119个苜蓿品种（系）产量和农艺性状的遗传多样性分析

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.06.003

119个苜蓿品种（系）产量和农艺性状的遗传多样性分析

杨婉君^,¹^,², 潘香逾¹^,², 王秀华¹^,², 王璐¹^,², 赵岩^,²

¹山东农业大学资源与环境学院,271018,山东泰安

²山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室,271018,山东泰安

Genetic Diversity Analysis of Yield and Agronomic Traits of 119 Alfalfa Varieties (Lines)

Yang Wanjun^,¹^,², Pan Xiangyu¹^,², Wang Xiuhua¹^,², Wang Lu¹^,², Zhao Yan^,²

¹College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China

²College of Agronomy, Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, Shandong, China

通讯作者: 赵岩,主要从事作物遗传育种研究,E-mail： zhaoyan@sdau.edu.cn

收稿日期: 2020-03-16 修回日期: 2020-07-15 网络出版日期: 2020-12-15

基金资助:

山东省重点研发计划项目(2017CXGC0308)
山东省农业良种工程项目(2016LZGC010)

Received: 2020-03-16 Revised: 2020-07-15 Online: 2020-12-15

作者简介 About authors

杨婉君,主要从事作物遗传育种研究,E-mail： 1511297670@qq.com

摘要

研究了紫花苜蓿的产量和农艺性状的遗传多样性,旨在为紫花苜蓿品种的改良和选择提供科学依据。应用相关性分析和聚类分析等方法对国内外119个苜蓿品种（系）的13个产量和农艺性状进行综合评价和分析,其变异系数范围为10.57%（株高,2017年初茬）~45.09%（茎干重,2018年末茬）。相关性分析表明,鲜草产量与干草产量呈极显著正相关,且二者均与株高、植株密度呈极显著正相关,说明较高的株高和较大的植株密度是高产的重要性状特征。聚类分析将119份苜蓿材料分为3类,类群Ⅰ的植株生长密度大,叶片较大;类群Ⅱ植株枝条数多,叶片数多;类群Ⅲ植株较高,产量较大,茎叶较大,叶片相对较小。

关键词： 紫花苜蓿 ; 产量 ; 农艺性状 ; 遗传多样性

Abstract

The genetic diversities of alfalfa yield and agronomic traits were studied to provide scientific basis for the improvement and selection of alfalfa varieties. The correlation analysis and cluster analysis were used to comprehensively evaluate the yield and agronomic traits of 119 alfalfa varieties (lines) at home and abroad. Thirteen yield and agronomic traits of 119 alfalfa germplasms were analyzed, and the coefficients of variation ranged from 10.57% (plant height, the first cutting in 2017) to 45.09% (stem dry weight per plant, the last cutting in 2018). The correlation analysis showed that fresh grass yield and hay yield were significantly positively correlated, and both of them were significantly positively correlated with plant height and plant density. This indicated that higher plant height and plant density were important traits for high yield. The 119 alfalfa materials were divided into three groups by the cluster analysis. GroupⅠhad higher growth density and larger leaves. GroupⅡhad more branches, grew stronger, and with more leaves. GroupⅢhad higher plant height, larger yield, larger stem-leaf ratio, and smaller leaves.

Keywords： Alfalfa ; Yield ; Agronomic traits ; Genetic diversity

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本文引用格式

杨婉君, 潘香逾, 王秀华, 王璐, 赵岩. 119个苜蓿品种（系）产量和农艺性状的遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2020, 36(6): 17-22 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.06.003

Yang Wanjun, Pan Xiangyu, Wang Xiuhua, Wang Lu, Zhao Yan. Genetic Diversity Analysis of Yield and Agronomic Traits of 119 Alfalfa Varieties (Lines)[J]. Crops, 2020, 36(6): 17-22 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.06.003

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

苜蓿（Medicago L.）是一种优质的豆科牧草,其适应性广、高产、稳产,具有较高的饲用价值,能提高土壤肥力^[1]。苜蓿在我国已有近2 000年的栽培历史,主要分布在西北、华北、东北和江淮流域等地^[2,3],其中紫花苜蓿（Medicago sativa L.）在苜蓿属中种植最为广泛。我国苜蓿品种数量相对较少,近年来引进了许多国外资源^[4],很多资源已收集到国家种质库,但信息较少,亟需对这些苜蓿种质资源进行评价,以促进新品种的培育和推广^[5,6]。

