地理遠(yuǎn)緣紫花苜蓿品種間雜交后代性狀變異分析

魏 微 畢玉芬 張鳳仙

摘要：以紫花苜蓿雜交組合(云南德欽地區(qū)紫花苜蓿為母本，引進(jìn)紫花苜蓿品種Acrora為父本)的雜交親本、雜種一代、雜種二代為研究材料，對供試材料的植株高度、分枝數(shù)、葉片長寬、干重等的變異幅度和變異規(guī)律進(jìn)行了分析，旨在探索地理遠(yuǎn)緣的紫花苜蓿材料間雜交后代的性狀變異及其規(guī)律，為選育出適合云南地區(qū)種植的紫花苜蓿品種提供基礎(chǔ)。結(jié)果表明：F2的葉形性狀發(fā)生了分離，出現(xiàn)了多葉性狀的變異體。與雜交親本相比，雜種后代表型性狀出現(xiàn)了較大的變異，且各性狀間變異幅度存在一定的差異，F(xiàn)1的株高，F(xiàn)2的葉長、寬出現(xiàn)了超均優(yōu)勢。在雜種后代中，5個性狀的變異系數(shù)從大到小依次為干重>分枝數(shù)>株高>葉長>葉寬。

關(guān)鍵詞：紫花苜蓿；遺傳變異；表型性狀

中圖分類號：S541.035

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-5500(2009)06-0001-04

遺傳變異的表現(xiàn)形式是多層次的，在個體水平表現(xiàn)為形態(tài)發(fā)育的差異。在所有的遺傳標(biāo)記中，形態(tài)標(biāo)記是應(yīng)用最久、最直接也是簡便易行的方法。形態(tài)標(biāo)記即植物的外部特征，如株高、葉形、穗形、粒色、芒、穎殼等。由于形態(tài)和基因型之間存在著基因表達(dá)、調(diào)控、個體發(fā)育等復(fù)雜的中間環(huán)節(jié)，檢測遺傳變異也就是根據(jù)形態(tài)上的差異來反映基因型上的差異。對于苜蓿，前人曾利用表型性狀來檢測遺傳變異的大小。何文利等以中國的紫花苜蓿為樣本，對其形態(tài)學(xué)性狀的變異進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)中國苜蓿的形態(tài)學(xué)性狀都存在著顯著的變異，不同的形態(tài)學(xué)性狀變異幅度不同；苜蓿品種(系)內(nèi)形態(tài)學(xué)性狀的變異幅度小于品種(系)間的變異幅度，不同性狀變異幅度亦有差異。為了進(jìn)一步探尋紫花苜蓿雜種后代的變異規(guī)律，為選育出適合云南地區(qū)種植的紫花苜蓿品種提供基礎(chǔ)資料，以引進(jìn)的紫花苜蓿品種和云南德欽地區(qū)的紫花苜蓿品種分別為父本和母本進(jìn)行雜交，從形態(tài)水平和生產(chǎn)力水平對雜交親本、雜種F1及其雜種F2的遺傳變異進(jìn)行研究，以期探明苜蓿雜種后代主要性狀的變異規(guī)律，選擇優(yōu)良變異，為選育適合云南種植的苜蓿品種提供理論依據(jù)。

1材料和方法

1.1試驗地點

試驗地設(shè)在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山草業(yè)科學(xué)試驗實習(xí)基地，地理位置N 25°01，E103°，海拔1931m，年平均溫度14.7℃，年降水量900～1100mm，年日照時數(shù)2411.8h，土壤為紅壤，pH6.6。試驗溫室設(shè)在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院溫室。

1.2試驗材料及來源

選用1個雜交組合，母本為云南德欽地區(qū)紫花苜蓿(簡稱德欽苜蓿)，由云南省肉牛牧草中心提供，該苜蓿品種在云南德欽地區(qū)分布有百余年的歷史，父本選用引自澳大利亞的紫花苜蓿栽培品種“Acrora”，由盧欣石2001年提供雜種后代22份(F1代8份，F(xiàn)2代14份)。

試驗所用雜交親本及雜種后代見表1。

1.3試驗方法

1.3.1葉形的調(diào)查在雜交親本，雜種F1及雜種F2中隨機各選取10株，觀察出現(xiàn)非三出復(fù)葉的比例。

1.3.2表型性狀的測量根據(jù)盧欣石、李擁軍等在試驗中選用的指標(biāo)，結(jié)合苜蓿的利用特性，選擇5個性狀，即株高、分枝數(shù)、干重、葉片長、葉片寬，于分枝期進(jìn)行測定。每份供試材料隨機選取10株，取平均值即為各指標(biāo)值。

株高：植物單株株叢的自然高度；將植株的地上部分，放入105℃烘箱內(nèi)于70℃下烘干至恒重，即為干物質(zhì)量；分枝數(shù)為植物單株的分枝數(shù)目；葉片長以植株最上端往下數(shù)第5片三出復(fù)葉的中間小葉的長度；葉片寬：植株最上端往下數(shù)第5片三出復(fù)葉的中間小葉的寬度。

1.3.3表型性狀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方法應(yīng)用DPS軟件進(jìn)行平均值，標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)分析，并分析各性狀變異大小。

2結(jié)果與分析

2.1多葉型苜蓿變異的出現(xiàn)

在葉形的調(diào)查試驗中，經(jīng)過對所有供試材料進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，雜交親本和雜種Fl出現(xiàn)非三出復(fù)葉的比例均為O，而雜種F2則有1O％的植株表現(xiàn)出了非三出復(fù)葉的性狀，說明雜種F2出現(xiàn)了葉型性狀的分離。

