十份红三叶新品系的形态特征比较分析

赵 刚，汪 鹏，李 然，王玉祥

（1.新疆维吾尔自治区林业生态监测总站，新疆乌鲁木齐 830011；2.新疆农业大学草业学院，新疆乌鲁木齐 830052）

红三叶又名红车轴草（Trifolium pratenseL.），主要分布在欧洲、俄罗斯、新西兰、美国东部等地区，属温性植物，为豆科三叶草属多年生草本植物，是世界上广泛栽培的牧草品种之一[1]。红三叶在草原轮作中占重要地位，为良好饲料、绿肥，具有生长速度快、产量高、品质好、适口性好等特点，也是花蜜来源之一[2-3]。红三叶寿命3～5 年，高35～110 cm，长茸毛；小叶椭圆状卵形至宽椭圆形，长34～44 mm，宽17～28 mm；主根入土深，一般90～150 cm，侧根主要分布于表层6～45 cm 的土层中；分枝能力强，一般为15～30 个，多者40 个。花序腋生，近头状，有大型总苞，总苞卵圆形，具纵脉；花萼筒状，萼齿线状披针形，最下面一齿较长，有长毛；花冠紫色或淡紫红色；荚果包被于宿存的萼内，倒卵形，长约2 mm，果皮膜质，有纵脉；花期5—8 月，寿命较长，荚果小，每荚有种子1 粒，种子肾形或椭圆形，千粒重1.5～2.2 g[4-5]。

红三叶属于异花授粉植物且自交不亲和，其种群是一个具有不同类型个体组成的杂合体，在红三叶种群内和种群间存在高水平的基因变异。红三叶可作为饲料用于牧草和水产动物食用，在世界各地广泛用作优质牧草、绿肥植物、水土保持植物和药用植物。我国红三叶育种工作起步较晚，育成的品种不多。截至2020 年，我国育成的红三叶品种有7 个，其中地方品种3 个，分别是巴东、岷山、巫溪；育成品种2 个，分别为鄂牧5号、甘红1号；引进品种2个，分别是希瑞斯、丰瑞德。育成的品种少，且有关红三叶品种选育的研究也不多，尤其是关于新疆红三叶的研究资料极少。目前，有关红三叶的研究集中在形态特征、组织培养、表型多样性、抗旱、耐热性等方面[6-9]。

新疆红三叶具有资源丰富、产量高、品质好、抗性强等特点，但研究资料不多。基于此，本研究以自主选育的红三叶新品系为试验材料，在花期和成熟期对其花、种子的主要形态指标进行比较，以期为红三叶新品种的申报登记提供基础数据，也为新品种合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在新疆农业大学三坪农场。三坪农场土壤类型单一，无盐碱危害，主要特点是成土母质为冲洪积物的黄土和红土状物质；土类简单，80%的土壤为黄板土、灰黄土，另有少量的黑红土和火岗白板土。区内大部分土壤土层较厚，土壤理化性状和土壤质地良好，多为含砾砂壤土，有机质含量1.2%～1.5%。

1.2 供试材料

供试材料为新疆农业大学三坪农场牧草与草坪草育种实验室选育的10 个优良株系（HSY01～10），材料亲本来源于新疆和国内外25个群体，开放授粉条件下在其后代中通过多次混合选择的优良株系后代种子。2017 年9 月秋播，行距30 cm，采用随机区组试验设计，5 次重复，同一区组应放在同一地块，小区之间过道宽50 cm，整个试验地四周设1 m保护行，小区面积15 m2（5 m×3 m）。

1.3 测量内容及方法

2019 年7 月中旬，在红三叶开花期，每个株系随机选取10 个单株，测量株高、单株分枝数、叶片长度、叶片宽度、茎长、茎粗，在盛花期（8 月上旬）测定单株花序数、花序长度、花序直径、单个花序小花数等，记录每个株系种子成熟时期。

1）株高：用直尺测量植株从地面至最高点的绝对高度；2）单株分枝数：以植株的一级分枝为准，记录每个单株的分枝数；3）叶片长度和宽度：选择已生长完全的复叶中间叶片，测量叶片长度和中间最宽处的距离；4）单株花序数：不统计现蕾期花序，记录每个植株所有已经开花的花序数；5）单个花序小花数：选择完全盛开的花序计数小花总数；6）茎长、茎粗、粒长、粒宽等用游标卡尺（±0.02 mm）测量，千粒重用千分之一天平测量。

