紫云英的農藝性狀變異

張 賢，王建紅，曹 凱，王松濤

(1.浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021； 2.貴州省安順市西秀區農業局，貴州 安順 561000)

紫云英(Astragalussinicus)屬于豆科黃芪屬一年生或二年生草本植物。其被中國、日本等亞洲國家普遍種植，我國長江流域和長江以南各省均有栽培，而以長江下游各省栽培最多[1-2]。我國是紫云英的原產地，也是世界上利用和種植紫云英最早、栽培面積最大的國家，在20世紀六七十年代種植面積達稻區面積的60%～70%[3]。我國紫云英按開花和成熟期可分特早熟種、早熟種、中熟種和晚熟種4類。特早熟種主要分布在氣候溫暖的廣東、廣西和福建省(區)；早熟種分布的地域較廣，在廣東、廣西、福建、四川、江西、湖南、湖北和河南等省(區)均有分布；中熟種分布在江西、湖南、浙江、安徽、江蘇和上海等省(區)；晚熟種主要分布在江蘇、浙江兩省[4]。紫云英莖葉柔嫩多汁、葉量豐富、富含營養物質，可青飼，也可調制干草或青貯料，是一種優質的豆科牧草[1]。同時，紫云英也是我國主要的綠肥作物[5]，能有效增加冬閑田地面覆蓋，對改良和培肥土壤，提高作物產量和品質，以及促進農區牧業的發展都有著重要作用，在國內外被大力應用于養地培肥[6-8]。

從表型性狀來檢測遺傳變異是最直接的方法，具有快速、簡便易行的特點。由于表型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，以農藝性狀檢測遺傳變異其實是根據表型的差異來反映基因型的差異。本研究對我國南方不同地區廣泛栽培的9個紫云英品種進行農藝性狀分析，以揭示其變異程度和變異規律，以期為紫云英的遺傳改良及合理開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料 本研究共選取了9個紫云英品種，包括3個早熟種，4個中熟種和2個晚熟種。分別由安徽省農業科學院、江西省農業科學院和福建省農業科學院提供。

寧波大橋：純度較高的晚熟高產農家品種，原產浙江省寧波市鄞州區，是我國紫云英開花和種子成熟最遲的品種，植株高大、莖稈粗壯。

遂昌：原產浙江省遂昌縣，為當地農家品種，屬晚熟種。

閩紫1號：福建省農業科學院從四川南充地區農科所的74(3)104-l系統選育而成，為早熟偏遲品種，早發性好、植株較高大、莖稈粗壯。

閩紫6號：福建省農業科學院土壤肥料研究所以江西省南城縣的良種植株為母本，浙紫5號的優良株系“浙紫5號-13”為父本進行雜交，經系統選育而成，屬中熟偏遲品種。

閩紫7號：福建省農業科學院培育的新品種，苗期生長快、耐陰性較好，為中熟偏遲種。

余江大葉：原產江西省余江縣，為江西省優良的地方品種，屬中熟偏早品種。

弋江：原產安徽省南陵縣大江鎮，為安徽省優良的農家品種，栽培歷史悠久，屬中熟偏早品種。

信陽：原產于河南省信陽市，為河南省優良的農家品種。屬早熟種，冬前生長緩慢、開花早、植株矮小、產草量低[3]。

粵肥2號：原名“東莞種”，從廣東省原有普通栽培品種選育而得。早生快發、無滯冬期，為早熟品種。

1.2試驗地建植 試驗地位于浙江省農業科學院楊度試驗基地。田間試驗采用完全隨機區組設計，設有3個重復。在每個重復內各小區隨機排列，小區面積為1 m×2 m。試驗所用紫云英采取條播方式，于2010年10月播種。播種后覆土1 cm，澆水，隨后進行一般牧草田間管理。

