國家牧草種質中期庫豆科植物種子監測和擴繁時間的判定

張 義，馬金星，王顯國，王小山，王梅娟，魏雨其

(1.農業部全國畜牧總站，北京 100193；2.中國農業大學，北京 100094；3.揚州大學，江蘇 揚州 225009)

國家牧草種質中期庫豆科植物種子監測和擴繁時間的判定

張 義1，馬金星1，王顯國2，王小山3，王梅娟1，魏雨其2

(1.農業部全國畜牧總站，北京 100193；2.中國農業大學，北京 100094；3.揚州大學，江蘇 揚州 225009)

以38種1 153份豆科植物種子為研究對象，測定了其在中期庫儲存4～7年后種子發芽率的變化狀況，判斷是否需要繼續監測或直接擴繁。結果表明：5年后無需監測直接擴繁的種子有飯豆、柱花草、田菁、小豆和銀合歡等5種(同一草種，發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比小于5%且發芽率升高的份數占總數的百分比大于70%)；無需監測無需擴繁的種子有白三葉、雜三葉、黃花苜蓿、黃芪、野大豆等9種(發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比大于60%)；需要監測的種子有紫花苜蓿、沙打旺、草木樨、巖黃芪、紅豆草等24種(發芽率變化在以上2個范圍之外，則需要繼續監測)。

中期庫；豆科植物種子；發芽率；監測及擴繁

牧草種質資源是在長期歷史演化過程中，由于突變、基因交流、隔離和遺傳分化，經過自然選擇和人工選擇而形成，蘊藏著豐富的基因資源，具有物種多樣性和遺傳多樣性，但是隨著人類活動的加劇，生態環境的惡化，牧草物種多樣性及其遺傳多樣性正受到嚴重威脅，從當前利用和長遠持續利用出發，搶救和保護遺傳多樣性已刻不容緩。展望21世紀的我國牧草育種，應從高產、優質、抗病蟲和抗逆性幾方面努力，培育出更多更好的新品種。建立和完善牧草種質資源保護體系、牧草育種體系和良種繁育體系，可加速我國牧草種子產業的發展[1]。

我國從“七五”期間開始興建牧草種質資源中期庫，自1991年11月建成投產到2013年底,共收集保存3萬多份種質，隸屬13個科50個屬91個種，其中，保存豆科牧草1 153份，苜蓿屬453份，三葉草屬129份，柱花草屬85份，在中期庫內保存超過5年以上的已經達到1 042份。各種牧草種質隨著貯藏時間的延長生活力必定有所下降，份的貯藏數量也因抽樣進行生活力監測及育種家的提取利用而逐漸減少。根據《草種質資源繁殖更新技術規程》，當種子發芽率降至60%以下，或初始發芽率的60%時，需要進行繁殖更新。但是，隨著種質庫內保存的種質材料的數量日益增多，很難實現通過監測種質庫內的每一份材料來判斷其是否需要更新。因此，通過總結分析多年來國家種質中期庫中的38種豆科植物種子的監測結果，以探討每一草種的耐貯特性及變化規律，為確定每一草種的監測時間，繁殖更新時間，及制定草種質監測標準提供依據。

1 材料和方法

1.1 供試草種

豆科植物38種，共計1 153份種子材料(表1)。

1.2 中期庫貯藏條件

中期庫貯藏的標準是保證種質材料保存10～20年，發芽率不低于85%。中期庫的保存條件因地而異，如美國西部地區植物引種站的保存條件為不密封包裝，溫度4 ℃，相對濕度35%，種子含水量10%～12%。IBPGR保存官員的要求是不密封包裝，溫度10 ℃，相對濕度20%，種子含水量7%～9%；密封包裝時種子含水量7%，溫度<15 ℃；對不耐貯藏的種子含水量為4%，溫度為5 ℃。美國中期庫的條件為溫度0 ℃和種子含水量5%以上。我國作物品種資源研究所所長江朝余提出溫度為-5 ℃，相對濕度40%～50%，種子含水量10%～12%，不密封。如果入庫含水量為8%～9%，且采用密封保存，其保存年限將會延長。

表1 1153份豆科植物種子概況Table1 Information of 1 153 leguminous seeds

1.3 發芽方法

采用培養皿濾紙法進行種子萌發試驗。選飽滿的受體種子，用5%的HgCl2消毒5 min。分別將種子置于已消毒并放有消毒濾紙的培養皿，每個培養皿放50粒種子，然后用浸提液浸濕，蒸餾水作對照，每個處理設3次重復，將培養皿置于人工氣候箱培養，并使濾紙始終保持濕潤，每天光照8 h，黑暗16 h。在發芽期間每日對發芽的種子檢測，記錄發芽粒數。待發芽試驗結束后，觀察記錄正常種苗、不正常種苗、新鮮未發芽、硬實以及死種子的數量，并按照《牧草種子檢驗規程(GB/T2930-2001)》計算種子發芽率，根據最適發芽條件確定計數時間，以種子發芽率達到50%以上的天數為初次計數時間，以種子達到最大發芽率的天數為末次計數時間。