1.4 数据分析

采用Excel 2016、IBM SPSS Statistic 19.0 等软件对数据进行方差分析、主成分分析及聚类分析。

2 结果与分析

2.1 方差分析

10个红三叶草材料的形态指标如表1所示。1）绝对株高最高的是HSY8，为109.40 cm；最矮的是HSY5，为83.00 cm；一般情况下株高的红三叶可用作牧草，矮的红三叶可用作观赏草。2）单株分枝数最多的是HSY10，为37.40 个；单株分枝数最小的是HSY2和HSY8，均为17.60个，其余株系在21～25个；单株分枝多的可用作牧草。3）HSY4 的茎粗最大，为4.66 mm；HSY5 的茎长最大，为97.50 mm。4）10 个株系的红三叶叶片形状均为椭圆形，茎秆直立中空，叶被有直立长茸毛。从叶片长度来看，HSY5 的叶长43.19 mm，叶宽32.82 mm，均显著高于其他株系。5）单枝花序数中，HSY10 最少，为4.00 个；HSY2 最多，为11.00 个。单序小花数中，HSY8 最多，为117.60个；HSY10 最少，为56.2 个；单枝花序数多的株系可作为观赏草和蜜源植物利用。6）红三叶种子一般为倒三角形、倒卵圆形或椭圆形，两侧扁。HSY8 的粒长2.16 mm，粒宽1.79 mm，呈小突起、浅褐色，是10个株系中种子最大的。HSY7 的千粒重最轻，HSY1 的千粒重最重，表明HSY1的种子质量较好。

表1 红三叶表型性状比较分析

在不同株系之间，各性状的差异程度各不相同。为进一步了解各性状的差异是否显著，对不同株系的相同表型形态性状数据进行了显著性检验。叶长、粒长、粒宽指标差异达到显著（P＜0.05），其余指标差异均达到极显著水平（P＜0.01）。通过F检验结果可看出，叶片宽度的F值最大（10.796），而后依次是单株叶片数（10.714）、茎长（8.49）、单序小花数（6.277）、单枝花序数（6.126）。

2.2 主成分分析

为进一步分析影响红三叶花部和种子性状差异的主要影响因子，对花部和种子性状的12个指标进行主成分分析（见表2）。4 个主成分累计贡献率达61.01%，代替了原始因子所包含的主要信息。第1 主成分贡献率为19.605%，对其作用较大的性状有绝对株高（0.776）、粒宽（0.677）、千粒重（0.505），与第1个主成分有较强的正相关关系；第2个主成分贡献率为16.093%，对其作用较大的性状有粒长（0.668）、茎粗（0.572）、单株分枝数（0.492）；第3个主成分贡献率为13.599%，对其作用较大的是单株叶片数（0.632）、单枝花序数（0.569）、叶长（0.525）和千粒重（0.514）；第4个主成分贡献率为11.713%，对其作用较大的是单株叶片数（1.406）、叶长（0.607）和千粒重（0.601）。通过对试验数据进一步分析可以说明，前4个主成分对应的特征值均大于1，说明前4个主成分在红三叶表型性状变异中的作用较大。10个株系的表型差异主要来自叶片大小和单株叶片数、小花数。

表2 红三叶表型性状主成分分析

2.3 聚类分析

如图1 所示，通过对10 个红三叶株系的12 个表型性状进行聚类分析，结果显示，可在距离10 处聚为3 类。1）HSY9 和HSY10。这类红三叶茎长较长（超过90 mm），茎粗较粗（超过4.03 mm），此类型的品种可以考虑作为育种材料。2）HSY1、HSY6、HSY8。这类红三叶单株叶片数少且叶片窄，不适合作为牧草利用。但HSY8 花序多，可以作为观赏草利用。3）HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7。这类红三叶单株分枝数较少（不超过24.20 个），叶宽中等（18.12～32.82 mm），但单株叶片数多（至少有140.40个），此类型的红三叶可作为牧草利用。

3 结论与讨论

植株生长状态、形态学特征、生产性能等都是评价红三叶生态适应性的重要指标。生长速度越快，物候期越早，植株越高，叶片面积越大及叶绿素含量越高则说明生长状态和形态学特征越好；茎叶比越低，单株鲜草产量及单株生物量越多则表明生产性能越好[10]。通过对红三叶10 个株系的12 个性状进行综合比较，HSY2、HSY3、HSY4、HSY5、HSY7 单株叶片数较多，可作为牧草利用；HSY8 花序多，可以作为观赏草利用；HSY9 和HSY10 茎长和茎粗表现较好，可考虑作为育种材料。

杨龙等认为红三叶株高越高、分枝数越多、产量越高的品种越适宜推广种植[11]。本试验中绝对株高最高、分枝数最多的分别是HSY8、HSY10，可作为牧草利用。徐远东等认为红三叶的叶、茎、枝等营养器官作为参考指标，营养体部分突出、理论生物量较高的可在以产草量为主的育种方向上进一步选育利用[12]。因此，本试验中选取了叶片大小、分枝数、小花数等营养器官性状作为参考指标。

本试验只开展一年，只选择检测了部分形态指标，没有开展产量、品质、抗性等方面的研究，后续将会对红三叶的生产性能、抗寒性等进行综合评价研究，为红三叶品种选育和示范推广提供全面科学的数据。