白花草木樨第二次轮回选择半同胞家系农艺性状的遗传变异分析

doi:10.11686/cyxb2020487

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (1): 238-245.DOI: 10.11686/cyxb2020487

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白花草木樨第二次轮回选择半同胞家系农艺性状的遗传变异分析

王朋磊(), 剡转转, 高莉娟, 马倩, 宗西方, 王升升, 张吉宇()

兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

收稿日期:2020-10-28 修回日期:2020-12-24 出版日期:2021-12-01 发布日期:2021-12-01
通讯作者: 张吉宇
作者简介:Corresponding author. E-mail： zhangjy@lzu.edu.cn
王朋磊（1992-），男，河南周口人，硕士。E-mail： wangpl18@lzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金-国际（地区）合作与交流项目(32061143035);甘肃省科技重大专项计划课题(19ZD2NA002)

Analysis of genetic variation in agronomic traits of half-sib families of Melilotus albus in the second generation of recurrent selection

Peng-lei WANG(), Zhuan-zhuan YAN, Li-juan GAO, Qian MA, Xi-fang ZONG, Sheng-sheng WANG, Ji-yu ZHANG()

State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems，Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2020-10-28 Revised:2020-12-24 Online:2021-12-01 Published:2021-12-01
Contact: Ji-yu ZHANG

摘要/Abstract

摘要：

为了选育出优质、高产、低香豆素的白花草木樨新品种，在前期完成第一次轮回选择的基础上，开展了25份白花草木樨半同胞家系的第二次轮回选择，在甘肃省榆中县和临泽县进行产量、品质、香豆素含量等农艺性状评价。方差分析结果表明半同胞家系间株高、干重、纤维、香豆素含量等性状具有显著的基因型变异（P<0.05），且干重、株高、茎粗等性状在两地点间存在显著的基因型与环境互作（P<0.05），根据基因型方差预测干重与株高的遗传增益增加百分比分别为4.3%和2.6%。相关性分析表明，茎粗与干重、株高有极显著（P<0.01）的正相关关系，粗蛋白与中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维有极显著的负相关关系。主成分分析反映出各农艺性状间的关系和25份半同胞家系在各性状上的表现，聚类分析将25份家系分为4个组，其中第4组具有较高的干重、粗蛋白和最低的香豆素含量。通过对25份半同胞家系的第二次评价将为白花草木樨新品系选育奠定基础。

关键词: 白花草木樨, 第二次轮回选择, 半同胞家系, 低香豆素, 基因型与环境互作, 遗传增益

Abstract:

This research formed part of a program to breed a new cultivar of Melilotus albus with high quality， high yield and low coumarin content. In pursuit of this goal， we conducted a second recurrent selection at two sites， of 25 half-sib families of M. albus，on the basis of the first recurrent selection. Significant genotypic variation （P<0.05） between half-sib families were found for plant height， dry weight， fiber content and coumarin content， and there were significant genotype×environment interactions （P<0.05） between the two locations for most traits， including dry weight， plant height and stem diameter. The predicted genetic gain of dry weight and plant height traits were 4.3% and 2.6%， respectively， based on genotypic variance. The correlation analysis showed that the stem diameter was significantly positively correlated with dry weight and plant height （P<0.01）， and the crude protein concentration was significantly negatively correlated with neutral detergent fiber and acid detergent fiber levels （P<0.01）. Principal component analysis was used to show the relationship among agronomic traits and the performance of the half-sib families. The 25 half-sib families were divided into four groups by cluster analysis. Among these four groups， the third group had relatively high dry weight and crude protein， as well as lowest coumarin content. This second recurrent selection of 25 half-sib families will provide useful germplasm for breeding new lines of M. albus.

Key words: Melilotus albus, recurrent selection, half-sib family, low coumarin content, genotype-by-environment interaction, genetic gain

王朋磊, 剡转转, 高莉娟, 马倩, 宗西方, 王升升, 张吉宇. 白花草木樨第二次轮回选择半同胞家系农艺性状的遗传变异分析[J]. 草业学报, 2022, 31(1): 238-245.

Peng-lei WANG, Zhuan-zhuan YAN, Li-juan GAO, Qian MA, Xi-fang ZONG, Sheng-sheng WANG, Ji-yu ZHANG. Analysis of genetic variation in agronomic traits of half-sib families of Melilotus albus in the second generation of recurrent selection[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(1): 238-245.

