斑苜蓿（Medicago arabica）、木本苜蓿（Medicago arborea）、青海苜蓿（Medicago archiducis-nicolai）、毛 莢 苜 蓿（Medicago edgeworthii）、天 藍(lán) 苜 蓿（Medicago lupulina）、小 苜 蓿（Medicago minima）、單 花 胡 盧 巴（Medicago monantha）、直 果 胡 盧 巴（Medicago orthoceras）、闊 莢 苜 蓿（Medicago platycarpos）、南苜蓿（Medicago polymorpha）、早花苜蓿（Medicago praecox）、花苜蓿（Medicago ruthenica）和紫花苜蓿。其中褐斑苜蓿、木本苜蓿、南苜蓿、早花苜蓿和紫花苜蓿等5個(gè)物種是從國外引種栽培，而且紫花苜蓿、早花苜蓿和南苜蓿在我國已成為逸生種，并適應(yīng)了不同野外生境。表1中其余8個(gè)物種在我國和鄰近國家具有野生分布，值得一提的是，青海苜蓿是我國的特有種，廣泛分布在青藏高原東北部地區(qū)，適應(yīng)高原寒冷干旱氣候，是重要的野生資源，應(yīng)加以保護(hù)和利用?；趖rnH-psbA、trnK-matK、ITS和GA3ox1序列分析表明，青海苜蓿和花苜蓿、闊莢苜蓿的親緣關(guān)系最近，都屬于闊莢苜蓿組（sect.Platycarpae），此外對7個(gè)營養(yǎng)器官性狀和12個(gè)生殖器官性狀進(jìn)行主成分分析支持該結(jié)果［21，26］。

表1 中國分布的13個(gè)苜蓿屬物種Table 1 13 species of Medicago in China

除了上述13個(gè)物種外，下列7個(gè)物種的分類也取得了重要的進(jìn)展。崔大方［11］建議將羅馬苜蓿（Medicago romanica，變種包括銹色苜蓿和西伯利亞苜蓿）合并至野苜蓿（Medicago falcata，后來野苜蓿又被并入紫花苜蓿），《中國植物志》建議將阿拉套苜蓿（Medicago vassilczenkoi，又稱Trigonella schischkinii、陜甘胡盧巴和遼西苜蓿）和阿拉善苜蓿（Medicago alaschanica）合并至花苜蓿；Small［8］建議將藍(lán)花苜蓿（Medicago caerulea）處理為紫花苜蓿亞種（Medicago sativasubsp.caerulea）；分子和形態(tài)學(xué)證據(jù)都支持將《Flora of China》中的野苜蓿（Medicago falcata，又稱鐮莢苜蓿，多年生，異花授粉）和雜交苜蓿（Medicago varia，又稱雜花苜蓿、多變苜蓿，變型包括扭果苜蓿、大花苜蓿、蘭花苜蓿、坐墊苜蓿、密序苜蓿、伊犁苜蓿和天山苜蓿，多年生，異花授粉）分別作為亞種Medicago sativasubsp.falcata和Medicago sativasubsp.×varia整合至紫花苜蓿復(fù)合體，這與Small的結(jié)果一致［26］。雖有中文文獻(xiàn)記載的圓盤莢苜蓿（Medicago orbicularis，又名蝸殼苜蓿），但在國內(nèi)未見到標(biāo)本，故《Flora of China》沒有收錄［28］；Small［8］記載Medicago medicaginoides在我國有野生分布，但尚未見中文文獻(xiàn)報(bào)道，有待于進(jìn)一步研究。

