于肖夏，姜志艷，于 卓，馬艷紅，云錦鳳，蘇 和，張志成(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

四倍體雜交冰草新品種
——蒙雜冰草1號的選育

于肖夏，姜志艷，于 卓，馬艷紅，云錦鳳，蘇 和，張志成
(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

將二倍體航道冰草(Agropyroncristatumcv. Fairway)與蒙古冰草(Agropyronmongolicum)進行種間遠緣雜交獲得的雜交種F1代種子，利用秋水仙堿誘導染色體加倍，通過選育得到四倍體雜交冰草優(yōu)良新品系SZB-02，經(jīng)品比、區(qū)域和生產(chǎn)試驗，歷時13年育成四倍體蒙雜冰草1號新品種。該品種為多年生疏叢型禾本科草本植物，須根系、植株生長整齊、葉長披針形、穗型較寬大。蒙雜冰草1號產(chǎn)量較高，年刈割兩次的鮮草總產(chǎn)量平均為25 938.35 kg·hm-2，干草產(chǎn)量平均為9 552.33 kg·hm-2，種子產(chǎn)量平均為802.37 kg·hm-2。其開花期粗蛋白質(zhì)含量高達16.13%，并富含粗脂肪、無氮浸出物、鈣和磷等營養(yǎng)成分，營養(yǎng)價值高；草質(zhì)柔軟、葉量大、適口性好，可青飼、放牧、調(diào)制干草等；發(fā)育前期耐低溫能力強，生態(tài)適應性廣，適宜于在≥10 ℃有效積溫≥2 200 ℃·d的地區(qū)推廣種植。

航道冰草；蒙古冰草；四倍體蒙雜冰草1號；選育；產(chǎn)量；營養(yǎng)品質(zhì)

冰草(Agropyroncristatum)是放牧和刈割兼用的多年生禾本科牧草。國內(nèi)外學者研究表明，冰草飼用價值高，在干旱、半干旱地區(qū)的栽培草地建植中有巨大的利用潛力[1-5]。美國是世界上冰草種植面積最大的國家，但其本土并沒有冰草屬植物的分布，20世紀初，美國從前蘇聯(lián)引種冰草成功，30年代開始進行大面積推廣，現(xiàn)已育成冰草品種12個，主要用于美國中、西部干旱地區(qū)低產(chǎn)退化蒿屬及灌木叢草地的改良[6-9]。目前，我國育成的冰草新品種較少，遠不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，選育適合于我國干旱半干旱地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆性強的冰草新品種實屬必要。

為培育冰草新品種，近年來將引自美國的具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)特性的二倍體航道冰草(Agropyroncristatumcv. Fairway，2n=2x=14，染色體組P1P1)與產(chǎn)自內(nèi)蒙古的抗旱、抗寒性強的蒙古冰草(A.mongolicum，2n=2x=14，染色體組PP)相組配，進行種間遠緣雜交，成功獲得了種間雜種F1代[10-11]。觀察發(fā)現(xiàn)，該種間雜種F1的染色體數(shù)目均為14條，開放授粉條件下其花粉可育率和自然結實率很低，分別為26.73%和5.30%，雜種優(yōu)勢很明顯，具有重要的育種利用價值[12-13]。為克服雜種F1育性低、創(chuàng)造四倍體雜交冰草新種質(zhì)，利用秋水仙堿溶液處理航道冰草×蒙古冰草二倍體雜種F1萌發(fā)的種子，獲得了雜交冰草染色體加倍植株(四倍體，2n=4x=28，P1P1PP)，并套袋自交得到了加倍植株的后代群體(F1～F3)[14]。研究表明，加倍植株及其后代育性高，其花粉可育率和自然結實率分別在78%和62%以上，超親優(yōu)勢明顯(HP=35.72%)[15-18]。通過多年選育試驗，得到了一個利用價值高的四倍體雜交冰草新品系SZB-02[19-20]，經(jīng)品比試驗、區(qū)域試驗及生產(chǎn)試驗，于2012年2月通過了內(nèi)蒙古草品種審定委員會審定，命名為“蒙雜冰草1號”新品種(登記號：N001)。本研究重點分析“蒙雜冰草1號”的選育方法與過程、營養(yǎng)成分、主要生產(chǎn)性能以及栽培技術要點，旨在為該新品種的推廣利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 育種材料來源及其主要特性