图/表 7

参考文献 28

1	Ren J Z， Lin H L， Hou X Y. Developing the agro-grassland system to insure food security of China. Scientia Agricultura Sinica， 2007（3）： 614-621.
	任继周，林惠龙，侯向阳. 发展草地农业确保中国食物安全. 中国农业科学， 2007（3）： 614-621.
2	Yan Z Z. Evaluation of Melilotus germplasm resources and mapping of key enzyme genes in coumarin biosynthesis. Lanzhou： Lanzhou University， 2019.
	剡转转. 草木樨属种质资源评价及香豆素生物合成关键酶基因定位. 兰州：兰州大学， 2019.
3	Li G W. Forage value and cultivation and management techniques of sweet clover （Melilotus spp.）. Modern Animal Husbandry Science and Technology， 2017（3）： 44.
	李国文. 草木樨的饲用价值和栽培管理技术. 现代畜牧科技， 2017（3）： 44.
4	Cong J M， Chen F Q， Sun C L. Study on the comprehensive development of sweet clover （Melilotus spp.）. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2012， 40（5）： 2962-2963， 2996.
	丛建民，陈凤清，孙春玲. 草木樨综合开发研究. 安徽农业科学， 2012， 40（5）： 2962-2963， 2996.
5	Jing C M， Liu H， Xi L Q， et al. Research progress of high quality forage and green manure Melilotus. Pratacultural Science， 2014， 31（12）： 2308-2315.
	景春梅，刘慧，席琳乔，等. 优质牧草、绿肥草木樨的研究进展. 草业科学， 2014， 31（12）： 2308-2315.
6	Zhang J Y， Di H Y， Luo K， et al. Coumarin content， morphological variation， and molecular phylogenetics of Melilotus. Molecules， 2018， 23（4）： 810.
7	Ning X G， Zhao Q， Zhang X J， et al. Effects of different winter and leisure green manure rotation on maize growth and yield indices. Tianjin Agricultural Sciences， 2019， 25（6）： 33-36.
	宁晓光，赵秋，张新建，等. 不同冬闲绿肥轮作处理对玉米生长和产量指标的影响. 天津农业科学， 2019， 25（6）： 33-36.
8	Xu J， Cai S H， Fan X L， et al. The harm of poisonous composition in Melilotus and its control measures. Hebei Animal Husbandry and Veterinary Medicine， 2002， 12（18）： 32.
	许瑾，才绍河，范锡龙，等. 草木樨中有毒成分的危害及其防治措施. 河北畜牧兽医， 2002， 12（18）： 32.
9	Li S C， Huang X H， Wang J， et al. Effects of different mixed ratio and fermenting period on efficiency of mixed silage of Melilotus albus and corn straw. Pratacultural Science， 2014， 31（2）： 321-327.
	李树成，黄晓辉，王静，等. 白花草木樨与玉米秸秆混合青贮的发酵品质及有毒成分分析. 草业科学， 2014， 31（2）： 321-327.
10	Wu F， Zhang D Y， Ma J X， et al. Analysis of genetic diversity and population structure in accessions of the genus Melilotus. Industrial Crops and Products， 2016， 85： 84-92.
11	Luo K， Wu F， Zhang D Y， et al. Transcriptomic profiling of Melilotus albus near-isogenic lines contrasting for coumarin content. Scientific Reports， 2017， 7（1）： 4577.
12	Wu F， Luo K， Yan Z Z， et al. Analysis of miRNAs and their target genes in five Melilotus albus NILs with different coumarin content. Scientific Reports， 2018， 8（1）： 1-13.
13	Tian X X， Mao P C， Zheng M L， et al. Comprehensive evaluation of salt tolerance and screening for salt tolerant indexes of Melilotus alba germplasm at seedling stage. Chinese Journal of Grassland， 2019， 41（6）： 7-14.
	田小霞，毛培春，郑明利，等. 白花草木樨种质苗期耐盐指标筛选及耐盐性综合评价. 中国草地学报， 2019， 41（6）： 7-14.
14	Luo K. A study of genetics breeding， seed multiplication and the transcriptome of low coumarin sweetclover （Melilotus spp.）. Lanzhou： Lanzhou University， 2017.
	骆凯. 低香豆素草木樨遗传选育、种子扩繁及转录组研究. 兰州：兰州大学， 2017.
15	Luo K， Di H Y， Zhang J Y， et al. Preliminary evalution of agronomy and quality traits of nineteen Melilotus accessions. Pratacultural Science， 2014， 31（11）： 2125-2134.
	骆凯，狄红艳，张吉宇，等. 19份草木樨种质农艺学与品质性状初步评价. 草业科学， 2014， 31（11）： 2125-2134.
16	Luo K， Jahufer M Z Z， Zhao H， et al. Genetic improvement of key agronomic traits in Melilotus albus. Crop Science， 2018， 58（1）： 285-294.
17	Kirk L P. Kjeldahl method for total nitrogen. Analytical Chemistry， 1950， 22（2）： 354-358.
18	Zhu H， Fan J. HPLC determination of coumarin in Melilotus. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis， 2008（12）： 2111-2113.
	朱宏，樊君. HPLC法测定草木樨中香豆素的含量. 药物分析杂志， 2008（12）： 2111-2113.
19	Ma T T， Luo D W， Zulfiqhar J M Z， et al. Application of DeltaGen in plant breeding. Pratacultural Science， 2019， 36（7）： 1925-1933.
	马甜甜，罗东文， Zulfiqhar J M Z，等. DeltaGen在植物育种中的应用. 草业科学， 2019， 36（7）： 1925-1933.
20	Jahufer M Z Z， Luo D. DeltaGen： A comprehensive decision support tool for plant breeders. Crop Science， 2018， 58（3）： 1118-1131.
21	Jahufer M Z Z， Cooper M， Harch B. Pattern analysis of the diversity of morphological plant attributes and herbage yield in a world collection of white clover （Trifolium repens L.） germplasm characterised in a summer moisture stress environment of Australia. Genetic Resources and Crop Evolution， 1997， 44（4）： 289-300.
22	Luo K， Jahufer M Z Z， Wu F， et al. Genotypic variation in a breeding population of yellow sweet clover （Melilotus officinalis）. Frontiers in Plant Science， 2016， 7： 972.
23	Knight R . The measurement and interpretation of genotype-environment interactions. Euphytica， 1970， 19（2）： 225-235.
24	Cooper M， Messina C D， Podlich D， et al. Predicting the future of plant breeding： complementing empirical evaluation with genetic prediction. Crop & Pasture Science， 2014， 65： 311-336.
25	Caradus J R. White clover breeding line performance under sheep and cattle grazing. Proceedings Australian Plant Breeding Conference， 1993， 10（2）： 35-36.
26	Jahufer M Z Z， Clements R， Durant R， et al. Evaluation of white clover （Trifolium repens L.） commercial cultivars and experimental synthetics in south-west Victoria， Australia. New Zealand Journal of Agricultural Research， 2009， 52（4）： 407-415.
27	Jahufer M， Casler M D. Application of the Smith-Hazel selection index for improving biomass yield and quality of switchgrass. Crop Science， 2015， 55（3）： 1212-1222.
28	Davodi M， Jafari A A， Assadian G， et al. Assessment of relationships among yield and quality traits in alfalfa （Medicago sativa） under dryland farming system. Rangeland Journal， 2011， 1： 247-254.

