1、第 32 卷 第 6 期Vol.32，No.6100-1112023 年 6 月草业学报ACTA PRATACULTURAE SINICA冯华昊，王涵，周建祯，等.白三叶耐铝种质筛选及耐铝评价指标分析.草业学报，2023，32（6）：100111.FENG Hua-hao，WANG Han，ZHOU Jian-zhen，et al.Screening of Al-tolerant white clover germplasm and analysis of Al-tolerance evaluation indexes.Acta Prataculturae Sinica，2023，32（6）：
2、100111.白三叶耐铝种质筛选及耐铝评价指标分析冯华昊，王涵，周建祯，张晗，唐韬，彭燕*（四川农业大学草业科技学院，四川 成都 611130）摘要：为评价西南地区白三叶种质耐铝性强弱，发掘优异材料，试验以采自四川、贵州地区的 82份白三叶种质和生产中应用广泛的国审品种 海法（Haifa）、胡依阿（Huia）为供试材料，使用水培方法，观测不同种质在铝胁迫（4 mmol L-1）15 d的生长状况，利用隶属函数法初步筛选耐铝性差异材料。试验进一步通过观测 9份初筛种质铝胁迫下的生长及生理变化，采用隶属函数法计算不同种质耐铝得分，采用主成分分析法分析不同耐铝评价指标贡献率，结合根尖苏木精染色结果，
3、对白三叶种质进行耐铝性综合评价。结果表明：铝胁迫可引起供试白三叶株高、根长、干重、绿值、相对叶片含水量、叶绿素含量、最大光能转化效率及叶片健康指数显著下降（P0.05）；相对电导率和丙二醛含量显著增加（P0.05）；根尖活性铝含量增加。材料 Tr016、Tr056、Tr060、Tr062、Tr077生长指标相对值的隶属函数得分排名靠前；而 Tr009、Tr021、Tr040、Tr048、Tr075 得分排名靠后。综合评价结果显示，材料 Tr016、Tr060具有较强的耐铝性，而 Tr021耐铝性较弱；主成分分析表明，铝胁迫下白三叶相对株高、相对根长和相对干重可作为生长鉴定指标，而光合参数（叶绿
4、素含量、最大光能转化效率、叶片健康指数）及丙二醛含量可作为生理鉴定指标。该研究可为白三叶种质资源苗期耐铝性评价和新品种选育提供参考与基础材料。关键词：白三叶；种质资源；铝胁迫；耐铝评价指标；隶属函数法Screening of Al-tolerant white clover germplasm and analysis of Al-tolerance evaluation indexesFENG Hua-hao，WANG Han，ZHOU Jian-zhen，ZHANG Han，TANG Tao，PENG Yan*College of Grassland Science and Technol
5、ogy，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，ChinaAbstract：In this study，we selected 82 white clover germplasm lines from Sichuan and Guizhou，as well as the widely used cultivars Haifa and Huia to evaluate the aluminum（Al）tolerance of white clover germplasm resources in southwest China，with a
6、view to identifying superior germplasm resources for this region.Hydroponics was used to observe the growth parameters of different germplasm lines under Al exposure（4 mmol L1）for 15 days at the seedling stage，then we preliminarily screened nine lines with differing Al tolerance by subordinate funct
7、ion analysis.We further observed the growth and physiological changes of nine germplasm lines under Al tolerance.Subordinate function analysis was used to calculate the Al tolerance scores of the nine selected germplasm lines and principal component analysis was used to compare the contribution rate
8、s of different evaluation indexes，and hematoxylin staining was carried out to observe the active Al content of the germplasm lines.It was found that the growth and physiological performance of white clover were inhibited when the white clover germplasm lines suffered from Al toxicity.With Al toxicit
