地理远缘紫花苜蓿品种间杂交后代性状变异分析

摘要：以紫花苜蓿杂交组合(云南德钦地区紫花苜蓿为母本，引进紫花苜蓿品种Acrora为父本)的杂交亲本、杂种一代、杂种二代为研究材料，对供试材料的植株高度、分枝数、叶片长宽、干重等的变异幅度和变异规律进行了分析，旨在探索地理远缘的紫花苜蓿材料间杂交后代的性状变异及其规律，为选育出适合云南地区种植的紫花苜蓿品种提供基础。结果表明：F2的叶形性状发生了分离，出现了多叶性状的变异体。与杂交亲本相比，杂种后代表型性状出现了较大的变异，且各性状间变异幅度存在一定的差异，F1的株高，F2的叶长、宽出现了超均优势。在杂种后代中，5个性状的变异系数从大到小依次为干重>分枝数>株高>叶长>叶宽。

关键词：紫花苜蓿；遗传变异；表型性状

中图分类号：S541.035

文献标识码：A

文章编号：1009-5500(2009)06-0001-04

遗传变异的表现形式是多层次的，在个体水平表现为形态发育的差异。在所有的遗传标记中，形态标记是应用最久、最直接也是简便易行的方法。形态标记即植物的外部特征，如株高、叶形、穗形、粒色、芒、颖壳等。由于形态和基因型之间存在着基因表达、调控、个体发育等复杂的中间环节，检测遗传变异也就是根据形态上的差异来反映基因型上的差异。对于苜蓿，前人曾利用表型性状来检测遗传变异的大小。何文利等以中国的紫花苜蓿为样本，对其形态学性状的变异进行了分析，发现中国苜蓿的形态学性状都存在着显著的变异，不同的形态学性状变异幅度不同；苜蓿品种(系)内形态学性状的变异幅度小于品种(系)间的变异幅度，不同性状变异幅度亦有差异。为了进一步探寻紫花苜蓿杂种后代的变异规律，为选育出适合云南地区种植的紫花苜蓿品种提供基础资料，以引进的紫花苜蓿品种和云南德钦地区的紫花苜蓿品种分别为父本和母本进行杂交，从形态水平和生产力水平对杂交亲本、杂种F1及其杂种F2的遗传变异进行研究，以期探明苜蓿杂种后代主要性状的变异规律，选择优良变异，为选育适合云南种植的苜蓿品种提供理论依据。

1　材料和方法

1.1　试验地点

试验地设在云南农业大学后山草业科学试验实习基地，地理位置N 25°01’，E103°，海拔1931m，年平均温度14.7℃，年降水量900～1100mm，年日照时数2411.8h，土壤为红壤，pH6.6。试验温室设在云南农业大学园林园艺学院温室。

1.2　试验材料及来源

选用1个杂交组合，母本为云南德钦地区紫花苜蓿(简称德钦苜蓿)，由云南省肉牛牧草中心提供，该苜蓿品种在云南德钦地区分布有百余年的历史，父本选用引自澳大利亚的紫花苜蓿栽培品种“Acrora”，由卢欣石2001年提供杂种后代22份(F1代8份，F2代14份)。

试验所用杂交亲本及杂种后代见表1。

1.3　试验方法

1.3.1　叶形的调查在杂交亲本，杂种F1及杂种F2中随机各选取10株，观察出现非三出复叶的比例。

1.3.2表型性状的测量　根据卢欣石、李拥军等在试验中选用的指标，结合苜蓿的利用特性，选择5个性状，即株高、分枝数、干重、叶片长、叶片宽，于分枝期进行测定。每份供试材料随机选取10株，取平均值即为各指标值。

株高：植物单株株丛的自然高度；将植株的地上部分，放入105℃烘箱内于70℃下烘干至恒重，即为干物质量；分枝数为植物单株的分枝数目；叶片长以植株最上端往下数第5片三出复叶的中间小叶的长度；叶片宽：植株最上端往下数第5片三出复叶的中间小叶的宽度。

1.3.3表型性状的数据统计与分析方法　应用DPS软件进行平均值，标准差和变异系数分析，并分析各性状变异大小。

2　结果与分析

2.1　多叶型苜蓿变异的出现

在叶形的调查试验中，经过对所有供试材料进行观察发现，杂交亲本和杂种Fl出现非三出复叶的比例均为O，而杂种F2则有1O％的植株表现出了非三出复叶的性状，说明杂种F2出现了叶型性状的分离。

