呼倫貝爾黃花苜蓿與紫花苜蓿雜交及優異單株選育研究

楊偉光，李 紅，毛小桃，黃新育，楊 曌，柴 華

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

呼倫貝爾黃花苜蓿與紫花苜蓿雜交及優異單株選育研究

楊偉光，李 紅，毛小桃，黃新育，楊 曌，柴 華

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

利用常規雜交育種技術，將國內高產、抗寒品種龍牧801苜蓿(Medicagosativacv.Longmu No.801)和國外具有多葉性狀品種馴鹿苜蓿(M.sativacv. AC Caribou)與呼倫貝爾黃花苜蓿(Medicagofalcatacv.Hulunbeier)分別進行正反雜交，統計雜交結莢數、結莢率、每莢種子數，并觀測F1代單株性狀。結果表明：父母本和正反交對雜交結莢數、結莢率和每莢種子數存在顯著影響(P<0.05)，其中，呼倫貝爾黃花苜蓿(♀)×引進品種馴鹿苜蓿(♂)的結莢數、結莢率顯著高于其他雜交組合，且各組合正交顯著高于反交。從F1代雜交株中篩選出84個優異單株和5株具有多葉性狀的優異單株，其株高、莖葉比、分枝數和單株干重均顯著高于對照親本，可以作為育種材料進行進一步的選育。

黃花苜蓿；紫花苜蓿；種間雜交

苜蓿(Medicagosativa)是多年生豆科草本植物，因其產草量高、品質好而被譽為牧草之王[1，2]，在全世界廣泛栽培，面積已達3 226萬hm2[3]。我國是亞洲最大的苜蓿生產國，已有2 000多年的栽培歷史。20世紀90年代初，我國苜蓿栽培面積約133萬hm2，居世界第6位[4]。近年隨著農業種植結構的調整，苜蓿面積有所增加，約260 萬hm2，年產干草2 500 萬t[5]。黑龍江省是我國畜牧業大省，苜蓿的種植在該省倍受關注，計劃“十二五”期間種植苜蓿66.7萬hm2[6]。由于黑龍江省地處高寒地區，抗寒高產的品種缺乏，選育既高產又具高抗寒性的苜蓿品種，一直是育種工作者的研究熱點。

雜交育種是一個古老的育種方法，雖已有200多年的歷史，但至今人們仍把它作為重要的育種手段之一，俗稱常規育種[7]。由于黃花苜蓿與紫花苜蓿雜交易形成變異豐富的多變苜蓿類型，雜種優勢強。故利用黃花苜蓿與紫花苜蓿進行雜交選育苜蓿新品種的研究報道較多，且育成了一些生產上推廣的新品種和新類型[8-10]。如國外品種Grimm、Rembler、Cancreep和Walkabout等，國內品種草原1號(M.sativa.cv.Caoyuan No.1)、草原2號(M.sativa.cv.Caoyuan No.2)、甘農1號(M.sativa.cv.Gannong No.1)等[11]。選用黑龍江省主要抗寒、高產品種龍牧801苜蓿和國外具有多葉性狀品種馴鹿苜蓿分別與呼倫貝爾黃花苜蓿進行正反交[12]，通過統計雜交結莢數、結莢率和觀測F1代的單株性狀，為選育雜交苜蓿新種質奠定基礎，為雜交育種親本選配提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于松嫩平原的齊齊哈爾市富拉爾基區，地理位置為E 123°41′、N 47°15′，春季干旱多風，冬季寒冷少雪，年均氣溫3 ℃，極端最高氣溫37.5 ℃，最低氣溫-39.5 ℃，≥10 ℃的積溫2 722.1 ℃，年均降水量450 mm，無霜期130 d；土壤為黑風沙土，pH 7.4，肥力中等。

1.2 雜交材料及組合

雜交親本為國內品種龍牧801苜蓿(縮寫為LM)、引進品種為馴鹿苜蓿(縮寫為XL)，分別與呼倫貝爾黃花苜蓿(縮寫為HH)進行正反交，共4個雜交組合(表1)。

表1 雜交組合Table1 The cross combinations of alfalfa

1.3 試驗時間與方法

1.3.1 雜交 2010年6月15～7月1日在黑龍江省畜牧研究所苜蓿種質資源圃，當供試材料盛花期時，對單花發育的第Ⅲ期花蕾進行人工去雄、套袋隔離[13]，次日9∶00～12∶00采新鮮的花粉進行人工授粉、套袋、掛好標簽，標明父母本和雜交日期等信息，每個雜交組合做100朵小花，3次重復，8月統計各組合結莢數、每莢種子數、結莢率。