1.3試驗方法 對12個紫云英農藝性狀進行測定，包括株高、葉長、葉寬、莖粗、分枝數、花序數、單株干質量，以及粗蛋白、粗纖維、粗灰分、粗脂肪和無氮浸出物含量。

各小區于盛花期隨機選取5個植株測定株高、葉長、葉寬、莖粗、花序數、分枝數和單株干質量，取平均值。具體測定方法如下：葉長為葉基部到葉尖的長度；葉寬為葉中部距離最大處長度；株高為地面至植株頂部絕對高度；莖粗在莖最粗處測量；花序數為每植株花序數；分枝數為每植株分枝數；單株干質量為植株地上部分生物量，采集紫云英地上部分全株樣品，65 ℃(48 h)烘干，稱重。

于盛花期取各小區紫云英全株樣品， 65 ℃(48 h)烘干，粉碎，按四分法取樣。分別采用GB/T 6432-1994，GB/6434-2006，GB/T 6438-2007，及GB/T 6433-2006對粗蛋白、粗纖維、粗灰分和粗脂肪含量進行分析。

無氮浸出物以干基計算：

無氮浸出物=(1-粗蛋白-粗脂肪-粗纖維-灰分)×100%。

1.4數據分析 通過變異系數分析紫云英品種內的變異狀況，用單因素方差分析及多重比較對農藝性狀進行統計分析，并采用系統聚類研究紫云英品種間親緣關系。統計分析中所用的分析軟件為SAS 8.0。

2 結果與分析

2.1紫云英品種內變異特征 變異系數(CV)反映性狀均值上的離散程度。變異系數越大，該性狀在品種內離散程度越大，品種內個體間差異越大；相反，變異系數越小，品種內離散程度越小，個體間差異越小。12個性狀在品種內變異系數差異較大，平均變異系數最小的僅0.040(無氮浸出物含量)，而最大的則高達0.310(分枝數)(表1)。12個農藝性狀變異系數平均值由大到小依次是分枝數、花序數、單株干質量、莖粗、株高、粗灰分、葉長、粗脂肪、粗蛋白、葉寬、粗纖維和無氮浸出物。變異系數最大的性狀是分枝數，不同品種間分枝數在品種內離散程度差異顯著，從0至0.417不等。品種內變異系數最小的是無氮浸出物含量，其變異系數遠小于其它11個性狀。在9個紫云英品種中，無氮浸出物變異系數最大僅為0.046，出現在地方品種寧波大橋種中。所測12個農藝性狀中分枝數、花序數和干質量等性狀品種內變異系數較大，除了變異系數最小的無氮浸出物含量外，葉寬和粗纖維含量平均變異系數也明顯低于其它性狀，分別為0.092和0.089。

2.2紫云英品種間變異特征 不同紫云英品種，由于各自不同的遺傳背景，其農藝性狀變異情況也存在著極大差異。對紫云英株高、粗蛋白含量等12個農藝性狀進行方差分析及多重比較(表2)，以揭示各性狀的變異程度和顯著性水平。平均值用來表明各觀測值相對集中較多的位置，而標準差能反映數據集合的離散程度。

2.2.1紫云英品種間形態特性變異特征 株高、葉長、葉寬是影響紫云英生物產量的重要因素，在紫云英品種間的變異狀況表現出極顯著的相關性。葉長在品種內及品種間均存在顯著差異(P<0.05)。葉長最長的是寧波大橋(14.22 cm)，最短的是粵肥2號(9.06 cm)，信陽(10.11 cm)較其略高，二者差異不顯著，但均顯著低于其余紫云英品種。葉寬從3.75～4.53 cm不等，葉寬最小的仍是粵肥2號(3.75 cm)和信陽(3.85 cm)，它們與葉寬最寬的閩紫6號(4.53 cm)和閩紫7號(4.44 cm)均存在顯著差異(P<0.05)。9個紫云英品種株高在41.78 cm(粵肥2號)到61.22 cm(閩紫6號)之間，其中閩紫6號株高顯著高于余江大葉、粵肥2號、弋江和信陽，其余品種間株高差異不顯著。

紫云英分枝數最高的品種是寧波大橋、余江大葉和閩紫7號種，平均分枝數均為3.67個·株-1；最低的品種是信陽種，為2.0個·株-1，顯著低于寧波大橋和余江大葉(P<0.05)。其余紫云英品種分枝數差異水平相同，無顯著差異。莖粗最粗的品種為閩紫6號，平均莖粗4.55 mm，與其余8個紫云英品種均存在顯著差異(P<0.05)。