2.2　表型性状的变异系数分析

杂种后代各性状的变异系数不同，表明表型性状在杂种后代存在一定的变异幅度，在5个性状中变异系数从大到小依次为干重>分枝数>株高>叶长>叶宽(表2)。其中，杂种F2的干重、分枝数、株高的变异程度均高于杂种F1干重、分枝数、株高的变异程度。

2.3　株高，分枝数和干重的变化

所有供试材料的株高变幅在13.1～59.2cm，62.5％的F1个体大于亲本株高的平均值，出现了平均优势。F2株高出现了较大分离，最高达59.1cm，最低为13.1cm，有15.3％的F2个体大于亲本株高的平均值(图1)。从表2看出F2的变异系数为24.4％，与F1比较，变异幅度提高了14.5％，说明F2的株高发生了较大变异。

所有供试材料的分枝数变幅在7.O～93.O枝／株，F2分枝数出现了较大分离，最高达28.0枝／株，最小为7.0枝／株，有7.7％的F2个体大于亲本的分枝数平均值(图2)。从表2看出F2的变异系数为31.6％，与Fl相比，变异幅度提高了14.2％，说明F2的分枝数发生了较大变异。

所有供试材料的干重变幅在2.84～44.60g，F2干重出现了较大分离，最高达34.70g，最低为2.84g，有23.1％的F2个体大于亲本干重的平均值(图3)。表2表明，F2的变异系数47.8％，与F1比较，变异幅度提高了11.2％，说明F2的干重发生了较大的变异。

2.4　叶长、叶宽的变化

所有供试材料的叶长变幅在1.20～2.80cm，叶宽变幅在0.65～1.63cm(图)；76.9％的F2个体大于亲本叶长的平均值；100％的F2个体大于亲本叶宽的平均值；F2的叶长和叶宽都出现了超均优势。表2表明，杂种F1叶长的变异系数7.2％，与F2相比，变异幅度提高了0.1％；叶宽的变异系数4.4％，与F2相比，叶宽的变异幅度下降了0.6％；说明F2的叶长、宽均没有发生变异，与F1几乎无相差。

3　结论与讨论

(1)F2代出现了10％的多叶型苜蓿材料，表明杂种二代的叶形性状发生了分离。对于多叶型苜蓿的研究，早在1940年，前苏联学者Mokeyeva曾报道苜蓿在春秋两季有多叶型叶片，并认为是苜蓿植株在短日照条件下以此增加叶面积的一种反应；Bingham还研究了二倍体多叶苜蓿，认为至少有3个基因控制这一性状，一个需要隐性纯合才能表达的基因(mf)，两个加性基因，他们影响mf基因表达的程度。此外，Ferguson和Etze曾分别运用形态学方法对多叶型苜蓿作过系统的研究。此次研究在对叶形调查时发现，在杂种F2中出现了多叶型苜蓿，但出现率不高。多叶型苜蓿的亲本为4倍体，其遗传的稳定性需经过若干世代的连续自交，根据自交后代系统来进行判别。多叶型性状属于数量性状，不是单基因控制。在今后的研究中可对多叶型性状基因进行精细定位，目标之一就是获得与该基因紧密连锁的分子标记，从而对苜蓿多叶性状基因进行辅助选择，最终能将苜蓿多叶性状基因导入其他需改良的品种中去，育成高产、优质、高效的新型苜蓿品种，并在生产上加以广泛应用。

(2)杂种F2有15.3％的个体株高大于亲本株高的平均值，有7.7％的个体大于亲本分枝数的平均值，有23.1％的个体大于亲本干重的平均值，有76.9％的个体大于亲本叶长的平均值，有100％的个体大于亲本叶宽的平均值。可能原因是在杂交过程中发生了基因重组，并产生了一些新的基因型。

(3)变异系数是反映遗传变异大小的指标，由标准差与均值的比值来体现。由于表型变异包含了遗传因素造成的差异(遗传变异)和环境因素造成的差异，而在环境条件一致的情况下，品种内的变异系数实际上是表型方差和均值的比值。与杂交亲本相比，杂种后代的表型性状存在一定程度的变异，不同的性状，变异幅度不同。Fl代株高，F2代叶长、叶宽都出现了超均优势；杂种后代5个性状的变异系数从大到小依次为干重>分枝数>株高>叶长>叶宽。其中，杂种F2的干重的变异系数为47.8％、分枝数的变异系数为31.6％、株高的变异系数为24.4％。因为苜蓿的产量与其干重、分枝数及株高等性状有密切的联系，所以，这些性状的变异对于提高苜蓿产量，适应实际生产具有重要意义。因此，此次实验中F2出现了较大性状分离，为进一步研究和选择提供了材料。