地理遠緣紫花苜蓿品種間雜交后代性狀變異分析

魏 微 畢玉芬 張鳳仙

摘要：以紫花苜蓿雜交組合(云南德欽地區紫花苜蓿為母本，引進紫花苜蓿品種Acrora為父本)的雜交親本、雜種一代、雜種二代為研究材料，對供試材料的植株高度、分枝數、葉片長寬、干重等的變異幅度和變異規律進行了分析，旨在探索地理遠緣的紫花苜蓿材料間雜交后代的性狀變異及其規律，為選育出適合云南地區種植的紫花苜蓿品種提供基礎。結果表明：F2的葉形性狀發生了分離，出現了多葉性狀的變異體。與雜交親本相比，雜種后代表型性狀出現了較大的變異，且各性狀間變異幅度存在一定的差異，F1的株高，F2的葉長、寬出現了超均優勢。在雜種后代中，5個性狀的變異系數從大到小依次為干重>分枝數>株高>葉長>葉寬。

關鍵詞：紫花苜蓿；遺傳變異；表型性狀

中圖分類號：S541.035

文獻標識碼：A

文章編號：1009-5500(2009)06-0001-04

遺傳變異的表現形式是多層次的，在個體水平表現為形態發育的差異。在所有的遺傳標記中，形態標記是應用最久、最直接也是簡便易行的方法。形態標記即植物的外部特征，如株高、葉形、穗形、粒色、芒、穎殼等。由于形態和基因型之間存在著基因表達、調控、個體發育等復雜的中間環節，檢測遺傳變異也就是根據形態上的差異來反映基因型上的差異。對于苜蓿，前人曾利用表型性狀來檢測遺傳變異的大小。何文利等以中國的紫花苜蓿為樣本，對其形態學性狀的變異進行了分析，發現中國苜蓿的形態學性狀都存在著顯著的變異，不同的形態學性狀變異幅度不同；苜蓿品種(系)內形態學性狀的變異幅度小于品種(系)間的變異幅度，不同性狀變異幅度亦有差異。為了進一步探尋紫花苜蓿雜種后代的變異規律，為選育出適合云南地區種植的紫花苜蓿品種提供基礎資料，以引進的紫花苜蓿品種和云南德欽地區的紫花苜蓿品種分別為父本和母本進行雜交，從形態水平和生產力水平對雜交親本、雜種F1及其雜種F2的遺傳變異進行研究，以期探明苜蓿雜種后代主要性狀的變異規律，選擇優良變異，為選育適合云南種植的苜蓿品種提供理論依據。

1材料和方法

1.1試驗地點

試驗地設在云南農業大學后山草業科學試驗實習基地，地理位置N 25°01，E103°，海拔1931m，年平均溫度14.7℃，年降水量900～1100mm，年日照時數2411.8h，土壤為紅壤，pH6.6。試驗溫室設在云南農業大學園林園藝學院溫室。

1.2試驗材料及來源

選用1個雜交組合，母本為云南德欽地區紫花苜蓿(簡稱德欽苜蓿)，由云南省肉牛牧草中心提供，該苜蓿品種在云南德欽地區分布有百余年的歷史，父本選用引自澳大利亞的紫花苜蓿栽培品種“Acrora”，由盧欣石2001年提供雜種后代22份(F1代8份，F2代14份)。

試驗所用雜交親本及雜種后代見表1。

1.3試驗方法

1.3.1葉形的調查在雜交親本，雜種F1及雜種F2中隨機各選取10株，觀察出現非三出復葉的比例。

1.3.2表型性狀的測量根據盧欣石、李擁軍等在試驗中選用的指標，結合苜蓿的利用特性，選擇5個性狀，即株高、分枝數、干重、葉片長、葉片寬，于分枝期進行測定。每份供試材料隨機選取10株，取平均值即為各指標值。

株高：植物單株株叢的自然高度；將植株的地上部分，放入105℃烘箱內于70℃下烘干至恒重，即為干物質量；分枝數為植物單株的分枝數目；葉片長以植株最上端往下數第5片三出復葉的中間小葉的長度；葉片寬：植株最上端往下數第5片三出復葉的中間小葉的寬度。

1.3.3表型性狀的數據統計與分析方法應用DPS軟件進行平均值，標準差和變異系數分析，并分析各性狀變異大小。

2結果與分析

2.1多葉型苜蓿變異的出現

在葉形的調查試驗中，經過對所有供試材料進行觀察發現，雜交親本和雜種Fl出現非三出復葉的比例均為O，而雜種F2則有1O％的植株表現出了非三出復葉的性狀，說明雜種F2出現了葉型性狀的分離。