前人对不同苜蓿品种（系）的产量和农艺性状进行过较多遗传多样性分析,其中茎干重、叶干重、单株干重和单株鲜重等均有丰富的多样性且变异系数较大^[1],株高、叶长、叶宽、鲜草产量和茎叶比等性状也是苜蓿遗传多样性的重要构成因素^[7,8]。然而由于采用的试验材料、材料生长地和分析方法的不同,不同研究所得出的结论也不尽相同。关潇^[9]认为相对于RAPD和ISSR等技术,采用SRAP标记可检测到更多的遗传变异,能更准确反映材料的来源及分布情况;王娟等^[10]和Talebi等^[11]对苜蓿种质进行遗传多样性研究,发现材料来源越广泛,得到的基因多样性和Shannon信息指数越大,对研究遗传多样性越有意义;王红柳等^[12]研究发现,苜蓿品种的聚类结果与其地理分布有直接关系,刘青松^[13]则认为地理来源并未对其性状起决定作用。近年来我国引种的苜蓿资源在逐年增加,但对其产量和农艺性状的遗传多样性研究较少。对于苜蓿遗传多样性的分析大多从分子水平进行^[10,14],然而产量和农艺性状等表型的精准鉴定对苜蓿遗传多样性的研究也具有重要价值。

本研究对国内外的119份苜蓿品种（系）的主茎枝条数、植株密度、鲜草产量、干草产量、干鲜比、茎粗、叶片数、叶长、叶宽、茎干重、叶干重和茎叶比等性状进行调查,通过变异分析、相关性分析和聚类分析等,评价其遗传多样性,为我国苜蓿种质引进与遗传改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试苜蓿种质材料119份,其中110份由国家种质资源共享平台提供,5份来自新疆农业科学院,3份来自东营市农业科学研究院,1份来自山东神力企业发展有限公司（表1）。根据苜蓿种质的地理来源,中国52份、美国36份、加拿大10份、苏联5份、澳大利亚3份、德国2份、英国2份,日本、罗马尼亚、沙特阿拉伯、波兰、新西兰、荷兰、秘鲁、丹麦和印度各1份。

表1 供试苜蓿品种（系）

Table 1 The varieties (lines) of alfalfa tested

序号 No.	品种（系） Variety (Line)	产地 Origin	序号 No.	品种（系） Variety (Line)	产地 Origin	序号 No.	品种（系） Variety (Line)	产地 Origin
序号 No.	品种（系） Variety (Line)	产地 Origin	序号 No.	品种（系） Variety (Line)	产地 Origin	序号 No.	品种（系） Variety (Line)	产地 Origin	A1	甘肃紫花苜蓿	中国甘肃	A41	阿佩克斯	加拿大	A81	天津苜蓿	中国天津
A2	加拿大3010	加拿大	A42	阿波罗Ⅱ	美国	A82	天水苜蓿	中国甘肃
A3	新疆紫花苜蓿	中国新疆	A43	K4	美国	A83	头屯河苜蓿	中国新疆
A4	美国巨能	美国	A44	WF101	澳大利亚	A84	吐鲁番苜蓿	中国新疆
A5	WL343	美国	A45	Podus	加拿大	A85	尉犁苜蓿	中国新疆
A6	金皇后	加拿大	A46	Dp Vela	美国	A86	渭南苜蓿	中国陕西
A7	巨能801	美国	A47	AS13R	新西兰	A87	蔚县苜蓿	中国河北
A8	中苜3号	中国宁夏	A48	AIBLE	美国	A88	西北紫花苜蓿	中国陕西
A9	游客	澳大利亚	A49	AC Longview	加拿大	A89	西宁苜蓿	中国青海
A10	先锋555	美国	A50	WL324	美国	A90	新疆大叶苜蓿	中国新疆
A11	维多利亚	加拿大	A51	Power 4.2	美国	A91	兴平苜蓿	中国陕西
A12	特瑞	美国	A52	Diamond T	美国	A92	焉耆大叶苜蓿	中国新疆
A13	索伊尔施格	罗马尼亚	A53	Anik	加拿大	A93	伊盟苜蓿	中国内蒙古
A14	首领	美国	A54	驯鹿	加拿大	A94	榆次苜蓿	中国山西
A15	山雀	美国	A55	协和	荷兰	A95	长武苜蓿	中国陕西
A16	三得利	美国	A56	阿克苏	中国新疆	A96	肇东苜蓿	中国黑龙江
A17	赛特	美国	A57	宝鸡苜蓿	中国陕西	A97	伊犁苜蓿	中国新疆
A18	切姆	美国	A58	保定苜蓿	中国河北	A98	河西苜蓿	中国甘肃
A19	普罗旺斯	英国	A59	北疆苜蓿	中国新疆	A99	准格尔苜蓿	中国新疆
A20	普列洛夫卡	苏联	A60	博乐苜蓿	中国新疆	A100	敖汉苜蓿	中国黑龙江
A21	普拉多	德国	A61	布尔津苜蓿	中国新疆	A101	龙牧1号	中国黑龙江
A22	诺斯鲁金	美国	A62	沧州苜蓿	中国河北	A102	多叶苜蓿	中国青海
A23	牧歌	中国甘肃	A63	昌吉苜蓿	中国新疆	A103	Williamsburg	美国
A24	米蒂奥	美国	A64	阜康苜蓿	中国新疆	A104	苏联36号	苏联
A25	麦格纳姆	加拿大	A65	哈密苜蓿	中国新疆	A105	苏联0134	苏联
A26	马亚	日本	A66	和田苜蓿	中国新疆	A106	润布勒	加拿大
A27	劳拉	美国	A67	淮阴苜蓿	中国江苏	A107	Indian	印度
A28	劳博	美国	A68	晋南苜蓿	中国山西	A108	Honeoye	美国
A29	堪利浦	美国	A69	矩苜蓿	中国陕西	A109	Taborka	美国
A30	凯力	美国	A70	抗旱苜蓿	中国新疆	A110	Resis	丹麦
A31	卡普瑞	美国	A71	奎屯苜蓿	中国新疆	A111	美国苜蓿	美国
A32	亨特菲尔德	澳大利亚	A72	临汾苜蓿	中国山西	A112	Ladak	美国
A33	哈沙维	沙特阿拉伯	A73	陇东苜蓿	中国甘肃	A113	BC-79	美国
A34	德福	美国	A74	陇中苜蓿	中国甘肃	A114	苏联1号	苏联
A35	德宝	美国	A75	玛纳斯苜蓿	中国新疆	A115	U5560	美国
A36	波兰	波兰	A76	民丰大叶苜蓿	中国新疆	A116	瓦加苜蓿	美国
A37	柏拉图	德国	A77	若羌苜蓿	中国新疆	A117	旱地苜蓿	美国
A38	敖德萨	苏联	A78	莎车苜蓿	中国新疆	A118	秘鲁苜蓿	秘鲁
A39	安格	英国	A79	陕北苜蓿	中国陕西	A119	无棣苜蓿	中国山东
A40	爱若	美国	A80	陕西香苜蓿	中国陕西