作為苜蓿屬的近緣屬，我國分布的胡盧巴植物有9種：喜馬拉雅胡盧巴（Trigonella emodi）、重齒胡盧巴（Trigonella fimbriata）、克什米爾胡盧巴（Trigonella cachemiriana）、網(wǎng)脈胡盧巴（Trigonella cancellata）、彎果胡盧巴（Trigonella arcuata）、胡盧巴（Trigonella foenum-graecum）、藍(lán)胡盧巴（Trigonella caerulea）、帕米爾胡盧巴（Trigonella pamirica）和Trigonella tibetica。但最新的分子和形態(tài)學(xué)證據(jù)認(rèn)為網(wǎng)脈胡盧巴和彎果胡盧巴應(yīng)歸于苜蓿屬，喜馬拉雅胡盧巴和重齒胡盧巴應(yīng)合并為一種［26］。草木樨屬植物有4個(gè)物種：白花草木樨（Melilotus albus）、草木樨（Melilotus officinalis）、印度草木樨（Melilotus indicus）和細(xì)齒草木樨（Melilotus dentatus）［20］。扁蓿豆屬植物僅分布在亞洲，目前遺傳學(xué)和分子進(jìn)化結(jié)果一致建議將其合并至苜蓿屬，黑莢豆屬是人為設(shè)立也應(yīng)并入苜蓿屬。

目前，全球苜蓿屬全基因組被測序的物種有5個(gè)，分別是蒺藜苜蓿［29］、四倍體紫花苜蓿［30-31］、二倍體紫花苜蓿（Medicago sativasubsp.caerulea）［32］、南苜蓿［33］和花苜蓿［3-4］，其中中國科學(xué)家組裝了后4個(gè)物種的基因組。

2 全球苜蓿屬植物

2.1 物種數(shù)量與名稱

近百年來，國外科學(xué)家在苜蓿屬分類上做了大量研究。據(jù)Small［8］記載，1753年瑞典植物學(xué)家林奈創(chuàng)立了苜蓿屬，1873年Urban將苜蓿屬分為11個(gè)組46個(gè)種，1963年女科學(xué)家Heyn將27個(gè)一年生苜蓿物種歸入為1個(gè)組（Spirocarpos）4個(gè)亞組，1979年Lesins K A和Lesins I出版專著《GenusMedicago（Leguminosae），A Taxogenetic Study》將苜蓿屬分為4個(gè)亞屬14個(gè)組56個(gè)種，1988年Quiros和Bauchan首次提出紫花苜蓿復(fù)合體，將苜蓿屬分為54個(gè)種。1987年，加拿大植物分類學(xué)家Ernest Small將24個(gè)胡盧巴屬一年生物種劃分至苜蓿屬［34］。Small在全球苜蓿屬研究上做出了卓越的貢獻(xiàn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，以第一作者發(fā)表苜蓿屬有關(guān)的論文62篇。2011年，Small出版苜蓿屬分類經(jīng)典專著《Alfalfa and relatives：Evolution and classification ofMedicago》，認(rèn)為苜蓿屬包括87個(gè)物種14個(gè)組，其中3個(gè)組進(jìn)一步分為10個(gè)亞組；依據(jù)時(shí)間梯度劃分，在1753-1800年、1801-1850年、1851-1900年、1901-1950年和1950-2000年，人類發(fā)現(xiàn)苜蓿屬新物種數(shù)量分別是26、28、17、5和11個(gè)［8］。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)苜蓿屬新物種的難度越來越大、幾率越來越小，但意義依舊重大。此外，國際百科全書記載苜蓿屬包括80個(gè)物種、4個(gè)亞種、2個(gè)變種（https：//www.biolib.cz/en/taxon/id40022/），NCBI數(shù)據(jù)庫記載苜蓿屬包括88個(gè)種、7個(gè)亞種、3個(gè)變種（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi？id=3877）。全面總結(jié)上述專著、文獻(xiàn)和網(wǎng)站等的最新信息，表2匯總了苜蓿屬的90個(gè)物種，并列舉了部分重要的生物學(xué)特性。

表2 全球90個(gè)苜蓿屬物種信息Table 2 Information on 90 Medicago in the world

苜蓿屬90個(gè)物種中，一年生64個(gè)、多年生21個(gè)、一年生或多年生3個(gè)、未知2個(gè)；一年生植物多為自花授粉，多年生植物多為異花授粉?；蚪M染色體數(shù)目為14、16、14/16、16/32、28、30、32、44、48和未知，具有這些染色體數(shù)目的物種數(shù)目依次是7、45、3、6、1、1、3、2、3和19個(gè)。苜蓿屬共計(jì)19個(gè)物種擁有品種，可為人類生產(chǎn)生活服務(wù)，自花、異花和常異花授粉的物種數(shù)目分別是70、7和9個(gè)，以及未知4個(gè)。

