甘肃野生草地早熟禾种质种子...及其对矿质元素利用效应评价_哈雪.pdf

第 32 卷第 4 期Vol.32，No.454-672023 年 4 月草业学报ACTA PRATACULTURAE SINICA哈雪，张金青，白方旭，等.甘肃野生草地早熟禾种质种子产量相关性状分析及其对矿质元素利用效应评价.草业学报，2023，32（4）：5467.HA Xue，ZHANG Jin-qing，BAI Fang-xu，et al.Analysis of traits related to seed yield and nutrient utilization in the Kentucky bluegrass germplasm inGansu.Acta Prataculturae Sinica，2023，32（4）：5467.甘肃野生草地早熟禾种质种子产量相关性状分析及其对矿质元素利用效应评价哈雪，张金青，白方旭，马祥荣，王安琦，马晖玲*（甘肃农业大学草业学院，草业生态系统教育部重点实验室，甘肃省草业工程实验室，中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070）摘要：本研究以甘肃地区 6份野生草地早熟禾种质为材料，开展了其种子产量相关性状特征分析及其对矿质元素利用效应评价，旨在为甘肃野生草地早熟禾种质资源利用改良和种质创新以及对矿物质高效利用提供研究基础和理论参考。结果表明，11个种子产量相关性状和 8种矿质元素的变异系数为 4.46%50.88%，其中钠、钙、分枝上的种子数变异系数均大于 40.00%，变异幅度较大。相关性分析结果显示，增加花序长、分枝数、小穗上的小花数、分枝上的种子数、小穗上的种子数以及小穗结实率，可提高草地早熟禾种子产量。8 种矿质元素的平均含量顺序为KMgCaNaMnZnFeCu，且不同元素之间存在复杂的相关性，以此为依据得出草地早熟禾生殖生长期间，多施 K、Cu和 Mn肥，少施 Zn、Fe、Na、Mg和 Ca肥可获得种子高产。聚类和主成分分析结果显示，依据 19个性状对甘肃野生草地早熟禾的综合排名为秦州兰州陇西甘南清水陇南，且前 2个、中间 2个及后 2个种质各为一类，表明秦州这个材料在小穗上的小花数、分枝上的种子数、小穗上的种子数、花序种子数，小穗结实率、千粒重上均表现较好，可作为育种研究的优良亲本材料。关键词：甘肃野生草地早熟禾；种质资源；种子产量相关性状；矿质元素Analysis of traits related to seed yield and nutrient utilization in the Kentuckybluegrass germplasm in GansuHA Xue，ZHANG Jin-qing，BAI Fang-xu，MA Xiang-rong，WANG An-qi，MA Hui-ling*Pratacultural College，Gansu Agricultural University，Key Laboratory for Grassland Ecosystem of Ministry of Education，Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province，Sino-U.S.Centers for Grazing Land Ecosystem Sustainability，Lanzhou730070，ChinaAbstract：In this study，we analyzed traits related to seed yield and the ability to utilize various minerals in six wildgermplasms of Poa pratensis（Kentucky bluegrass）from Gansu.The overall aim of this research was to provide aresearch basis and theoretical reference to improve the use of this plant，generate new germplasm，and identify wildKentucky bluegrass varieties that can utilize certain minerals.The coefficients of variation of 11 seed yield-relatedtraits and eight traits related to mineral elements ranged from 4.46%to 50.88%.The coefficients of variation forsodium content，calcium content，and the number of seeds on branches were all greater than 40.00%，indicative ofwide variability.Correlation analyses showed that the seed yield of wild Kentucky bluegrass was positively correlatedwith inflorescence length；number of branches；number of florets on spikelets；number of seeds on branches；numberDOI：10.11686/cyxb2022168http：/收稿日期：2022-04-13；改回日期：2022-07-02基金项目：国家自然科学基金（31760699）和甘肃省优秀研究生“创新之星”项目（2021CXZX-347）资助。作者简介：哈雪（1997-），女，回族，甘肃天水人，在读硕士。