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1.2 测定项目及方法

试验地设在山东省泰安市山东农业大学科教园区（106°08′ E,36°08′ N）,土壤类型为棕壤,耕作层（0~20cm）pH值为7.30,有机质含量12.67g/kg,全氮0.68g/kg,有效磷39.74mg/kg,速效钾91.80mg/kg。试验地属暖温带大陆性季风气候,年均气温13℃,年均降水量697mm,年均湿度66%,无霜期195d。试验材料于2016年秋播种,每个品种2行,行距50cm,行长1.2m,设置保护行2行,正常田间管理。每份材料随机选取5株挂牌,测量其根颈部至主茎顶端之间的长度,记为株高。用游标卡尺测量根颈部直径,记为茎粗。初花期刈割,刈割高度均为50cm,调查分枝数,计算植株密度,称量鲜草产量。将植株装袋后于105℃杀青60min,然后于65℃烘干至恒重,计算干草产量和干鲜比。对选取的5株紫花苜蓿各单株的主茎上的分枝计数,记为主茎枝条数,统计叶片数。测量叶片最长部分及最宽部分,分别记为叶长和叶宽。分离新鲜样品茎叶,茎叶比为茎干重与叶干重的比值。产量性状为2017年初茬（the first cutting,E1）和2018年初茬（E2）的数据;农艺性状为2018年初茬（E2）和末茬（the last cutting,E3）的数据。

1.3 数据分析

利用Excel 2010整理表型数据,使用SPSS Statistics 17.0进行多元统计分析,包括差异性分析和相关性分析。利用DPS软件计算欧式距离,导入MEGA 4.0程序进行UPGMA聚类分析^[15]。

2 结果与分析

2.1 表型变异分析

119份紫花苜蓿的13个产量及农艺性状的变异系数范围为10.57%（株高,E1）~45.09%（茎干重,E3）,平均为26.08%（表2）,说明紫花苜蓿种质在产量和农艺性状上存在较大变异。

表2 紫花苜蓿产量和农艺性状变异特征

Table 2 Variation characteristics of yield and agronomic traits of alfalfa

性状 Trait	茬次 Cutting times	最大值 Maximum	最小值 Minimum	平均值 Average	变异系数 Coefficient of variation (%)
株高Plant height (cm)	E1	93.00	53.26	77.12	10.57
	E2	150.40	66.20	114.47	12.63
主茎枝条数	E1	23.20	10.40	16.69	15.94
Number of main stem branches	E2	19.40	8.20	15.26	12.12
植株密度(株/hm²)	E1	436.00	96.00	227.56	35.79
Plant density (plant/hm²)	E2	376.00	76.00	211.72	35.82
鲜草产量Fresh yield (t/hm²)	E1	41.40	9.20	21.72	36.56
	E2	55.20	11.20	27.56	37.37
干草产量Hay yield (t/hm²)	E1	11.30	2.70	6.74	28.78
	E2	11.90	2.50	6.37	37.79
干鲜比Dry-fresh ratio	E1	0.43	0.24	0.33	13.89
	E2	0.32	0.18	0.24	12.19
茎粗Stem diameter (mm)	E2	6.70	2.70	4.50	14.03
	E3	5.00	1.30	2.40	22.56
叶片数Leaf number	E2	251.60	57.40	137.02	30.69
	E3	46.60	10.20	21.54	32.97
叶长Leaf length (cm)	E2	4.16	1.47	3.20	12.34
	E3	4.32	1.10	2.40	28.76
叶宽Leaf width (cm)	E2	4.30	0.92	1.53	25.84
	E3	2.98	0.90	1.76	23.72
单株茎干重	E2	31.80	6.57	17.86	31.97
Stem dry weight per plant (g)	E3	2.60	0.52	1.09	45.09
单株叶干重	E2	23.39	5.23	12.61	32.56
Leaf dry weight per plant (g)	E3	3.39	0.68	1.55	40.83
茎叶比Stem-leaf ratio	E2	2.84	0.82	1.48	23.00
	E3	1.29	0.38	0.70	24.18