續(xù)表Continued Table

續(xù)表Continued Table

2.2 組和亞組

根據(jù)相關(guān)形態(tài)學(xué)特性和有限的分子進(jìn)化結(jié)果，Small［8］將苜蓿屬的87個(gè)物種劃分為14個(gè)組，包括Medicago、Carstienses、Dendrotelis、Platycarpae、Spirocarpos、Lanigerae、Geocarpa、Heynianae、Orbiculares、Hymenocarpos、Pectinatae、Ovales、Buceras和Lunatae，其中Medicago、Spirocarpos和Buceras組分別含有2、5和3個(gè)亞組（表3）。14個(gè)組中，Spirocarpos是最大的組，包括35個(gè)一年生物種。有8個(gè)組只含有1個(gè)物種，與其他組都是草本不同，Dendrotelis組包括3個(gè)多年生灌木，這些組都蘊(yùn)含著特殊的生物學(xué)特性。

表3 苜蓿屬14個(gè)組和10個(gè)亞組Table 3 14 sections and 10 subsections in Medicago

分組依據(jù)的形態(tài)學(xué)特征主要包括：子葉葉枕有無、果莢是否螺旋、背縫線刺毛、果莢是否開裂、種皮是否光滑、一年生或多年生等［8］。此外，近些年苜蓿屬完成了一些分子進(jìn)化研究，包括ITS-1和ITS-2（57個(gè)物種）［35］，ETS（61個(gè)物種）［36］，CNGC5和β-cop（56個(gè)物種）［37］、trnk/matk（51個(gè)物種）和GA3oxI（47個(gè)物種）［38］、基因組重測序數(shù)據(jù)（24個(gè)物種）［39］、Bcop和rps14-cob等6個(gè)基因（55個(gè)物種）［40］、trnk/matk和ITS等4個(gè)基因（13個(gè)物種）［26］、葉綠體基因組（13個(gè)物種）［25］。

這些分子證據(jù)都證實(shí)了苜蓿屬與胡盧巴屬不同，能夠形成獨(dú)立的進(jìn)化枝。分子進(jìn)化結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了屬內(nèi)部分形態(tài)學(xué)分類結(jié)果的可靠性，但也發(fā)現(xiàn)有的分子進(jìn)化結(jié)果與形態(tài)學(xué)結(jié)果不一致，如Spirocarpos組Lupularia亞組在分子系統(tǒng)發(fā)育樹上沒有聚為一個(gè)單系支等，暗示部分基于形態(tài)特征的傳統(tǒng)分類可能是錯誤的。但是，分子進(jìn)化自身也存在著局限性，任何一個(gè)由單個(gè)基因構(gòu)建出來的進(jìn)化樹都不可能與物種樹完全一致。不同基因序列建成的進(jìn)化樹之間存在明顯的不一致，可能與苜蓿屬祖先間存在廣泛的雜交、不完全譜系分選、網(wǎng)狀進(jìn)化或采樣錯誤等有關(guān)。另外，這些分子進(jìn)化研究都存在物種數(shù)量不充分、物種內(nèi)部個(gè)體不夠、分子信息較少、關(guān)鍵進(jìn)化枝支持率不高等問題，今后亟須廣泛地收集物種，利用包含更多遺傳變異信息（如轉(zhuǎn)錄組、基因組等）的分子手段開展深入的研究。

