楊婉君 潘香逾 王秀華 王 璐 趙 巖

（1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，271018，山東泰安；2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生物學(xué)國家重點實驗室，271018，山東泰安）

苜蓿（MedicagoL.）是一種優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，其適應(yīng)性廣、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，具有較高的飼用價值，能提高土壤肥力[1]。苜蓿在我國已有近2 000年的栽培歷史，主要分布在西北、華北、東北和江淮流域等地[2-3]，其中紫花苜蓿（Medicago sativaL.）在苜蓿屬中種植最為廣泛。我國苜蓿品種數(shù)量相對較少，近年來引進(jìn)了許多國外資源[4]，很多資源已收集到國家種質(zhì)庫，但信息較少，亟需對這些苜蓿種質(zhì)資源進(jìn)行評價，以促進(jìn)新品種的培育和推廣[5-6]。

前人對不同苜蓿品種（系）的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀進(jìn)行過較多遺傳多樣性分析，其中莖干重、葉干重、單株干重和單株鮮重等均有豐富的多樣性且變異系數(shù)較大[1]，株高、葉長、葉寬、鮮草產(chǎn)量和莖葉比等性狀也是苜蓿遺傳多樣性的重要構(gòu)成因素[7-8]。然而由于采用的試驗材料、材料生長地和分析方法的不同，不同研究所得出的結(jié)論也不盡相同。關(guān)瀟[9]認(rèn)為相對于RAPD和ISSR等技術(shù)，采用SRAP標(biāo)記可檢測到更多的遺傳變異，能更準(zhǔn)確反映材料的來源及分布情況；王娟等[10]和Talebi等[11]對苜蓿種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性研究，發(fā)現(xiàn)材料來源越廣泛，得到的基因多樣性和Shannon信息指數(shù)越大，對研究遺傳多樣性越有意義；王紅柳等[12]研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿品種的聚類結(jié)果與其地理分布有直接關(guān)系，劉青松[13]則認(rèn)為地理來源并未對其性狀起決定作用。近年來我國引種的苜蓿資源在逐年增加，但對其產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性研究較少。對于苜蓿遺傳多樣性的分析大多從分子水平進(jìn)行[10，14]，然而產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀等表型的精準(zhǔn)鑒定對苜蓿遺傳多樣性的研究也具有重要價值。

本研究對國內(nèi)外的119份苜蓿品種（系）的主莖枝條數(shù)、植株密度、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、干鮮比、莖粗、葉片數(shù)、葉長、葉寬、莖干重、葉干重和莖葉比等性狀進(jìn)行調(diào)查，通過變異分析、相關(guān)性分析和聚類分析等，評價其遺傳多樣性，為我國苜蓿種質(zhì)引進(jìn)與遺傳改良提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試苜蓿種質(zhì)材料119份，其中110份由國家種質(zhì)資源共享平臺提供，5份來自新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院，3份來自東營市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，1份來自山東神力企業(yè)發(fā)展有限公司（表1）。根據(jù)苜蓿種質(zhì)的地理來源，中國52份、美國36份、加拿大10份、蘇聯(lián)5份、澳大利亞3份、德國2份、英國2份，日本、羅馬尼亞、沙特阿拉伯、波蘭、新西蘭、荷蘭、秘魯、丹麥和印度各1份。

表1 供試苜蓿品種（系）Table 1 The varieties (lines) of alfalfa tested

1.2 測定項目及方法

試驗地設(shè)在山東省泰安市山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)（106°08′ E，36°08′ N），土壤類型為棕壤，耕作層（0～20cm）pH值為7.30，有機(jī)質(zhì)含量12.67g/kg，全氮0.68g/kg，有效磷39.74mg/kg，速效鉀91.80 mg/kg。試驗地屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫13℃，年均降水量697mm，年均濕度66%，無霜期195d。試驗材料于2016年秋播種，每個品種2行，行距50cm，行長1.2m，設(shè)置保護(hù)行2行，正常田間管理。

