新疆雜草黑麥居群形態(tài)學(xué)性狀調(diào)查

摘要:為了解新疆雜草黑麥(Secale cereale subsp. segetale)居群的形態(tài)學(xué)特征，為種質(zhì)資源進(jìn)一步研究利用提供依據(jù)，對采集自新疆的10個新疆雜草黑麥居群的株高#65380;分蘗數(shù)#65380;千粒重#65380;單株小穗數(shù)#65380;穗長#65380;穗寬和穗下第1節(jié)長等性狀進(jìn)行了考察和分析。結(jié)果表明，新疆雜草黑麥居群形態(tài)變異豐富，根據(jù)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)描述值劃分利用DIST遺傳距離進(jìn)行聚類可將10份新疆雜草黑麥居群嚴(yán)格區(qū)分，并在遺傳距離1.0處將參試材料分為3類，每類群中居群具有相應(yīng)的形態(tài)學(xué)特點。研究還探討了新疆雜草黑麥居群的進(jìn)一步保護和利用。 關(guān)鍵詞:新疆雜草黑麥;遺傳多樣性;形態(tài)學(xué)

中圖分類號:Q944.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2008)08-0880-03

新疆雜草黑麥(Secale cereale subsp. segetale， R genome，2n=2x=14)是在中國新疆發(fā)現(xiàn)的一種雜草型黑麥類型，研究表明其分類地位屬栽培黑麥(Secale cereale L.)的一個亞種[1]。栽培黑麥(又稱普通黑麥)，隸屬于禾本科小麥族黑麥屬(Secale L.)的一年生異花授粉類型植物[2]，原產(chǎn)于亞洲中部及西南部，在歐洲大量種植，前蘇聯(lián)種植面積最大，北美一些國家也有種植。中國東北#65380;西北的部分地區(qū)#65380;少數(shù)山區(qū)或高海拔地區(qū)#65380;干旱少雨或寒冷地區(qū)種植有黑麥。黑麥屬植物是非常重要的植物資源，在畜牧生產(chǎn)#65380;國土資源保護與治理及草坪生產(chǎn)上有著極高的潛在利用價值[3，4]。黑麥屬植物也是改良小麥

(Triticum aestivum L.)抗病蟲性(銹病#65380;白粉病#65380;蚜蟲等)#65380;品質(zhì)和產(chǎn)量等性狀的重要外源基因供體。迄今世界各國已對其開展了大量研究，創(chuàng)制了一系列小麥/黑麥雙二倍體#65380;附加系#65380;代換系以及易位系[5，6]。目前，由于自然或人為因素破壞，一些野生型#65380;雜草型黑麥屬物種已經(jīng)逐漸消失，這無疑是對寶貴基因資源的巨大浪費[3]。本文對我國新疆雜草黑麥這一特殊類型以居群為對象對其形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行調(diào)查研究，以為其進(jìn)一步研究利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究材料由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所組織的植物資源考察組在新疆野外考察收集所得，共計10個居群，居群代號分別為89R4，89R14， 89R15，89R24，89R30，89R48，89R51，89R60，89R62， 89R64。目前，這些種子和標(biāo)本被保存在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家作物種質(zhì)資源復(fù)份庫中。

1.2 試驗方法

參試材料種植于河北科技師范學(xué)院農(nóng)學(xué)實驗站，行長120 cm，行距20 cm，3次重復(fù)。田間管理同大田。適時調(diào)查生育期。在盛花期各居群隨機取樣10株進(jìn)行刈割，試驗田稱鮮草產(chǎn)量，運回實驗室后用烘箱120℃殺青，然后在75℃下烘干至恒重稱取干重(g)。成熟期隨機取20株進(jìn)行考種，測定株高#65380;分蘗數(shù)#65380;千粒重#65380;單株小穗數(shù)#65380;穗長#65380;穗寬#65380;穗下第1節(jié)長等數(shù)據(jù)，參照Manjunatha等方法[7]對新疆雜草黑麥各形態(tài)學(xué)性狀確定描述值(表1)。

用NTSYS 2.0版本[8]分析數(shù)據(jù)矩陣。計算居群間DIST遺傳距離，采用離差平方和法進(jìn)行聚類，分析材料間的遺傳關(guān)系，并進(jìn)一步進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆雜草黑麥居群的形態(tài)學(xué)性狀

