扁蓿豆根系及根颈形态变化与抗寒性关系的初步研究

杜宝红 石凤翎 王晓英

摘  要：对生长1～3a的扁蓿豆和苜蓿根部形态进行观察与测定，探讨根部形态特征与抗寒性的关系。结果表明，扁蓿豆主根不明显，侧根较多，在一定生长年限内，随生长年限的延长根颈入土逐年加深。苜蓿主根明顯，侧根较少，根颈入土深度与其越冬性和抗寒能力相关程度较高。扁蓿豆根部侧根发达、根颈逐年明显下移、入土较深的形态特征是其长期适应寒冷干旱环境而形成的，其抗寒能力强于主根型苜蓿。

关键词：扁蓿豆;苜蓿;抗寒性;根颈;形态变化

中图分类号：S54                                               文献标识码：A                                              DOI：10.11974/nyyjs.20180932010

豆科牧草的抗寒性与根系的发达程度和形态差异有一定的相关性。如白三叶（T ri f ol i um repens L.），根木质部比率大、韧皮部小、导管直径小的品种抗寒性强[1]。根颈是连接地下根系和地上枝条的重要器官，它的形态特征和苜蓿的产草量、持续生产力、越冬性能和春季再生紧密相关[2，3]。因此，为了解苜蓿近缘种扁蓿豆（Melilotoides ruthenica（L.）Sojak）根部抗寒的形态机理，对不同生长年限的扁蓿豆根部形态进行了观察与分析，旨在为其近缘种苜蓿的遗传改良提供理论依据。

1     材料与方法

试验所用材料种植在呼和浩特市内蒙古农业大学牧草试验站，分别为生长1～3a的直立型扁蓿豆（M. ruthenica（L.）Sojak cv.zhilixing）和野生扁蓿豆，以龙牧801苜蓿（Melilotoides ruthenicus（L.）Sojak × Medicago sativa L. cv. Longmu No. 801）和敖汉苜蓿（Medicago sativa L.cv.‵Aohan′）为对照。对各材料根颈入土深度（地表到根颈下边缘的距离）及生长1～3a的直立型扁蓿豆根部总体生长形态进行观察与测定。

2     结果与分析

注：A为生长第1年的扁蓿豆;B为生长第2年的扁蓿豆;C为生长第3年的扁蓿豆;D为生长第3年的苜蓿;

2.1     不同生长年限扁蓿豆根系及根颈形态的变化

图1显示，随着生长年限的增加，扁蓿豆根系形态呈现出不同的变化。当年生扁蓿豆（实生苗）的主根明显且细弱，侧根较少（图1-A）。生长至第2年，主根明显加粗，侧根数增加（图1-B）。生长第3年，主根继续增粗，侧根明显增多同时变粗，根颈部的分枝数也明显增加。根部入土达一定深度后侧根逐渐变得发达，根系下部主侧根形态相近，无明显主根（图1-C）。与同为生长第3年的苜蓿相比在根部形态上呈现出明显差异（图2-C）。苜蓿主根明显，侧根较少（图2-D）。

随生长年限的增加扁蓿豆根颈部出现明显下移现象。在图1中ⅰ是指扁蓿豆生长第1年的根颈部位。生长第2年，在原根颈处产生新的枝条，这些枝条生长至土表附近又形成新的根颈，称为2级根颈（ⅱ所示），生长第3年时在第2年的根颈处形成枝条，当其继续生长至土表后形成3级根颈（图2-C ⅲ）。扁蓿豆原根颈（1级根颈）在土中下移明显，而苜蓿根颈部位的下移不明显（图2-D）。

2.2     不同生长年限扁蓿豆根颈入土深度的变化

由图3可知，生长5a的扁蓿豆根颈入土深度大于生长3a的，而生长5a的野生扁蓿豆根颈入土深度显著大于直立型扁蓿豆。生长3a的野生种与栽培品种，在根颈入土深度上未表现出显著差异（P<0.05）。生长5a的野生扁蓿豆的根颈入土最深。在一定生长年限内，随生长年限的延长根颈入土逐年加深。

3     讨论与小结

苜蓿根颈入土深度与其越冬性和抗寒能力相关程度较高[4，5]。根颈入土越深，受到冬季低温的伤害就越小，越有利于越冬。当低温持续较长时，靠近地表的根颈容易被冻死，而入土较深的根颈受到的影响较小，则会在第2年返青生长。扁蓿豆根颈逐年下移，同时生长至一定年限后野生种比栽培种的根颈入土深。

拥有大量侧根的根蘖型苜蓿比侧根较少的直根型苜蓿有更强的耐寒性[6，7]。随着生长年限的增加，扁蓿豆根系不断增粗、伸长、侧根数不断增加。尤其在扁蓿豆生长3a后侧根发达，主根在入土达一定深度后和侧根形态相近，表现出侧根发达，根系吸收能力提高，抗逆能力增强。扁蓿豆根部的形态特征是其长期适应寒冷干旱环境而形成的，其抗寒能力强于主根型苜蓿。因此，扁蓿豆抗寒性强的根形态机理在于其侧根发达、根颈逐年明显下移、入土较深。

参考文献

[1]赵伟，陈雅君，高阳，等.白三叶品种组织结构与抗寒性的关系[J].草地学报，2008（3）：234-238.

[2] Shimada，T.，and K.Murakami.Principal component analysis of root and crown characteristics of alfalfa varieties in relation to their persistence[J].Obihiro Chikusan Daigoku Res.Bull，1976（10）：203-210.

[3]李向林，万里强.苜蓿秋眠性及其与抗寒性和产量的关系[Z].第2届中国苜蓿发展大会，2003：20-23.

[4]耿华珠.中国苜蓿[M].北京：中国农业出版社，1995：25-26.

[5]崔国文，马春平.紫花苜蓿叶片形态结构及其与抗寒性的关系[J].草地学报，2007，15（1）：70-75.

[6]梁慧敏，夏阳.苜蓿抗寒性及根蘖性状的表现与过氧化物酶同工酶关系的研究[J].草业学报，1998，7（4）：55-60.

[7]赵宇光，吴渠来，许令任，等.冷季紫花苜蓿和黄花苜蓿抗冻性的变化[J].中国草地，1984（4）：15-18.