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2.2 相关性分析

相关性分析（表3）表明,鲜草产量与干草产量呈极显著正相关（相关系数为0.875）,并且均与株高、植株密度呈极显著正相关,说明较高的株高和较大的植株密度是高产的重要性状特征。株高还与主茎枝条数、单株叶干重、单株茎干重、茎叶比呈极显著或显著正相关,说明植株高的材料分枝多,茎叶多且茎叶比大。植株密度与茎粗、单株叶干重呈显著负相关;主茎枝条数与茎粗、叶片数、叶长和叶宽呈极显著正相关;茎粗与叶片数、叶长、叶宽、单株茎干重和单株叶干重都呈极显著正相关;单株茎干重与单株叶干重呈极显著正相关,而且均与茎粗、叶片数和叶宽呈极显著正相关,干鲜比也与茎粗、叶长和叶宽呈极显著正相关,说明分枝越多,茎叶生长越好。

表3 紫花苜蓿产量和农艺性状相关系数

Table 3 Correlation coefficients among yield and agronomic traits of alfalfa

性状 Trait	株高 Plant height	主茎枝条数 Number of main stem branches	植株密度 Plant density	鲜草产量 Fresh yield	干草产量 Hay yield	干鲜比 Dry-fresh ratio	茎粗 Stem diameter	叶片数 Leaf number	叶长 Leaf length	叶宽 Leaf width	单株茎干重 Stem dry weight per plant	单株叶干重 Leaf dry weight per plant
主茎枝条数 Number of main stem branches	0.225^*
植株密度Plant density	0.016	-0.101
鲜草产量Fresh yield	0.235^**	-0.211^*	-0.419^**
干草产量Hay yield	0.287^**	-0.025	-0.483^**	-0.875^**
干鲜比Dry-fresh ratio	0.001	-0.538^**	-0.066	-0.430^**	-0.114
茎粗Stem diameter	0.156	-0.397^**	-0.186^*	-0.096	-0.004	-0.333^**
叶片数Leaf number	0.027	-0.207^**	-0.055	-0.09	-0.001	-0.092	-0.377^**
叶长Leaf length	0.127	-0.425^**	-0.062	-0.065	0.074	-0.314^**	-0.488^**	0.059
叶宽Leaf width	0.077	-0.472^**	-0.003	-0.095	0.073	-0.330^**	-0.479^**	0.108	-0.701^**
单株茎干重 Stem dry weight per plant	0.298^**	-0.186	-0.013	-0.015	0.070	-0.052	-0.452^**	0.524^**	-0.098	-0.265^**
单株叶干重 Leaf dry weight per plant	0.245^*	-0.353^**	-0.214^*	-0.032	-0.014	-0.249^*	-0.670^**	0.501^**	-0.314^**	-0.297^**	0.448^**
茎叶比Stem-leaf ratio	0.303^**	-0.062	-0.100	-0.085	0.149	-0.057	-0.008	0.227^**	-0.091	-0.032	0.449^**	-0.183

注：^*和^**分别表示在P<0.05和P<0.01水平下显著相关

Note: ^* and ^** indicate significant correlation at P < 0.05 and P < 0.01, respectively

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2.3 聚类分析

根据13个产量及农艺性状数据,119份紫花苜蓿品种（系）聚为3个类群（图1）。

图1

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图1 基于13个产量和农艺相关性状聚类分析

Fig.1 Cluster analysis based on 13 yield and agronomic related traits

类群Ⅰ有31份材料,占总种质资源的26.05%,包括中国11份,美国11份,加拿大4份,英国、波兰、德国、印度和新西兰各1份。该类群材料株高较矮、主茎枝条数较少、植株密度大、茎秆较细、叶片大。类群Ⅰ分为2个亚类,亚类Ⅰ-1包含17份材料,11份来自国外;亚类Ⅰ-2包含14份材料。

类群Ⅱ有33份材料,占总种质资源的27.73%,包括中国11份、美国12份、苏联3份、加拿大2份,澳大利亚、丹麦、德国、日本和英国各1份。该类群材料植株较矮、主茎枝条数多、生长健壮、叶片数多、叶片较小、植株生物量较大。类群Ⅱ分为2个亚类,亚类Ⅱ-1包含14份材料;亚类Ⅱ-2包含19份材料,来自8个国家,其中我国有8份。