形態(tài)學(xué)性狀調(diào)查結(jié)果表明，10個新疆雜草黑麥居群的平均株高109.1 cm(SD為11.0)，其中居群89R60的株高最矮(93.0 cm)，居群89R15最高(125.8 cm)。分蘗數(shù)(居群平均分蘗數(shù))為8.0個(89R64)~24.6個(89R30)，平均值為13.8個(SD為5.3)。單株穗粒重89R30最重為26.1，最輕的是89R14為9.1 g，10個居群平均值為17.9 g(SD為5.1)。千粒重最大的是89R4為30.6 g，最小的是89R30為20.4 g，10個居群平均值為25.3 g(SD為2.8)。穗長最長的是89R14為14.2 cm，最短的是89R24為12.2 cm，平均值為13.2 cm(SD為0.7)。穗寬最寬的是89R48為1.0 cm，最窄的是89R60為0.9 cm，平均值為0.9 cm(SD為0.1)。穗下第1節(jié)間最長的居群是89R14為37.0 cm，最短的居群是89R51為27.3 cm，大多數(shù)居群在30~35 cm之間，平均值為31.6 cm(SD為3.0)。小穗數(shù)最多的居群是89R4為43.4個，最少的是89R24為38.4個，大多數(shù)都集中在40~44個之間，平均值為41.3個(SD為1.8)。

2.2 聚類分析

利用NTSYS 2.0軟件，將10個疆雜草黑麥居群的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)根據(jù)描述值劃分進(jìn)行聚類(圖1)。

在遺傳距離1.0處，可將10個新疆雜草黑麥居群分為3個類群，其中89R4#65380;889R14#65380;89R15#65380;89R48聚為一類，89R24#65380;89R51#65380;89R64#65380;89R60和89R62聚為一類，89R30單獨為一類。

對不同類群中居群的形態(tài)學(xué)性狀平均表現(xiàn)進(jìn)行分析(表1)，類群Ⅰ共4個居群，形態(tài)學(xué)性狀平均值中株高(119.9 cm)#65380;千粒重(26.9 g)#65380;穗長(13.9 cm)#65380;穗下第1節(jié)間長(34.2 cm)和小穗數(shù)(42.6個)在3個類群中最大。類群Ⅲ為1個居群89R30，其分蘗數(shù)(24.6個)#65380;鮮干比(5.5)和單株穗粒重(26.1 g)在3個類群中數(shù)值最大。類群Ⅱ計5個居群，平均株高(100.7 cm)#65380;分蘗數(shù)(10.7個)#65380;穗長(12.8 cm)#65380;穗寬(0.9 cm)#65380;穗下第一節(jié)間長(29.4 cm)和小穗數(shù)(40.3個)在3個類群中表現(xiàn)最小。

3 討論

通過形態(tài)學(xué)多樣性或表型性狀檢測來衡量物種的遺傳變異是古老#65380;簡便易行而又行之有效的方法。結(jié)合野外調(diào)查#65380;標(biāo)本采集#65380;移栽和子代測定等手段，采用嚴(yán)密的數(shù)量遺傳學(xué)方法，就可以在短期內(nèi)對所研究物種的遺傳變異水平有一個基本的認(rèn)識，又因其比較容易觀察和記載，在分類學(xué)中又能滿足多種用途需要，因此被中外學(xué)者廣為使用[9-11]。

通過本項研究發(fā)現(xiàn)新疆雜草黑麥一些性狀可在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)一步加以利用，如89R48等居群具有較高的鮮草和干草產(chǎn)量，適宜作為優(yōu)質(zhì)牧草開發(fā)利用。一些居群較高的分蘗成穗數(shù)#65380;粒重和小穗數(shù)等對作物遺傳改良具有重要意義。

盡管黑麥屬植物的適應(yīng)性很強，但由于自然因素與人為因素(如過度利用)造成的生境惡劣程度，若超過物種壓力適應(yīng)的最大極限，那么必將導(dǎo)致該物種遺傳多樣性的喪失[12，13]。鑒于黑麥屬植物是一種重要的小麥近緣種，具有極其重要的農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟價值和生態(tài)價值，故對其制定有效的保護策略和措施就顯得十分關(guān)鍵，而制定有效的保護策略和措施就必須要了解該物種的遺傳多樣性狀況及其分布格局。本文研究所用新疆雜草黑麥居群具有豐富的形態(tài)變異，在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和資源的保護上可進(jìn)一步有針對性地對不同類群居群加以保護和利用。

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(責(zé)任編輯 鄭 威)