苜蓿品种秋眠性评定

中国苜蓿92个地方品种资源秋眠性评定卢欣石王铁梅（北京林业大学资源和环境学院,北京，100083）【摘要】以美国9个秋眠性标准品种为对照，按美国Barnes（1991）方法对中国92个苜蓿地方品种（材料）进行了秋眠性评定，并统计了中国苜蓿23个国家审定品种的秋眠性与等位酶LAP、PER和FEST的等位基因频率及7个形态特征的遗传相关系数，分析证明中国苜蓿品种中大部分为极秋眠性和秋眠性品种,其秋眠等级为1〜2,以新疆大叶苜蓿为代表的南疆苜蓿品种资源主要表现为半秋眠类型,其秋眠等级为4〜5,该部分资源可用于半秋眠及非秋眠苜蓿新品种培育的育种材料。关键词：苜蓿秋眠性地方品种1.引言苜蓿秋眠性（falldormancy）是苜蓿对短日照的反应，随着秋季日照时数减少引起的生理休眠，植物由向上生长转向匍匐生长，导致总产量减小的一种生长特性，它可以发生在任何温度和湿度水平上。这种特性与苜蓿的耐寒力和生产性能有直接的关系。1921年0akley等人发现，适应南方气候的苜蓿栽培品种在秋季短日照低气温条件下刈割后再生植株高大挺直而强壮，相反，北方的栽培品种则发育长短不一而具纤细的茎秆,可是在夏季长日照条件下，这两种类型的再生差异就不明显。为此，美国科学家依据短日照条件下的秋眠反应，在1991年报道了将苜蓿品种分为9个等级，其中I、11、111级属秋眠类型W、V、W级属半秋眠类型,W、伽、IX级为非秋眠类型。1998年，L.R.Teuber等在原有的基础上采用同样的方法将苜蓿品种秋眠系数重新分为11个等级，并选择了11个秋眠性标准对照品种,这些对照品种保持了原有9个标准对照品种之间的关系。苜蓿秋眠性与它的再生性、生产力、耐寒性等有高度的相关性，秋眠类型苜蓿抗寒性强、产量低、再生慢;非秋眠类型苜蓿抗热性强、产量高、再生快。秋眠性测定采用的方法主要有以9月初进行秋季刈割后的秋季生长株高测定法;采用子叶节到第一片真叶之间的距离测定法，以及最新报道的采用近红外线反射光谱仪（NIR）法（R.L.Kallenbach，等，2001）。我国对苜蓿秋眠性的研究起步较晚,1991年我国初次报道苜蓿秋眠性概念和国外应用情况（卢欣石，1991），1998年卢欣石报道了中国23个审定品种的秋眠性研究结果，在苜蓿的遗传评价、农艺特性评价、引种、区划等方面开始引入秋眠性概念。但是，尚未见到有关中国苜蓿种质资源秋眠特性的总体评价。我国是紫花苜蓿栽培大国，也是世界上苜蓿种质资源最丰富的国家之一，摸清中国苜蓿种质资源的秋眠特性对我国苜蓿引种、栽培、遗传育种和产业化发展具有重要价值。2试验设计与方法2.1试验材料试验共搜集国内外苜蓿材料101份，其中国家审定品种23个，未审定苜蓿人工培育和地方品种(品系或材料)69个，美国秋眠性标准对照品种9个。2.2试验设计采用完全随机区组设计，三个重复，每个重复15个单株，秋眠性测定采用美国标准方法,由D.K.Barnes,D.M.Smith,L.R.Teuber等人于1991年制定,由北美苜蓿改进会议(NAAIC)颁布(Barnes,1991)。在加州Davis地区10月5日刈割，留茬高度约5cm，经三星期后于10月26日开始测定植株再生高度(从地表面至株丛的自然高度)。秋眠等级确定方法是按Teuber(1984)18等级法，每级差为5cm,最秋眠品种定为1,最不秋眠品种定为9,同时应用美国苜蓿种子协会(CASC)的秋眠性1〜9级的标准对照品种做为对照，统计分级。3.试验结果3.1秋眠性等级评定对92份中国苜蓿材料和美国秋眠性对照品种的聚类分析结果见表1：表1 中国和美国秋眠性对照品种秋眠水平评定及聚类分析引种号名称品种类型相对秋眠等级FDR聚类分析距离104CUF101美国对照品种5.24929IX,00000103Moapa69美国对照品种3.88898VIII,00000102Mesilla美国对照品种3.27787VII,00000101Lahontan美国对照品种2.83816VI,0000066疏附苜蓿种群1地方材料2.6905V,1008073叶城苜蓿种群1地方材料2.4889V,10080100Dupuits美国对照品种2.32545IV,1079238Hanxian地方材料2.2444IV,0269226榆次苜蓿地方材料2.2128IV,0046880新疆大叶苜蓿地方品种2.2020IV,0154884于田苜蓿地方材料2.1829IV,0345881新疆(大叶)苜蓿地方材料2.1374IV,0800875和田苜蓿种群1地方材料2.0667IV,1507882尉犁苜蓿地方材料2.0603IV,1571819晋阳苜蓿地方材料1.9889III,1076512乾县苜蓿地方材料1.9556III,0743535永济苜蓿地方材料1.9333III,05205

