草原4号紫花苜蓿 苜蓿新品种草原4号的选育

经全国草品种审定委员会审定，由内蒙古农业大学生态环境学院申报的草原4号紫花苜蓿通过了新品种审定。这是继该校成功选育草原1号、草原2号和草原3号苜蓿新品种之后的又一项重要成果。下面具体来了解一下：草原4号紫花苜蓿 苜蓿新品种草原4号的选育。
　
 草原4号紫花苜蓿，植株直立，株高50～85厘米。根系发达，主侧根明显，根颈入土深度7～15厘米，根颈膨大；茎直立或斜生，有茸毛，茎上有腺体，具棱，茎粗0.4～1.2厘米，多为深绿色，少有棕紫色，分枝多；叶多为三出复叶，椭圆形，中叶较大，叶表面有茸毛；花为总状花序，花序长1.8～5.0厘米，每个花序有20～35个小花，花冠为紫色或深紫色；荚果多为螺旋形（2～3回），少数为镰刀形，表面光滑，有脉纹，每荚含种子2～9粒；种子肾形或椭圆形，黄褐色，陈旧种子深褐色，千粒重1.86～2.35克。每公顷鲜草产量高可达31951公斤，是一种适宜种植在我国华北南部苜蓿蓟马危害严重省区的独特品种。

 苜蓿新品种草原4号的选育

1、材料与方法
1.1 原始材料
供筛选的原始材料有草原1号苜蓿、草原2号苜蓿、公农1号苜蓿、公农2号苜蓿、加拿大苜蓿5个栽培品种, 还有不同剂量辐射的苜蓿材料, 共400多份。
1.2 品比试验
于2005-2007年在呼和浩特地区对筛选出来的草原4号苜蓿新品种进行品种比较试验, 参试品种有草原4号、草原1号、草原2号和阿尔冈金苜蓿。小区面积21 m2(7 m× 3 m)、行距30 cm, 播种量15 kg· hm-2, 播种深度2~3 cm, 随机区组排列, 4次重复, 现蕾期至初花期测产。
1.3 区域试验
分别于2006-2007年在巴彦淖市杭锦后旗、鄂尔多斯市鄂托克旗, 2012-2014年在山东济南市进行区域试验, 参试的品种有草原4号、草原1号、苜蓿王、阿尔冈金、草原3号和甘农5号苜蓿。所有处理采用随机区组排列, 每个品种4次重复, 每个重复一个小区, 小区面积为20 m2, 行距30 cm, 播种量15 kg· hm-2, 播种深度2~3 cm, 现蕾期至初花期测产。其中, 山东济南点是国家草品种区域试验点。
1.4 生产试验
于2007-2009年在呼和浩特市赛罕区西把栅乡进行, 参试的苜蓿品种有草原4号、草原1号苜蓿, 采用随机区组排列, 每品种两次重复, 每重复的小区面积为2 000 m2, 行距30 cm, 播种量15 kg· hm-2, 播种深度2~3 cm, 现蕾期至初花期测产, 2/3的种子成熟时测种子产量。
于生长第3年在草原4号苜蓿地里观察记载物候期、生长特点和植物学特征。其中, 地上器官解剖构造的观察采用石蜡切片和电镜扫描法[7]。
抗虫性的计算公式如下:
为害点系数=∑ (为害点所占小叶片平均面积比× 危害点数绝对频率);
为害点所占小叶片平均面积比=小叶相同密度柔毛数面积和/小叶片总面积;
为害点数绝对频率=某一相同柔毛数密度点在观测叶片中所出现的为害频率=对应出现的为害点数的总和/观测叶片总数;
相对频率=某一相同柔毛数密度点出现的为害点数和/为害点数总数;
P=n/N× 100%.
式中:P为虫害株百分率, 即普遍率; n为受害植株数; N为检查的植株总数。
Q=m/M× 100%.
式中:Q为取样株虫害叶百分率, 即严重度; m为取样株虫害叶片数; M为取样植株中叶片总数。
虫情指数是普遍率与严重度的加权平均数及群体的严重度。严重度级别如表1所示。
∑ Xn/n∑ X=(X0a0+X1a1+…+Xnan)/nT.
式中:X0、X1、…、Xn表示各级虫情的频率, a0、a1、…、an表示各级虫情的等级, n为最高虫级, T为调查总数, 0为不发病[8]。
1.5 营养成分的测定
干物质(DM)采用实验室常规分析方法测定。参照GB/6432-94, 利用FOSS Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪测定粗蛋白质含量; 利用Ankom 220型分析系统测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF); 利用索氏脂肪提取法测定粗脂肪(EE); 采用EDTA络合滴定法(GB/T6436-92)测定钙; 采用钼锑抗比色法(GB/T6437-92)测定磷
1.6 数据处理
所有数据均采用SAS V9软件进行分析, 并用Duncan法对各测定数据进行多重比较。

