野生大豆與栽培大豆雜交后代秸稈營養品質研究

盧道寬，孫 娟，翟桂玉，姜慧新

(1.青島農業大學經濟草本植物應用研究所，山東 青島 266109；2.山東省畜牧獸醫總站，山東 濟南 250022)

野生大豆(Glycinesoja)為一年生豆科草本植物，分布于中國南北各地和東亞東部，是國家二級保護野生植物，中國重點保護的資源植物之一，也是栽培大豆的祖先種。野生大豆具有適應性廣、生態類型多、種子蛋白質含量高、抗逆性強等特點[1-2]。其鮮草產量高、營養豐富、莖葉柔軟、鮮嫩多汁、葉量大、適口性好，各類家畜均喜采食，在降水較多、地下水位較高、常用的優質高產豆科牧草難以發揮生產優勢的地區具有重要的飼草開發利用與推廣潛力。在生產實踐中發現野生大豆匍匐具有生長、不易收割的生物學特性，這使其難于規模推廣。目前廣泛種植的栽培大豆(G.max)被Hackleman認為是“最好的一年生飼料作物”[3]，不僅營養價值高，還具有明顯的直立性狀。因此，通過野生大豆與栽培大豆雜交，選育出品質優良、產量高且能直立生長的飼用型大豆是野生大豆飼草化利用的選育方向之一。為此，本研究利用雜交育種技術開展野生大豆與栽培大豆雜交培育飼草型大豆新品種的工作，通過雜交和基因重組，獲得豐富的育種組合材料，并進一步對野生大豆與栽培大豆雜交后代秸稈營養物質的含量進行測定比較，以期得出其營養成分變化規律，為雜交選育飼草型大豆提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地點位于山東省濟南市長清區潘村山東省畜牧總站牧草試驗站(36°33′ N，116°51′ E)，海拔62 m，年均溫14.7 ℃，年降水量671.1 mm。土壤為潮土，pH值7.6，土壤有機質含量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，速效鉀含量71.6 mg·kg-1。

1.2試驗設計 以黃河三角洲一年生野生大豆和晚熟栽培大豆進行雜交，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♂)兩個組合。試驗小區采用隨機區組設計，重復3次，小區面積3 m×5 m，穴播，每穴3粒，穴與穴之間距離為0.5 m，播種深度2～3 cm。2006年收獲雜交F1代種子，2007年種植雜交F1代種子收獲F1代植株(DC-F1和RC-F1)，2008年收獲F2代植株(缺失)，2009年收獲F3代植株(DC-F3-1和RC-F3-1)，分為4個株系保存種子，2010年收獲F4代植株(DC-F4-1、DC-F4-2、RC-F4-1和RC-F4-2)。

1.3測定指標及方法 植株取其成熟期收獲種子后地上部分，105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至質量恒定，粉碎后過0.45 mm分析篩，測定各營養指標，測定方法依照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[4]。粗蛋白(CP)采用凱氏定氮法測定，粗脂肪(EE)采用索氏提取器對樣品中脂肪進行醚浸提，粗纖維(CF)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)采用濾袋技術測定，粗灰分(Ash)采用高溫電爐直接灰化法測定，鈣(Ca)采用高錳酸鉀滴定法測定。

1.4數據處理 用Excel軟件處理數據并制作圖表，采用SPSS 13.0統計軟件[5]對單獨每個株系親本與后代之間進行單因素方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1粗蛋白和粗脂肪 正交后代中粗蛋白含量最高的為DC-F4-1，為11.77%，與DC-F1和DC-F3比較，差異均極顯著(P<0.01)，分別比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粗蛋白含量為16.34%，與其他反交后代差異極顯著(P<0.01)，且比DC-F4-1高38.83%，僅比栽培大豆低4.89%(表1)。栽培大豆粗蛋白含量高，可能是樣品粉碎時夾雜少量大豆籽粒。整體而言，無論正交還是反交，由雜交F1代到F4代，雜交后代植株粗蛋白含量都隨雜交代數增加而升高，而正反交處理同代相比，反交后代粗蛋白含量高于正交后代。

