17份苜蓿品种种子萌发特性研究

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17份苜蓿品种种子萌发特性研究

孔令琪，王照兰，武自念，常春，张继泽，任卫波
(中国农业科学院草原研究所， 内蒙古 呼和浩特 010010)

以17个不同苜蓿品种为试验材料，对苜蓿种子千粒重、发芽率、萌发10 d后的根长、苗长、根鲜重、苗鲜重进行测定，计算得出根长/苗长和根鲜重/苗鲜重的比值，并对其主要萌发特性进行了相关性及隶属函数分析。结果表明，不同苜蓿品种的萌发特性存在明显差异，其中巨能2号的发芽率最高，根长最长；中苜3号苗长和苗鲜重优势突出；巨能418 Q的根长/苗长比值最高；在根鲜重及根鲜重/苗鲜重中，巨能CR表现最高。萌发期性状相关性分析表明，发芽率与根长、根长/苗长极显著正相关，与千粒重及根鲜重/苗鲜重呈显著正相关，与其他性状相关性不显著。通过隶属函数平均值对不同品种苜蓿进行排序并综合评价，结果显示：巨能CR>巨能2号>巨能7号>巨能418 Q>巨能551>中苜蓿1号>肇东>中苜3号>巨能601>巨能耐盐>斯贝得>巨能耐湿>金皇后>准格尔>公农1号>皇冠>驯鹿。研究结果将为这17个苜蓿品种的相关研究及推广应用提供一定的依据。

苜蓿； 种子萌发； 品种； 相关性； 综合评价

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是世界上分布面积最广的豆科牧草之一，具有品质好、产量高、抗逆等优良特性，被誉为“牧草之王”和“饲料皇后”[1-2]。苜蓿在改良土壤、保持水土及改善生态环境方面也发挥着重要作用[3-5]。在我国，苜蓿主要集中种植于西北和华北地区，种植面积高达500万hm2[6]。

苜蓿引种是苜蓿种植和利用过程中的重要环节，种子萌发特性的分析是评价品种和引进品种的主要研究内容[6]。目前已有大量关于苜蓿种子萌发的报道，主要集中于苜蓿抗旱[7]、抗寒[8]、耐盐碱[9-10]等条件下的种子萌发特性研究，但是，对于不同苜蓿品种种子萌发特性的研究较少。此外，由于苜蓿材料具有的生物学多样性和研究目的特定性，研究结果只适于特定的苜蓿材料，对其它苜蓿品种的评价及引进缺乏指导作用。本实验选取国内外17个苜蓿品种为研究对象，初步探讨了种子萌发特性，以期为17个品种的引种推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

17个苜蓿品种分别为巨能2号、巨能7号、巨能551、巨能601、巨能耐湿、巨能耐盐、巨能418 Q、巨能CR、金皇后、皇冠、驯鹿、准格尔、肇东、斯贝得、公农1号、中苜1号、中苜3号。其中，中苜系列由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所提供，其他15个品种由中国农业科学院草原研究所提供。

1.2 方 法

1.2.1 发芽率测定

种子发芽试验参照ISTA(2011)规定进行，选取均匀饱满的苜蓿种子，放置于铺有3层滤纸的10 cm培养皿中，每皿100粒，加5 mL水，每个品种设4次重复，置于发芽箱中，在20 ℃，光照16 h/黑暗8 h条件下进行培养。初次计数为第4天，末次计数为第10天，统计正常种苗数、不正常种苗数、硬实数和死种子数，按照公式计算种子发芽率。

发芽率(%)=发芽终期全部正常种苗数/供试种子总数×100%。

1.2.2 根长和苗长的测定

在培养第10天时进行，每皿随机选取10株苗，4次重复，用直尺测定每株的根长、苗长，以平均值表示。

1.2.3 根重和苗重的测定

在培养第10天时进行，每皿随机选取10株苗，4次重复，用万分之一电子天平测定每10株的根鲜重及苗鲜重，以平均值表示。

1.2.4 千粒重测定

随机选取1 000粒苜蓿种子进行称量，设4次重复，以平均值表示。

1.3 数据处理

试验所得数据利用Excel 2013及SPSS 19.0软件进行分析处理。利用隶属函数[11]法对17份不同品种苜蓿材料进行种子萌发特性的综合评价。计算公式如下：

