呼伦贝尔黄花苜蓿与紫花苜蓿杂交及优异单株选育研究

杨伟光，李 红，毛小桃，黄新育，杨 曌，柴 华

(黑龙江省畜牧研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

呼伦贝尔黄花苜蓿与紫花苜蓿杂交及优异单株选育研究

杨伟光，李 红，毛小桃，黄新育，杨 曌，柴 华

(黑龙江省畜牧研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

利用常规杂交育种技术，将国内高产、抗寒品种龙牧801苜蓿(Medicagosativacv.Longmu No.801)和国外具有多叶性状品种驯鹿苜蓿(M.sativacv. AC Caribou)与呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicagofalcatacv.Hulunbeier)分别进行正反杂交，统计杂交结荚数、结荚率、每荚种子数，并观测F1代单株性状。结果表明：父母本和正反交对杂交结荚数、结荚率和每荚种子数存在显著影响(P<0.05)，其中，呼伦贝尔黄花苜蓿(♀)×引进品种驯鹿苜蓿(♂)的结荚数、结荚率显著高于其他杂交组合，且各组合正交显著高于反交。从F1代杂交株中筛选出84个优异单株和5株具有多叶性状的优异单株，其株高、茎叶比、分枝数和单株干重均显著高于对照亲本，可以作为育种材料进行进一步的选育。

黄花苜蓿；紫花苜蓿；种间杂交

苜蓿(Medicagosativa)是多年生豆科草本植物，因其产草量高、品质好而被誉为牧草之王[1，2]，在全世界广泛栽培，面积已达3 226万hm2[3]。我国是亚洲最大的苜蓿生产国，已有2 000多年的栽培历史。20世纪90年代初，我国苜蓿栽培面积约133万hm2，居世界第6位[4]。近年随着农业种植结构的调整，苜蓿面积有所增加，约260 万hm2，年产干草2 500 万t[5]。黑龙江省是我国畜牧业大省，苜蓿的种植在该省倍受关注，计划“十二五”期间种植苜蓿66.7万hm2[6]。由于黑龙江省地处高寒地区，抗寒高产的品种缺乏，选育既高产又具高抗寒性的苜蓿品种，一直是育种工作者的研究热点。

杂交育种是一个古老的育种方法，虽已有200多年的历史，但至今人们仍把它作为重要的育种手段之一，俗称常规育种[7]。由于黄花苜蓿与紫花苜蓿杂交易形成变异丰富的多变苜蓿类型，杂种优势强。故利用黄花苜蓿与紫花苜蓿进行杂交选育苜蓿新品种的研究报道较多，且育成了一些生产上推广的新品种和新类型[8-10]。如国外品种Grimm、Rembler、Cancreep和Walkabout等，国内品种草原1号(M.sativa.cv.Caoyuan No.1)、草原2号(M.sativa.cv.Caoyuan No.2)、甘农1号(M.sativa.cv.Gannong No.1)等[11]。选用黑龙江省主要抗寒、高产品种龙牧801苜蓿和国外具有多叶性状品种驯鹿苜蓿分别与呼伦贝尔黄花苜蓿进行正反交[12]，通过统计杂交结荚数、结荚率和观测F1代的单株性状，为选育杂交苜蓿新种质奠定基础，为杂交育种亲本选配提供理论支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于松嫩平原的齐齐哈尔市富拉尔基区，地理位置为E 123°41′、N 47°15′，春季干旱多风，冬季寒冷少雪，年均气温3 ℃，极端最高气温37.5 ℃，最低气温-39.5 ℃，≥10 ℃的积温2 722.1 ℃，年均降水量450 mm，无霜期130 d；土壤为黑风沙土，pH 7.4，肥力中等。

1.2 杂交材料及组合

杂交亲本为国内品种龙牧801苜蓿(缩写为LM)、引进品种为驯鹿苜蓿(缩写为XL)，分别与呼伦贝尔黄花苜蓿(缩写为HH)进行正反交，共4个杂交组合(表1)。

表1 杂交组合Table1 The cross combinations of alfalfa

1.3 试验时间与方法

1.3.1 杂交 2010年6月15～7月1日在黑龙江省畜牧研究所苜蓿种质资源圃，当供试材料盛花期时，对单花发育的第Ⅲ期花蕾进行人工去雄、套袋隔离[13]，次日9∶00～12∶00采新鲜的花粉进行人工授粉、套袋、挂好标签，标明父母本和杂交日期等信息，每个杂交组合做100朵小花，3次重复，8月统计各组合结荚数、每荚种子数、结荚率。