2.3 分子進(jìn)化關(guān)系

下面將對苜蓿屬14個(gè)組逐一進(jìn)行總結(jié)。Medicago組的分類爭議不大，總結(jié)Bena［36］、Maureira-Butler等［37］和Steele等［38］的結(jié)果，Medicago cancellata、Medicago cretacea、Medicago daghestanica、Medicago hybrida、Medicago marina、Medicago papillosa、Medicago pironae、Medicago prostrata、Medicago rhodopea、Medicago rupestris、Medicago sativasubsp.sativa、M.sativasubsp.caerulea、Medicago sativasubsp.glomerata、M.sativasubsp.falcata、M.sativasubsp.×varia和Medicago saxatilis共12個(gè)物種在大部分研究中都聚在一起［36-38］，但屬于Medicago組Suffruticosae亞組的Medicago suffruticosa在部分研究中與Spirocarpos組聚在一起，如Bena［36］、Steele等［38］和Sousa等［40］的研究結(jié)果；此外，Maureira-Butler等［37］發(fā)現(xiàn)M.arborea與Medicago組物種聚在一起；Yoder等［39］通過基 因 組數(shù)據(jù)將Spirocarpos組的M.praecox和Dendrotelis組的M.arborea劃入Medicago組，其中M.praecox位 于進(jìn)化枝基部。Wu等［25］和Chen等［26］發(fā)現(xiàn)Medicago arcuata與Medicago組M.cancellata聚在一起，M.arcuata是否屬于該組有待研究。此外，Lesins［41］推測六倍體物種M.cancellata來自于四倍體物種M.rhodopea和M.sativa（或其他相關(guān)物種）雜交，另一個(gè)六倍體物種M.saxatilis可能起源于M.rupestris和M.sativa（或其他相關(guān)物種）雜交。

苜蓿屬中，僅Dendrotelis組的3個(gè)物種M.arborea、M.citrina和M.strasseri具有多年生的莖，它們可能代表著苜蓿屬植物為了適應(yīng)變化的環(huán)境而衍生出來的狀態(tài)，其中六倍體M.citrina被認(rèn)為起源于四倍體M.arborea［35］。Platycarpae組4個(gè)物種的分類最無爭議。4個(gè)物種M.archiducis-nicolai、M.platycarpos、M.popovii和M.ruthenica在多個(gè)研究中，都聚為一枝且支持率很高［25-26，36-38］。

苜蓿屬第一大組Spirocarpos包括35個(gè)物種，該組的進(jìn)化關(guān)系最為混亂和復(fù)雜，不同分子進(jìn)化結(jié)果完全不一致。該組含有5個(gè)亞組Intertextae、Pachyspirae、Rotatae、Spirocarpos和Lupularia。其中，Intertextae亞組4個(gè)物種M.ciliaris、M.granadensis、M.intertexta、M.muricoleptis形成的進(jìn)化枝非常穩(wěn)定。除了Intertextae亞組，其他4個(gè)亞組可能都是人為劃分的。其中，Pachyspirae亞組的進(jìn)化枝在分子進(jìn)化中經(jīng)常包括其他物種，基本上由兩個(gè)進(jìn)化枝組成，小進(jìn)化枝含有物種M.murex、M.sphaerocarpos和M.syriaca。Rotatae亞組僅有M.bonarotiana、M.rotata和M.shepardii在多個(gè)研究中都形成了獨(dú)立的進(jìn)化枝。Spirocarpos和Lupularia亞組不同分子進(jìn)化研究中，出入非常大。苜蓿屬第二大組Buceras包括19個(gè)物種，組內(nèi)物種具有顯著的形態(tài)學(xué)特征，除M.isthmocarpa、M.retrorsa和M.rhytidiocarpa缺乏分子證據(jù)，其他已進(jìn)行分子檢測的物種都聚成了一個(gè)單獨(dú)進(jìn)化枝。

8個(gè)僅含有1個(gè)物種的組中，Orbiculares和Hymenocarpos在不同研究中都成立。但是，Carstienses、Lanigerae、Geocarpa、Heynianae、Pectinatae和Ovales的進(jìn)化關(guān)系較為模糊，支持率不高，需要進(jìn)一步研究。Lunatae組包括5個(gè)物種，沒有一項(xiàng)研究同時(shí)包含了這5個(gè)物種，不同基因構(gòu)建的進(jìn)化樹存在差異，但多個(gè)證據(jù)表明M.brachycarpa和M.huberi關(guān)系緊密［36-37］，其他物種有待進(jìn)一步研究。

