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      十份紅三葉新品系的形態(tài)特征比較分析

      2022-05-30 10:48:04趙剛汪鵬李然王玉祥
      南方農(nóng)業(yè)·上旬 2022年9期
      關(guān)鍵詞:紅三葉方差分析形態(tài)特征

      趙剛 汪鵬 李然 王玉祥

      摘 要 比較分析了新疆自主選育的紅三葉10個(gè)株系的形態(tài)特征,為進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考依據(jù)。以選育的HSY01~10株系新疆紅三葉為材料,對其12個(gè)性狀進(jìn)行方差分析、主成分分析及聚類分析,以探明不同材料的形態(tài)差異性。結(jié)果顯示,株系間除了葉長、粒長、粒寬差異達(dá)到顯著(P<0.05)外,其余指標(biāo)差異均達(dá)到極顯著(P<0.01);4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)61.01%;10個(gè)株系的紅三葉可分為適合育種、牧草、觀賞3類。HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7單株葉片數(shù)較多,可以作為牧草利用;HSY8花序多,可以作為觀賞草利用;HSY9、HSY10莖長和莖粗表現(xiàn)較好,可以考慮作為育種材料。

      關(guān)鍵詞 紅三葉;種質(zhì)資源;形態(tài)特征;方差分析;主成分分析;聚類分析

      中圖分類號:S541.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.17.006

      紅三葉又名紅車軸草(Trifolium pratense L.),主要分布在歐洲、俄羅斯、新西蘭、美國東部等地區(qū),屬溫性植物,為豆科三葉草屬多年生草本植物,是世界上廣泛栽培的牧草品種之一[1]。紅三葉在草原輪作中占重要地位,為良好飼料、綠肥,具有生長速度快、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適口性好等特點(diǎn),也是花蜜來源之一[2-3]。紅三葉壽命3~5年,高35~110 cm,長茸毛;小葉橢圓狀卵形至寬橢圓形,長34~44 mm,寬17~28 mm;主根入土深,一般90~150 cm,側(cè)根主要分布于表層6~45 cm的土層中;分枝能力強(qiáng),一般為15~30個(gè),多者40個(gè)?;ㄐ蛞干?,近頭狀,有大型總苞,總苞卵圓形,具縱脈;花萼筒狀,萼齒線狀披針形,最下面一齒較長,有長毛;花冠紫色或淡紫紅色;莢果包被于宿存的萼內(nèi),倒卵形,長約2 mm,果皮膜質(zhì),有縱脈;花期5—8月,壽命較長,莢果小,每莢有種子1粒,種子腎形或橢圓形,千粒重1.5~2.2 g[4-5]。

      紅三葉屬于異花授粉植物且自交不親和,其種群是一個(gè)具有不同類型個(gè)體組成的雜合體,在紅三葉種群內(nèi)和種群間存在高水平的基因變異。紅三葉可作為飼料用于牧草和水產(chǎn)動(dòng)物食用,在世界各地廣泛用作優(yōu)質(zhì)牧草、綠肥植物、水土保持植物和藥用植物。我國紅三葉育種工作起步較晚,育成的品種不多。截至2020年,我國育成的紅三葉品種有7個(gè),其中地方品種3個(gè),分別是巴東、岷山、巫溪;育成品種2個(gè),分別為鄂牧5號、甘紅1號;引進(jìn)品種2個(gè),分別是希瑞斯、豐瑞德。育成的品種少,且有關(guān)紅三葉品種選育的研究也不多,尤其是關(guān)于新疆紅三葉的研究資料極少。目前,有關(guān)紅三葉的研究集中在形態(tài)特征、組織培養(yǎng)、表型多樣性、抗旱、耐熱性等方面[6-9]。

      新疆紅三葉具有資源豐富、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗性強(qiáng)等特點(diǎn),但研究資料不多?;诖?,本研究以自主選育的紅三葉新品系為試驗(yàn)材料,在花期和成熟期對其花、種子的主要形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行比較,以期為紅三葉新品種的申報(bào)登記提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也為新品種合理利用提供理論依據(jù)。

      1? 材料與方法

      1.1? 試驗(yàn)地概況

      試驗(yàn)地設(shè)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪農(nóng)場。三坪農(nóng)場土壤類型單一,無鹽堿危害,主要特點(diǎn)是成土母質(zhì)為沖洪積物的黃土和紅土狀物質(zhì);土類簡單,80%的土壤為黃板土、灰黃土,另有少量的黑紅土和火崗白板土。區(qū)內(nèi)大部分土壤土層較厚,土壤理化性狀和土壤質(zhì)地良好,多為含礫砂壤土,有機(jī)質(zhì)含量1.2%~1.5%。