蒙雜冰草1號(Agropyroncristatumcv. Fairway×Agropyronmongolicumcv. Mengza No.1)，是航道冰草與蒙古冰草種間遠緣雜交F1經(jīng)染色體加倍育成的四倍體冰草新品種，株高99.80～100.09 cm ，原品系代號SZB-02。其母本航道冰草引自美國，是一個經(jīng)濟價值較高的栽培種，株高約71.40 cm，根系發(fā)達，穗型小、扁穗花序、較緊密，莖葉鮮草蛋白質(zhì)含量較高，分蘗性和再生性強，葉量豐富，產(chǎn)草和產(chǎn)籽量高，具抗倒伏特性[14]；父本是產(chǎn)于內(nèi)蒙古草原的野生草種蒙古冰草，其莖稈直立、疏叢型，基部稍彎曲，株高75～90 cm，葉片窄披針形，穗狀花序，小穗稀疏斜上排列穗軸兩側，分蘗數(shù)多，青綠期長，莖葉柔軟，適口性好，具有強的抗旱、抗寒、耐風沙、耐瘠薄等特性，但其葉量少、產(chǎn)草量較低、種子成熟期不一致[15]。二倍體種間雜種F1雜種優(yōu)勢明顯，但結實率極低，僅為5.3%。利用秋水仙堿誘導F1萌發(fā)種子獲得的染色體加倍植株及其后代育性高，超親優(yōu)勢明顯。

1.2 試驗地自然概況

1.2.1 呼和浩特試驗點 呼和浩特市位于40°49′ N、111°41′ E，海拔1 063 m，年平均氣溫5.4 ℃，≥10 ℃年有效積溫2 915 ℃·d，年均降水量400 mm左右，無霜期135～145 d，沙壤質(zhì)暗栗鈣土，pH 7.8～8.2，肥力適中，地下水灌溉[21-23]。

1.2.2 通遼市科左中旗試驗點 通遼市科左中旗位于43°32′-44°32′ N，121°08′-123°32′ E，海拔高259.3 m，全年最高氣溫35.8 ℃，最低氣溫-25.1 ℃，年平均氣溫7.1 ℃，無霜期202 d，全年日照2 891.7 h，降水量269.7 mm，土壤為壤質(zhì)土，pH 7.5～8.2，肥力中等，地下水灌溉。

1.2.3 鄂爾多斯市達旗真金種業(yè)試驗點

鄂爾多斯市達旗真金種業(yè)科技園位于40°24′N、110°01′ E，海拔1 110 m，年均降水量300 mm，該區(qū)≥10 ℃有效積溫2 900～3 200 ℃·d，無霜期130～146 d，土壤為壤質(zhì)土，pH 7.3～8.3，肥力中等，地下水灌溉[21-23]。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 試驗設計及其產(chǎn)量測定 在各試驗點選擇地勢平坦、肥力均勻、排水良好的土地，小區(qū)布局采用隨機區(qū)組設計，6次重復，其中3個小區(qū)用于種子產(chǎn)量測試，3個小區(qū)用于鮮草和干草產(chǎn)量測試，收草每年刈割兩次[21-23]。品比試驗、區(qū)域試驗及生產(chǎn)試驗的小區(qū)面積分別為40、120和360 m2。對照品種均為親本航道冰草(CK1)和蒙古冰草(CK2)。刈割留茬5～7 cm，每次刈割后灌水，并施尿素7 kg·667 m-2。

1.3.2 營養(yǎng)成分測定 隨機取各供試材料開花期的整株鮮樣，60 ℃恒溫箱中烘干、粉碎，委托內(nèi)蒙古農(nóng)牧漁業(yè)生物實驗研究中心測定常規(guī)營養(yǎng)成分[21-23]。粗蛋白含量根據(jù)GB/T6432-1994標準測定，粗脂肪含量根據(jù)GB/T6433-2006標準測定，粗纖維根據(jù)GB/T6434-2006標準測定，酸性洗滌纖維根據(jù)NY/T1459-2007標準測定，中性洗滌纖維根據(jù)GB/T20806-2006標準測定，無氮浸出物根據(jù)GB/T6435-2006標準測定，粗灰分根據(jù)GB/T6438-2006標準測定，鈣根據(jù)GB/T6437-2006標準測定，磷根據(jù)GB/T6437-2002標準測定，各指標均重復3次。