E-mail： 通信作者 Corresponding author.E-mail：第 32 卷第 4 期草业学报 2023 年of seeds on spikelets；and spikelet seed setting rate.The mineral elements were ranked from highest average contentto lowest，as follows：KMgCaNaMnZnFeCu，and there were complex correlations among thedifferent elements.The results of clustering and principal component analyses showed that the comprehensiveranking of wild Kentucky bluegrass germplasm in Gansu based on 19 traits was QinzhouLanzhouLongxiGannanQingshuiLongnan，and the first two，middle two，and last two germplasms each formed one category.Therefore，the material from Qinzhou performed best in terms of the numbers of florets on spikelets，seeds onbranches，seeds on spikelets，seeds on inflorescence，spikelet seed setting rate，and thousand grain weight.TheQinzhou strain of Kentucky bluegrass was therefore identified as a good parental material for breeding research.These results provide a theoretical basis and basic data for further research on germplasm resource classification，genetic characteristics，internal relationships among traits，and on the selection，utilization，and improvement oftraits in wild P.pratensis.Key words：wild Kentucky bluegrass in Gansu；germplasm materials；seed yield related traits；mineral elements甘肃是我国生态屏障建设试验区，近年来因人口增长、长期过牧等，致使草原生态系统退化严重，对地区经济与环境发展产生了极大威胁1，建植大面积的人工草地是解决该问题的主要途径。人工草地建植过程中，首要的程序便是选择草种。我国由于缺乏自主选育的品种，建植人工草地时的选种依据仅限于国外的试验报告和草种公司提供的宣传材料，存在一定的盲目性2。因此，所选草种常常由于环境气候的变化而“水土不服”，影响了人工草地的坪用质量和利用年限3。且近年来随着贸易战、新冠疫情等的暴发，许多国家对种质资源出口做出限制，其阻碍了我国草种业的进一步发展4。因此发掘我国本土种质资源并加以开发利用，培育出生态适应能力强、产量高、品质优的乡土草种，是解决我国草种缺乏和适应性差等问题的关键5。甘肃是早熟禾属（Poa）植物分布的主要地区，其丰富多样的地形气候类型为草地早熟禾（Poa pratensis）种质资源的分布和生长提供了得天独厚的条件，这些野生种质经过长期的进化和选择，其综合性状较好。因此对甘肃本土野生草种质资源进行性能评价和良种筛选，对我国草种业发展具有重要的意义。早熟禾属植物广泛分布于寒温带冷凉湿润地区，全世界约有 500种，我国包括变种在内共 105种，仅甘肃省有35种 2变种，其可分为 9个组，其中低山组种类最多，大禾组最少6-7。该属植物生态适应能力和耐牧性强、适口性好、营养丰富，且再生能力强、绿期长8-9，不仅是天然草地中的优质牧草10，而且是常用的冷季型草坪草之一，在草地建设11、生物多样性维护以及生态修复12过程中发挥重要作用。近几年，研究人员已认识到野生种质资源的重要性，对甘肃野生草地早熟禾进行了搜集及大量研究，如抗逆性13-14、生产性能8、根茎扩展性9以及无融合生殖15-16方面。同时，甘肃野生草地早熟禾分布区土壤养分状况17，及其根茎扩展能力与内源激素含量的相关性研究18也被报道。然而，关于其种穗生长发育、种子生产性能和产量性状多样性表现及其对矿质元素利用效应的研究鲜有报道。矿物质元素是植物正常生长发育、提高产量和改善品质所必需的物质基础，各元素在植物体内分工合作、相辅相成、缺一不可19-20。草地早熟禾中正常的养分供应是保障其具有良好表型和品质的前提。不同的矿质元素在其生长发育过程中发挥着不同的作用，如钾能使植物生长健壮，提高抗逆性21。果实和种子中矿质元素含量与土壤养分具有直接关系，但同时受自身营养吸收、运转、分配和积累等多种因素影响22。不同植物品种的矿质元素含量会随着植物的生长发育出现动态变化，根据其积累动态，可以揭示矿质元素的生物功能23，同时可为该物种的区域优质栽培提供理论依据。本研究对采自于甘肃不同区域的 6份野生草地早熟禾种质的多个种子产量相关性状特征及其多样性进行分析，并测定小穗不同发育时期 8种矿质元素的含量，明确甘肃野生草地早熟禾不同种子产量相关性状的形成及其差异性对种子产量的贡献率，以及其花序发育进程中矿质元素含量的变化规律，有助于全面系统地了解草地早熟禾种子产量的构成因素和花序发育过程中对矿质营养的需求规律，本研究对提高草地