类群Ⅲ有55份材料,占总种质资源的46.22%,包括中国30份、美国13份、加拿大4份、澳大利亚2份、苏联2份,荷兰、罗日尼亚、秘鲁和沙特阿拉伯各1份。该类群的材料植株较高、主茎枝条数较少、植株密度相对较大、产量大,茎叶比较大。类群Ⅲ分为2个亚类,亚类Ⅲ-1包含19份材料;亚类Ⅲ-2包含36份材料,其中16份为国外材料。

3个类群间不同性状平均值存在差异（表4）。

表4 基于聚类结果的各产量和农艺性状均值

Table 4 Mean values of yield-related traits based on clustering results

性状 Trait	类别Group
性状 Trait	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
株高Plant height (cm)	94.74	93.29	98.33
主茎枝条数Number of main stem branches	16.35	16.42	15.56
植株密度(株/hm²) Plant density (plant/hm²)	235.94	175.26	231.10
鲜草产量Fresh yield (t/hm²)	2.38	2.19	2.68
干草产量Hay yield (t/hm²)	0.67	0.58	0.70
干鲜比Dry-fresh ratio	0.29	0.29	0.28
茎粗Stem diameter (mm)	3.44	3.53	3.43
叶片数Leaf number	73.19	85.63	77.70
叶长Leaf length (cm)	2.85	2.82	2.77
叶宽Leaf width (cm)	1.67	1.61	1.61
单株茎干重Stem dry weight per plant (g)	8.54	10.20	9.50
单株叶干重Leaf dry weight per plant (g)	6.83	7.81	6.75
茎叶比Stem-leaf ratio	1.06	1.05	1.12

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3 讨论

充分挖掘苜蓿种质资源的遗传变异和遗传背景,可以为苜蓿育种工作提供理论依据^[16]。在本试验中,13个农艺性状的变异系数变化范围为10.57%~45.09%,变异较大的性状为植株密度、鲜草产量、干草产量、单株茎干重和单株叶干重。本研究试验结果与前人研究结果^[1,17]基本一致。

苜蓿不同品种的叶片数与叶片大小之间也存在复杂的关系^[18,19]。Monirifar等^[20]对13个苜蓿品种进行研究,结果表明产量与株高、主茎枝条数、叶片大小呈显著相关。张帆等^[21]研究也发现主茎枝条数是产量构成的最主要指标。本研究发现,产量与株高、植株密度呈极显著正相关,茎粗与叶片数、叶长、叶宽、单株茎干重、单株叶干重和主茎枝条数都呈极显著正相关,说明株高和植株密度可作为育种的主要目标性状,在种质选育过程中需要加大对茎秆粗壮材料的选择。

聚类分析将供试材料划分为3大类。其中,类群Ⅱ植株主茎枝条数多、生长健壮、叶片数多、植株生物量较大;类群Ⅲ植株较高,密度相对较大,产量大,茎叶比较大,叶片较小。类群Ⅱ和类群Ⅲ均为较高产的资源,具有较大的利用价值,可作为苜蓿杂交育种的亲本材料。研究还发现,同一地区试验材料并没有完全聚到一个类群里,说明地理来源并未对材料性状起决定作用,其生长特性可能与其对种植地生境的适应能力强弱相关,前人研究也证实了这一点^[1,13]。同一类内性状各异,不同的亚类和更近的分类单元的这些聚类关系为今后苜蓿杂交育种的亲本选择提供了参考。

4 结论

119个苜蓿品种（系）的产量和农艺性状变异较大,变异系数平均为26.08%,范围为10.57%~45.09%。鲜草产量与干草产量呈极显著正相关,且都与株高、植株密度呈极显著正相关,说明较高的植株高度和较大的植株密度是高产的重要性状特征。通过聚类分析,将119份苜蓿材料分成3个类群,类群Ⅰ的植株生长密度大,叶片较大;类群Ⅱ植株枝条数多,生长健壮,叶片多,植株生物量较大;类群Ⅲ植株较高,植株密度相对较大,产量大,茎叶比也较大,叶片较小。这些聚类关系为紫花苜蓿杂交育种的亲本选择提供了参考。

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文中引用次数倒序

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曹宏, 章会玲, 盖琼辉, 等.

22个紫花苜蓿品种的引种试验和生产性能综合评价

草业学报, 2011,6(20):219-229.

[本文引用: 1]

[6]

强海平, 余国辉, 刘海泉, 等.