X(i)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，i=1，2，3，……，n

式中：Xi表示第i个指标值，Xmin表示第i个指标的最小值 ，Xmax表示第i个指标的最大值；如某一个指标与种子发芽率为负相关，则用X(i)=(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)进行计算。然后将每个品种种子萌发特性的隶属函数值进行累加并求平均数。

2 结果与分析

2.1 17份苜蓿品种的发芽率

17份苜蓿品种发芽率在65%～94%之间，品种间差异较大(图1)。其中发芽率达到90%以上的有6个品种，巨能2号发芽率最高，达94%；发芽率低于80%的品种有5个，驯鹿发芽率最低，仅为65%。17个苜蓿品种发芽率大小排序为巨能2号>巨能601>巨能418 Q>巨能耐盐>巨能7号>巨能耐湿>斯贝得>肇东=巨能551>巨能CR=中苜1号>中苜3号>准格尔>公农1号>金皇后=皇冠>驯鹿。

图1 不同苜蓿品种发芽率

2.2 17份苜蓿品种的根长、苗长及其比值

种子的根长、苗长以及比值是种子萌发期间的重要性状，可以反应品种间生长差异及发育部位的优先性。在第10天时，17份苜蓿品种根长范围在2.03～5.00 cm之间，品种间差异明显(图2)。其中根长最长的为巨能2号；驯鹿根长最短。17个苜蓿品种根长排序为巨能2号>巨能418 Q>金皇后>中苜3号>巨能CR>巨能551>斯贝得>中苜1号>巨能耐盐>肇东>巨能7号>巨能耐湿>准格尔>巨能601>皇冠>公农1号>驯鹿。

图2 不同苜蓿品种根长

在第10天时，相对于根长而言，17份苜蓿品种苗长差异相对较小，范围是1.29～1.84 cm(图3)。其中苗长最长的为中苜3号；驯鹿苗长为最短。17个苜蓿品种苗长排序为中苜3号>中苜1号>巨能耐盐>公农1号>肇东>皇冠>金皇后>巨能551>巨能7号>巨能CR>巨能601>巨能2号>巨能耐湿>斯贝得>巨能418 Q>准格尔>驯鹿。

图3 不同苜蓿品种苗长

17份苜蓿品种根长/苗长比值存在较大差异(图4)。巨能418 Q根长/苗长比值最高，为3.18；公农1号比值最低，为1.45。17个苜蓿品种根长与苗长比值 均大于1，表明这17个苜蓿品种根的生长均优于苗的生长。

2.3 17份苜蓿品种的根重、苗重及其比值

17份苜蓿品种在第10天时的根鲜重范围是0.028 1～0.057 3 g，具有较明显差异(图5)。其中根鲜重最大的是巨能CR及巨能2号；巨能551根鲜重最小。17个苜蓿品种根鲜重排序为巨能CR>巨能2号>巨能7号>中苜3号>中苜1号>斯贝得>皇完>肇东>巨能601>金皇后>准格尔>巨能耐湿>巨能418 Q>巨能耐盐>驯鹿>公农1号>巨能551。

图4 不同苜蓿品种根长/苗长比值

图5 不同苜蓿品种根鲜重

相对于根鲜重而言，17份苜蓿品种苗鲜重均高于根鲜重(图6)，是根鲜重的2～6倍(图7)。其中苗鲜重较大的是皇冠及中苜3号；巨能551苗鲜重最小。17个苜蓿品种苗鲜重排序为皇冠=中苜3号>金皇后>斯贝得>巨能2号>准格尔>中苜1号>巨能耐盐>巨能7号>巨能耐湿>公农1号>肇东>巨能CR>驯鹿>巨能601>巨能418 Q>巨能551。