發芽率=(發芽終期全部正常種苗數/供試種子數)×100%

1.4 數據統計與分析

應用Excel軟件進行數據統計計算。將各種種子屬名、種名、監測總份數、入庫前的發芽率、監測的發芽率以及發芽率的變化、發芽率升高或不變的份數所占比例、發芽率降低小于20%的份數所占比例和發芽率降低超過20%的份數所占比例進行計算統計。

2 結果與分析

在-18 ℃條件下貯藏4～7年，38種豆科植物種子中有19種發芽率平均值降低，19種發芽率不變或有升高(表2～3)，包括紫花苜蓿、沙打旺、紫云英、毛葉苕子、柱花草等在內的19種監測植物種子發芽率經儲藏后降低，其中，田菁、小豆、銀合歡降低達到或接近50%，飯豆、柱花草、豇豆發芽率的降低超過20%。同1個草種，發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比大于60%的有飯豆、柱花草、田菁、小豆和銀合歡5種；同1個草種，發芽率降低超過20%的份數所占比例均在5%～60%的有12種，包括雜花苜蓿、紫花苜蓿、巖黃芪、沙打旺、紫云英、毛苕子、紅豆草、箭筈豌豆、野豌豆、豇豆、綠豆和豌豆；同1個草種發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比小于5%但發芽率升高的份數所占的比例不到70%的有草木樨黃芪和錦雞兒2種(圖1)。

表2 發芽率降低的種類及其監測結果Table2 Test results of species with decreased germinate rate

表3 發芽率升高的種類及其監測結果Table3 Test results of species with increased germinate rate

圖1 發芽率平均值降低的種類及其監測結果Fig.1 Test results of species with decreased germinate rate

白花草木樨、草木樨、黃花草木樨、白三葉、紅三葉、絳三葉等19種牧草種子發芽率不變或升高，其中，野大豆和竹豆發芽率的升高接近50%，黃花草木樨、雜三葉達30%，扁豆發芽率幾乎無變化。同1個草種，發芽率降低超過20%的份數所占比例小于5%且發芽率升高份數所占比例大于70%的有9種，包括白三葉、絳三葉、雜三葉、黃花苜蓿、天藍苜蓿、黃芪、木藍、野大豆和竹豆；發芽率降低超過20%的份數所占的比例如在5%～60%的有8種，包括白花草木樨、草木樨、黃花草木樨、紅三葉、胡枝子、扁豆、蠶豆和紫穗槐；同1個草種，發芽率降低超過20%的份數所占比例小于5%但發芽率升高的份數所占比例小于70%的有百脈根和豬屎豆2種(表3)。

草木樨屬的3個草種以及車軸草屬的4個草種的發芽率均表現出較為一致變化趨勢，即在中期庫中儲藏4～7年后發芽率呈升高的趨勢，而苜蓿屬的4個種類和黃芪屬的5個種類則在屬內表現差異，經儲藏后發芽率部分升高、部分降低。

圖2 發芽率平均值升高的種類及其監測結果Fig.2 Test results of species with increased germinate rate

3 討論與結論

國際植物遺傳資源委員會(IPBGR)建議，發芽率低于85%或活種子樣品數量減少到低于400粒種子時，異花授粉雜合型種質少于1 000粒種子時即要進行種質繁殖更新，確保種質的安全貯藏[2]。我國目前對各種草種質尚未有監測標準，IPBGR認為，85%的發芽率為作物種子繁殖更新指標最安全。但此標準較高，不符合我國國情及草種質貯藏實際情況，許多草種子入庫時的發芽率也沒有達到此標準。

此次研究將同1個草種，發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比小于5%，且發芽率升高的份數占總數的百分比大于70%，作為不進行監測亦不需擴繁的標準。將同1個草種，發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比大于60%，作為5年后無需監測直接擴繁的標準。將同1個草種，發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比大于5%，且發芽率降低超過20%的份數占總數的百分比小于60%，作為監測確定是否需要擴繁的依據。

豆科種子硬實性與種子的耐貯藏性密切相關。種子隨著貯藏期的延長，硬實率下降，其發芽勢、發芽率、活力指數也在降低。監測的38種共1 153份豆科種子材料，白三葉、絳三葉、雜三葉、黃花苜蓿、天藍苜蓿、黃芪、木藍、野大豆和竹豆等種子，在收獲后種子的硬實率高，休眠期長，表現出較好的耐貯藏性，而飯豆、田菁、小豆、銀合歡、柱花草表現出較差的耐貯藏性。已有研究表明，豆科牧草中苜蓿屬、三葉草屬、草木樨屬及百脈根屬種子的硬實率高壽命很長[3]，較耐貯藏。可見植物屬內不同種種子可能存在共性，通過監測同屬植物得出一定規律，以期指導陸續入庫的其他同屬種子的監測工作，如三葉草屬、草木樨屬儲藏5年后種子不需直接擴繁，應繼續監測或無需監測，但要做出更確切的結論還需要更多種類種子的數據支持。