基于SSR标记的中美紫花苜蓿品种遗传多样性研究

中国农业科学, 2014,47(14):2853-2862.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.14.015 URL [本文引用: 1]

【目的】紫花苜蓿是世界上最重要的栽培牧草。传统的育种方式对其产量及品质的改良幅度多年来徘徊不前，已经远远不能满足生产需要。对于品种的改良，一方面依赖于所掌握资源的数量，另一方面则是对其农艺性状遗传基础的了解程度。本试验基于SSR分子标记，研究现有中美两国的紫花苜蓿品种遗传变异，分析两国紫花苜蓿种质资源的遗传多样性和群体结构，为利用全基因组关联分析发掘紫花苜蓿重要产量与品质性状显著关联的优异标记、等位位点提供基础，为分子育种提供信息，加快育种进程。【方法】利用覆盖紫花苜蓿全基因组的40对SSR分子标记（每条染色体上选取3-9对SSR标记），采用基于测序的基因型鉴定技术对中美16个紫花苜蓿主栽品种的100个基因型个体（中国每个品种8个基因型个体，美国每个品种4个基因型个体）进行全基因组扫描分析。利用基于混合模型的Structure软件分析紫花苜蓿的群体结构。设定群体数K的估计值范围为1-6，将MCMC（Markov chain monte carlo）开始时的不作数迭代(length of burn-in period）设为10 000次，将不作数迭代后的MCMC设为100 000次，每个K值重复数为10次。采用了两种方法来确定最优的群体数K的值，结果由Structure Harvester和Distruct软件来展示。对Structure群体结构结果进一步用主成分分析和聚类分析进行验证。根据群体结构结果，对全体材料及不同群体进行遗传多样性分析。【结果】40对覆盖紫花苜蓿全基因组的SSR分子标记共检测到446个等位基因，每个位点等位基因范围为3-27个，平均每个位点等位基因数为11.2个；基因多样性的变异范围为0.542-0.908，平均值为0.742；多态信息含量的变异范围为0.493-0.901，平均值为0.707。这些参数显示了中美紫花苜蓿所包含的遗传多样性信息含量较高。其中，mtic238、mtic188、bf111、afctt1、bf641851、maa660456、aw361等位点上表现较高的遗传多样性，表明这些位点可以较好地反映中美紫花苜蓿品种的遗传多样性，适用于中美紫花苜蓿品种的遗传多样性检测。就不同染色体而言，第二条和第八条染色体上分布的SSR标记揭示的遗传多样性较高，而第一条相对较低。基于混合模型的方法对紫花苜蓿全体基因型进行群体结构分析，两种不同方法均显示确定最优的群体数K值为2，中美两国16个紫花苜蓿品种共100个基因型个体基本按照来源分为两个亚群体，群体间有少量混杂的情况发生。主成分分析和聚类分析与群体结构的分析结果相一致。中国紫花苜蓿品种多样性略高于美国，但差异不显著。【结论】中美两国紫花苜蓿材料蕴含了比较丰富的遗传变异，显示了较高水平的基因多样性。中美群体间的遗传多样性水平存在一定的差异，中国紫花苜蓿种质多样性水平略高于美国。群体结构不严格按照来源国家的划分而区分，这一现象与紫花苜蓿异花授粉与广泛的基因交流有着密切的关系。

[7]

马金星, 王铁梅, 卢欣石, 等.

20份新疆紫花苜蓿种质的形态特征与农艺性状研究

中国草地学报, 2018,40(3):20-26.

[本文引用: 1]

[8]

武自念, 魏臻武, 雷艳芳, 等.

12份苜蓿农艺性状的主成分及聚类分析

草原与草坪, 2011,31(1):50-53.

[本文引用: 1]

[9]

关潇

野生紫花首偕种质资源遗传多样性研究

北京:北京林业大学, 2009: 47-48.

[本文引用: 1]

[10]

王娟, 杜建才, 王照兰, 等.

36份苜蓿种质材料遗传多样性的SSR分子标记

中国草地学报, 2016,38(2):21-23.

[本文引用: 2]

[11]

Talebi

, Hajiahmadi

, Rahimmalek

Genetic diverdity and population structure of four Iranian alfalfa population revealed by sequence-related amplified polymorphism (SRAP) markers

Journal of Crop Science and Biotechnology, 2011,14(3):173-178.

DOI:10.1007/s12892-011-0030-6 URL [本文引用: 1]

Medicago sativa L.) was evaluated using sequence-related amplified polymorphism (SRAP) markers. Fourteen SRAP primer combinations produced 193 fragments of which 95 were polymorphic. The number of polymorphic fragments detected per primer combination ranged from 3 to 10 bands with an average of 6.78 bands. Average polymorphic information content (PIC) was 0.343 for all primer combinations. Although the AMOVA (analysis of molecular variance) results showed a significant difference in the genetic diversity among the populations (P < 0.0001), the genetic variation mainly caused by the variation of intra population accounted for 93.17% of the total genetic variation. Unweighted pair-group method arithmetic average (UPGMA) analysis of the marker data clearly separated the populations of subtropical (Yazdi) and semi-cold (Hamadani and Nikshahri) as well as Kodi, an improved population. It can be concluded that SRAP markers are useful for studying diversity and relationships among and within alfalfa populations.]]>

[12]

王红柳, 岳征文, 卢欣石, 等.