1.3.2 F1代材料種植 2011年4月5日，將2010年收獲的雜交種子以及對照親本龍牧801苜蓿、馴鹿苜蓿、呼倫貝爾黃花苜蓿于溫室育苗盒內單粒單播進行育苗，5月底進行田間移栽，4個雜交組合和3個親本對照分7個小區移栽種植，株距、行距各60 cm，栽后及時灌水，單株做田間標記，統計成活率，2012年觀測F1代越冬率和形態特征，篩選優異單株。

1.3.3 觀測項目 株高：于初花期測量單株的絕對高度，即從地面到植株的最高部位；莖葉比：單株株叢于初花期刈割，將莖葉分離，風干后單獨稱重，計算葉與莖的重量比；單株分枝數：初花期隨機選取5株，目測法觀察從根頸發出的分枝數；單株鮮重與干重：初花期隨機選取5株，刈割測量鮮重，自然風干后測量干重。

1.4 數據處理

采用EEXCEL和SAS 9.0軟件對各項指標進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 雜交結莢率及每莢種子數

4個雜交組合均獲得了雜交種子，父母本對結莢數、結莢率和每莢種子數存在顯著影響(P<0.05),結莢數和結莢率最高的均是HX組合，分別為58.0和65.3%，與其他3個組合存在顯著差異(P<0.05)，HL與LH正反交組合間存在極顯著差異(P<0.05)，表明正交與反交對結莢數、結莢率有顯著影響，而且正交的結莢率、結莢數、每莢種子數均大于反交。每莢種子數LH組合最低，與其他3個組合之間存在顯著差異，正反交HL與LH組合間差異顯著，而HX和XH組合間差異不顯著(表2)。

2.2 F1代成活率及越冬率

雜交組合F1代出苗率均低于對照親本(表3)，表明人工授粉雜交對種子的出苗率有影響，但差異不顯著(P>0.05)，而各雜交組合間的出苗率由高到低為HL>LH>HX>XH，組合間差異不顯著(P>0.05)。移栽成活率和越冬率各雜交組合和對照親本均達到了90%以上，雜交組合與對照親本沒有顯著的差異(P>0.05)，各組合間差異不顯著(P>0.05)。

表2 雜交組合結莢統計Table2 The statistics of pod bearing rate of cross combinations of alfalfa

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

表3 F1代成活率及越冬率Table3 Survival rate and overwintering percentage of the first generation alfalfa plants

注：越冬率為2012年返青后測得

2.3 優選單株

2.3.1 直立型高產苜蓿 通過田間目測觀察F1代株型，發現黃花苜蓿與龍牧801苜蓿、馴鹿苜蓿雜交，雜種優勢較明顯，其F1代在株型(直立、半直立)、株高、分枝數、花色等性狀上變異幅度較大，以株型直立、分枝數多、葉大、長勢健旺為育種目標，從各雜交組合中篩選出84個優異單株，其中，HL組合21株，記為HL-21，LH組合16株，記為LH-16，HX組合26株、記為HX-26，XH組合21株，記為XH-21，各組合和對照隨機選取10株，測其第1茬花期株高、分枝數、莖葉比、單株干重(表4)。結果表明：不同親本組合與對照F1代的株高、分枝數、莖葉比和單株干重差異顯著(P<0.05)，其中HX-26不論株高、分枝數、莖葉比，還是單株干重均最高，且與XH-21、對照親本XL、HH差異顯著(P<0.05)，表明呼倫貝爾黃花苜蓿與馴鹿苜蓿正反交的F1代優選單株性狀存在顯著差異，且正交雜種優勢大于反交，呼倫貝爾黃花苜蓿與龍牧801苜蓿正反交表現相同。呼倫貝爾黃花苜蓿與馴鹿苜蓿雜交的雜種后代優選單株性狀較優，雜種優勢較強。

表4 直立型高產苜蓿單株性狀Table4 The characters of erect type and high yield alfalfa

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.3.2 多葉高產苜蓿 紫花苜蓿為三初復葉，一般國內品種很少有多葉的品種，而引進的國外品種大多具有多葉性狀。馴鹿苜蓿具有多葉性狀，一般以5,7葉居多。在XH組合的F1代中發現10株具有多葉性狀，以5,7葉居多。6葉相對較少(圖1)。

通過觀測具有多葉性狀的10株材料，發現有3株長勢較弱，株高較矮，分枝數較少，另有2株長勢一般，故淘汰此5株材料，保留其他5株材料，記XH-5，于第1茬初花期測定株高、分枝數、單株葉片數，多葉數、莖葉比和單株干重，對照親本隨機取5株進行測定(表5)。經方差分析，多葉單株XH-5的多葉性狀與親本馴鹿苜蓿差異不顯著(P>0.05)，但株高、分枝數、單株葉片數、莖葉比和單株干重均優于2個親本，且存在顯著差異(P<0.05)，表明篩選的5株多葉苜蓿遺傳了親本馴鹿苜蓿的多葉性狀，且綜合性狀較優，可以作為目標優選單株。