性状Trait	株高PH （cm）	干重DW （g·plant^-1）	茎粗SD （mm）	分枝数SN （No.）	白粉病感病等级PM	叶茎比LSR
平均值Average	92	86.4	9.0	4.3	1.1	0.8
最大值Maximum	120	145.0	12.0	7.0	4.0	1.3
最小值Minimum	70	34.3	6.0	2.8	1.0	0.6
σ²_g	88±35	417±201	1.15±0.47	ns	ns	0.008±0.004
σ²_ε	499±39	2099±232	6.93±0.55	2.21±0.22	0.090±0.007	0.042±0.005
H	0.73	0.71	0.71	0.38	0.34	0.81

性状Trait	株高PH （cm）	干重DW （g·plant^-1）	茎粗SD （mm）	分枝数SN （No.）	白粉病感病等级PM	叶茎比LSR
平均值Average	92	86.4	9.0	4.3	1.1	0.8
最大值Maximum	120	145.0	12.0	7.0	4.0	1.3
最小值Minimum	70	34.3	6.0	2.8	1.0	0.6
σ²_g	88±35	417±201	1.15±0.47	ns	ns	0.008±0.004
σ²_ε	499±39	2099±232	6.93±0.55	2.21±0.22	0.090±0.007	0.042±0.005
H	0.73	0.71	0.71	0.38	0.34	0.81

性状Trait	株高PH （cm）	干重DW （g·plant^-1）	茎粗SD （mm）	分枝数SN （No.）	白粉病PM	叶茎比LSR
平均值Average	136.6	112.9	8.9	4.5	1.7	0.6
最大值Maximum	158.0	224.7	11.8	7.5	4.0	1.0
最小值Minimum	109.0	44.1	6.3	2.7	1.0	0.4
σ²_g	125±48	811±400	0.51±0.27	0.61±0.31	0.088±0.037	0.03±0.01
σ²_ε	611±48	4611±480	5.50±0.44	7.10±0.56	0.58±0.05	0.06±0.01
H	0.75	0.73	0.58	0.55	0.69	0.86
性状Trait	香豆素 Cou （%）	粗蛋白 CP （%）	酸性洗涤纤维ADF （%）	中性洗涤纤维NDF （%）	酸性洗涤木质素ADL （%）	酸不溶性灰分AIA （%）
平均值Average	0.44	8.89	30.93	44.35	6.62	0.90
最大值Maximum	0.87	20.25	43.19	56.71	9.25	1.88
最小值Minimum	0.14	9.22	19.42	32.48	3.93	0.28
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σ²_ε	1.45±0.19	2.56±0.32	15.75±1.96	15.52±1.92	0.58±0.09	0.04±0.01
H	0.70	0.43	0.72	0.74	0.70	0.46