2 结果与分析
2.1 选育结果
1987年建立无性系, 对400余份原始材料中选出的308个抗虫性强的苜蓿植株建立无性系。1988年进行表型选择, 调查308个无性系的蓟马为害情况, 从中选出17个不感染蓟马的无性系并进行虫情指数测定, 筛选出11个虫情指数小于0.5的抗蓟马较强无性系。1988-1989年建立多元杂交圃。1988年6月, 在多元杂交圃里, 随机排列11个抗蓟马无性系, 每个无性系扦插20株, 建立多元杂交圃; 1989年8月收获各无性系的多元杂交种子。

 1989-1990年进行配合力测定。1989年冬和1990年春在温室和大田里种植11个抗蓟马无性系的多元杂交种子进行配合力测定, 对照品种为草原2号杂花苜蓿。通过配合力试验, 选出配合力高、抗蓟马的无性系9个。1990年8月底, 收获各抗蓟马无性系的种子并等量混合, 结束第1个轮回选择的全程序; 然后分别在1994、2004年完成了第2、第3次轮回选择, 并最终选出抗蓟马苜蓿新品种草原4号(登记号:477)。

 2.2 品比试验
品比试验表明, 草原4号与草原2号的干草产量较高但无显著差异(P> 0.05), 二者均显著高于草原1号和阿尔冈金(P< 0.05), 平均干草产量草原4号比草原1号苜蓿和阿尔冈金苜蓿分别高16.95%和41.57%(表2)。

2.3 区域试验
在巴彦淖市杭锦后旗、鄂尔多斯市鄂托克旗、山东济南3个自然环境条件不同的地区进行的区域试验结果表明, 草原4号干草产量均显著高于草原1号、苜蓿王、阿尔冈金、草原3号、甘农5号(P< 0.05)(表3、表5)。在不同的自然区域内, 最高时干草平均产量比苜蓿王、草原3号、草原1号、阿尔冈金和甘农5号苜蓿分别高9.80%、15.97%、16.24%、19.48%和37.08%。这表明, 草原4号苜蓿在我国苜蓿蓟马为害严重的各省(区)适宜种植推广。

2.4 生产试验
生产试验结果(表6)显示, 草原4号苜蓿干草平均产量达到25 086.5 kg· hm-2, 比草原1号苜蓿高16.74%, 二者间差异显著(P< 0.05)。种子产量草原4号苜蓿达到230.90 kg· hm-2, 显著高出草原1号65.76%(P< 0.05)。

 2.5 草原4号苜蓿植物学特征
草原4号苜蓿植株直立, 株高在50~85 cm。根系发达, 主侧根明显、具有水平生长的根及根蘖, 根颈直径为1.2~2.5 cm, 根颈膨大, 其上密生许多幼芽。茎直立或斜生、茎表面有腺体, 与柔毛相间分布, 腺体密度每平方毫米高达66个, 腺体顶端膨大, 长约84.9 μ m, 宽约20 μ m, 略有毛, 茎粗0.4~1.2 cm, 多为深绿色, 少有棕紫色, 分枝多。叶为三出复叶, 少有四出复叶, 椭圆形, 中叶较大、侧长椭圆形, 叶表面柔毛粗硬、柔毛密度每平方毫米约68个, 柔毛长度542~628.6 μ m, 粗度14.4~18.6 μ m, 叶表面柔毛与叶片间角度大、30° ~60° , 交叉分布。花为总状花序, 花序长1.8~5.0 cm, 每个花序有20~35个小花, 花冠为紫色或深紫色。荚果多为螺旋形(2~3回), 少数为镰刀形、表面光滑、有脉纹, 每荚含种子2~9粒。种子肾形或椭圆形, 黄褐色, 陈旧种子深褐色, 千粒重1.86~2.35 g。