67疏附苜蓿种群2地方材料1.9286III,0473570沙城苜蓿种群1地方材料1.9111III,0298585吐鲁番苜蓿地方材料1.9024III,0211599Saranac美国对照品种1.88334III,0020568疏附苜蓿种群3地方材料1.8801III,0011593中牧32号地方材料1.8714III,0098569疏附苜蓿种群4地方材料1.8444III,0368520渭南苜蓿地方材料1.8111III,0701534天津苜蓿地方材料1.7966III,0846515关中苜蓿地方品种1.7667III,1145583阜康苜蓿地方材料1.7556III,1256533沧州苜蓿种群1地方品种1.7556III,1256574叶城苜蓿种群2地方材料1.7508III,1304559和田苜蓿种群2地方材料1.7349III,1463598Ranger美国对照品种1.70943III,1718549公农1号人工品种1.6667II,129669甘农1号人工培育材料1.6606II,1235625临汾苜蓿地方材料1.6444II,1073618宝鸡苜蓿地方材料1.6429II,1058621运城苜蓿地方材料1.6222II,0851617兴平苜蓿地方材料1.6134II,0763690明丰苜蓿地方材料1.6079II,0708653公农2号种群1人工品种1.5664II,0293639察北苜蓿地方材料1.5611II,0240632沧州苜蓿种群2地方品种1.5556II,0185611武功苜蓿地方材料1.5476II,0105627定县苜蓿地方材料1.5470II,0099613咸阳苜蓿地方材料1.5431II,0060654肇东苜蓿种群1地方品种1.5381II,0010656肇东苜蓿种群2地方品种1.5145II,0225431沙河苜蓿地方材料1.5111II,0259453公农2号种群2人工品种1.5111II,0259463新牧1号人工品种1.4716II,0654472沙城苜蓿种群2地方材料1.4341II,1029423晋南苜蓿地方品种1.4232II,1138436淳化苜蓿地方材料1.4222II,1148437府谷苜蓿地方材料1.4222II,1148497Vernal美国对照品种1.40002II,1370416长武苜蓿地方材料1.3889II,1481430保定苜蓿地方材料1.3889II,1481471沙城苜蓿种群3地方材料1.3880II,1490462沙湾苜蓿地方材料1.3810II,15604

89布尔津苜蓿地方材料1.3778II,1592457肇东苜蓿种群3地方品种1.3627II,1743455肇东苜蓿种群4地方品种1.3626II,1744475和田苜蓿种群3地方材料1.3333I,1670161沙湾苜蓿地方材料1.3270I,1607124晋南苜蓿地方材料1.3111I,1448148敖汉苜蓿地方品种1.3111I,1448151公农2号种群3人工品种1.2972I,1309188WSTTH地方材料1.2909I,1246191淮阴苜蓿地方品种1.2905I,1242192润布勒(rambler)苜蓿引进品种1.2711I,1048110甘农1号人工品种1.2615I,0952161沙湾苜蓿地方材料1.2346I,0683187北疆苜蓿地方品种1.2333I,0670146图牧2号人工品种1.2121I,045817陇中苜蓿地方品种1.2036I,0373158佳木斯苜蓿地方材料1.2032I,036911陇东苜蓿地方品种1.1889I,022613天水苜蓿地方品种1.1810I,0147128蔚县苜蓿地方材料1.1778I,0115177温宿苜蓿种群2地方材料1.1429I,0233964库车苜蓿地方材料1.1413I,0249942草原1号人工品种1.1190I,0472922阳高苜蓿地方材料1.0889I,0773914陕北苜蓿地方品种1.0769I,089392庆阳苜蓿地方材料1.0717I,0945976和田苜蓿地方