牧草種質(zhì)資源研究進(jìn)展

周玉蓉

牧草種質(zhì)資源包含所有牧草種類與可遺傳物質(zhì)的總和，屬于牧草和農(nóng)作物改良需要的重要材料，也是農(nóng)業(yè)自然資源的關(guān)鍵內(nèi)容，對(duì)于草地畜牧業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。全球草地面積約為總陸地面積的52%，國(guó)內(nèi)草地面積已經(jīng)達(dá)到4億公頃，約為國(guó)土面積的41.7%，占農(nóng)田總面積的4倍左右。我國(guó)屬于全球牧草種質(zhì)資源最為多樣化的國(guó)家之一，不單有非常豐富的溫帶、亞熱帶草種，同時(shí)也包含了生態(tài)價(jià)值更高的旱生以及超旱生草種，如沙打旺Astragalus adsurgens、駱駝刺Alhagi sparsifolia、堿茅Puccinellia distans等。

1 牧草種質(zhì)資源調(diào)查、收集現(xiàn)狀

進(jìn)入新時(shí)代，國(guó)內(nèi)針對(duì)溫帶、亞熱帶、熱帶和高寒帶地區(qū)組織進(jìn)行了牧草種質(zhì)資源的全方位調(diào)研活動(dòng)。調(diào)查顯示現(xiàn)階段我國(guó)已有的牧草資源包含了127個(gè)科879屬以及4262種，類型豐富，而其中種植前景較大的包含了173屬972種，豆科有81屬646種?，F(xiàn)階段調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)的飼用作物包括了29科204屬8724份，其中有從各個(gè)國(guó)家引入且進(jìn)行種植馴化的作物類型13科90屬153種。而在這些作物中，禾本科包含了35屬57種，豆科包含了30屬49種，剩下各種類型的有11科12屬17種。我國(guó)甘肅省包含了157種，其中有13科50屬;我國(guó)貴州省包含了85科429屬1399種，其中單純的禾本科以及豆科牧草就已經(jīng)超過(guò)了200種。目前野生種子發(fā)芽率存在很大程度上的變化，在實(shí)際入庫(kù)之前需要抽取其中部分進(jìn)行發(fā)芽率測(cè)試，異化授粉牧草群表現(xiàn)出更大的復(fù)雜性，在其繁殖時(shí)可能會(huì)因?yàn)橥獠凯h(huán)境的干擾而存在問(wèn)題，開(kāi)展一系列牧草種質(zhì)資源如何有效保護(hù)的相關(guān)探究討論。研制了7項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，5項(xiàng)技術(shù)規(guī)范，6套鑒定評(píng)價(jià)體系，目前已經(jīng)成功編制了超過(guò)30套相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)于牧草種質(zhì)資源的搜集、保管以及利用等有很大程度上的創(chuàng)新和改革。為實(shí)現(xiàn)牧草種質(zhì)資源的共享利用做出極大貢獻(xiàn)。

2 牧草種質(zhì)資源評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

牧草不僅是農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的重要生產(chǎn)資料，能夠在很大程度上促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，還為生態(tài)環(huán)境及工業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)異原材料。因此，對(duì)優(yōu)質(zhì)牧草資源的評(píng)價(jià)篩選顯得尤為重要。牧草的評(píng)價(jià)包括適應(yīng)性、適口性、消化率、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、抗逆性、有害成分含量等。王桃等對(duì)高寒草甸區(qū)飼用燕麥品種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，11個(gè)燕麥品種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，表現(xiàn)較好，適宜推廣種植。田兵等根據(jù)貴州省42類野生牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值實(shí)施灰色關(guān)聯(lián)度研究，最終得到其中35種具備較高營(yíng)養(yǎng)的牧草。朱博等對(duì)河西走廊灌區(qū)的12個(gè)紫花苜蓿材料的營(yíng)養(yǎng)及生產(chǎn)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)出適于河西走廊灌溉地區(qū)大范圍推廣種植的3份材料。主成分分析法、聚類分析法、灰色關(guān)聯(lián)法及AHP層次分析法對(duì)牧草的綜合評(píng)價(jià)較為科學(xué)。

3 牧草種質(zhì)資源遺傳多樣性

牧草種質(zhì)資源屬于已知全部牧草類型和可遺傳物質(zhì)的稱謂，屬于牧草自身在生長(zhǎng)和逐漸演化時(shí)，因?yàn)榛蜃儺悺⒏綦x或者生態(tài)遺傳的分化等相關(guān)問(wèn)題，在自然或人工選擇的結(jié)果下所逐漸產(chǎn)生的。在其實(shí)際的演變中已經(jīng)蘊(yùn)含了非常多的自然以及人工選擇狀態(tài)下的變異情況，從而出現(xiàn)了很多不同類型的遺傳癥狀，這也屬于牧草育種的關(guān)鍵性前提。近年來(lái)，有關(guān)于生物學(xué)方面的研究日益推進(jìn)，對(duì)于遺傳多樣性的相關(guān)檢測(cè)也有了很大程度的更新，比如說(shuō)從形態(tài)學(xué)、細(xì)胞水平以及生化水平到現(xiàn)階段的分子水平，具有進(jìn)一步的發(fā)展和前進(jìn)。然而不同的方法表現(xiàn)出差異性的區(qū)別，目前來(lái)說(shuō)并未尋求到能夠真正完全取代的方法。

