江淮地区野燕麦遗传多样性研究

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江淮地区野燕麦遗传多样性研究

李岩，徐智明，朱德建，王霞霞，李杨
(安徽省农业科学院畜牧兽医研究所, 合肥 230031)

为了解江淮稻麦轮作区野燕麦种群的遗传多样性，为种下单位的划分及生物学特性和防除的研究提供依据，在安徽省境内14个地市(县)共采集野燕麦样本14份，种植于半野外环境下，用聚类分析方法对不同群体的多项指标进行对比分析。结果表明：研究地区野燕麦不同群体之间存在明显的遗传多样性。根据样本间形态等性状的遗传差异，14个野燕麦群体可分为两大聚类群，分别为聚类群Ⅰ、聚类群Ⅱ；同时又可将聚类群Ⅰ分为3个明显的亚聚类群。沿淮和沿江地区的野燕麦群体明显不同，这可能与土壤沉积物源、土壤pH值及土壤水分含量不同有关。

野燕麦； 遗传多样性； 江淮稻麦轮作区

野燕麦(AvenafatuaL.)是一种顽固性的田间杂草，在我国30多省(区)均有分布，其抗逆性极强，久除不灭，分布广而类型多，这也决定了野燕麦遗传背景的丰富多样性。近年来，随着耕作制度、栽培技术的变化，以及某些除草剂的长期使用，分布于安徽省江淮丘陵稻麦轮作区的野燕麦已上升为主要杂草之一，面积多达上万公顷[1]。受当地特殊的地理生态条件影响，野燕麦形成了与生长环境相适应的遗传控制体系，在形态特征和生物学特性等方面产生了明显的差异，形成了不同的表现型[2-3]。有相关研究和报道认为，不同地区野燕麦的形态特征和对环境的适应能力存在明显差异。本试验对安徽省江淮地区野燕麦资源的重要农艺性状进行考察统计，用聚类分析方法了解不同群体间的相似性程度及遗传多样性，为野燕麦种下单位的划分及燕麦属种质资源生物学特性和防除的深入研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样本收集

2014年5月15日至2014年6月20日，研究人员在安徽省境内14个地市(县)进行调查研究，包括合肥市、安庆市、池州市、铜陵市、繁昌县、当涂县、全椒县、滁州市、定远县、蚌埠市、淮南市、舒城县、桐城市、六安市。每个地市(县)作为1个考察点，采集1份样本，每个考察点内设置不同的采样点，保证每个采样点至少采集50个植株，以最大程度保证采样点的代表性[4]。考察点涵盖安徽省东南西北各方位，共收集样本14份。

图1 野燕麦14个群体聚类分析树状图

表1 野燕麦14个群体的主要农艺性状

性状 聚类群 Ⅰ 亚聚类群Ⅰ⁃1亚聚类群Ⅰ⁃2亚聚类群Ⅰ⁃3Ⅱ产地舒城、六安、合肥滁州、定远、蚌埠、桐城当涂、全椒、淮南安庆、池州、铜陵、繁昌编号11、13、147、8、9、125、6、101、2、3、4株高(cm)135～137131～135120～133140～146第3节茎粗(cm)0．60～0．650．55～0．680．59～0．730．55～0．64节间数54、544、5旗叶面积(cm2)31．9～33．7524．26～29．4825．37～29．1019．30～23．95花序长(cm)33．00～34．5030．33～32．2530．60～36．0030．14～38．57每穗粒数44～4844～5049～5552～75子实外稃颜色黄、褐褐黄、褐褐子实毛光滑、多长光滑多长、光滑光滑多长、光滑光滑多长、光滑少短千粒重(kg)1．40～1．601．42～1．531．49～1．641．38～1．56

1.2 数据采集

于2014年10月17日将采集的14份野燕麦种子播种于安徽省农业科学院畜牧兽医研究所东山试验牧场试验田中，每份播种面积2 m×7 m，播种间距为50 cm，播种量22 g/m2。种植期间不浇水、不施肥。每个品种随机采样，定期测量记录各农艺性状[5]，剔除其中完全相同的性状，如播种至开始分蘖的时间、每穗含小花数、倒伏特征等。

1.3 聚类分析

基本原理是将一定数量的样本或指标各自看成一类，然后根据样本(或指标)的亲疏程度，将亲疏程度最高的两类进行合并，然后考虑合并后的类与其他类之间的亲疏程度，再进行合并。重复这一过程，直到将所有的样本(或指标)合并为一类。本试验采用SPSS统计软件进行聚类分析。

2 结果与分析

以不同地区的14个野燕麦群体为分类对象，选取20个性状作为观察指标，统计结果经聚类分析(图1)表明，野燕麦不同群体之间存在明显的遗传多样性。14个野燕麦群体可分为两大聚类群，分别为聚类群Ⅰ、聚类群Ⅱ；同时又可将聚类群Ⅰ分为3个明显的亚聚类群，见表1。