每份材料隨機(jī)選取5株掛牌，測量其根頸部至主莖頂端之間的長度，記為株高。用游標(biāo)卡尺測量根頸部直徑，記為莖粗。初花期刈割，刈割高度均為50cm，調(diào)查分枝數(shù)，計算植株密度，稱量鮮草產(chǎn)量。將植株裝袋后于105℃殺青60min，然后于65℃烘干至恒重，計算干草產(chǎn)量和干鮮比。對選取的5株紫花苜蓿各單株的主莖上的分枝計數(shù)，記為主莖枝條數(shù)，統(tǒng)計葉片數(shù)。測量葉片最長部分及最寬部分，分別記為葉長和葉寬。分離新鮮樣品莖葉，莖葉比為莖干重與葉干重的比值。產(chǎn)量性狀為2017年初茬（the first cutting，E1）和2018年初茬（E2）的數(shù)據(jù)；農(nóng)藝性狀為2018年初茬（E2）和末茬（the last cutting，E3）的數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010整理表型數(shù)據(jù)，使用SPSS Statistics 17.0進(jìn)行多元統(tǒng)計分析，包括差異性分析和相關(guān)性分析。利用DPS軟件計算歐式距離，導(dǎo)入MEGA 4.0程序進(jìn)行UPGMA聚類分析[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 表型變異分析

119份紫花苜蓿的13個產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)范圍為10.57%（株高，E1）～45.09%（莖干重，E3），平均為26.08%（表2），說明紫花苜蓿種質(zhì)在產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀上存在較大變異。

2.2 相關(guān)性分析

相關(guān)性分析（表3）表明，鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.875），并且均與株高、植株密度呈極顯著正相關(guān)，說明較高的株高和較大的植株密度是高產(chǎn)的重要性狀特征。株高還與主莖枝條數(shù)、單株葉干重、單株莖干重、莖葉比呈極顯著或顯著正相關(guān)，說明植株高的材料分枝多，莖葉多且莖葉比大。植株密度與莖粗、單株葉干重呈顯著負(fù)相關(guān)；主莖枝條數(shù)與莖粗、葉片數(shù)、葉長和葉寬呈極顯著正相關(guān)；莖粗與葉片數(shù)、葉長、葉寬、單株莖干重和單株葉干重都呈極顯著正相關(guān)；單株莖干重與單株葉干重呈極顯著正相關(guān)，而且均與莖粗、葉片數(shù)和葉寬呈極顯著正相關(guān)，干鮮比也與莖粗、葉長和葉寬呈極顯著正相關(guān)，說明分枝越多，莖葉生長越好。

表2 紫花苜蓿產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀變異特征Table 2 Variation characteristics of yield and agronomic traits of alfalfa

表3 紫花苜蓿產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients among yield and agronomic traits of alfalfa

2.3 聚類分析

根據(jù)13個產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，119份紫花苜蓿品種（系）聚為3個類群（圖1）。

圖1 基于13個產(chǎn)量和農(nóng)藝相關(guān)性狀聚類分析Fig.1 Cluster analysis based on 13 yield and agronomic related traits

類群Ⅰ有31份材料，占總種質(zhì)資源的26.05%，包括中國11份，美國11份，加拿大4份，英國、 波蘭、德國、印度和新西蘭各1份。該類群材料株高較矮、主莖枝條數(shù)較少、植株密度大、莖稈較細(xì)、葉片大。類群Ⅰ分為2個亞類，亞類Ⅰ-1包含17份材料，11份來自國外；亞類Ⅰ-2包含14份材料。