2.6 草原4号苜蓿的抗虫性
为害点系数和虫情指数是牧草抗虫的主要指标, 本研究结果表明, 草原4号的为害点系数和虫情指数均显著低于草原2号和阿尔冈金(P< 0.05)(表7)。当虫情指数低于0.5时表明品种为抗虫品种, 草原4号只有0.334, 说明草原4号苜蓿的抗虫性极强。

 2.7 草原4号的物候期
在呼和浩特地区, 草原4号春播, 6~8 d出苗, 14 d齐苗, 32 d左右进入分枝期, 54 d进入现蕾期, 72 d开始开花, 112 d种子成熟。生长第2年的草原4号4月初返青, 返青到分枝期约25 d, 分枝到现蕾期约24 d, 现蕾到开花期约20 d, 开花到种子成熟期约43 d, 其生育期为112 d。草原4号苜蓿返青后, 每隔10 d测量其绝对株高。通过模拟其生长曲线, 发现其符合方程y=ax2+bx+c, 其中, y为植株绝对高度(cm), x为返青后的生长天数(d), 说明草原4号的生长动态符合S型生长曲线。在刈割前的生长期内均有20多d的快速生长期, 6月底7月初进入生长速度最快时期。

2.8 草原4号的品质和生产性能
草原4号各种氨基酸适口性好, 粗蛋白质含量高达19%(表8), 高于一级标准(粗蛋白质含量≥ 18%)。在蓟马为害严重的地区, 其产量和品质比其它苜蓿品种更好。在呼和浩特地区可刈割3茬(图1), 生长第3年的草原4号, 第1茬干草产量约10 318.5 kg· hm-2, 占全年产草量的50%; 第2茬干草产量约4 540.14 kg· hm-2, 占20%~25%; 第3茬干草产量约3 095.5 kg· hm-2, 占15%; 且不同茬次间干草产量差异显著(P< 0.05)。

3 讨论与结论
蓟马是苜蓿的主要害虫之一, 为害率高于70%, 甚至达到100%[10]。多年的试验表明, 生产中解决苜蓿蓟马为害的最经济有效、最安全的方法是选育抗虫品种, 可以减少农药的使用量, 减轻环境的污染和饲料污染风险。目前, 轮回选择法在选育抗虫品种上最为有效[11], 所以, 本研究采用了轮回选择法。育种过程中, 要同时考虑抗虫性鉴定和配合力测定两项指标, 所以轮回选择法在选育和积累抗虫基因方面优势较明显[12], 也为选育草原4号苜蓿打下了坚实的理论基础。

 与对照品种比较, 草原4号苜蓿在品种比较、区域试验、生产试验中都表现良好, 尤其在区域试验中, 干草产量显著大于对照品种苜蓿王、草原3号、草原1号、阿尔冈金和甘农5号(P< 0.05), 这些对照品种在各地也均表现良好, 其中苜蓿王是引进优良品种, 草原1号、草原3号是远缘杂交品种, 阿尔冈金苜蓿引进优良品种, 甘农5号苜蓿是我国的抗蚜虫品种。草原4号在蓟马为害严重的地区比其它苜蓿品种表现出较强的抗虫性, 在温度、湿度较高的山东济南地区草原4号苜蓿的产量比对照品种草原3号和甘农5号分别高出15.06%和7.00%。草原4号苜蓿适口性好, 粗蛋白质含量与对照品种草原3号和甘农5号苜蓿持平, 达19%, 高于一级标准(粗蛋白质含量≥ 18%)。

 与对照品种草原2号相比, 草原4号的茎表面有腺体, 与柔毛相间分布, 叶表面柔毛与叶片间角度大30° ~60° 、交叉分布, 在温室试验中, 第2茬草的产量低于对照品种草原2号苜蓿, 第3茬(温度、湿度相对高, 蓟马为害最严重期[13])草的产量对照品种草原2号高50.1%。

 综上所述, 在蓟马为害严重的环境中, 草原4号表现出极强的抗虫性和生产性能, 且产量高、品质优良。因此, 草原4号苜蓿适宜在我国苜蓿蓟马为害严重的各省(区)种植。