野生大豆与栽培大豆杂交后代秸秆营养品质研究

卢道宽，孙 娟，翟桂玉，姜慧新

(1.青岛农业大学经济草本植物应用研究所，山东 青岛 266109；2.山东省畜牧兽医总站，山东 济南 250022)

野生大豆(Glycinesoja)为一年生豆科草本植物，分布于中国南北各地和东亚东部，是国家二级保护野生植物，中国重点保护的资源植物之一，也是栽培大豆的祖先种。野生大豆具有适应性广、生态类型多、种子蛋白质含量高、抗逆性强等特点[1-2]。其鲜草产量高、营养丰富、茎叶柔软、鲜嫩多汁、叶量大、适口性好，各类家畜均喜采食，在降水较多、地下水位较高、常用的优质高产豆科牧草难以发挥生产优势的地区具有重要的饲草开发利用与推广潜力。在生产实践中发现野生大豆匍匐具有生长、不易收割的生物学特性，这使其难于规模推广。目前广泛种植的栽培大豆(G.max)被Hackleman认为是“最好的一年生饲料作物”[3]，不仅营养价值高，还具有明显的直立性状。因此，通过野生大豆与栽培大豆杂交，选育出品质优良、产量高且能直立生长的饲用型大豆是野生大豆饲草化利用的选育方向之一。为此，本研究利用杂交育种技术开展野生大豆与栽培大豆杂交培育饲草型大豆新品种的工作，通过杂交和基因重组，获得丰富的育种组合材料，并进一步对野生大豆与栽培大豆杂交后代秸秆营养物质的含量进行测定比较，以期得出其营养成分变化规律，为杂交选育饲草型大豆提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验地点位于山东省济南市长清区潘村山东省畜牧总站牧草试验站(36°33′ N，116°51′ E)，海拔62 m，年均温14.7 ℃，年降水量671.1 mm。土壤为潮土，pH值7.6，土壤有机质含量11.4 g·kg-1，水解氮含量26.2 mg·kg-1，有效磷含量5.0 mg·kg-1，速效钾含量71.6 mg·kg-1。

1.2试验设计 以黄河三角洲一年生野生大豆和晚熟栽培大豆进行杂交，建立正交(DC：晚熟栽培大豆♀×野生大豆♂)和反交(RC：野生大豆♀×晚熟栽培大豆♂)两个组合。试验小区采用随机区组设计，重复3次，小区面积3 m×5 m，穴播，每穴3粒，穴与穴之间距离为0.5 m，播种深度2～3 cm。2006年收获杂交F1代种子，2007年种植杂交F1代种子收获F1代植株(DC-F1和RC-F1)，2008年收获F2代植株(缺失)，2009年收获F3代植株(DC-F3-1和RC-F3-1)，分为4个株系保存种子，2010年收获F4代植株(DC-F4-1、DC-F4-2、RC-F4-1和RC-F4-2)。

1.3测定指标及方法 植株取其成熟期收获种子后地上部分，105 ℃杀青30 min，60 ℃烘干至质量恒定，粉碎后过0.45 mm分析筛，测定各营养指标，测定方法依照《饲料分析及饲料质量检测技术》[4]。粗蛋白(CP)采用凯氏定氮法测定，粗脂肪(EE)采用索氏提取器对样品中脂肪进行醚浸提，粗纤维(CF)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)采用滤袋技术测定，粗灰分(Ash)采用高温电炉直接灰化法测定，钙(Ca)采用高锰酸钾滴定法测定。

1.4数据处理 用Excel软件处理数据并制作图表，采用SPSS 13.0统计软件[5]对单独每个株系亲本与后代之间进行单因素方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1粗蛋白和粗脂肪 正交后代中粗蛋白含量最高的为DC-F4-1，为11.77%，与DC-F1和DC-F3比较，差异均极显著(P<0.01)，分别比DC-F1和DC-F3高107.95%和82.76%，但比栽培大豆低31.49%。反交后代中RC-F4-1粗蛋白含量为16.34%，与其他反交后代差异极显著(P<0.01)，且比DC-F4-1高38.83%，仅比栽培大豆低4.89%(表1)。栽培大豆粗蛋白含量高，可能是样品粉碎时夹杂少量大豆籽粒。整体而言，无论正交还是反交，由杂交F1代到F4代，杂交后代植株粗蛋白含量都随杂交代数增加而升高，而正反交处理同代相比，反交后代粗蛋白含量高于正交后代。