2.4 地理起源

雖然苜蓿屬栽培型植物在世界各地被廣泛種植，但是苜蓿屬野生植物都起源于亞歐大陸，多數(shù)苜蓿屬物種的遺傳多樣性中心在地中海地區(qū)。地中海地區(qū)冬季濕潤、少有寒霜，夏季干燥，為一年生植物提供了足夠的生長季。但是，4個(gè)多年生物種M.archiducis-nicolai、M.platycarpos、M.popovii和M.ruthenica卻在地中海地區(qū)沒有分布，而分布在中亞和東南亞，這需要進(jìn)一步研究。從生態(tài)和地理分化上講，一年生苜蓿屬植物主要分布在干旱的低海拔地區(qū)，如地中海南部地區(qū)，而多年生苜蓿屬植物更喜歡分布在高海拔或高緯度的山地，相對而言在地中海北部地區(qū)。地中海地區(qū)在第三紀(jì)末（6500～260萬年前）和第四紀(jì)早期（250萬年前）經(jīng)歷了劇烈的氣候變遷，氣候變干是地中海地區(qū)一年生植物進(jìn)化的主要驅(qū)動力。后續(xù)研究中，通過基因序列推測物種分化時(shí)間，并結(jié)合地中海地區(qū)戲劇性的氣候變遷，或許會為苜蓿屬的物種形成和地理分布研究提供新的線索。

為了方便研究，Small［8］將苜蓿屬植物劃分為3種類群，21個(gè)絕對的多年生物種（類群1），42個(gè)子葉沒有葉枕的一年生物種（類群2），以及24個(gè)子葉具有葉枕的一年生物種（類群3）。調(diào)查發(fā)現(xiàn)上述3個(gè)類群遺傳多樣性最高的區(qū)域分別是30°-45° N/5° W-40° E、30°-45° N/5° W-40° E、35°-45° N/25°-45° E。相比較而言，類群3的地理分布較為獨(dú)立，主要（24個(gè)物種中有20個(gè)物種）分布在小亞細(xì)亞半島，而另外兩個(gè)類群的分布有地域重疊。與苜蓿屬親緣關(guān)系最近的是胡盧巴屬，后者的分布中心是中亞。相對類群1和2而言，類群3距離中亞最近，暗示類群3與胡盧巴屬的起源可能較近。

3 紫花苜蓿復(fù)合體

紫花苜蓿復(fù)合體的分布廣、表型變異大、鑒定難度大，規(guī)范使用“紫花苜蓿復(fù)合體”對育種研究至關(guān)重要。據(jù)Maxted等［42］推測，在公元前9000-公元前4000年間紫花苜蓿起源于里海南側(cè)伊朗等地，公元前120年傳入中國，1650年傳入英國，1730年傳入美國，1830年傳入澳大利亞，1535年傳入南美洲等地。1000-1200年，M.sativasubsp.falcata與M.sativasubsp.sativa開始雜交。在國外，紫花苜蓿復(fù)合體早已被普遍采納了30多年，盡管我國學(xué)者盧欣石曾多次呼吁，但仍沒有得到國內(nèi)廣大同行的充分重視。實(shí)際上，我國牧草育種人員培育的苜蓿新品種草原1～4號、圖牧1號、赤草1號、甘農(nóng)1～2號、公農(nóng)3～4號、新牧1號和3號等都是M.sativasubsp.×varia，而不是M.varia。在中英文文獻(xiàn)、材料中，國內(nèi)科研人員使用的拉丁名M.falcata和M.varia都是不規(guī)范的，應(yīng)該被修改為M.sativasubsp.falcata和M.sativasubsp.×varia。更嚴(yán)重的是，Small［8］通過對如下苜蓿標(biāo)本進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)學(xué)者等命名的21個(gè)苜蓿屬物種拉丁名都是錯誤的，其實(shí)都屬于紫花苜蓿復(fù)合體，如M.alaschanica、Medicago alatavica、Medicago beipinensis、Medicago grandiflora、Medicago grossheimii、Medicago gunibica、Medicago komarovii、Medicago kopetdaghi、Medicago lavrenkoi、Medicago orientalis、M.rivularis、Medicagoroborovskii、Medicago sogdiana、Medicago tadzhicorum、Medicago tibetana、Medicago transcaucasica、Medicago transoxana、Medicago vardanis、Medicago kotovii、M.schischkinii和Medicago trautvetterii。上述的部分拉丁名也流入我國，對紫花苜蓿分類制造一定混亂。