1.3.2 F1代材料种植 2011年4月5日，将2010年收获的杂交种子以及对照亲本龙牧801苜蓿、驯鹿苜蓿、呼伦贝尔黄花苜蓿于温室育苗盒内单粒单播进行育苗，5月底进行田间移栽，4个杂交组合和3个亲本对照分7个小区移栽种植，株距、行距各60 cm，栽后及时灌水，单株做田间标记，统计成活率，2012年观测F1代越冬率和形态特征，筛选优异单株。

1.3.3 观测项目 株高：于初花期测量单株的绝对高度，即从地面到植株的最高部位；茎叶比：单株株丛于初花期刈割，将茎叶分离，风干后单独称重，计算叶与茎的重量比；单株分枝数：初花期随机选取5株，目测法观察从根颈发出的分枝数；单株鲜重与干重：初花期随机选取5株，刈割测量鲜重，自然风干后测量干重。

1.4 数据处理

采用EEXCEL和SAS 9.0软件对各项指标进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 杂交结荚率及每荚种子数

4个杂交组合均获得了杂交种子，父母本对结荚数、结荚率和每荚种子数存在显著影响(P<0.05),结荚数和结荚率最高的均是HX组合，分别为58.0和65.3%，与其他3个组合存在显著差异(P<0.05)，HL与LH正反交组合间存在极显著差异(P<0.05)，表明正交与反交对结荚数、结荚率有显著影响，而且正交的结荚率、结荚数、每荚种子数均大于反交。每荚种子数LH组合最低，与其他3个组合之间存在显著差异，正反交HL与LH组合间差异显著，而HX和XH组合间差异不显著(表2)。

2.2 F1代成活率及越冬率

杂交组合F1代出苗率均低于对照亲本(表3)，表明人工授粉杂交对种子的出苗率有影响，但差异不显著(P>0.05)，而各杂交组合间的出苗率由高到低为HL>LH>HX>XH，组合间差异不显著(P>0.05)。移栽成活率和越冬率各杂交组合和对照亲本均达到了90%以上，杂交组合与对照亲本没有显著的差异(P>0.05)，各组合间差异不显著(P>0.05)。

表2 杂交组合结荚统计Table2 The statistics of pod bearing rate of cross combinations of alfalfa

注：不同小写字母表示差异显著(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：越冬率为2012年返青后测得

2.3 优选单株

2.3.1 直立型高产苜蓿 通过田间目测观察F1代株型，发现黄花苜蓿与龙牧801苜蓿、驯鹿苜蓿杂交，杂种优势较明显，其F1代在株型(直立、半直立)、株高、分枝数、花色等性状上变异幅度较大，以株型直立、分枝数多、叶大、长势健旺为育种目标，从各杂交组合中筛选出84个优异单株，其中，HL组合21株，记为HL-21，LH组合16株，记为LH-16，HX组合26株、记为HX-26，XH组合21株，记为XH-21，各组合和对照随机选取10株，测其第1茬花期株高、分枝数、茎叶比、单株干重(表4)。结果表明：不同亲本组合与对照F1代的株高、分枝数、茎叶比和单株干重差异显著(P<0.05)，其中HX-26不论株高、分枝数、茎叶比，还是单株干重均最高，且与XH-21、对照亲本XL、HH差异显著(P<0.05)，表明呼伦贝尔黄花苜蓿与驯鹿苜蓿正反交的F1代优选单株性状存在显著差异，且正交杂种优势大于反交，呼伦贝尔黄花苜蓿与龙牧801苜蓿正反交表现相同。呼伦贝尔黄花苜蓿与驯鹿苜蓿杂交的杂种后代优选单株性状较优，杂种优势较强。