图6 不同苜蓿品种苗鲜重

表1 苜蓿主要发芽性状相关性分析

性状发芽率千粒重根长苗长根鲜重苗鲜重根长/苗长根鲜重/苗鲜重发芽率1．00千粒重0．26∗1．00根长0．56∗∗0．111．00苗长0．21-0．130．41∗1．00根鲜重0．24-0．040．31∗0．211．00苗鲜重-0．10-0．230．190．36∗0．29∗1．00根长/苗长0．53∗∗0．190．91∗∗0．010．230．041．00根鲜重/苗鲜重0．28∗0．060．210．050．89∗∗-0．160．191．00

注：“*”表示显著相关(p<0.05)，“**”表示极显著相关(p<0.01)。

根鲜重/苗鲜重是测试种子不同萌发期生物量的一项重要指标。17份苜蓿品种根鲜重与苗鲜重比值存在较大差异(图7)。巨能CR的根鲜重/苗鲜重比值最大，公农1号比值最小。结果表明，与其他品种相比较，巨能CR发芽时，根的生长表现相对较好。17个苜蓿品种的根鲜重/苗鲜重比值均小于1，苗鲜重明显大于根鲜重。

图7 不同苜蓿品种根鲜重/苗鲜重

2.4 17份苜蓿品种的千粒重

17份苜蓿品种千粒重范围在1.753 5～2.414 3 g之间，品种间具有较大差异(图8)。其中准格尔千粒重最大；皇冠千粒重最小。17个苜蓿品种千粒重排序为准格尔>巨能551>巨能7号>巨能2号>巨能418 Q>公农1号>巨能601>巨能CR>巨能耐盐>金皇后>肇东>巨能耐湿>驯鹿>中苜3号>中苜1号>斯贝得>皇冠。

2.5 17份不同苜蓿品种萌发期性状的相关性分析

由苜蓿萌发期间主要性状的相关性分析可以看出，萌发期间主要性状间的相关性差异较大。发芽率与根长、根长/苗长极显著正相关，与千粒重及根鲜重/苗鲜重呈显著正相关，与苗鲜重呈现负相关；千粒重仅与根长、根长/苗长及根鲜重/苗鲜重呈正相关；根长与苗长、根鲜重为显著正相关，与根长/苗长为极显著正相关；苗长与苗鲜重呈显著正相关；根鲜重则于苗鲜重呈显著正相关，与根鲜重/苗鲜重呈极显著正相关；苗鲜重与根鲜重/苗鲜重为负相关，其余指标间均为正相关。

图8 不同苜蓿品种千粒重

2.6 综合评价

为了比较全面地反映苜蓿种子萌发特性，本研究采用模糊数学中隶属函数法对17份苜蓿品种8个萌发期特性即发芽率、千粒重、根长、苗长、根鲜重、苗鲜重、根长/苗长及根鲜重/苗鲜重进行了综合评价(表2)。平均隶属度越大说明其萌发特性越好。平均隶属度大于0.7的3个品种依次为巨能CR、巨能2号和巨能7号，其种子萌发特性较高；平均隶属度小于0.4的3个品种分别为驯鹿、皇冠和公农1号，其种子萌发特性较差；其余品种综合萌发特性评价居中。

3 讨论与结论

苜蓿种子萌发特性可以有效评价苜蓿品种，本实验对苜蓿种子萌发期的8个主要性状(包括发芽率、千粒重、根长、苗长、根鲜重、苗鲜重、根长/苗长及根鲜重/苗鲜重)进行测定并分析。研究结果表明，17个苜蓿品种中的巨能系列种子发芽率和千粒重差异较小、其根长、苗长等6个指标均存在不同程度的差异；中苜系列不同品种间种子萌发期的8项指标差异较小。根据对17个品种苜蓿种子萌发期特性相关性分析发现，根长与根长/苗长极显著相关，苗长与二者比值相关性差；根鲜重与根鲜重/苗鲜重极显著相关，苗鲜重与二者比值相关性差，说明在种子萌发期，根的伸长生长占主导地位。千粒重与发芽率呈显著正相关，与根鲜重、苗鲜重及苗长均呈现负相关，这与种子越大贮藏物质越多，幼苗相对越大结果[12]相悖。