粗脂肪是牧草的主要热量来源。正交后代粗脂肪含量最高的为DC-F3，为1.51%，除DC-F1外，其他正交后代粗脂肪含量均高于栽培大豆。反交后代中RC-F4-1含量最高，为1.55%，与RC-F1差异不显著，而与RC-F3差异显著(P<0.05)，分别比RC-F1、RC-F3高64.89%和82.35%，比栽培大豆高39.64%(表1)。综合来看，无论正交还是反交，由杂交F1代到F4代，杂交后代植株粗脂肪含量都随着杂交代数的增加而升高，而正反交处理同代相比，正交后代粗脂肪含量高于反交后代。

2.2纤维素 正交后代中DC-F4-1粗纤维含量最低，为37.53%，与DC-F1和DC-F3比较，差异均极显著(P<0.01)，分别比DC-F1和DC-F3降低10.17%和5.28%，但比栽培大豆高32.85%。反交后代RC-F3粗纤维含量最低，为34.73%，与其他反交后代相比差异不显著。粗纤维含量最低的是栽培大豆，为28.25%(表2)。可以看出，无论正交还是反交，由杂交F1代到F4代，杂交后代植株粗纤维含量都随杂交代数增加而下降，而正反交处理同代相比，反交后代粗纤维含量低于正交后代。

表1 野生大豆与栽培大豆杂交后代和栽培大豆粗蛋白和粗脂肪含量的比较

正交后代中NDF含量最低的为DC-F4-1，与DC-F1和DC-F3比较，均差异极显著(P<0.01)，分别比DC-F1和DC-F3低13.05%和7.48%，但比栽培大豆高26.87%。反交后代中NDF含量最低的为RC-F4-1，与RC-F1和RC-F3比较，均差异极显著(P<0.01)，分别比RC-F1和RC-F3低13.22%和8.18%，但比栽培大豆高26.98%。栽培大豆NDF含量低于杂交后代，为47.37%(表2)。可以看出，无论正交还是反交，由杂交F1代到F4代，杂交后代植株NDF含量都随杂交代数增加而下降，而同代相比，正交后代NDF含量低于反交后代。

正交后代 ADF含量最低的为DC-F4-1，为43.01%，与DC-F1和DC-F3比较，差异均极显著(P<0.01)，分别比DC-F1和DC-F3低15.17%和8.92%，但比栽培大豆高24.99%。反交后代中RC-F4-1ADF含量最低，与RC-F1和RC-F3比较，差异均极显著(P<0.01)，分别比RC-F1和RC-F3低17.23%和11.30%，但比栽培大豆高22.26%(表2)。以上可知，由杂交F1代到F4代，杂交后代植株ADF含量都随着杂交代数的增加而下降，而同代相比，正交后代ADF含量低于反交后代。

2.3粗灰分和钙 正交后代中粗灰分含量最高的为DC-F4-2，达到5.70%，与DC-F1相比差异极显著(P<0.01)，而与DC-F3相比差异不显著，分别比DC-F1和DC-F3高20.25%和1.79%，但比栽培大豆低12.71%。反交后代中粗灰分含量最高的为RC-F4-1，为6.59%，比栽培大豆高0.92%(表3)，可见杂交育种过程中性状分离出粗灰分含量较高的后代。综合来看，反交后代粗灰分含量高于正交后代。

所有后代中DC-F3和RC-F3钙含量最高，达到1.58%；其次为RC-F4-1，钙含量为1.49%；栽培大豆钙含量最低，为0.91%(表3)。可见，反交后代钙含量要高于正交后代。