野生紫花苜蓿苗期农艺和形态性状的多样性研究

// 第三届中国苜蓿发展大会论文集, 2010: 635-639.

[本文引用: 1]

[13]

刘青松

苜蓿种质资源的评价及遗传多样性研究

北京:中国农业科学院, 2014: 34-35.

[本文引用: 2]

[14]

苏东, 周延林, 于林清, 等.

利用SSR分析中国北方野生黄花苜蓿种群的遗传多样性

中国草地学报, 2010,32(5):85-89.

[本文引用: 1]

[15]

李亚玲, 韩国民, 何沙娥, 等.

基于DNA分子标记数据构建系统进化树的新策略

生物信息学, 2008,6(4):168-170.

[本文引用: 1]

[16]

胡建斌, 马双武, 李建吾, 等.

国外甜瓜种质资源形态性状遗传多样性分析

植物学报, 2013,48(1):42-51.

DOI:10.3724/SP.J.1259.2013.00042 URL [本文引用: 1]

Cucumis melo)种质资源的19个形态性状多样性进行研究。结果表明, 国外甜瓜种质资源具有丰富的形态多样性, 平均遗传多样性指数为1.378。9个质量性状(果实形状、果皮底色、覆纹颜色、覆纹形状、网纹密度、网纹粗度、果肉颜色、果肉质地和种子颜色)和4个数量性状(单果鲜重、果肉厚度、可溶性固形物含量和种子千粒重)变异明显, 其Shannon’s指数分别大于1.0和1.9。不同生态区间种质资源遗传多样性差异明显, 多样性指数由高到低依次为: 南亚(1.512)、东北欧(1.404)、西欧(1.372)、北美(1.340)和东亚(1.281)。通过聚类分析将所有甜瓜种质划分为四大组群, 即南亚组群、东北欧组群、西欧北美组群和东亚北美组群。以印度为代表的南亚甜瓜种质形态多样性水平较高, 支持了印度次生大陆为甜瓜起源中心的观点。]]>

[17]

于林清

苜蓿种质资源系统评价与多样性分析

呼和浩特:内蒙古农业大学, 2009: 87-126.

[本文引用: 1]

[18]

李进军, 吴跃明, 刘建新, 等.

应用灰色系统理论综合评估亚热带地区引种紫花苜蓿

浙江大学学报(农业与生命科学版), 2005,31(5):524-529.

URL [本文引用: 1]

应用灰色系统理论,通过对亚热带地区试种的14个紫花苜蓿品种的鲜草产量、株高、分蘖数、根长、叶茎比,蛋白含量等指标进行分析,建立了紫花苜蓿品种综合评估模型,并对其生产性能进行了综合评估.结果表明,WL-323HQ在综合评估模型中得分最高,综合生产性能最好,该品种在亚热带地区生态条件下,是最适宜推广栽培的品种.根据对各项指标的权重比较,其权重顺序为:株高＞蛋白含量＞分蘖数＞根长＞叶茎比＞鲜草产量.

[19]

耿慧, 王志锋, 刘卓, 等.

国内外苜蓿品种主要性状间的灰色关联度分析

草业科学, 2009,26(10):85-89.

URL [本文引用: 1]

为分析苜蓿Medicago sativa主要性状间关系，在连续3年使用常规方法调查与测定国内外数种苜蓿品种主要性状基础上，采用灰色关联度分析方法，对17个苜蓿品种主要性状进行了分析，试验结果表明，在苜蓿主要农艺性状中，对单株产量影响最大的是株高，其次是生长速度、枝条直径，最小的是枝条密度。在苜蓿品质性状与农艺性状间的相互关系上，对品质性状影响较大的农艺性状有生长速度、枝条直径、枝条密度。因此，在高产育种中，应选择植株高大、生长速度较快的类型，在以品质性状为育种目标时，注重对生长速度、枝条直径、枝条密度几个性状的选择与改良。

[20]

Monirifar

Path analysis of yield and quality traits in alfalfa

Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2011,39(2):190-195.

DOI:10.15835/nbha3926324 URL [本文引用: 1]

[21]

张帆, 康俊梅, 龙瑞才, 等.

紫花苜蓿杂交群体产量相关性状的遗传分析

中国草地学报, 2017,39(5):39-45.

[本文引用: 1]

国外紫花苜蓿种质资源表型性状与品质多样性分析

2018

... 苜蓿（Medicago L.）是一种优质的豆科牧草,其适应性广、高产、稳产,具有较高的饲用价值,能提高土壤肥力^[1].苜蓿在我国已有近2 000年的栽培历史,主要分布在西北、华北、东北和江淮流域等地^[2,3],其中紫花苜蓿（Medicago sativa L.）在苜蓿属中种植最为广泛.我国苜蓿品种数量相对较少,近年来引进了许多国外资源^[4],很多资源已收集到国家种质库,但信息较少,亟需对这些苜蓿种质资源进行评价,以促进新品种的培育和推广^[5,6]. ...