表2 不同品种苜蓿种子萌发性状综合评价与排名

品种 隶属函数值发芽率千粒重根长苗长根鲜重苗鲜重根长/苗长根鲜重/苗鲜重隶属函数平均值排名巨能2号1．0000．7971．0000．5510．9440．2610．9810．6950．7792巨能7号0．8620．8320．7450．6320．8220．4520．6450．6960．7113巨能CR0．7590．6360．8560．6091．0000．8070．7891．0000．8071巨能418Q0．8970．7960．9060．3550．2350．9431．0000．3460．6854中苜1号0．7590．4010．7890．9320．6370．3950．5630．4840．6216中苜3号0．7240．4160．8661．0000．7060．0000．6190．4090．5928公农1号0．4140．7740．1700．8090．0340．4940．0000．0000．33715巨能5510．7930．8670．8530．6640．0001．0000．7550．0590．6245巨能6010．9310．7340．2960．5910．4260．8380．1930．5040．5649巨能耐盐0．8970．5790．7600．8730．1980．3990．5670．1130．54810巨能耐湿0．8620．4990．6700．5090．2350．4940．6540．1620．51112准格尔0．4831．0000．4800．2320．2570．3030．5670．1300．43214金皇后0．2760．5590．8800．7050．2660．1130．7700．0930．45813皇冠0．2760．0000．2000．7090．4680．0000．0550．1980．23816驯鹿0．0000．4440．0000．0000．1710．8370．0620．2230．21717斯贝得0．8280．3130．8270．4680．4700．1860．8430．2620．52511肇东0．7930．5470．7480．7180．4340．6260．6380．3980．6137

牧草种子萌发特性的评价方法很多，为了避免评价过程中的片面性，本研究根据平均隶属函数值法进行了17个苜蓿品种萌发期综合评价。通过隶属函数平均值排序结果是：巨能CR>巨能2号>巨能7号>巨能418 Q>巨能551>中苜蓿1号>肇东>中苜3号>巨能601>巨能耐盐>斯贝得>巨能耐湿>金皇后>准格尔>公农1号>皇冠>驯鹿。

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Study on the Germination Characteristics of 17 Alfalfa Varieties

KONGLingqi,WANGZhaolan,WUZinian,CHANGChun,ZHANGJize,RENWeibo
(Grassland Research Institute of CAAS,Hohhot 010010，China)

17 alfalfa varieties were chosen to investigate their seed germination characteristics.We measured the germination percent, thousand seed weight,root length,shoot length,root fresh weight and shoot fresh weight,and calculated the root/shoot length and root/shoot fresh weight，and analyzed the correlation and subordinate function.The main results showed that the 17 alfalfa seed germination characteristics were varied.The germination percent and root length of Juneng No.2 was highest;Zhongmu No.3 had the longest shoot length;and the root length/shoot length of Juneng 418 Q was highest. In root weight and root weight/shoot weight,the Juneng CR was excellent;Zhongmu No.3 preformed well in shoot weight.The correlation analysis of different germination traits showed that there was very significant correlation between seed germination with root length and root length/shoot length;the seed germination was significantly correlated with thousand seed weight and root weight/shoot weight.The subordinate function analysis of eight parameters indicated,the order from high to low was:Juneng CR>Jumeng No.2>Juneng No.7>Juneng 418 Q>Juneng 551>Zhongmu No.1>Zhaodong>Zhongmu No.3>Juneng 601>Juneng Salt>Sibeide>Juneng Moisture>God Empress>Jungar>Gongnong No.1>Crown>Caribou.

alfalfa; seed germination; varieties; correlation; comprehensive evaluation

2017-01-09

国家自然基金项目“紫花苜蓿空间诱变多分枝突变体遗传分析与基因定位研究”(31201846)。

孔令琪(1985—)，女，内蒙古人；助理研究员，研究方向：牧草种质资源与育种；E-mail：dimple123@163.com。

通迅作者：任卫波，副研究员，研究方向：牧草种质资源与育种；E-mail：rppcaucau@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.07.012

S 551+.7

A

1001-4705(2017)07-0012-05