2 結果與分析

2.1 蒙雜冰草1號生產(chǎn)性能

2.1.1 品比試驗 蒙雜冰草1號刈割兩次的平均鮮草總產(chǎn)量為25 938.35 kg·hm-2，分別較對照航道冰草和蒙古冰草平均增產(chǎn)24.99%和36.16%，差異極顯著(P<0.01)；干草產(chǎn)量平均為9 552.33 kg·hm-2，分別較對照航道冰草和蒙古冰草平均增產(chǎn)25.81%和36.28%，差異極顯著(P<0.01)；種子產(chǎn)量平均為802.37 kg·hm-2，分別較對照對照航道冰草和蒙古冰草平均增產(chǎn)16.12%和18.74%，差異極顯著(P<0.01)(表1)。

2.1.2 區(qū)域試驗 區(qū)域試驗于2009和2010年分別在3個不同地區(qū)進行，與參試的其他兩個材料相比，蒙雜冰草1號的兩次刈割鮮草總產(chǎn)量最高，平均為24 690.97 kg·hm-2，分別較對照航道冰草和蒙古冰草平均增產(chǎn)25.09%和34.97%，差異極顯著(P<0.01)(表2)。另外，田間觀察可知，蒙雜冰草1號能適應3個地區(qū)的氣候條件，能正常生長發(fā)育，其青綠期可持續(xù)到深秋下霜前，且生長季內(nèi)在各試驗區(qū)均未發(fā)現(xiàn)病蟲危害癥狀及倒伏現(xiàn)象。

2.1.3 生產(chǎn)試驗 生產(chǎn)試驗結果表明，2010-2011年蒙雜冰草1號的平均鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量和種子產(chǎn)量分別為24 902.06、9 258.22和771.33 kg·hm-2，較對照航道冰草和蒙古冰草增產(chǎn)值均達到了極顯著水平(P<0.01)(表3)，顯示出很高的生產(chǎn)性能。

2.2 蒙雜冰草1號的營養(yǎng)品質(zhì)

營養(yǎng)品質(zhì)是衡量牧草飼用價值高低的重要指標，一般飼草營養(yǎng)品質(zhì)高，其飼用價值就高[24]。在開花期四倍體蒙雜冰草1號的粗蛋白和粗脂肪含量分別為16.13%和3.21%，明顯高于親本蒙古冰草，而略低于親本航道冰草(表4)。蒙雜冰草1號粗纖維含量為31.32%，略低于親本蒙古冰草，而高于航道冰草。蒙雜冰草1號的無氮浸出物、鈣和磷的含量均較高，分別為38.16%、0.27%和0.27%。

2.3 栽培利用技術要點

2009-2011年，在對蒙雜冰草1號進行區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗過程中，確立了該品種的栽培利用技術，其要點如下：

適宜播種期 蒙雜冰草1號可在春季、夏秋季播種。春季白天氣溫在10 ℃左右即可播種，內(nèi)蒙古中西部地區(qū)，一般3月底至4月初播種，適當早播有利于促進分蘗和提高抗寒性。夏秋季播種應在7月15日至8月10日完成，以利于幼苗越冬。

播種方法和適宜播種量 蒙雜冰草1號收草用最好采取條播方式，行距35～40 cm，播種量30 kg·hm-2；制種用可采取條播或育苗移栽兩種方式，行距60～70cm，播種量22.5kg·hm-2，播深2～3 cm，播后及時鎮(zhèn)壓。

表1 品種比較試驗產(chǎn)量Table 1 Yield in variety comparison test

注：T測驗，* 顯著差異(P<0.05)，** 極顯著差異(P<0.01)。下同。

Note: * and ** mean significant difference byTtest at 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below.

表2 區(qū)域試驗鮮草產(chǎn)量Table 2 Fresh grass yield in regional test kg·hm-2

表3 生產(chǎn)試驗產(chǎn)草量及種子產(chǎn)量Table 3 Grass and seed yield in production test kg·hm-2

表4 供試材料開花期的常規(guī)營養(yǎng)成分Table 4 Conventional nutritional composition of the tested materials in anthesis %

管理與利用 蒙雜冰草1號在苗期生長較為緩慢，容易受雜草危害，需特別注意除草。施肥根據(jù)土壤肥力狀況，可施化肥和有機肥，化肥應以N肥為主，適當配施P、K肥。種肥施二銨225～300 kg·hm-2，追肥施尿素150～225 kg·hm-2，基肥施有機肥30～45 t·hm-2，刈割后應灌水和施肥。

蒙雜冰草1號自栽培第2年開始年可刈割利用兩次，第1次青刈在盛花期為宜，此時刈割再生草產(chǎn)量高，且鮮草營養(yǎng)豐富，適口性好，刈割利用適宜留茬高度5～7 cm。第2次刈割，應在深秋下霜前完成，可作青飼或曬制優(yōu)質(zhì)干草。放牧利用應在拔節(jié)期進行。