3 结论与讨论

自20世纪90年代至今，江淮地区成为我国主要的稻麦两熟轮作区，野燕麦作为主要杂草之一，广泛分布于该地区的河堤、水塘、护坡、乡间道旁和麦田等。调查取样过程中发现，安徽省境内的野燕麦主要分布在长江流域和淮河流域之间，在长江以南及淮河以北地区未发现。由于各类土壤分布具有一定的地带性，安徽省土壤状况与地质背景之间存在着密切的相关性，聚类结果显示，沿淮和沿江地区的野燕麦群体明显不同，这可能与土壤沉积物源、土壤pH值及土壤水分含量不同有关[6-7]。同时，由于气候条件的差异，在长期的适应和选择过程中，形成了在形态上和生长发育周期上有异于其他地区的一类生态类群[8]。近年来，为应对气候变暖带来的不利影响，充分利用气候资源，江淮地区的耕作制度有所调整，在沿江的安庆、池州、铜陵等地区，新的野燕麦生态型从无到有，危害日益严重。有研究认为，可能与适应水旱轮作区的耐湿性和耕作制度的改变有关。聚类分析结果显示，聚类群Ⅰ又可被分为3个明显的亚聚类群，其中淮南与当涂、全椒归为一个亚聚类群Ⅰ-3，与亚聚类群Ⅰ-1和亚聚类群Ⅰ-2的关系较为疏远。

野燕麦种群内遗传多样性的研究已有一些报道，张绍明等[9]对稻麦轮作区的野燕麦进行了典型种、变种和生态型的鉴定和划分；贵州喀斯特地区及新疆农田野燕麦农艺性状的遗传多样性也有报道[10]，其主要划分指标有分布区域、子实特征、植株形态特征、发育期、蛋白含量、千粒重等，选取指标不同，划分结果亦有所区别；另外，作为原产高旱地区的禾本科恶性杂草，为适应新的生态环境，野燕麦群体的形态结构和生理生化机制均有所改变。基于以上原因，野燕麦种下单位的划分和比较研究存在很多不便。本试验在江淮地区安徽省境内14个地市(县)共采集野燕麦群体样本14份，种植于半野外环境下，用聚类分析方法对不同群体的多项指标进行对比分析，客观评价了该区域野燕麦种群的遗传多样性，为野燕麦种下单位的划分提供依据。

[1]许杰,张启勇,孙贤品.麦田杂草为害及防除技术探讨[J].安徽农学通报,2007,13(11):217.

[2]冯兆华,张宗俭,李扬汉,等.野燕麦种群遗传多样性的聚类分析研究[J].植物保护,1999(2):47-48.

[3]祝廷成,杨允菲.植物生态学[M].北京:高等教育出版社,1988:74-184.

[4]周芬,陈胜,李杨.安徽地区野生大豆饲用价值研究[J].畜牧与饲料科学,2013,34(11):30-32.

[5]金银根,强胜,王庆亚,等.江苏省不同稻麦连作区野燕麦群体的多样性分析[J].江苏农业学报,2003,19(1):18-22.

[6]周俊,朱江,查世新,等.安徽省土壤微量元素状况与地质背景的关系[J].南京农业大学学报,2001,24(1):59-64.

[7]陈兴仁,周俊.安徽江淮地区土壤微量元素分布特征及成因分析[J].安徽地质,2012,22(2):123-129.

[8]胡清宇.近30年江淮地区气候变化对主要作物生产的影响[D].南京,南京农业大学,2012.

[9]张绍明,李宜慰,冯兆华.稻麦连作区野燕麦种类及其生物学特性[J].江苏农业科学,1999(6):38-41.

[10]蹇黎,秦小军,余丹凤,等.喀斯特山区野生燕麦农艺性状的遗传多样性分析[J].河南农业科学,2013,42(6):27-31.

Study on Genetic Diversity of Wild Oats in Jianghuai Region

LIYan，XUZhiming，ZHUDejian，WANGXiaxia，LIYang
(Animal Husbandry and Veterinary Research Institute，Academy of Agricultural Sciences of Anhui Provience，Hefei 230031，China)

To study Jianghuai rice-wheat rotation region wild oats population genetic diversity,for the division of the unit and provides the reference for the study of biological characteristics and control,this experiment in 14 cities of Anhui province,a total of 14,collecting wild oats samples grown in half wild environment,with the clustering analysis method for different groups of indicators were analyzed.Results show that the study area wild oats existed obvious genetic diversity between different groups.According to the morphological traits such as genetic differences between samples,14 wild oats groups can be divided into two groups,groups Ⅰ,gathering groups Ⅱ respectively,At the same time,gather groups Ⅰ can be divided into three distinct cluster groups.Along the Huaihe and areas along the Changjiang river wild oats group were obviously different, this may be related to soil sediment source,soil PH value and soil water content.

wild oats; genetic diversity; jianghuai rice-wheat rotation region

2016-05-22

安徽省农科院种子工程项目“优质饲用牧草资源收集、保存和创新利用(编号：14 D 0405)”。2014年公益性农业行业科研专项"苜蓿种植技术研究与示范(编号：201403048)”的子课题“中原湿润地区紫花苜蓿高效种植技术研究与示范(编号：201403048-6)”

李 岩(1983—)，女，内蒙古呼伦贝尔人；研究实习员，主要从事牧草的栽培及育种研究；E-mail：xiaoyannv@126.com。

徐智明，E-mail:xuzhiming821@163.com

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.09.029

S 451

A

1001-4705(2016)09-0029-03