表4 直立型高产苜蓿单株性状Table4 The characters of erect type and high yield alfalfa

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

2.3.2 多叶高产苜蓿 紫花苜蓿为三初复叶，一般国内品种很少有多叶的品种，而引进的国外品种大多具有多叶性状。驯鹿苜蓿具有多叶性状，一般以5,7叶居多。在XH组合的F1代中发现10株具有多叶性状，以5,7叶居多。6叶相对较少(图1)。

通过观测具有多叶性状的10株材料，发现有3株长势较弱，株高较矮，分枝数较少，另有2株长势一般，故淘汰此5株材料，保留其他5株材料，记XH-5，于第1茬初花期测定株高、分枝数、单株叶片数，多叶数、茎叶比和单株干重，对照亲本随机取5株进行测定(表5)。经方差分析，多叶单株XH-5的多叶性状与亲本驯鹿苜蓿差异不显著(P>0.05)，但株高、分枝数、单株叶片数、茎叶比和单株干重均优于2个亲本，且存在显著差异(P<0.05)，表明筛选的5株多叶苜蓿遗传了亲本驯鹿苜蓿的多叶性状，且综合性状较优，可以作为目标优选单株。

图1 多叶苜蓿叶形态Fig.1 The shape of multifoliator plant of alfalfa

表5 多叶单株苜蓿性状Table5 The characters of multifoliator plants of alfalfa

3 讨论与结论

(1)苜蓿属于异花授粉植物，在地理、遗传、生态方面差异大的亲本具有基因多样性的可能性较大，杂交后能够产生较强的杂种优势[14]。紫花苜蓿和黄花苜蓿的杂交模式是苜蓿育种工作中杂种优势利用的潜在资源，紫花苜蓿和黄花苜蓿杂交的杂种优势不仅表现在产量优势上，还表现在返青、抗寒、株高、成熟度、秋眠性等农艺性状以及牧草品质上[15，16]。研究采用呼伦贝尔黄花苜蓿与国外品种驯鹿苜蓿、龙牧801苜蓿杂交，均获得了杂交种子，杂种变异范围较大，杂种F1代表现出较强的杂种优势，与Riday[17]、Segovia-Lerma[18]、纪荣花[19]、吴永敷等[20]的研究结果相一致。从F1代杂交株中筛选出来自4个正反交组合的84个优异单株，和5株遗传了驯鹿亲本多叶性状的优异单株，株高、茎叶比、分枝数、单株干重均显著(P<0.05)高于对照亲本，可以作为高产、抗寒育种目标材料。

(2)不同亲本组合、品种间的正反交对结荚数、结荚率和每荚种子数存在显著影响(P<0.05)，呼伦贝尔黄花苜蓿(♀)×驯鹿苜蓿(♂)(正交)的结荚数、结荚率显著高于驯鹿苜蓿(♀)×呼伦贝尔黄花苜蓿(♂)(反交)、呼伦贝尔黄花苜蓿(♀)×龙牧801苜蓿(♂)(正交)和龙牧801苜蓿(♀)×呼伦贝尔黄花苜蓿(♂)(反交)，且4个杂交组合正交的结荚率、结荚数、每荚种子数均显著(P<0.05)大于反交。其F1代出苗率组合间没有差异，但低于对照亲本，移栽成活率和越冬率没有明显差异(P>0.05)。

(3)试验进行了黄花苜蓿与紫花苜蓿、国内苜蓿与国外苜蓿、国内苜蓿与国内苜蓿间的杂交，就试验结果看，国外紫花苜蓿×国内黄花苜蓿的杂种后代优势强于国内紫花苜蓿×黄花苜蓿杂种后代，但由于品种少、组合少，还需进一步充分证明这一结论。

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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

国家科技支撑计划(2012BAD12B05-1)；国家科技支撑计划(2011BAD17B01)；齐齐哈尔市国际合作项目(GJHZ-201202)；2013年黑龙江省财政厅自拟课题资助

杨伟光(1983-)，男，内蒙巴盟人，助理研究员，硕士，主要从事牧草育种与栽培研究。 E-mail：anda580@163.com 李红为通讯作者。

S 541.035

A

1009-5500(2015)01-0053-05