粗脂肪是牧草的主要熱量來源。正交后代粗脂肪含量最高的為DC-F3，為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，為1.55%，與RC-F1差異不顯著，而與RC-F3差異顯著(P<0.05)，分別比RC-F1、RC-F3高64.89%和82.35%，比栽培大豆高39.64%(表1)。綜合來看，無論正交還是反交，由雜交F1代到F4代，雜交后代植株粗脂肪含量都隨著雜交代數的增加而升高，而正反交處理同代相比，正交后代粗脂肪含量高于反交后代。

2.2纖維素 正交后代中DC-F4-1粗纖維含量最低，為37.53%，與DC-F1和DC-F3比較，差異均極顯著(P<0.01)，分別比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粗纖維含量最低，為34.73%，與其他反交后代相比差異不顯著。粗纖維含量最低的是栽培大豆，為28.25%(表2)。可以看出，無論正交還是反交，由雜交F1代到F4代，雜交后代植株粗纖維含量都隨雜交代數增加而下降，而正反交處理同代相比，反交后代粗纖維含量低于正交后代。

表1 野生大豆與栽培大豆雜交后代和栽培大豆粗蛋白和粗脂肪含量的比較

正交后代中NDF含量最低的為DC-F4-1，與DC-F1和DC-F3比較，均差異極顯著(P<0.01)，分別比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含量最低的為RC-F4-1，與RC-F1和RC-F3比較，均差異極顯著(P<0.01)，分別比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含量低于雜交后代，為47.37%(表2)。可以看出，無論正交還是反交，由雜交F1代到F4代，雜交后代植株NDF含量都隨雜交代數增加而下降，而同代相比，正交后代NDF含量低于反交后代。

正交后代 ADF含量最低的為DC-F4-1，為43.01%，與DC-F1和DC-F3比較，差異均極顯著(P<0.01)，分別比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，與RC-F1和RC-F3比較，差異均極顯著(P<0.01)，分別比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，由雜交F1代到F4代，雜交后代植株ADF含量都隨著雜交代數的增加而下降，而同代相比，正交后代ADF含量低于反交后代。

2.3粗灰分和鈣 正交后代中粗灰分含量最高的為DC-F4-2，達到5.70%，與DC-F1相比差異極顯著(P<0.01)，而與DC-F3相比差異不顯著，分別比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為RC-F4-1，為6.59%，比栽培大豆高0.92%(表3)，可見雜交育種過程中性狀分離出粗灰分含量較高的后代。綜合來看，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鈣含量最高，達到1.58%；其次為RC-F4-1，鈣含量為1.49%；栽培大豆鈣含量最低，為0.91%(表3)。可見，反交后代鈣含量要高于正交后代。

表2 野生大豆和栽培大豆雜交后代和栽培大豆粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的比較

表3 野生大豆與栽培大豆雜交后代和栽培大豆粗灰分和鈣含量的比較

3 討論與結論

雜交育種是通過品種間雜交創造變異，選育新品種的方法，是目前國內外應用最普遍、最有成效的一種育種方法[6]。通過基因重組，隨機組合形成不同基因型，然后定向選擇后可育成集雙親優點于一體的新品種。雜交優勢是生物界普遍存在的現象，劉芳[7]所選育的大葉型雜交白三葉(Trifoliumrepens)牧草新品種產量高,適應性廣,無論山地、丘陵均可種植，粗蛋白的含量也高達25%。栽培大豆和野生大豆為自花授粉植物，遺傳基礎一般是純合的，品種間雜交往往有較高的優勢。大豆雜交優勢在籽粒方面對提高產量和品質方面研究較多，并取得了許多成果[8]，而在飼草方面研究較少。本研究通過系譜法，按照直立性狀篩選出4個株系，通過營養品質的測定，得出其遞延規律：野生大豆與栽培大豆進行反交的后代植株粗蛋白、粗灰分和鈣的含量均高于正交后代，而粗纖維和粗脂肪含量則低于正交后代；無論是正交還是反交，由雜交F1代到F4代，雜交后代植株的粗蛋白含量和粗灰分含量隨雜交代數增加而升高，而粗纖維，NDF和ADF含量則隨雜交代數而下降。由此可見，通過雜交，同籽粒一樣，全株大豆也具有雜交優勢，粗蛋白、粗纖維等營養品質隨雜交代數增加而逐漸提高。