性状Trait	株高PH （cm）	干重DW （g·plant^-1）	茎粗SD （mm）	分枝数SN （No.）	白粉病PM	叶茎比LSR
平均值Average	136.6	112.9	8.9	4.5	1.7	0.6
最大值Maximum	158.0	224.7	11.8	7.5	4.0	1.0
最小值Minimum	109.0	44.1	6.3	2.7	1.0	0.4
σ²_g	125±48	811±400	0.51±0.27	0.61±0.31	0.088±0.037	0.03±0.01
σ²_ε	611±48	4611±480	5.50±0.44	7.10±0.56	0.58±0.05	0.06±0.01
H	0.75	0.73	0.58	0.55	0.69	0.86
性状Trait	香豆素 Cou （%）	粗蛋白 CP （%）	酸性洗涤纤维ADF （%）	中性洗涤纤维NDF （%）	酸性洗涤木质素ADL （%）	酸不溶性灰分AIA （%）
平均值Average	0.44	8.89	30.93	44.35	6.62	0.90
最大值Maximum	0.87	20.25	43.19	56.71	9.25	1.88
最小值Minimum	0.14	9.22	19.42	32.48	3.93	0.28
σ²_g	0.007±0.003	ns	3.39±1.55	4.92±2.21	0.16±0.77	ns
σ²_ε	1.45±0.19	2.56±0.32	15.75±1.96	15.52±1.92	0.58±0.09	0.04±0.01
H	0.70	0.43	0.72	0.74	0.70	0.46

性状Tarit	株高PH （cm）	干重DW （g·plant^-1）	茎粗SD （mm）	分枝数SN （No.）	白粉病感病等级PM	叶茎比LSR
平均值Average	114.2	99.9	8.9	4.4	1.4	0.6
最大值Maximum	136.7	150.0	10.8	7.4	2.2	0.9
最小值Minimum	87.2	57.0	6.8	3.4	1.1	0.4
σ²_g	ns	ns	ns	ns	ns	ns
σ²_gl	65±30	574±208	0.62±0.31	ns	0.04±0.02	0.010±0.005
σ²_ε	555±30	2179±207	6.20±0.36	4.61±0.26	0.34±0.02	0.040±0.004

白花草木樨第二次轮回选择半同胞家系农艺性状的遗传变异分析

Analysis of genetic variation in agronomic traits of half-sib families of Melilotus albus in the second generation of recurrent selection

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分组Group	成员数 Number of group	株高 PH （cm）	干重 DW （g·plant^-1）	茎粗 SD （mm）	分枝数 SN （No.）	白粉病感病等级 PM	叶茎比 LSR	香豆素 Cou （%）	粗蛋白 CP （%）	酸性洗涤纤维ADF （%）	中性洗涤纤维NDF （%）	酸性洗涤木质素ADL （%）	酸不溶性灰分AIA （%）
1	13	117.96	103.57	9.37	4.15	1.40	0.60	0.48	13.37	29.50	42.81	6.15	0.85
2	4	121.04	103.80	9.47	4.42	1.43	0.60	0.43	11.85	33.90	48.61	6.86	0.89
3	2	97.22	59.11	6.98	3.71	1.32	0.83	0.47	12.12	29.93	44.36	6.11	0.85
4	6	110.36	106.74	8.77	5.12	1.27	0.70	0.35	12.83	30.16	44.02	6.27	0.94

性状 Trait	株高 PH	干重 DW	茎粗 SD	分枝数 SN	白粉病感病等级PM	叶茎比 LSR	香豆素 Cou	粗蛋白 CP	酸性洗涤纤维ADF	中性洗涤纤维NDF	酸性洗涤木质素ADL
干重DW	0.37
茎粗SD	0.61**	0.59**
分枝数SN	0.01	0.32	0.12
白粉病感病等级PM	0.27	-0.23	0.12	-0.27
叶茎比LSR	-0.71**	0.001	-0.38	0.12	-0.13
香豆素Cou	-0.17	-0.17	0.03	-0.33	0.24	0.14
粗蛋白CP	0.18	0.30	0.32	-0.07	-0.12	-0.06	0.22
酸性洗涤纤维ADF	0.18	0.11	0.16	0.24	0.13	-0.13	0.03	-0.52**
中性洗涤纤维NDF	0.17	0.03	0.09	0.23	0.13	-0.10	-0.06	-0.61**	0.95**
酸性洗涤木质素ADL	0.01	0.39	0.19	0.32	-0.21	0.10	0.15	-0.18	0.63**	0.54
酸不溶性灰分AIA	-0.12	0.09	-0.02	0.27	-0.01	0.09	0.11	0.25	0.40*	0.25	0.37