圖1 多葉苜蓿葉形態Fig.1 The shape of multifoliator plant of alfalfa

表5 多葉單株苜蓿性狀Table5 The characters of multifoliator plants of alfalfa

3 討論與結論

(1)苜蓿屬于異花授粉植物，在地理、遺傳、生態方面差異大的親本具有基因多樣性的可能性較大，雜交后能夠產生較強的雜種優勢[14]。紫花苜蓿和黃花苜蓿的雜交模式是苜蓿育種工作中雜種優勢利用的潛在資源，紫花苜蓿和黃花苜蓿雜交的雜種優勢不僅表現在產量優勢上，還表現在返青、抗寒、株高、成熟度、秋眠性等農藝性狀以及牧草品質上[15，16]。研究采用呼倫貝爾黃花苜蓿與國外品種馴鹿苜蓿、龍牧801苜蓿雜交，均獲得了雜交種子，雜種變異范圍較大，雜種F1代表現出較強的雜種優勢，與Riday[17]、Segovia-Lerma[18]、紀榮花[19]、吳永敷等[20]的研究結果相一致。從F1代雜交株中篩選出來自4個正反交組合的84個優異單株，和5株遺傳了馴鹿親本多葉性狀的優異單株，株高、莖葉比、分枝數、單株干重均顯著(P<0.05)高于對照親本，可以作為高產、抗寒育種目標材料。

(2)不同親本組合、品種間的正反交對結莢數、結莢率和每莢種子數存在顯著影響(P<0.05)，呼倫貝爾黃花苜蓿(♀)×馴鹿苜蓿(♂)(正交)的結莢數、結莢率顯著高于馴鹿苜蓿(♀)×呼倫貝爾黃花苜蓿(♂)(反交)、呼倫貝爾黃花苜蓿(♀)×龍牧801苜蓿(♂)(正交)和龍牧801苜蓿(♀)×呼倫貝爾黃花苜蓿(♂)(反交)，且4個雜交組合正交的結莢率、結莢數、每莢種子數均顯著(P<0.05)大于反交。其F1代出苗率組合間沒有差異，但低于對照親本，移栽成活率和越冬率沒有明顯差異(P>0.05)。

(3)試驗進行了黃花苜蓿與紫花苜蓿、國內苜蓿與國外苜蓿、國內苜蓿與國內苜蓿間的雜交，就試驗結果看，國外紫花苜蓿×國內黃花苜蓿的雜種后代優勢強于國內紫花苜蓿×黃花苜蓿雜種后代，但由于品種少、組合少，還需進一步充分證明這一結論。

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Preliminary study on intervarietal hybridization betweenMedicagofalcatacv.Hulunbeier andMedicagosativaand screening

YANG Wei-guang, LI Hong, MAO Xiao-tao,HUANG Xin-yu,YANG Zhao, CHAI Hua

(InstituteofAnimalSciencesofHeilongjiangProvince,Qiqihar161005,China)

The intervarietal hybridizations betweenMedicagofalcataL.cv.Hulunbeier and two varieties of alfalfa (Medicagosativa),including local alfalfa of Longmu No.801 with high-yield and cold hardiness and abroad alfalfa Caribou with more leaves.The pod numbers, seed-set rate, seeds per pod and the characters of F1 were measured. The results showed that there were significant differences in pod numbers,seed-set rate and seeds per pod under parent plants and reciprocal cross, the pod numbers and seed-set rate of Hulunbeier(♀)×Caribou(♂) were significantly higher than that in other cross combinations, and the indices in crosses were significantly higher than that in reciprocal crosses.The selected elite individuals of 84 and 5 multifoliator plants,the plant height,stem-leaf ratio,branch number and forage yield per plant were superior to their parents.

Medicagofalcata;M. facata;Interspecifichybridization

2014-02-17；

2014-09-25

國家科技支撐計劃(2012BAD12B05-1)；國家科技支撐計劃(2011BAD17B01)；齊齊哈爾市國際合作項目(GJHZ-201202)；2013年黑龍江省財政廳自擬課題資助

楊偉光(1983-)，男，內蒙巴盟人，助理研究員，碩士，主要從事牧草育種與栽培研究。 E-mail：anda580@163.com 李紅為通訊作者。

S 541.035

A

1009-5500(2015)01-0053-05