3.1? 形態(tài)學(xué)水平

針對(duì)遺傳變異進(jìn)行科學(xué)有效檢測(cè)的方式而言，最為簡(jiǎn)單有效的便是從其表型特征進(jìn)行。形態(tài)學(xué)檢測(cè)方式能夠在相對(duì)更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)可能存在的變異性予以檢測(cè)，在很多技術(shù)方式不能夠應(yīng)用的形勢(shì)下，這也屬于一種非常好的方法。依靠這一方式對(duì)9種差異化形態(tài)的苜蓿遺傳變異和親緣關(guān)系實(shí)施研究。按照表型方面的具體情況來(lái)了解到基因型變化，即可得最終結(jié)果，這屬于該檢測(cè)方式的重點(diǎn)。

3.2? 細(xì)胞水平

借助于染色體變異來(lái)對(duì)植物實(shí)施分類，這以措施也在很大程度上運(yùn)用到牧草種質(zhì)資源的鑒定過(guò)程中。張曉紅等相關(guān)研究人員選擇了金花菜以及紫花苜蓿染色體實(shí)施深入研究，按照細(xì)胞學(xué)相關(guān)理論來(lái)對(duì)其染色體形態(tài)予以深入分析，從而了解到具體的進(jìn)化情況和親緣關(guān)系，最終結(jié)果顯示，金花菜屬于二倍體，染色體并不存在隨體，不對(duì)稱系數(shù)在55%左右，屬于最對(duì)稱的一種核型，所以可以知曉金花菜從系統(tǒng)演化方面屬于相對(duì)古老的物種之一。然而細(xì)胞學(xué)標(biāo)記需要的材料往往難以進(jìn)行有效培養(yǎng)，同時(shí)因?yàn)榉直媛室约叭旧w制片這方面還存在一定的技術(shù)缺陷，部分物種的染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目可能會(huì)因?yàn)樽儺惗霈F(xiàn)差異，對(duì)于實(shí)際的觀察過(guò)程中會(huì)影響到最終結(jié)果，另外一半染色體變異往往會(huì)因?yàn)樯镉泻Τ霈F(xiàn)不同程度的表型反應(yīng)。因此，這部分標(biāo)記材料更加難以有效獲取，所以，遺傳作圖過(guò)程中很容易出現(xiàn)問(wèn)題，往往難以明確清楚的鑒定其類。

3.3? 生化水平

生化標(biāo)記一般來(lái)說(shuō)是依靠基因表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)當(dāng)成是遺傳標(biāo)記，具體結(jié)構(gòu)的豐富性通常來(lái)說(shuō)能夠體現(xiàn)在其DNA的不同組成方面以及生物遺傳多樣性等方面。蛋白質(zhì)具備更好的標(biāo)記穩(wěn)定性，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境因素而出現(xiàn)變化，因此，蛋白質(zhì)標(biāo)記能夠十分普遍的應(yīng)用到其他作物育種以及遺傳變異等相關(guān)研究過(guò)程中來(lái)。通常來(lái)說(shuō)可以選擇種子膽藏蛋白電泳以及同工酶電泳等措施，這些方法都可以基于蛋白質(zhì)水平來(lái)探討種群遺傳變異，能夠有效處理好很多形態(tài)標(biāo)記以及細(xì)胞標(biāo)記不能夠處理的情況。從1959年開(kāi)始，研究人員Market以及Moller第一次證實(shí)同工酶之后，對(duì)該領(lǐng)域的相關(guān)研究日益深入。同工酶屬于基因產(chǎn)物，其形成往往因?yàn)榻M成酶蛋白亞基的氨基酸以及各種差異性順序造成的，從1966年開(kāi)始，第一次借助于同工酶電泳對(duì)人類存在的遺傳變異實(shí)施研究。這一方式對(duì)于國(guó)外針對(duì)金花菜的相關(guān)研究中非常普遍，因?yàn)槠浔憩F(xiàn)出成本低、操作需求低等優(yōu)勢(shì)，因此，得到了非常普遍的運(yùn)用。然而這一方法得到的最終結(jié)果可能會(huì)因?yàn)榘l(fā)育情況以及外部環(huán)境而受到一定影響，同時(shí)可以有效應(yīng)用的遺傳位點(diǎn)不多，從而對(duì)樣品提出了更高的要求。

3.4? 分子標(biāo)記

針對(duì)DNA分子標(biāo)記的相關(guān)研究從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，遺傳多態(tài)性能直接以DNA的形式反應(yīng)出來(lái)，DNA分子標(biāo)記通常來(lái)說(shuō)會(huì)借助于電泳譜帶的方式來(lái)反映出不同個(gè)體存在的變化，屬于遺傳學(xué)、育種學(xué)和物種起源等相關(guān)學(xué)術(shù)問(wèn)題的關(guān)鍵性指標(biāo)。其往往會(huì)借助于DNA的方式呈現(xiàn)，不存在上位性效應(yīng)，也通常不會(huì)因?yàn)橥獠凯h(huán)境而受到影響;多態(tài)性基本上融入到基因組之內(nèi);不會(huì)對(duì)目標(biāo)性狀的具體情況帶來(lái)影響，和不良性一般不存在關(guān)系;也具備大部分分子標(biāo)記的共同特征。按照DNA多態(tài)性檢測(cè)方式的差異性，能夠?qū)⑵錁?biāo)記直接劃分成幾個(gè)不同的種類，DNA-DNA雜交的標(biāo)記，如RFLP標(biāo)記;PCR以及DNA標(biāo)化按照具體引物實(shí)際情況，能夠?qū)⑵鋭澐譃殡S機(jī)引物以及特殊引物兩周類型的標(biāo)記，例如RAPD標(biāo)記、ISSR標(biāo)記等和SSR標(biāo)記等、STS標(biāo)記等;PCR以及限制性酶切相融合所得到的DNA標(biāo)記，例如AFLP標(biāo)記、CAPS標(biāo)化;單核昔酸多態(tài)性標(biāo)記如ANP標(biāo)記。