種子收獲與貯藏 在內(nèi)蒙古地區(qū)，新品種蒙雜冰草1號的種子在7月底至8月初成熟，注意及時收獲，防止種子落粒，可采用人工收割或聯(lián)合收割機直接收獲。收獲后，晾曬2～3 d，進行脫粒與清選。種子貯存安全水分應保持在14%以下。 3 結論

蒙雜冰草1號產(chǎn)量較高，年刈割兩次的鮮草總產(chǎn)量平均為25 938.35 kg·hm-2，干草產(chǎn)量平均為9 552.33 kg·hm-2，種子產(chǎn)量平均為802.37 kg·hm-2，可大面積推廣利用。

蒙雜冰草1號開花期粗蛋白質(zhì)含量高達16.13%，并富含粗脂肪、無氮浸出物、鈣和磷等營養(yǎng)成分，營養(yǎng)價值高；草質(zhì)柔軟、葉量大、適口性好，可青飼、放牧、調(diào)制干草、加工草粉等，是飼養(yǎng)牛、羊等家畜的優(yōu)等飼草。

田間觀察蒙雜冰草1號發(fā)育前期耐低溫能力強，生態(tài)適應性廣，能在沙土、壤土、沙壤土、黑鈣土等不同土質(zhì)的土壤中良好地生長。該品種適宜種植于≥10 ℃有效積溫2 200 ℃·d以上的地區(qū)，因而在內(nèi)蒙古及其毗鄰省區(qū)均可種植?？稍谖覈狈侥杲邓俊?50 mm的地區(qū)旱作栽培利用。

致謝：該論文是第二屆全國草業(yè)生物技術大會評選出的優(yōu)秀論文，并得到中國草業(yè)生物技術專業(yè)委員會提供的版面費支持。

[1] 云錦鳳,米福貴.冰草屬分類學研究的歷史回顧[J].中國草地,1989,11(2):3-7.

[2] 解新明.蒙古冰草(AgropyronmongolicumKeng.)的遺傳多樣性研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學博士論文,2001.

[3] Dewey D R.Derivation of a new forage grass fromAgropyronrepens×A.spicatumhybrids[J].Crop Sicience,1976,16:175-180.

[4] Asay K H,Jensen L B,Hsiao C,Dewey D R.Probable origin of satandard crested wheatgrass,AgropyrondesertorumFisch. ex Link,Schultes[J].Canadian Journal of Plant Science,1992,72:763-772.

[5] 王世金,李健華.小麥族植物作為牧草種質(zhì)資源的初步研究[J].草業(yè)學報,1993,2(1):60-70.

[6] 云錦鳳,米福貴.冰草屬牧草的種類與分布[J].中國草地,1989,11(3):14-17.

[7] Dewey D R.The role of wide hybridization in plant improvement[J].Genetics Lectures,1977(5):7-18.

[8] Dewey D R.Wide hybridization and induced polyploid breeding strategies for perennial grass of the Triticeae tribe[J].Iowa State Journal of Research,1984,58:283-399.

[9] 于卓,Saiga S.小麥族10種禾草葉片可消化性及礦物質(zhì)含量的差異[J].草地學報,2002,10(1):1-6.

[10] 于卓.小麥族禾草雜交后代農(nóng)藝及分子細胞遺傳學特性[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學博士論文,1999.

[11] 于卓,李造哲,云錦鳳.幾種小麥族禾草及其雜種后代農(nóng)藝特性的研究[J].草業(yè)學報,2003,12(3):83-89.

[12] 王月華,于卓,王四清,秦永梅,馬艷紅.蒙古冰草×航道冰草雜種F3代的育性及染色體構型分析[J].中國草地,2003,25(2):1-7.

[13] 權威,于卓,王月華,馬艷紅,李小雷.蒙古冰草×航道冰草雜種F4代株系同工酶分析[J].草地學報,2006,14(3):14-19.

[14] 郝峰,于卓,馬艷紅,李小雷,劉翠玲.蒙古冰草與航道冰草正、反交F1及其染色體加倍植株同工酶分析[J].中國草地學報,2008,30(4):1-6.

[15] 于卓,馬艷紅,李小雷,郝峰,包美蓮.蒙古冰草與航道冰草正反交F1及其染色體加倍植株AFLP分析[J].中國草地學報,2009,31(6):14-19.

[16] 包美蓮,于卓,馬艷紅,蘇和,李曉宇.蒙古冰草與航道冰草正反交雜種染色體加倍植株F2的ISSR分析[J].中國草地學報,2010,32(5):31-35.