糧飼兼用型飼料作物具有較高經濟產量和生物產量，能通過代替部分普通作物，在不減少糧食產量,不多占耕地面積的同時,提供飼料資源保障,把種植業與畜牧業緊密聯系起來[9]。大豆即可供作糧、經、飼兼用作物。大豆秸稈是大豆收獲籽實后的植株，其主要成分為粗纖維，適口性差，不易消化，營養價值很低。馮仰廉和張子儀[10]所報道的豆秸粗蛋白含量為5.3%，NDF含量為75.30%，ADF含量為46.10%。范華等[11]測得豆秸的營養成分為粗蛋白含量為13.98%，粗纖維含量為43.33%，ADF含量為61.00%，ADF含量為49.97%。本研究樣品均為成熟期收獲種子后的大豆植株，F4代粗蛋白含量在7.25%～16.34%，粗纖維、NDF、ADF含量分別在36.36%～38.80%、60.10%～69.68%、42.07%～50.90%，所測指標與上述研究相比，營養品質較好。牧草以收獲莖葉為主，而越接近成熟期飼草干物質產量越高，但營養價值越低[12]。因此適時刈割，粗蛋白含量更高，飼草性能更好。

優良牧草除營養品質外，生產性能也很重要。牧草生長早期蛋白質含量豐富、纖維素含量較少、營養價值高,但單位面積產量低。生長后期,產量提高,但蛋白質含量顯著下降、纖維素含量增加、牧草營養價值降低[13]。牧草干草產量是多種測定的基礎向量[14]，株高通常與生物量呈正相關，它可以決定產量的65%[15]。莖葉比也是評價牧草質量的一項重要指標，其大小決定著牧草營養價值的高低，比值越小，其葉量越豐富，飼用價值越高[16]。不同生育期飼草的營養價值和干物質產量有很大差異。越幼嫩的飼草營養價值越高，但干物質產量越低。越接近成熟期的飼草干物質產量越高，但營養價值越低[17]。因此，應該結合這些生產性能與營養品質來確定牧草的刈割時間。本研究所有樣品均為成熟期種子收獲后的植株，大部分為莖莢，少量枯黃葉片，可見如果適時收割飼草大豆品質更好。

粗蛋白含量決定了牧草可利用價值的高低[18]。對于反芻動物粗纖維可維持瘤胃的正常功能和動物的健康，對于非反芻動物粗纖維可維持腸胃正常蠕動，提供能量等。NDF含量的高低直接影響家畜采食率和適口性[19-20]，而ADF含量則影響飼料消化率[21]。提高粗蛋白含量，降低粗纖維含量是提高牧草營養價值，改善牧草品質的重要內容，也是牧草育種的主要目標。本研究通過篩選野生大豆與栽培大豆的雜交后代，初步獲得粗蛋白含量較高，粗纖維、NDF、ADF含量較低的后代。由營養成分測定可知，樣品中所有品質以親本栽培大豆最優，這與其采樣時植株形態有關。采樣時栽培大豆植株大部分為綠色，葉片較多，因此營養品質最好。雜交后代中反交后代營養品質要略好于正交后代，尤其是反交后代RC-F4-1，營養品質最好，粗蛋白含量達到16.34%，粗纖維、粗灰分、鈣含量分別為35.36%、6.59%、1.49%，因此可用作優質飼草型大豆的品種選育材料，應繼續進行選育。

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