摘要
白花草木樨(Melilotus albus)是一种豆科草本植物，具有较强的抗逆性和耐贫瘠能力，能够结瘤固氮，有饲用的潜在的饲用价值。然而，目前在国内草木樨的栽培育种中，少有固氮能力的评价。鉴于此，本研究为了验证草木樨固氮能力在育种中进行遗传改良的可行性，以期为培育优质牧草的同时评价固氮能力提供理论依据。以正在育种中的26份白花草木樨半同胞家系(Melilotus albus)为试验材料，开展田间试验，探究田间白花草木樨的固氮能力及具有遗传改良价值的固氮性状。开展温室试验，探究不同土著根瘤菌对草木樨固氮能力的影响。 (1)在榆中和临泽两个地区的田间试验表明，半同胞家系和地区及二者互作极显著影响(P<0.01)白花草木樨的根干重、根瘤数、根瘤重、叶全氮、叶全磷。主成分分析后，供试材料分为4组，上述性状表现最好的草木樨组各指标分别高出对照品种4%、26%、10%、17%、21%、11%。草木樨的B值为-1.67‰。生物固氮百分率(%Ndfa)的最大值和最小值分别为58%和43%。临泽和榆中地区下基因型方差均显著(P<0.05)的性状为根瘤数和叶全氮，遗传增益分别为23.94%、7.97%。极显著相关的性状组(P<0.01)有叶全氮和根瘤数、叶全磷和根干重。 (2)温室中，对四份家系接种3个地区的土著根瘤菌并测定固氮能力，结果表明，草木樨整株氮积累量和综合评价指标的排序结果相似，其中家系Ma-HSF2-1的排名最高。基于综合评价D值构建的逐步回归模型，R2=0.997。与D值关联度最高的前3名指标依次是根干重、根磷积累、根氮积累。除了主根长和一级侧根长与氮积累呈较弱负相关以外，其余指标均与氮积累呈正相关。草木樨根-茎-叶的干重从大到小排序为，根>叶>茎，其中茎的全氮质量分数和氮磷比均为最低，家系Ma-HSF2-1除了茎氮质量分数低于苜蓿以外，叶-茎-根干重、全氮、全磷、氮积累、磷积累均大于苜蓿。家系Ma-HSF2-1根系的干重、全氮、全磷、氮积累、磷积累指标占其器官的比例高于苜蓿对照。家系Ma-HSF2-1根瘤中nifH的基因表达数最高，家系Ma-HSF2-18最低。Ma-HSF2-1和Ma-HSF2-18根瘤中均有多个根瘤菌属，其中优势根瘤菌属均为中华根瘤菌属(Sinorhizobium)，其余根瘤菌属相较于Ma-HSF2-18，家系Ma-HSF2-1根瘤中红长命菌属(Rubrivivax)和中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)以及根瘤菌属(Rhizobium)贡献度更高。 (3)田间草木樨的测量模型中6个指标均具有显著性，结构模型中共6条影响%Ndfa的途径。利用主成分分析分别提取温室中白花草木樨地上部和地下部表型性状及化学指标的主成分进行路径分析，结果表明，土著根瘤菌影响草木樨固氮能力的路径共有8条，其中土著根瘤菌影响地上部主成分1(A1)和地下部主成分1(R1)后，能更大的影响整株的氮积累量。草木樨固氮能力的增强，对地上部主成分3(A3)和地下部主成分4和5(R4和R5)有正向作用，从而增加整株的氮积累量。
NETL