[17] 蘇和,于卓,馬艷紅,包美蓮,李曉宇.雜交冰草染色體加倍植柱F2代同工酶分析[J].國際遺傳學雜志,2010,33(4):207-209.

[18] 李小雷,于肖夏,于卓.冰草10個主要農(nóng)藝性狀的QTL定位研究[J].麥類作物學報,2013,33(1):44-50.

[19] 于卓,張志成,馬艷紅,于肖夏,劉志華,蘇和.四倍體雜交冰草新品系植株形態(tài)及生長特性分析[J].草業(yè)科學,2013,30(11):1762-1776.

[20] 馬艷紅,于肖夏,于卓,蘇和,姜志艷,劉志華.四倍體雜交冰草新品系的細胞學鑒定及SSR分析[J].麥類作物學報,2014,34(2):187-193.

[21] 于卓,馬艷紅,李小雷,劉志華,周亞星,李曉宇,李長青.蒙農(nóng)3號高丹草選育[J].中國草地學報,2008,30(6):1-9.

[22] 于卓,趙曉杰,趙娜,秦永梅,劉永偉.蒙農(nóng)青飼2號高丹草選育[J].草地學報,2004,12(3):176-182.

[23] 于卓,秦永梅,趙曉杰,趙娜,閆文芝.優(yōu)良飼用作物新品種——蒙農(nóng)青飼1號高丹草選育[J].中國草地,2004,26(2):1-9.

[24] 鄭凱,顧洪如,沈益新,丁成龍.牧草品質(zhì)評價體系及品質(zhì)育種的研究進展[J].草業(yè)科學,2006，23(5):57-61.

(責任編輯 張瑾)

The new variety breeding of tetraploid hybrid wheatgrass——Mengza No.1

YU Xiao-xia, JIANG Zhi-yan, YU Zhuo, MA Yan-hong, YUN Jin-feng, SU He, ZHANG Zhi-cheng
(Agronomy College, Inner Mongolia Agriculture University, Huhhot 010019, China)

The superior tetraploid hybrid wheatgrass variety SZB-02 was selected from colchicine induced chromosome doubling F1hybrids after widely crossing ofAgropyroncristatumcv. Fairway andAgropyronmongolicum. And then, the new variety of tetraploid hybrid wheatgrass-Mengza No.1 was obtained after a series of tests including varieties comparison, regional and production which lasted 13 years. Mengza No.1 is a perennial gramineous herb with fibrous root system, regular plant growth, lanceolate leaf length, and wide panicle type. The fresh grass yield, dry grass yield and seed yield of Mengza No.1 with twice mowing per year was 25 938.35 kg·hm-2, 9 552.33 kg·hm-2and 802.37 kg·hm-2, respectively, which suggest that this variety has relatively high grass yield. Mengza No.1 has crude protein content of 16.13 % in anthesis, and is rich in nutritional composition such as crude fat, nitrogen free extract, calcium and phosphorus. It also has characteristics of soft texture, high leaf yield and good palatability which can be used for green fodder, graze and hay. It has strong resistance to low temperature in earlier development stage and wide ecological adaptability, which is suitable to be applied in the areas with the effective accumulated temperature more than 2 200 ℃·d (≥10 ℃).

A.cristatumcv. Fairway;A.mongolicum; tetraploid Mengza No.1 wheatgrass; breeding; yield; nutritional quality

YU Zhuo E-mail: yuzhuo58@sina.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0378

2014-08-13 接受日期：2015-01-29

國家自然科學基金面上項目(31172254)

于肖夏(1985-)，女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，講師，博士，主要從事飼用作物及馬鈴薯遺傳育種研究。E-mail:yuxiaoxia1985@sina.com

于卓(1958-)，男，內(nèi)蒙古托克托縣人，教授，博士，主要從事飼用作物及馬鈴薯遺傳育種研究。E-mail:yuzhuo58@sina.com

S543+.903

A

1001-0629(2015)05-0738-07*

于肖夏，姜志艷，于卓,馬艷紅，云錦鳳，蘇和，張志成.四倍體雜交冰草新品種——蒙雜冰草1號的選育[J].草業(yè)科學,2015,32(5):738-744.

YU Xiao-xia,JIANG Zhi-yan,YU Zhuo,MA Yan-hong,YUN Jin-feng,SU He,ZHANG Zhi-cheng.The new variety breeding of tetraploid hybrid wheatgrass——Mengza No.1[J].Pratacultural Science，2015,32(5)：738-744.