類群Ⅱ有33份材料，占總種質(zhì)資源的27.73%，包括中國11份、美國12份、蘇聯(lián)3份、加拿大2份，澳大利亞、丹麥、德國、日本和英國各1份。該類群材料植株較矮、主莖枝條數(shù)多、生長健壯、葉片數(shù)多、葉片較小、植株生物量較大。類群Ⅱ分為2個亞類，亞類Ⅱ-1包含14份材料；亞類Ⅱ-2包含19份材料，來自8個國家，其中我國有8份。

類群Ⅲ有55份材料，占總種質(zhì)資源的46.22%，包括中國30份、美國13份、加拿大4份、澳大利亞2份、蘇聯(lián)2份，荷蘭、羅日尼亞、秘魯和沙特阿拉伯各1份。該類群的材料植株較高、主莖枝條數(shù)較少、植株密度相對較大、產(chǎn)量大，莖葉比較大。類群Ⅲ分為2個亞類，亞類Ⅲ-1包含19份材料；亞類Ⅲ-2包含36份材料，其中16份為國外材料。

3個類群間不同性狀平均值存在差異（表4）。

表4 基于聚類結(jié)果的各產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀均值Table 4 Mean values of yield-related traits based on clustering results

3 討論

充分挖掘苜蓿種質(zhì)資源的遺傳變異和遺傳背景，可以為苜蓿育種工作提供理論依據(jù)[16]。在本試驗中，13個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)變化范圍為10.57%～45.09%，變異較大的性狀為植株密度、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量、單株莖干重和單株葉干重。本研究試驗結(jié)果與前人研究結(jié)果[1，17]基本一致。

苜蓿不同品種的葉片數(shù)與葉片大小之間也存在復(fù)雜的關(guān)系[18-19]。Monirifar等[20]對13個苜蓿品種進(jìn)行研究，結(jié)果表明產(chǎn)量與株高、主莖枝條數(shù)、葉片大小呈顯著相關(guān)。張帆等[21]研究也發(fā)現(xiàn)主莖枝條數(shù)是產(chǎn)量構(gòu)成的最主要指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量與株高、植株密度呈極顯著正相關(guān)，莖粗與葉片數(shù)、葉長、葉寬、單株莖干重、單株葉干重和主莖枝條數(shù)都呈極顯著正相關(guān)，說明株高和植株密度可作為育種的主要目標(biāo)性狀，在種質(zhì)選育過程中需要加大對莖稈粗壯材料的選擇。

聚類分析將供試材料劃分為3大類。其中，類群Ⅱ植株主莖枝條數(shù)多、生長健壯、葉片數(shù)多、植株生物量較大；類群Ⅲ植株較高，密度相對較大，產(chǎn)量大，莖葉比較大，葉片較小。類群Ⅱ和類群Ⅲ均為較高產(chǎn)的資源，具有較大的利用價值，可作為苜蓿雜交育種的親本材料。研究還發(fā)現(xiàn)，同一地區(qū)試驗材料并沒有完全聚到一個類群里，說明地理來源并未對材料性狀起決定作用，其生長特性可能與其對種植地生境的適應(yīng)能力強弱相關(guān)，前人研究也證實了這一點[1，13]。同一類內(nèi)性狀各異，不同的亞類和更近的分類單元的這些聚類關(guān)系為今后苜蓿雜交育種的親本選擇提供了參考。

4 結(jié)論

119個苜蓿品種（系）的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀變異較大，變異系數(shù)平均為26.08%，范圍為10.57%～45.09%。鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，且都與株高、植株密度呈極顯著正相關(guān)，說明較高的植株高度和較大的植株密度是高產(chǎn)的重要性狀特征。通過聚類分析，將119份苜蓿材料分成3個類群，類群Ⅰ的植株生長密度大，葉片較大；類群Ⅱ植株枝條數(shù)多，生長健壯，葉片多，植株生物量較大；類群Ⅲ植株較高，植株密度相對較大，產(chǎn)量大，莖葉比也較大，葉片較小。這些聚類關(guān)系為紫花苜蓿雜交育種的親本選擇提供了參考。