材料1.0683I,097994定西苜蓿种群1地方材料1.0667I,099595定西苜蓿种群2地方材料1.0667I,0995945准格尔苜蓿地方材料1.0667I,0995947呼盟苜蓿地方材料1.0590I,107298河西苜蓿地方品种1.0556I,1106996Norsman美国对照品种1.05161I,1146944准格尔苜蓿地方品种1.0476I,1186965疏勒苜蓿地方材料1.0476I,1186941清水河苜蓿地方材料1.0460I,1202994黄花苜蓿野生种驯化1.0460I,1202940直立黄花苜蓿野生种驯化1.0278I,1384943草原2号人工品种1.0256I,140696镇远苜蓿地方材料1.0222I,1440929蔚县苜蓿地方品种1.0000I,1662986哈密苜蓿地方材料1.0000I,16629注：①FDR(Falldormancyrating):美国秋眠性标准等级②地方品种为截至到1991年国家审定通过的品种通过SPSS软件对该101份材料相对秋眠等级聚类分析表明，中国苜蓿品种和材料主要为秋眠类型和极秋眠类型，其秋眠等级为1-3；极秋眠品种代表品种是北疆苜蓿、草原1号苜蓿、草原2号苜蓿；地方材料为蔚县苜蓿、镇远苜蓿等，秋眠等级与对照品种Norseman一致，秋眠性等级为1。极少数种质资源为半秋眠类型，秋眠等级位于Dupuits和Saranac之间，为4〜5,代表品种为新疆大叶苜蓿；疏附苜蓿种群1和叶城苜蓿种群1单独聚为一类，秋眠等级在5〜6之间，是92份中国苜蓿材料中最不秋眠的材料。材料中两份黄花苜蓿都为极秋眠类型；这与其耐寒特性相一致。部分实验材料名称相同。但来源于不同的种群，在试验评定中会表现出秋眠性的差异，这种差异可能是由于环境和变异引起的秋眠性变化，也可能是材料来源的不同，这待于通过形态和农艺性状的数量分类来确定其更具代表性的种群。3.2秋眠性与等位基因和形态特征的相关分析表2系秋眠性测定与13个形态指标和等位基因指标的相关系数。表2的数据表明，秋眠性与FEST104、LAP96.5、LAP95.5等等位酶系统有一定的相关性,与自然高度、生长习性和子叶至第一片真叶茎距(UNIF)也具有很高的相关性，这和Schneider(1984)的研究结果是一致的。Schneider研究证明，秋眠性和UNIF具有98%以上的相关关系。表2 秋眠性与形态和生化标记的相关系数秋眠性相关系数从表中可以看出，秋眠性与生长FEST104-0.6985FEST102-5-0.0067特性密切相关，秋眠性强，匍匐生长LAP95.5-0.4287越明显，植株相对低矮，再生慢，抗LAP95.5-0.5536寒冷;秋眠性越低，则再生越快，直立生LAP98-0.0000PER1000.0445长,抗寒性降低,耐热性增加。由此类推,自然高度(CANHT)0.8251中国品种的秋眠性水平相对反映了中生长习性(GRWHBT)0.8711叶面积(LEAFAREA)0.2907国品种的农艺性状，抗寒性较强而抗热叶片长宽比(LEAF/W)0.0763性较差，除土壤pH值为其中一个主要叶背毛(LEAFPUBB)0.0271果荚形状(PODSHAP)-0.1753限制因子外，秋眠性特性是中国苜蓿难真叶至子叶距离(UNIF)0.9149以南移的一个重要障碍因素。4.讨论与结论在秋眠性聚类分析中，9个美国苜蓿秋眠性标准对照品种聚为8类，其中Ranger和Saranac聚为一类；中国苜蓿材料聚为5类，其中，来自南疆的疏附苜蓿种群1和叶城苜蓿种群1单独聚为一类，秋眠性等级位于5—6之间，为半秋眠品种（系）代表；与Dupuits聚为一类的为半秋眠品种（材料）共7份，审定品种以新疆大叶苜蓿为代表；地方材料以和田苜蓿种群1、尉犁苜蓿和于田苜蓿为代表；这一类材料大多来源于南疆苜蓿及干热地带；也包括部分黄土高原类型材料如榆次苜蓿及阳高苜蓿;同Ranger和Saranac聚在一类的材料有16份，以晋阳苜蓿、关中苜蓿，乾县苜蓿等黄土高原类型苜蓿材料为代表，为秋眠类型;同Vernal聚为一类的秋眠型苜蓿有29份，以华北类型和部分黄土高原类型为代表；有39份材料与Norsman聚为一类，以佳木斯苜蓿、陇东苜蓿、草原1号、淮阴苜蓿和黄花苜蓿代表，为极秋眠类型，主要包括了东北、华北和内蒙等类型。分析表明中国苜蓿品种主要为秋眠类型和极秋眠类型，其秋眠等级为1〜3,极少数种质属于半秋眠类型，其秋眠等级为