... 前人对不同苜蓿品种（系）的产量和农艺性状进行过较多遗传多样性分析,其中茎干重、叶干重、单株干重和单株鲜重等均有丰富的多样性且变异系数较大^[1],株高、叶长、叶宽、鲜草产量和茎叶比等性状也是苜蓿遗传多样性的重要构成因素^[7,8].然而由于采用的试验材料、材料生长地和分析方法的不同,不同研究所得出的结论也不尽相同.关潇^[9]认为相对于RAPD和ISSR等技术,采用SRAP标记可检测到更多的遗传变异,能更准确反映材料的来源及分布情况;王娟等^[10]和Talebi等^[11]对苜蓿种质进行遗传多样性研究,发现材料来源越广泛,得到的基因多样性和Shannon信息指数越大,对研究遗传多样性越有意义;王红柳等^[12]研究发现,苜蓿品种的聚类结果与其地理分布有直接关系,刘青松^[13]则认为地理来源并未对其性状起决定作用.近年来我国引种的苜蓿资源在逐年增加,但对其产量和农艺性状的遗传多样性研究较少.对于苜蓿遗传多样性的分析大多从分子水平进行^[10,14],然而产量和农艺性状等表型的精准鉴定对苜蓿遗传多样性的研究也具有重要价值. ...

... 充分挖掘苜蓿种质资源的遗传变异和遗传背景,可以为苜蓿育种工作提供理论依据^[16].在本试验中,13个农艺性状的变异系数变化范围为10.57%~45.09%,变异较大的性状为植株密度、鲜草产量、干草产量、单株茎干重和单株叶干重.本研究试验结果与前人研究结果^[1,17]基本一致. ...

... 聚类分析将供试材料划分为3大类.其中,类群Ⅱ植株主茎枝条数多、生长健壮、叶片数多、植株生物量较大;类群Ⅲ植株较高,密度相对较大,产量大,茎叶比较大,叶片较小.类群Ⅱ和类群Ⅲ均为较高产的资源,具有较大的利用价值,可作为苜蓿杂交育种的亲本材料.研究还发现,同一地区试验材料并没有完全聚到一个类群里,说明地理来源并未对材料性状起决定作用,其生长特性可能与其对种植地生境的适应能力强弱相关,前人研究也证实了这一点^[1,13].同一类内性状各异,不同的亚类和更近的分类单元的这些聚类关系为今后苜蓿杂交育种的亲本选择提供了参考. ...

杨树幼林地种植紫花苜蓿试验研究

2008

南方农区紫花苜蓿发展潜力与种植模式研究进展

2010

31份苜蓿种质材料的遗传多样性及亲缘关系分析

2013

22个紫花苜蓿品种的引种试验和生产性能综合评价

2011

基于SSR标记的中美紫花苜蓿品种遗传多样性研究

2014

20份新疆紫花苜蓿种质的形态特征与农艺性状研究

2018

12份苜蓿农艺性状的主成分及聚类分析

2011

野生紫花首偕种质资源遗传多样性研究

2009

36份苜蓿种质材料遗传多样性的SSR分子标记

2016

... [10,14],然而产量和农艺性状等表型的精准鉴定对苜蓿遗传多样性的研究也具有重要价值. ...

Genetic diverdity and population structure of four Iranian alfalfa population revealed by sequence-related amplified polymorphism (SRAP) markers

2011

野生紫花苜蓿苗期农艺和形态性状的多样性研究

2010

苜蓿种质资源的评价及遗传多样性研究

2014

利用SSR分析中国北方野生黄花苜蓿种群的遗传多样性

2010

基于DNA分子标记数据构建系统进化树的新策略

2008

... 利用Excel 2010整理表型数据,使用SPSS Statistics 17.0进行多元统计分析,包括差异性分析和相关性分析.利用DPS软件计算欧式距离,导入MEGA 4.0程序进行UPGMA聚类分析^[15]. ...

国外甜瓜种质资源形态性状遗传多样性分析

2013

苜蓿种质资源系统评价与多样性分析

2009

应用灰色系统理论综合评估亚热带地区引种紫花苜蓿

2005

... 苜蓿不同品种的叶片数与叶片大小之间也存在复杂的关系^[18,19].Monirifar等^[20]对13个苜蓿品种进行研究,结果表明产量与株高、主茎枝条数、叶片大小呈显著相关.张帆等^[21]研究也发现主茎枝条数是产量构成的最主要指标.本研究发现,产量与株高、植株密度呈极显著正相关,茎粗与叶片数、叶长、叶宽、单株茎干重、单株叶干重和主茎枝条数都呈极显著正相关,说明株高和植株密度可作为育种的主要目标性状,在种质选育过程中需要加大对茎秆粗壮材料的选择. ...

国内外苜蓿品种主要性状间的灰色关联度分析

2009

Path analysis of yield and quality traits in alfalfa

2011

紫花苜蓿杂交群体产量相关性状的遗传分析

2017

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