不同生态型扁蓿豆种子性状的遗传多样性和相关性分析

， ， ， 志勇， ， (.中国农业科学院草原研究所/农业部沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站， 内蒙古 呼和浩特 0000；.内蒙古赤峰市林西县农牧业局， 内蒙古 赤峰 0550)

·问题探讨·

不同生态型扁蓿豆种子性状的遗传多样性和相关性分析

李鸿雁1，李俊1，黄帆1，李志勇1，孙丽楠2，许莲华2
(1.中国农业科学院草原研究所/农业部沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站， 内蒙古 呼和浩特 010010；2.内蒙古赤峰市林西县农牧业局， 内蒙古 赤峰 025250)

对扁蓿豆(Medicagoruthenica(L.)Trautv.)不同生态区的20份野生材料种子性状的变异进行系统研究，分别测定千粒重、种子长、种子宽和种子长宽比共4个种子形态指标，方差分析表明：扁蓿豆种子性状变异幅度最大的为千粒重，变异系数为12.50%，所有性状均表现差异极显著。主成分分析表明：前2个主成分包含了原来4个性状指标的93.74%，足以能够代表所有性状变异的全部信息，特征值总和为3.749。聚类分析表明：在遗传距离为12时，可以把20份野生材料分为六大类。相关分析表明：种子长和种子宽、种子宽和千粒重均呈极显著正相关，而种子长和种子长宽比、种子长和千粒重均呈显著正相关。研究表明，扁蓿豆植物野生种质材料具有丰富的遗传多样性。

扁蓿豆； 种子特性； 多样性； 相关性

扁蓿豆(Medicagoruthenica(L.)Trautv.)属豆科(Leguminosae)苜蓿属(Medicago)多年生草本植物，为典型草原或草甸草原的常见伴生植物[1]。多分布在我国黄河流域及其以北年降水量250～400 mm的地区，生于草原、沙质地、荒草地及固定沙丘，也常见于疏林、灌丛和向阳山坡。与禾本科牧草混播，是建立永久性人工或半人工放牧地的优良草种。具有抗旱、抗寒、耐瘠薄、适应性广、蛋白质含量高、适口性好、不含皂素、家畜过量采食不会发生鼓胀病等特点，营养期粗蛋白含量可达18%以上，是一种优质的蛋白质饲用植物[2]。由于枝叶繁茂，扁蓿豆也是很好的水土保持植物。尤其是在高寒地区十分缺乏优良豆科牧草，而唯有扁蓿豆可在此类地区分布，适口性好，营养丰富，草质优良，是建立人工草地及草地补播的优良草种[3]。扁蓿豆为典型的上繁草，非常适合与各种生育期较晚的下繁或中繁禾本科混播[4]。野生扁蓿豆在适宜的栽培条件下能够充分发挥生产潜力，当前，对它进一步引种驯化，推广栽培是有意义的[5]。

扁蓿豆花期较长，单株花期持续近2个月，荚果成熟需1个月，而且完全成熟后极易开裂，给采种造成很大影响，导致种子产量低[6]。扁蓿豆种子硬实率高达93.4%[3]，采用摩擦和酸浸的方法可有效地降低扁蓿豆种子的硬实率，提高发芽率[7]。赵丽丽等[8]采用98%硫酸处理打破扁蓿豆种子硬实率，使其发芽率提高到90%以上。扁蓿豆在种子发育过程中，荚果和种子含水量随着种子成熟度的提高而呈下降趋势，同时种子活力、千粒重和硬实率呈上升趋势，发芽率呈先增后减的趋势[9]。

扁蓿豆在生产中具有较广泛的应用价值，因此受到国内外学者的广泛关注。近年来，师文贵等[10]、韩海波等[11]、宁红梅等[12]、额尔敦嘎日迪等[13]、李鸿雁等[14-15]、李志勇等[16]从形态学、染色体水平、蛋白质和DNA 水平上对内蒙古扁蓿豆居群进行了遗传多样性的研究。李海贤等[9,17]曾在扁蓿豆种子生产研究现状、种子产量构成因子方面进行了研究, 李志勇[18]和李鸿雁等[19]研究扁蓿豆不同居群种子产量性状的遗传变异。本研究对分布于不同生态区的20份野生扁蓿豆种子的形态特性进行观测，揭示扁蓿豆种子性状变异的特点及其不同生态区种质间的相关性，以期对我国扁蓿豆种质资源的广泛利用提供理论依据。