9、y，the shoot length（SL），root length（RL），dry weight（DW），greenness（G），DOI：10.11686/cyxb2022275http：/收稿日期：2022-06-28；改回日期：2022-07-29基金项目：天府杰出科学家项目（NO.1863）和四川省产业技术体系创新团队项目（NO.SCCXTD-2020-16）资助。作者简介：冯华昊（1996-），男，四川成都人，在读硕士。E-mail： 通信作者 Corresponding author.E-mail：第 32 卷第 6 期草业学报 2023 年relative water cont
10、ent（RWC），chlorophyll content（Chl），photochemical efficiency（Fv/Fm），and performance index（PI）of white clover were significantly decreased（P0.05）；While the electrolyte leakage（EL）and malondialdehyde content（MDA）of white clover were significantly increased（P0.05）and the root tips of white clover were st
11、ained with hematoxylin.The preliminary evaluation of relative growth indexes showed that the white clover germplasm lines with strongest Al tolerance were Tr016，Tr056，Tr060，Tr062，and Tr077，while Tr009，Tr021，Tr040，Tr048，and Tr075 had relatively weak Al tolerance.The multivariate evaluation further co
12、nfirmed Tr016 and Tr060 had the strongest Al tolerance，on the contrary，Tr021 had poor at Al tolerance.The principal component analysis suggested that，for the Al tolerance evaluation of white clover，the relative SL，RL and DW could be regarded as growth identification indexes，while identification inde
13、xes for physiological stress could use photosynthetic parameters（Chl，Fv/Fm，PI）and MDA.The results provide data on white clover Al tolerance to support selection and breeding decisions，as well as a reference information for evaluation systems to detect Al tolerance.Key words：white clover；germplasm re
14、sources；aluminum tolerance；Al-tolerance evaluation indexes；subordinate function近年来，由于工业废气的过量排放和含氮化肥的过度施用，大量的 H+，NH4+，NO3-和 SO42-进入土壤，加剧土壤酸化，我国可利用土地酸化问题日趋严重1。在土壤酸化的过程中，固定在土壤中的铝会被释放，抑制植物生长，研究表明，Al3+首先会与细胞壁上的果胶结合，形成铝聚合物，限制细胞伸长2；同时过量的 Al3+会取代 Mg2+、K+、Zn2+等交换性阳离子，扰乱植物对矿质营养的吸收利用3-5；此外，进入叶片细胞的 Al3+会导致叶绿体片层
15、结构降解，光合速率下降6。因此，铝毒害已成为土壤酸化过程中造成作物减产的重要因素之一。白三叶（Trifolium repens）为温带多年生优良豆科草种，具有优质、高产、适应性广等特点，广泛栽培于我国南方地区及其他畜牧业发达国家。除用作饲草外，白三叶也因其匍匐生长，扩展能力强、再生速度快及高效固氮等特性，广泛应用于城镇园林绿化、水土保持、培肥地力等环境保护和生态建设工程中7。在土壤酸化日益严重的南方地区，铝毒害对白三叶生长和产量的影响愈加凸显8。近年来国内学者对白三叶资源的调研发现，在我国酸性土壤主要分布区的云贵高原和四川盆地周边，野生白三叶资源十分丰富，其分布的土壤类型多样，蕴藏优良耐酸铝白
16、三叶种质资源的可能性较大9-10，但未能得到有效开发利用。为此，本课题组多年来广泛开展西南地区野生白三叶资源的收集和系统评价工作，以期筛选出优良耐铝种质，为耐铝品种选育提供材料支撑。目前，我国普遍采用多指标综合评价法进行种质资源抗性评价11-14，其不仅能弥补单一指标评价的局限性，也能反映出对应指标在评价体系中的贡献度，提高筛选结果的可信度。常见的评价方法包括主成分分析法和隶属函数法等15。我国草类植物耐铝性研究开展较晚，耐铝评价体系在紫花苜蓿（Medicago sativa）等草种中初步建成16-17，但仍需进一步完善。研究表明，植株的生长状况、生物量及根尖苏木精染色程度可作为耐铝性评价的有效指标，但缺乏在白三叶耐铝性评价中的验证18-19。此外，关于白三叶资源耐铝性评价的研究，目前主要针对国外资源及商品种，国内资源的相关研究少见报道20。因此，深入开展我国野生白三叶资源耐铝性评价，并建立有效的评价指标和方法体系，对发掘耐铝种质具有重要的指导意义。1材料与方法1.1试验材料84份白三叶供试材料见表 1，野生种质资源于 2019年在四川、贵州地区采集，并按照采集先后顺序依次编号，国审品