紫花苜蓿復(fù)合體包括5個(gè)亞種M.sativasubsp.sativa、M.sativasubsp.caerulea、M.sativasubsp.glomerata、M.sativasubsp.falcata和M.sativasubsp.×varia，其中M.sativasubsp.falcata包括2個(gè)變種M.sativasubsp.falcatavar.falcata、M.sativasubsp.falcatavar.viscosa。這些亞種的變種之間雜交可育，存在廣泛的基因交流，共享基因庫（圖1）。除了雜種可育，這一結(jié)果也得到形態(tài)學(xué)和分子進(jìn)化數(shù)據(jù)的支持［26］。復(fù)合體中的其他亞種和變種含有抗旱、抗寒、抗蟲等優(yōu)異基因，可為M.sativasubsp.sativa育種提供優(yōu)異的基因源。

按照果莢被毛有無可分為兩類：1）果莢無被毛。包括M.sativasubsp.sativa（2n=32）花紫色、果莢螺旋狀；M.sativasubsp.caerulea（2n=16）花藍(lán)紫色、果莢螺旋狀；M.sativasubsp.falcatavar.falcata（2n=16/32）花黃色、果莢不卷曲；M.sativasubsp.×varia（2n=16/32）花黃色至紫色漸變色、果莢不卷曲，是M.sativasubsp.falcata與M.sativasubsp.sativa或者M(jìn).sativasubsp.caerulea的雜交后代。2）果莢有被毛。包括M.sativasubsp.falcatavar.viscosa（2n=16/32）花黃色、果莢不卷曲；M.sativasubsp.glomerata（2n=16/32）花黃色、果莢卷曲。

4 苜蓿屬分類建議

4.1 物種鑒定難點(diǎn)

苜蓿屬物種鑒定的難點(diǎn)可能包括以下4個(gè)方面。1）部分物種分布面積廣、種內(nèi)變異大、標(biāo)本數(shù)量覆蓋度不夠，增加了鑒別難度，如M.sativa、M.polymorpha、M.lupulina、M.medicaginoides、M.monantha和M.rigidula等。M.polymorpha可能是苜蓿屬內(nèi)最難鑒定的物種，其表型多變的特性也反映在拉丁名“polymorpha”中，該物種與數(shù)十個(gè)一年生苜蓿表型非常接近，甚至有的植物標(biāo)本都是錯的。2）種內(nèi)、種間雜交出現(xiàn)連續(xù)變異，導(dǎo)致鑒定指標(biāo)邊界不清晰。如M.sativa種內(nèi)不同亞種之間的雜交，其后代判別難度較大；另外，M.rotata與M.bonarotiana、M.littoralis與M.truncatula、M.littoralis與M.italica之間的種質(zhì)漸滲，后代難以鑒定。3）物種間不完全譜系分選，導(dǎo)致基因樹不同于物種樹。4）部分物種分布區(qū)域狹小，生境特殊，采集標(biāo)本少，缺少研究。