表1 紫云英農藝性狀變異系數Table 1 Coefficient of variation of agronomic traits in Chinese milk vetch

紫云英生殖生長相關性狀每植株花序數與葉長、葉寬等營養生長性狀存在一定的負相關。營養生長較弱的粵肥2號每植株花序數最多，平均值為8個，其與花序數較少的寧波大橋、余江大葉、弋江、閩紫1號及閩紫7號差異顯著(P<0.05)。除粵肥2號外，花序數較多的還有信陽及閩紫6號，分別為7個和6個。

9個紫云英品種中單株干質量最高的為中熟種閩紫7號，達4.09 g·株-1。不同品種間干質量差異較大，干質量最低的是浙江當地種遂昌(2.77 g·株-1)及弋江(2.84 g·株-1)。閩紫7號干質量顯著高于遂昌、寧波大橋、余江大葉、弋江和閩紫1號(P<0.05)。

2.2.2紫云英品種間營養成分變異特征 所測紫云英品種粗蛋白含量平均值為14.99%，范圍13.66%～16.71%(表2)。晚熟種遂昌(16.71%)與中熟種余江大葉(16.25%)粗蛋白含量最高，顯著高于早熟種粵肥2號、信陽，及中熟種閩紫6號、閩紫7號(P<0.05)；中熟種弋江與早熟種閩紫1號的粗蛋白含量非常接近，在9個品種中屬中等水平，與其余品種粗蛋白含量均沒有顯著差異；粵肥2號、信陽與閩紫6號粗蛋白含量較低，三者差異水平一致；在9個品種中，閩紫7號粗蛋白含量最低，為13.66%。

紫云英品種間粗纖維含量存在顯著差異(P<0.05)，粗纖維含量平均為17.46%，其中，最高的是信陽，達19.33%，與余江大葉、弋江、閩紫1號、閩紫7號及寧波大橋差異顯著(P<0.05)；粵肥2號、閩紫6號、遂昌粗纖維含量亦較高，分別為17.97%、18.27%和18.07%，顯著高于閩紫7號(P<0.05)；粗纖維含量較低的是余江大葉、弋江和寧波大橋。

紫云英品種間粗脂肪含量差異極顯著(P<0.05)，平均值為3.48%，最高的是弋江(4.03%)，粗脂肪含量顯著高于除余江大葉和寧波大橋外的其余紫云英品種；粗脂肪含量較高的品種還有余江大葉(3.90%)、寧波大橋(3.63%)和閩紫7號(3.60%)；粵肥2號和遂昌粗脂肪含量最低，均為3.10%，粗脂肪含量低的品種還有閩紫6號(3.13%)。

各紫云英品種粗灰分含量平均值為7.29%，范圍6.30%～8.57%；寧波大橋粗灰分含量最高；粵肥2號、余江大葉、弋江、閩紫1號、閩紫7號等品種粗灰分含量中等，與所有品種均無顯著差異；含量最低的是閩紫6號(6.30%)及信陽(6.37%)，顯著低于遂昌及寧波大橋(P<0.05)?？偟膩碚f，紫云英品種間粗灰分含量的差異低于粗蛋白、粗纖維、粗脂肪等營養成分。

表2 紫云英品種農藝性狀Table 2 Agronomic traits in Chinese milk vetch

無氮浸出物是飼料作物干物質中粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、灰分以外的營養成分，它的主要成分是淀粉、糖以及它們的近似物，是飼料中很重要營養成分之一。紫云英無氮浸出物含量平均值為56.78%，其中閩紫7號最高(60.17%)，遂昌最低(53.79%)；閩紫7號和閩紫1號無氮浸出物含量均較高，與除閩紫1號外的其余品種差異顯著。