表1 扁蓿豆试验材料

编号 采集地种质名称M⁃1蒙古国 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃2内蒙古锡林郭勒盟灰腾梁 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃3内蒙古赤峰市 黄花型扁蓿豆M．ruthenica(yellowtype)M⁃4内蒙古赤峰市 黄花型扁蓿豆M．ruthenica(yellowtype)M⁃5内蒙古通辽市大清沟 黄花型扁蓿豆M．ruthenica(yellowtype)M⁃6内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃7内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒 细叶扁蓿豆M．ruthenicavar．oblongifoliaM⁃8内蒙古包头市达茂旗 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃9内蒙古包头市土右旗 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃10内蒙古呼和浩特市 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃11内蒙古呼和浩特市 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃12西藏自治区扎达县 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃13内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃14内蒙古锡林郭勒盟西苏旗 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃15内蒙古锡林郭勒盟锡林浩特市 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃16辽宁省辽西县 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃17内蒙古呼和浩特市清水河县 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃18内蒙古海拉尔市 细叶扁蓿豆M．ruthenicavar．oblongifoliaM⁃19山西省 扁蓿豆M．ruthenicaM⁃20山西省沁水县 扁蓿豆M．ruthenica

表2 扁蓿豆种子性状的方差分析结果

平均值方差变异系数(%)最大值最小值F差异显著性种子长2．170．1597．32．521．880．995∗∗种子宽1．720．1096．31．921．420．373∗∗种子长宽比1．270．06451．381．180．935∗∗千粒重2．480．32112．53．271．841．000∗∗

注：“**”表示p<0.01差异极显著，“*”表示p<0.05差异显著。

1 材料和方法

1.1 材 料

试验种子均由中国农业科学院草原研究所国家牧草种质中期库提供, 具体见表1。

1.2 试验方法

随机选取50粒种子，用游标卡尺分别测定种子长度和种子宽度，以种子纵轴为其长度，以腹面横向最大距离为其宽度，测量单位精确到小数点后2位；采用十字对角线取样法，检定千粒重；5次重复，取平均值。

1.3 数据统计

采用SPSS 11.5软件和Excel 5.0进行统计分析，统计变异系数、主成分分析、聚类分析和相关分析。

2 结果与分析

2.1扁蓿豆种子性状的基本统计分析

对20份扁蓿豆材料的4个性状的基本统计数据进行分析。结果(表2)表明：扁蓿豆种子性状的变异幅度最大的为千粒重，变异系数为12.5%，变异范围为1.84～3.27 mm，平均值为2.48 mm，变异幅度最小的为种子长宽比，其变异系数为5%，变异范围为1.18～1.38 mm，平均值为1.27 mm；所有性状均表现差异极显著。说明不同材料之间存在较大的差异。

2.2 扁蓿豆种子性状的主成分分析

对20份扁蓿豆野生材料的4个种子性状指标进行主成分分析，各项目特征值、贡献率和累计贡献率见表3。从表3可以看出，前2个主成分包含了所有性状指标的93.74%，代表了性状变异的全部信息，其特征值的总和为3.749。其中第1主成分对总变异的贡献率为59.636%，影响较大的性状有种子长(0.850)，种子宽(0.946)，千粒重(0.876)；第2主成分对总变异的贡献率为34.103%，影响较大的性状有种子长宽比(0.992)。