      1.2? 供試材料

      供試材料為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪農(nóng)場牧草與草坪草育種實(shí)驗(yàn)室選育的10個(gè)優(yōu)良株系(HSY01~10),材料親本來源于新疆和國內(nèi)外25個(gè)群體,開放授粉條件下在其后代中通過多次混合選擇的優(yōu)良株系后代種子。2017年9月秋播,行距30 cm,采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),5次重復(fù),同一區(qū)組應(yīng)放在同一地塊,小區(qū)之間過道寬50 cm,整個(gè)試驗(yàn)地四周設(shè)1 m保護(hù)行,小區(qū)面積15 m2(5 m×3 m)。

      1.3? 測量內(nèi)容及方法

      2019年7月中旬,在紅三葉開花期,每個(gè)株系隨機(jī)選取10個(gè)單株,測量株高、單株分枝數(shù)、葉片長度、葉片寬度、莖長、莖粗,在盛花期(8月上旬)測定單株花序數(shù)、花序長度、花序直徑、單個(gè)花序小花數(shù)等,記錄每個(gè)株系種子成熟時(shí)期。

      1)株高:用直尺測量植株從地面至最高點(diǎn)的絕對高度;2)單株分枝數(shù):以植株的一級分枝為準(zhǔn),記錄每個(gè)單株的分枝數(shù);3)葉片長度和寬度:選擇已生長完全的復(fù)葉中間葉片,測量葉片長度和中間最寬處的距離;4)單株花序數(shù):不統(tǒng)計(jì)現(xiàn)蕾期花序,記錄每個(gè)植株所有已經(jīng)開花的花序數(shù);5)單個(gè)花序小花數(shù):選擇完全盛開的花序計(jì)數(shù)小花總數(shù);6)莖長、莖粗、粒長、粒寬等用游標(biāo)卡尺(±0.02 mm)測量,千粒重用千分之一天平測量。

      1.4? 數(shù)據(jù)分析

      采用Excel 2016 、IBM SPSS Statistic 19.0等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、主成分分析及聚類分析。

      2? 結(jié)果與分析

      2.1? 方差分析

      10個(gè)紅三葉草材料的形態(tài)指標(biāo)如表1所示。1)絕對株高最高的是HSY8,為109.40 cm;最矮的是HSY5,為83.00 cm;一般情況下株高的紅三葉可用作牧草,矮的紅三葉可用作觀賞草。2)單株分枝數(shù)最多的是HSY10,為37.40個(gè);單株分枝數(shù)最小的是HSY2和HSY8,均為17.60個(gè),其余株系在21~25個(gè);單株分枝多的可用作牧草。3)HSY4的莖粗最大,為4.66 mm;HSY5的莖長最大,為97.50 mm。4)10個(gè)株系的紅三葉葉片形狀均為橢圓形,莖稈直立中空,葉被有直立長茸毛。從葉片長度來看,HSY5的葉長43.19 mm,葉寬32.82 mm,均顯著高于其他株系。5)單枝花序數(shù)中,HSY10最少,為4.00個(gè);HSY2最多,為11.00個(gè)。單序小花數(shù)中,HSY8最多,為117.60個(gè);HSY10最少,為56.2個(gè);單枝花序數(shù)多的株系可作為觀賞草和蜜源植物利用。6)紅三葉種子一般為倒三角形、倒卵圓形或橢圓形,兩側(cè)扁。HSY8的粒長2.16 mm,粒寬1.79 mm,呈小突起、淺褐色,是10個(gè)株系中種子最大的。HSY7的千粒重最輕,HSY1的千粒重最重,表明HSY1的種子質(zhì)量較好。

      在不同株系之間,各性狀的差異程度各不相同。為進(jìn)一步了解各性狀的差異是否顯著,對不同株系的相同表型形態(tài)性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)。葉長、粒長、粒寬指標(biāo)差異達(dá)到顯著(P<0.05),其余指標(biāo)差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。通過F檢驗(yàn)結(jié)果可看出,葉片寬度的F值最大(10.796),而后依次是單株葉片數(shù)(10.714)、莖長(8.49)、單序小花數(shù)(6.277)、單枝花序數(shù)(6.126)。