2.2表型性狀的變異系數(shù)分析

雜種后代各性狀的變異系數(shù)不同，表明表型性狀在雜種后代存在一定的變異幅度，在5個性狀中變異系數(shù)從大到小依次為干重>分枝數(shù)>株高>葉長>葉寬(表2)。其中，雜種F2的干重、分枝數(shù)、株高的變異程度均高于雜種F1干重、分枝數(shù)、株高的變異程度。

2.3株高，分枝數(shù)和干重的變化

所有供試材料的株高變幅在13.1～59.2cm，62.5％的F1個體大于親本株高的平均值，出現(xiàn)了平均優(yōu)勢。F2株高出現(xiàn)了較大分離，最高達(dá)59.1cm，最低為13.1cm，有15.3％的F2個體大于親本株高的平均值(圖1)。從表2看出F2的變異系數(shù)為24.4％，與F1比較，變異幅度提高了14.5％，說明F2的株高發(fā)生了較大變異。

所有供試材料的分枝數(shù)變幅在7.O～93.O枝／株，F(xiàn)2分枝數(shù)出現(xiàn)了較大分離，最高達(dá)28.0枝／株，最小為7.0枝／株，有7.7％的F2個體大于親本的分枝數(shù)平均值(圖2)。從表2看出F2的變異系數(shù)為31.6％，與Fl相比，變異幅度提高了14.2％，說明F2的分枝數(shù)發(fā)生了較大變異。

所有供試材料的干重變幅在2.84～44.60g，F(xiàn)2干重出現(xiàn)了較大分離，最高達(dá)34.70g，最低為2.84g，有23.1％的F2個體大于親本干重的平均值(圖3)。表2表明，F(xiàn)2的變異系數(shù)47.8％，與F1比較，變異幅度提高了11.2％，說明F2的干重發(fā)生了較大的變異。

2.4葉長、葉寬的變化

所有供試材料的葉長變幅在1.20～2.80cm，葉寬變幅在0.65～1.63cm(圖)；76.9％的F2個體大于親本葉長的平均值；100％的F2個體大于親本葉寬的平均值；F2的葉長和葉寬都出現(xiàn)了超均優(yōu)勢。表2表明，雜種F1葉長的變異系數(shù)7.2％，與F2相比，變異幅度提高了0.1％；葉寬的變異系數(shù)4.4％，與F2相比，葉寬的變異幅度下降了0.6％；說明F2的葉長、寬均沒有發(fā)生變異，與F1幾乎無相差。

3結(jié)論與討論

(1)F2代出現(xiàn)了10％的多葉型苜蓿材料，表明雜種二代的葉形性狀發(fā)生了分離。對于多葉型苜蓿的研究，早在1940年，前蘇聯(lián)學(xué)者M(jìn)okeyeva曾報道苜蓿在春秋兩季有多葉型葉片，并認(rèn)為是苜蓿植株在短日照條件下以此增加葉面積的一種反應(yīng)；Bingham還研究了二倍體多葉苜蓿，認(rèn)為至少有3個基因控制這一性狀，一個需要隱性純合才能表達(dá)的基因(mf)，兩個加性基因，他們影響mf基因表達(dá)的程度。此外，F(xiàn)erguson和Etze曾分別運用形態(tài)學(xué)方法對多葉型苜蓿作過系統(tǒng)的研究。此次研究在對葉形調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，在雜種F2中出現(xiàn)了多葉型苜蓿，但出現(xiàn)率不高。多葉型苜蓿的親本為4倍體，其遺傳的穩(wěn)定性需經(jīng)過若干世代的連續(xù)自交，根據(jù)自交后代系統(tǒng)來進(jìn)行判別。多葉型性狀屬于數(shù)量性狀，不是單基因控制。在今后的研究中可對多葉型性狀基因進(jìn)行精細(xì)定位，目標(biāo)之一就是獲得與該基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，從而對苜蓿多葉性狀基因進(jìn)行輔助選擇，最終能將苜蓿多葉性狀基因?qū)肫渌韪牧嫉钠贩N中去，育成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的新型苜蓿品種，并在生產(chǎn)上加以廣泛應(yīng)用。

(2)雜種F2有15.3％的個體株高大于親本株高的平均值，有7.7％的個體大于親本分枝數(shù)的平均值，有23.1％的個體大于親本干重的平均值，有76.9％的個體大于親本葉長的平均值，有100％的個體大于親本葉寬的平均值。可能原因是在雜交過程中發(fā)生了基因重組，并產(chǎn)生了一些新的基因型。

(3)變異系數(shù)是反映遺傳變異大小的指標(biāo)，由標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值來體現(xiàn)。由于表型變異包含了遺傳因素造成的差異(遺傳變異)和環(huán)境因素造成的差異，而在環(huán)境條件一致的情況下，品種內(nèi)的變異系數(shù)實際上是表型方差和均值的比值。與雜交親本相比，雜種后代的表型性狀存在一定程度的變異，不同的性狀，變異幅度不同。Fl代株高，F(xiàn)2代葉長、葉寬都出現(xiàn)了超均優(yōu)勢；雜種后代5個性狀的變異系數(shù)從大到小依次為干重>分枝數(shù)>株高>葉長>葉寬。其中，雜種F2的干重的變異系數(shù)為47.8％、分枝數(shù)的變異系數(shù)為31.6％、株高的變異系數(shù)為24.4％。因為苜蓿的產(chǎn)量與其干重、分枝數(shù)及株高等性狀有密切的聯(lián)系，所以，這些性狀的變異對于提高苜蓿產(chǎn)量，適應(yīng)實際生產(chǎn)具有重要意義。因此，此次實驗中F2出現(xiàn)了較大性狀分離，為進(jìn)一步研究和選擇提供了材料。