表2 野生大豆和栽培大豆杂交后代和栽培大豆粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的比较

表3 野生大豆与栽培大豆杂交后代和栽培大豆粗灰分和钙含量的比较

3 讨论与结论

杂交育种是通过品种间杂交创造变异，选育新品种的方法，是目前国内外应用最普遍、最有成效的一种育种方法[6]。通过基因重组，随机组合形成不同基因型，然后定向选择后可育成集双亲优点于一体的新品种。杂交优势是生物界普遍存在的现象，刘芳[7]所选育的大叶型杂交白三叶(Trifoliumrepens)牧草新品种产量高,适应性广,无论山地、丘陵均可种植，粗蛋白的含量也高达25%。栽培大豆和野生大豆为自花授粉植物，遗传基础一般是纯合的，品种间杂交往往有较高的优势。大豆杂交优势在籽粒方面对提高产量和品质方面研究较多，并取得了许多成果[8]，而在饲草方面研究较少。本研究通过系谱法，按照直立性状筛选出4个株系，通过营养品质的测定，得出其递延规律：野生大豆与栽培大豆进行反交的后代植株粗蛋白、粗灰分和钙的含量均高于正交后代，而粗纤维和粗脂肪含量则低于正交后代；无论是正交还是反交，由杂交F1代到F4代，杂交后代植株的粗蛋白含量和粗灰分含量随杂交代数增加而升高，而粗纤维，NDF和ADF含量则随杂交代数而下降。由此可见，通过杂交，同籽粒一样，全株大豆也具有杂交优势，粗蛋白、粗纤维等营养品质随杂交代数增加而逐渐提高。

粮饲兼用型饲料作物具有较高经济产量和生物产量，能通过代替部分普通作物，在不减少粮食产量,不多占耕地面积的同时,提供饲料资源保障,把种植业与畜牧业紧密联系起来[9]。大豆即可供作粮、经、饲兼用作物。大豆秸秆是大豆收获籽实后的植株，其主要成分为粗纤维，适口性差，不易消化，营养价值很低。冯仰廉和张子仪[10]所报道的豆秸粗蛋白含量为5.3%，NDF含量为75.30%，ADF含量为46.10%。范华等[11]测得豆秸的营养成分为粗蛋白含量为13.98%，粗纤维含量为43.33%，ADF含量为61.00%，ADF含量为49.97%。本研究样品均为成熟期收获种子后的大豆植株，F4代粗蛋白含量在7.25%～16.34%，粗纤维、NDF、ADF含量分别在36.36%～38.80%、60.10%～69.68%、42.07%～50.90%，所测指标与上述研究相比，营养品质较好。牧草以收获茎叶为主，而越接近成熟期饲草干物质产量越高，但营养价值越低[12]。因此适时刈割，粗蛋白含量更高，饲草性能更好。

优良牧草除营养品质外，生产性能也很重要。牧草生长早期蛋白质含量丰富、纤维素含量较少、营养价值高,但单位面积产量低。生长后期,产量提高,但蛋白质含量显著下降、纤维素含量增加、牧草营养价值降低[13]。牧草干草产量是多种测定的基础向量[14]，株高通常与生物量呈正相关，它可以决定产量的65%[15]。茎叶比也是评价牧草质量的一项重要指标，其大小决定着牧草营养价值的高低，比值越小，其叶量越丰富，饲用价值越高[16]。不同生育期饲草的营养价值和干物质产量有很大差异。越幼嫩的饲草营养价值越高，但干物质产量越低。越接近成熟期的饲草干物质产量越高，但营养价值越低[17]。因此，应该结合这些生产性能与营养品质来确定牧草的刈割时间。本研究所有样品均为成熟期种子收获后的植株，大部分为茎荚，少量枯黄叶片，可见如果适时收割饲草大豆品质更好。

粗蛋白含量决定了牧草可利用价值的高低[18]。对于反刍动物粗纤维可维持瘤胃的正常功能和动物的健康，对于非反刍动物粗纤维可维持肠胃正常蠕动，提供能量等。NDF含量的高低直接影响家畜采食率和适口性[19-20]，而ADF含量则影响饲料消化率[21]。提高粗蛋白含量，降低粗纤维含量是提高牧草营养价值，改善牧草品质的重要内容，也是牧草育种的主要目标。本研究通过筛选野生大豆与栽培大豆的杂交后代，初步获得粗蛋白含量较高，粗纤维、NDF、ADF含量较低的后代。由营养成分测定可知，样品中所有品质以亲本栽培大豆最优，这与其采样时植株形态有关。采样时栽培大豆植株大部分为绿色，叶片较多，因此营养品质最好。杂交后代中反交后代营养品质要略好于正交后代，尤其是反交后代RC-F4-1，营养品质最好，粗蛋白含量达到16.34%，粗纤维、粗灰分、钙含量分别为35.36%、6.59%、1.49%，因此可用作优质饲草型大豆的品种选育材料，应继续进行选育。

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