      2.2? 主成分分析

      為進(jìn)一步分析影響紅三葉花部和種子性狀差異的主要影響因子,對花部和種子性狀的12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(見表2)。4個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)61.01%,代替了原始因子所包含的主要信息。第1主成分貢獻(xiàn)率為19.605%,對其作用較大的性狀有絕對株高(0.776)、粒寬(0.677)、千粒重(0.505),與第1個(gè)主成分有較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系;第2個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為16.093%,對其作用較大的性狀有粒長(0.668)、莖粗(0.572)、單株分枝數(shù)(0.492);第3個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為13.599%,對其作用較大的是單株葉片數(shù)(0.632)、單枝花序數(shù)(0.569)、葉長(0.525)和千粒重(0.514);第4個(gè)主成分貢獻(xiàn)率為11.713%,對其作用較大的是單株葉片數(shù)(1.406)、葉長(0.607)和千粒重(0.601)。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可以說明,前4個(gè)主成分對應(yīng)的特征值均大于1,說明前4個(gè)主成分在紅三葉表型性狀變異中的作用較大。10個(gè)株系的表型差異主要來自葉片大小和單株葉片數(shù)、小花數(shù)。

      2.3? 聚類分析

      如圖1所示,通過對10個(gè)紅三葉株系的12個(gè)表型性狀進(jìn)行聚類分析,結(jié)果顯示,可在距離10處聚為3類。1)HSY9和HSY10。這類紅三葉莖長較長(超過90 mm),莖粗較粗(超過4.03 mm),此類型的品種可以考慮作為育種材料。2)HSY1、HSY6、HSY8。這類紅三葉單株葉片數(shù)少且葉片窄,不適合作為牧草利用。但HSY8花序多,可以作為觀賞草利用。3)HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7。這類紅三葉單株分枝數(shù)較少(不超過24.20個(gè)),葉寬中等(18.12~32.82 mm),但單株葉片數(shù)多(至少有140.40個(gè)),此類型的紅三葉可作為牧草利用。

      3? 結(jié)論與討論

      植株生長狀態(tài)、形態(tài)學(xué)特征、生產(chǎn)性能等都是評價(jià)紅三葉生態(tài)適應(yīng)性的重要指標(biāo)。生長速度越快,物候期越早,植株越高,葉片面積越大及葉綠素含量越高則說明生長狀態(tài)和形態(tài)學(xué)特征越好;莖葉比越低,單株鮮草產(chǎn)量及單株生物量越多則表明生產(chǎn)性能越好[10]。通過對紅三葉10個(gè)株系的12個(gè)性狀進(jìn)行綜合比較,HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7單株葉片數(shù)較多,可作為牧草利用;HSY8花序多,可以作為觀賞草利用;HSY9和HSY10莖長和莖粗表現(xiàn)較好,可考慮作為育種材料。

      楊龍等認(rèn)為紅三葉株高越高、分枝數(shù)越多、產(chǎn)量越高的品種越適宜推廣種植[11]。本試驗(yàn)中絕對株高最高、分枝數(shù)最多的分別是HSY8、HSY10,可作為牧草利用。徐遠(yuǎn)東等認(rèn)為紅三葉的葉、莖、枝等營養(yǎng)器官作為參考指標(biāo),營養(yǎng)體部分突出、理論生物量較高的可在以產(chǎn)草量為主的育種方向上進(jìn)一步選育利用[12]。因此,本試驗(yàn)中選取了葉片大小、分枝數(shù)、小花數(shù)等營養(yǎng)器官性狀作為參考指標(biāo)。

      本試驗(yàn)只開展一年,只選擇檢測了部分形態(tài)指標(biāo),沒有開展產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面的研究,后續(xù)將會(huì)對紅三葉的生產(chǎn)性能、抗寒性等進(jìn)行綜合評價(jià)研究,為紅三葉品種選育和示范推廣提供全面科學(xué)的數(shù)據(jù)。

      參考文獻(xiàn):

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      [2] Biggs D R, Lane G A. Identification of isoflavones calycosin and pseudobatigenin in Trifolium praiense[J]. Phytochemistry, 1978, 17(9): 1683-1684.

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      [4] 樊江文.紅三葉的研究和利用[J].草業(yè)科學(xué),1994(5):10-14.

      [5] 曾虹燕,周樸華,侯團(tuán)章.紅車軸草有效成分的研究進(jìn)展[J].中草藥,2001(2):95-96.

      [6] 孟玉玲,皓云鵬,賈敬芬,等.紅三葉組織培養(yǎng)及再生植株[J].草業(yè)學(xué)報(bào),1994(2):51-54.

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      (責(zé)任編輯:張春雨? 丁志祥)

      收稿日期:2022-07-04

      基金項(xiàng)目:新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“優(yōu)良牧草品種引進(jìn)與鄉(xiāng)土草種馴化選育”(2022B02003-1)。

      作者簡介:趙剛(1966—),男,河北保定人,本科,工程師,研究方向?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)與監(jiān)測評價(jià)。

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