4.2 物種鑒定方法

只有在理論上對物種概念提高認(rèn)識，理解“分化路上的物種”和“整合物種概念”等，才能在實(shí)踐中制定出更科學(xué)合理的分類系統(tǒng)，避免混亂。在對一個(gè)苜蓿屬物種進(jìn)行鑒定時(shí)建議：1）在群體水平比較該物種與目標(biāo)物種及近緣物種的形態(tài)性狀（如莢果螺旋、被毛、花粉、種子、子葉葉枕、葉片、彈花和花色等），進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并觀察染色體數(shù)目、花期、授粉行為和時(shí)空分布等；2）采用多個(gè)DNA條形碼對該物種多個(gè)個(gè)體進(jìn)行分子進(jìn)化分析，或采用簡化基因組測序或基因組重測序等方法在基因組水平鑒定；3）與目標(biāo)物種及近緣物種進(jìn)行雜交，觀察雜種育性。

在物種鑒定中應(yīng)該認(rèn)識到任何一個(gè)單個(gè)形態(tài)性狀，通常是由一個(gè)/多個(gè)基因，或者一個(gè)通路決定的。如花色，通過基因突變、基因劑量調(diào)整、基因流和重組等遺傳調(diào)控，同一物種會產(chǎn)生群體內(nèi)的表型多態(tài)性，如紫花苜蓿的花色包括紫色、黃色、藍(lán)色、白色、綠色，以及各種漸變色。很顯然這樣的差異不應(yīng)該授予任何分類學(xué)等級，然而遺憾的是，現(xiàn)實(shí)中部分學(xué)者將這種差異描述為變種、亞種，甚至物種，這種誤判在芍藥屬（Paeonia）中也時(shí)有發(fā)生［1］。

4.3 種質(zhì)資源

種質(zhì)資源是分類學(xué)和育種學(xué)研究的前提。分類學(xué)上，已有的絕大多數(shù)研究包含的物種不全、屬內(nèi)覆蓋度不高，部分有爭議的組缺乏代表物種，導(dǎo)致很多分類問題懸而未決。如苜蓿屬中有8個(gè)組僅含1個(gè)物種，雖然具有關(guān)鍵的分類學(xué)意義，但是在研究中非常容易被遺失。因此，苜蓿屬分類人員需要在群落水平廣泛收集并共享各大洲苜蓿種質(zhì)資源，為分類研究奠定基礎(chǔ)。更重要的是，苜蓿屬第一大組Spirocarpos組含有35個(gè)物種，組內(nèi)進(jìn)化關(guān)系最為混亂復(fù)雜，需要進(jìn)一步收集和保存相關(guān)種質(zhì)，尋找充足證據(jù)大刀闊斧重新梳理；另外M.medicaginoides和M.orbicularis在我國是否有野生分布，需要進(jìn)一步調(diào)查。

從育種學(xué)角度考慮，苜蓿屬種質(zhì)資源研究可重點(diǎn)考慮以下三點(diǎn)：第一，廣泛收集野生種質(zhì)資源，尤其是與紫花苜蓿相關(guān)或近緣的物種（如紫花苜蓿復(fù)合體不同亞種、變種，與紫花苜蓿親緣關(guān)系較近的Medicago組內(nèi)的其他物種，甚至屬內(nèi)其他物種），通過多種高通量測序方法挖掘、定位并鑒定栽培種和野生種蘊(yùn)含的優(yōu)異基因，利用分子育種方法將優(yōu)異抗逆基因?qū)胱匣ㄜ俎８弋a(chǎn)底盤品種，提高紫花苜蓿的抗逆能力和產(chǎn)量，更好地為草食畜牧業(yè)服務(wù)。第二，全球苜蓿屬中，已有19個(gè)物種擁有品種，進(jìn)一步馴化這些物種，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)也是重要的研究方向。第三，作為鄉(xiāng)土植物，當(dāng)?shù)匾吧俎２牧蠈Ρ镜氐臍夂颉⑼寥肋m應(yīng)性強(qiáng)，收集這類種質(zhì)資源并加以馴化，以提高種子產(chǎn)量、降低硬實(shí)率為主要目標(biāo)，將來可用于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境治理和畜牧業(yè)生產(chǎn)，有望在苜蓿屬野生資源較多的地區(qū)發(fā)揮重要作用，如青藏高原、新疆和內(nèi)蒙古等。