10年以后是否需要監測或擴繁，需要對5年后需要監測和無需監測的種子發芽率的變化情況進行又一輪分析，以確定各種類種子的擴繁時間。大范圍的、系統的、規律的監測和分析有利于準確地指導后期的監測工作。

根據標準得出中期庫中儲藏5年后無需監測直接擴繁的草種有5種，飯豆、柱花草、田菁、小豆和銀合歡；需要監測的有24種，雜花苜蓿、紫花苜蓿、巖黃芪、沙打旺、紫云英、毛苕子、紅豆草、箭筈豌豆、野豌豆、豇豆、綠豆、豌豆、草木樨黃芪、錦雞兒、白花草木樨、草木樨、黃花草木樨、紅三葉、胡枝子、扁豆、蠶豆、紫穗槐、百脈根和豬屎豆；無需監測無需擴繁的有9種，白三葉、絳三葉、雜三葉、黃花苜蓿、天藍苜蓿、黃芪、木藍、野大豆和竹豆。

[1] 蘇加楷．北京：中國牧草新品種選育的回顧與展望[J]．草原與草坪，2001(4)：3-8．

[2] 陳叔平．種質資源低溫保存原理和技術[M]．北京：中國農業科技出版社，1995：177-118．

[3] 韓建國．牧草種子學[M]．北京：中國農業大學出版社，2010：181．

中國草學會教育專業委員會第十三次草學專業教育與教學研討會在西藏林芝召開

2014年8月25日至26日，“中國草學會教育專業委員會第十三次草學專業教育與教學研討會”在西藏林芝召開，來自全國 31所高校和科研單位的110余名代表參加了會議。西藏大學農牧學院副院長鄭維列教授致歡迎詞，中國草學會教育專業委員會主任委員、甘肅農業大學草業學院院長師尚禮教授致開幕詞。

會議緊緊圍繞“我國草學教育發展的現狀與對策”這一主題，針對當前草學教育的現狀、草學學科建設、草業科學本科專業課程設置與教學體系建設、研究生教育、國際合作辦學、少數民族草學高等教育、實踐教學改革、學生成長成才教育等重要議題進行了廣泛而深入的交流和研討，14位與會專家作了高質量的大會報告。專家們客觀地分析了草學教育在我國社會經濟發展中的重要地位和作用，深入交流了草學學科建設、教學改革和人才培養中積累的成功經驗，探討了草學教育可持續發展中存在的問題，并提出了許多好的建議。本次會議的召開，對促進我國草學教育向更廣闊和縱深的空間發展，不斷擴大和提高草業在全社會的地位和影響力具有重要意義。

經理事單位申請、與會代表投票表決，主任委員會議決定，中國草學會教育專業委員會第六屆全國代表大會暨第十四次草學專業教育與教學研討會于2016年由嶺南師范學院承辦。

(編輯部 供稿)

Determination of monitoring and propagating time of 38 leguminous species seeds in national crop genebank

ZHANG Yi1,MA Jin-xing1,WANG Xian-guo2,WANG Xiao-shan3,WANG Mei-juan1,WEI Yu-qi2

(1.NationalAnimalHusbandry&VeterinaryServiceoftheMinistryofAgriculture(MOA),Beijing100193,China；2.ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100093,China；3.YangzhouUniversity,Yangzhou225009,China)

The germination percentages of 38 species were tested after storing for 4 to 7 years in order to determine if the seeds need to be monitored or propagated comparing with the initial germination percentage.The results showed that after storing for 5 years 9 species includingTrifoliumrepens,TrifoliumhybridumandMedicagofalcatadonot need to be monitored or propagated (the percentage of the seed patches with more than 20% of germination rate redution is more than 60%);5 species seeds includingLablabpurpureus,StybsanthesguianensisandSesbaniacannabinaneed to be propagated immediately (the percentage of the seed patches with less than 20% of germination rate reduction is more than 5% and the percentage of the seed patches with increased germination rate is more than 70%);And 24 species includingMedicagosativa,AstragalusadsurgensandMelilotussuaveolensneed to be monitored sequentially.

national crop genebank;leguminous seeds;germinate percentage;monitor and propagate

2014-08-31；

2014-11-21

財政專項“牧草種質資源保護”(21301350001)資助

張義(1981-)，女，北京人，碩士研究生。 E-mail：enen1105@sina.com 馬金星為通訊作者。

S 339.3

A

1009-5500(2015)01-0058-05