2.3 扁蓿豆种子性状的聚类分析

利用欧式距离进行聚类分析(见图1)，可以看出，在欧式距离为12时，可以将20份材料分为六类。第Ⅰ类4份材料，其中来自内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒的2份(M-6、M-7)，来自内蒙古通辽市大清沟的M-5，来自内蒙古呼和浩特市清水河县的M-17；第Ⅱ类10份材料，其中8份均来源于内蒙古(M-2、M-4、M-8、M-11、M-13、M-14、M-15、M-18)，来自西藏自治区的M-12，来自于辽宁省辽西县的M-16；第Ⅲ类1份材料，来自于内蒙古呼和浩特市M-10；第Ⅳ类3份材料，来自于蒙古国的M-1、来自于内蒙古包头市土右旗的M-9和来自于山西省沁水县的M-20；第Ⅴ类1份材料，来自于内蒙古赤峰市的M-3；第Ⅵ类1份材料，来自于山西省的M-19。

表3 扁蓿豆种子性状主成分分析结果

性状第1主成分第2主成分种子长0．8500．509种子宽0．946-0．210千粒重0．876-0．277种子长宽比0．6020．992特征值2．3851．364贡献率(%)59．63634．103累积贡献率(%)59．63693．740

图1 扁蓿豆种子性状聚类分析

2.4 扁蓿豆种子性状的相关分析

通过主成分分析可以看出，前2个主成分包含了4个种子性状指标的93.740%，基本能够代表这4个种子性状变异的全部信息，因此分析了这4个指标之间的相关性并进行了差异显著性检验(表4)，结果显示，各性状间的相关程度不同。种子长与种子宽呈极显著正相关(0.729)(p<0.01)，种子宽和千粒重呈极显著正相关(0.790)(p<0.01)，种子长和种子长宽比呈显著正相关(0.496)(p<0.05)，种子长和千粒重呈显著正相关(0.552)(p<0.05)。

表4 扁蓿豆种子性状间的相关分析

种子长种子宽种子长宽比千粒重种子长1种子宽0．729∗∗1种子长宽比0．496∗-0．2301千粒重0．552∗0．790∗∗-0．2181

注：“**”表示p<0.01差异极显著，“*”表示p<0.05差异显著。

3 讨论与结论

本研究首次对扁蓿豆种质资源种子性状进行较系统的鉴定评价。对20份扁蓿豆野生材料的4个种子性状的变异系数进行分析，结果表明：所有性状均表现差异极显著，可能由于扁蓿豆是多年生、异花授粉植物，分布地域广，具有较高的遗传变异水平。4个种子性状的变异系数的变化范围分布在5%～12.5%之间，其中千粒重、种子长和种子宽是引起扁蓿豆种质变异的主要性状。阳翠等认为，不同居群的苦豆子在种子大小、种皮颜色、千粒质量、发芽率、种子活力等方面存在较大差异，说明苦豆子种质资源的生态类型多, 遗传背景较复杂[20]。与本研究结果相一致。

主成分分析结果表明：种子长、种子宽和千粒重等是引起扁蓿豆种质变异的主要性状，这与变异系数分析结果基本一致，也与师文贵[10]等和韩海波等[11]的研究结果相一致。因此，可以把主成分的分析结果应用到生产中，为牧草育种工作提供依据。

聚类分析表明：20份野生扁蓿豆材料可划分为六大类，其中相同或相似地理来源的野生材料大部分聚在一起。表明材料之间的亲缘关系与地理起源相关，但是也有交叉现象，主要与扁蓿豆在某些形态上的差异较大有关，反映了扁蓿豆遗传资源较丰富。

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The Genetic Diversity and Correlation Analysis of Seed Traits ofMedicagoruthenicawith Different Ecotype

LIHongyan1,LIJun1,HUANGFan1,LIZhiyong1,SUNLi’nan2,XULianhua2

2016-04-20

“十二五”农村领域国家科技计划课题“淀粉类(小麦野生材料)种质遗传完整性新技术研究及监测”(编号：2013 BAD 01 B 0105)；农作物种质资源保护项目“多年生牧草收集、编目、更新与利用”(编号：2015 NWB 037)资助。

李鸿雁(1964—)，女，辽宁省锦州市人；博士，研究员，主要从事牧草资源保存与创新利用研究；E-mail:hongyli1964@126.com。

李志勇(1965—)，男，博士，研究员，主要从事牧草种质资源保存与创新利用研究；E-mail:zhiyongli1216@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.08.067

S 541.9

A

1001-4705(2016)08-0067-04