2.3紫云英聚類分析 以12個農藝學性狀的平均值計算品種間歐氏距離，并根據歐氏距離進行聚類分析，以揭示紫云英品種間相互關系(圖1)。在歐氏距離10處可以將紫云英品種分為3組：中熟偏遲品種閩紫6號首先與其余品種分開，其形態特性表現明顯優于其余品種，株高、葉寬、莖粗等性狀均為各品種中最高，且葉長、花序數、分枝數、干質量等亦較高，但營養成分含量較低；早熟種信陽及粵肥2號遺傳距離較近，聚為一類，這兩個品種形態特性和營養成分含量表現均較差；中熟品種閩紫7號、余江大葉、弋江、閩紫1號，以及晚熟種寧波大橋和遂昌各農藝性狀表現中等，聚為一類，其中，中熟種余江大葉、弋江和閩紫1號聚為一個小組，同為浙江本地品種的晚熟種寧波大橋和遂昌也聚為一組，與其余中熟種區分開。

圖1 紫云英品種系統聚類Fig.1 Cluster analysis of Chinese milk vetch cultivars

3 討論與結論

3.1紫云英農藝性狀變異特征 表型的變異是基因型、生態型變異豐富度的反應，是基因組遺傳變異與環境相互作用的結果。紫云英品種之間的表型性狀差異顯著，不同品種物候期、鮮草產量、株高、莖粗等性狀有明顯差異[9]。本研究中，紫云英品種間農藝學性狀變異豐富。在不同品種間莖粗、株高、葉長、葉寬差異顯著，分枝數在品種間差異較??；營養成分粗蛋白、粗纖維、粗脂肪含量在紫云英品種間差異顯著，粗灰分含量的差異低于粗蛋白、粗纖維、粗脂肪。

紫云英表型性狀在品種間和品種內均有顯著差異。變異系數反映性狀均值上的離散程度，是品種內個體間差異大小的體現。所測性狀在紫云英品種內變異情況差異顯著(P<0.05)。在12個性狀中，品種內變異最小的是無氮浸出物含量，其變異系數遠遠低于其它性狀。分枝數、花序數及干質量變異系數最高，在紫云英品種內個體間性狀中表現出顯著差異。

3.2紫云英品種間遺傳距離 群體間遺傳距離是用來衡量群體間相似性關系的指標，利用遺傳距離構建系統發育樹是真實系統發育樹的統計學推斷，是研究群體間遺傳關系的重要方法。孫清信[10]分別采用ISSR和SSR分子標記分析紫云英種質資源的遺傳關系，兩種方法所獲得的聚類結果不同，但品種間遺傳距離均未表現出與熟期有相關性。而本研究采用形態學分析紫云英品種間遺傳關系，系統聚類結果部分反映了紫云英品種的熟期，熟期相同的品種之間表現出了較近的遺傳距離。例如，早熟種信陽與粵肥2號，中熟種弋江與余江大葉，晚熟種遂昌與寧波大橋都分別聚在3個組內。但聚類也不能完全體現紫云英品種的熟期，中熟種閩紫6號就與其他的中熟品種分在不同組內。紫云英表型性狀與其開花早晚相關，開花期與株高、分枝數間均呈極顯著的正相關，植株高分枝數多的紫云英開花期較遲，鮮草產量相應較高[4]。這可能是形態學檢測遺傳關系更能反映紫云英品種熟期的原因。

3.3紫云英遺傳改良前景 紫云英是異花授粉植物，種群內變異大[11]，遺傳基礎十分廣泛，這為紫云英的良種選育提供了很好的基礎。與張輝等[12]的研究結果相似，本研究中中熟品種閩紫6號以及閩紫7號在葉片性狀、株高、莖粗及單株干質量等形態特性上的表現都明顯優于其他品種，營養生長旺盛，可作為高生物產量個體選優的重點。紫云英是優質的豆科牧草，在日糧中補充紫云英可提高反芻動物生長率[13]。粗蛋白對于動植物來說是不可缺少的營養物質，是衡量牧草品質的最主要的指標[14]。一般來說，牧草的粗蛋白、粗脂肪含量越高，粗纖維含量越低，則牧草的營養價值就越高。本研究所測9個紫云英品種中，余江大葉粗蛋白含量顯著高于其余品種，粗纖維及粗灰分含量與大部分品種無顯著差異，同時其粗脂肪含量高。因此，余江大葉可以考慮用作優質高蛋白紫云英品種，以及作為紫云英優良性狀選育的材料利用。

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