2.2表型性狀的變異系數分析

雜種后代各性狀的變異系數不同，表明表型性狀在雜種后代存在一定的變異幅度，在5個性狀中變異系數從大到小依次為干重>分枝數>株高>葉長>葉寬(表2)。其中，雜種F2的干重、分枝數、株高的變異程度均高于雜種F1干重、分枝數、株高的變異程度。

2.3株高，分枝數和干重的變化

所有供試材料的株高變幅在13.1～59.2cm，62.5％的F1個體大于親本株高的平均值，出現了平均優勢。F2株高出現了較大分離，最高達59.1cm，最低為13.1cm，有15.3％的F2個體大于親本株高的平均值(圖1)。從表2看出F2的變異系數為24.4％，與F1比較，變異幅度提高了14.5％，說明F2的株高發生了較大變異。

所有供試材料的分枝數變幅在7.O～93.O枝／株，F2分枝數出現了較大分離，最高達28.0枝／株，最小為7.0枝／株，有7.7％的F2個體大于親本的分枝數平均值(圖2)。從表2看出F2的變異系數為31.6％，與Fl相比，變異幅度提高了14.2％，說明F2的分枝數發生了較大變異。

所有供試材料的干重變幅在2.84～44.60g，F2干重出現了較大分離，最高達34.70g，最低為2.84g，有23.1％的F2個體大于親本干重的平均值(圖3)。表2表明，F2的變異系數47.8％，與F1比較，變異幅度提高了11.2％，說明F2的干重發生了較大的變異。

2.4葉長、葉寬的變化

所有供試材料的葉長變幅在1.20～2.80cm，葉寬變幅在0.65～1.63cm(圖)；76.9％的F2個體大于親本葉長的平均值；100％的F2個體大于親本葉寬的平均值；F2的葉長和葉寬都出現了超均優勢。表2表明，雜種F1葉長的變異系數7.2％，與F2相比，變異幅度提高了0.1％；葉寬的變異系數4.4％，與F2相比，葉寬的變異幅度下降了0.6％；說明F2的葉長、寬均沒有發生變異，與F1幾乎無相差。

3結論與討論

(1)F2代出現了10％的多葉型苜蓿材料，表明雜種二代的葉形性狀發生了分離。對于多葉型苜蓿的研究，早在1940年，前蘇聯學者Mokeyeva曾報道苜蓿在春秋兩季有多葉型葉片，并認為是苜蓿植株在短日照條件下以此增加葉面積的一種反應；Bingham還研究了二倍體多葉苜蓿，認為至少有3個基因控制這一性狀，一個需要隱性純合才能表達的基因(mf)，兩個加性基因，他們影響mf基因表達的程度。此外，Ferguson和Etze曾分別運用形態學方法對多葉型苜蓿作過系統的研究。此次研究在對葉形調查時發現，在雜種F2中出現了多葉型苜蓿，但出現率不高。多葉型苜蓿的親本為4倍體，其遺傳的穩定性需經過若干世代的連續自交，根據自交后代系統來進行判別。多葉型性狀屬于數量性狀，不是單基因控制。在今后的研究中可對多葉型性狀基因進行精細定位，目標之一就是獲得與該基因緊密連鎖的分子標記，從而對苜蓿多葉性狀基因進行輔助選擇，最終能將苜蓿多葉性狀基因導入其他需改良的品種中去，育成高產、優質、高效的新型苜蓿品種，并在生產上加以廣泛應用。

(2)雜種F2有15.3％的個體株高大于親本株高的平均值，有7.7％的個體大于親本分枝數的平均值，有23.1％的個體大于親本干重的平均值，有76.9％的個體大于親本葉長的平均值，有100％的個體大于親本葉寬的平均值。可能原因是在雜交過程中發生了基因重組，并產生了一些新的基因型。

(3)變異系數是反映遺傳變異大小的指標，由標準差與均值的比值來體現。由于表型變異包含了遺傳因素造成的差異(遺傳變異)和環境因素造成的差異，而在環境條件一致的情況下，品種內的變異系數實際上是表型方差和均值的比值。與雜交親本相比，雜種后代的表型性狀存在一定程度的變異，不同的性狀，變異幅度不同。Fl代株高，F2代葉長、葉寬都出現了超均優勢；雜種后代5個性狀的變異系數從大到小依次為干重>分枝數>株高>葉長>葉寬。其中，雜種F2的干重的變異系數為47.8％、分枝數的變異系數為31.6％、株高的變異系數為24.4％。因為苜蓿的產量與其干重、分枝數及株高等性狀有密切的聯系，所以，這些性狀的變異對于提高苜蓿產量，適應實際生產具有重要意義。因此，此次實驗中F2出現了較大性狀分離，為進一步研究和選擇提供了材料。