





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (21): 4471-4481.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.21.016
收稿日期:2025-02-27
接受日期:2025-08-03
出版日期:2025-11-01
发布日期:2025-11-06
通信作者:
联系方式:
张帆,E-mail:zhangfan06@caas.cn。
基金资助:
ZHANG Fan1,2(
), YANG QingChuan1(
)
Received:2025-02-27
Accepted:2025-08-03
Published:2025-11-01
Online:2025-11-06
摘要:
紫花苜蓿(Medicago sativa subsp. sativa L.)作为全球最重要的豆科牧草,因其高产、优质及良好的适应性,在现代畜牧业和生态系统中扮演着不可替代的角色。然而,我国的紫花苜蓿产业长期面临着“种业卡脖子”的困境,其核心在于种质资源创新能力不足、优良自主品种供给率不高等问题。这一挑战的根源,不仅在于我国苜蓿育种工作起步较晚,技术体系相对薄弱,更深层次的原因在于紫花苜蓿本身复杂的遗传特性——其同源四倍体的高度杂合性与自交不亲和机制。系统梳理紫花苜蓿的育种历史,剖析当前研究现状,并展望未来生物技术育种方向,对加速我国苜蓿遗传改良具有重要的借鉴意义。紫花苜蓿的驯化与传播历史悠久,起源于外高加索地区,经“丝绸之路”引入我国,并在全球范围内扩散。其遗传多样性的极大丰富,得益于历史上不同地理来源种质的引入与种间/亚种间杂交,特别是与抗逆性优良的亚种黄花苜蓿(M. sativa subsp. falcata)的遗传渗入,为培育适应不同生态区的品种奠定了坚实的遗传基础。以美国为代表的发达国家,在苜蓿育种领域已建立起一套涵盖种质资源搜集、评价及新品种选育的完整体系,其发展历程已逾百年。然而,即便是育种强国,在1990年后其苜蓿产量提升也进入了平台期,显示出传统育种策略的潜力瓶颈。我国的苜蓿育种工作虽取得了长足进步,成功培育出如“中苜系列”“甘农系列”等一批适应性良好的品种,但整体仍面临严峻挑战。首先,品种数量相对匮乏(截至2024年登记品种128个,远少于美国的1 738个),这在很大程度上限制了针对我国多样化生态环境筛选最优品种的能力。其次,传统育种策略本身也限制了杂种优势的有效利用。以往,育种家常将不同地理来源的品种进行群体混合与轮回选择,这虽然在一定程度上聚合了优良基因,但也导致不同育种群体间的遗传背景趋于相似,从而削弱了通过杂交产生强优势后代的潜力。因此,突破传统育种方法的局限,引入高效的现代生物技术手段,已成为当前苜蓿育种的必然选择。近年来,以基因组学为核心的现代生物技术为破解紫花苜蓿育种难题带来了前所未有的机遇。我国在苜蓿基因组学基础研究领域已取得显著成就,完成了种质资源遗传分析、基因组图谱绘制、关键分子标记鉴定、优质种质资源开发等工作。这些基因组资源为从分子层面解析产量、品质、抗逆性等复杂性状的遗传调控网络提供了可能。展望未来,我国紫花苜蓿的育种工作应采取传统育种与现代生物技术相结合的策略,从源头创新走向精准设计的育种4.0阶段。整合基因组学、分子标记辅助选择、基因编辑等现代生物技术,开展精准、高效的分子设计育种,是解决我国苜蓿种业“卡脖子”问题、实现跨越式发展的核心路径。
张帆, 杨青川. 紫花苜蓿育种历史、现状与展望[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4471-4481.
ZHANG Fan, YANG QingChuan. The Breeding History, Current Status and Prospects of Alfalfa[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(21): 4471-4481.
| [1] |
杨青川, 孙彦. 中国苜蓿育种的历史、现状与发展趋势. 中国草地学报, 2011, 33(6): 95-101.
|
|
|
|
| [2] |
杨青川. 苜蓿种植区划及品种指南. 北京: 中国农业大学出版社, 2012.
|
|
|
|
| [3] |
|
| [4] |
孙启忠, 柳茜, 陶雅, 徐丽君. 张骞与汉代苜蓿引入考述. 草业学报, 2016, 25(10): 180-190.
doi: 10.11686/cyxb2015413 |
|
doi: 10.11686/cyxb2015413 |
|
| [5] |
|
| [6] |
|
| [7] |
|
| [8] |
|
| [9] |
|
| [10] |
|
| [11] |
|
| [12] |
|
| [13] |
师尚礼, 南丽丽, 郭全恩. 中国苜蓿育种取得的成就及展望. 植物遗传资源学报, 2010, 11(1): 46-51.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2010.01.009 |
|
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2010.01.009 |
|
| [14] |
|
| [15] |
吴永敷, 云锦凤, 马鹤林. “草原一号” 与“草原二号” 苜蓿新品种选育. 草与畜杂志, 1987, 7(6): 37.
|
|
|
|
| [16] |
|
| [17] |
|
| [18] |
|
| [19] |
|
| [20] |
|
| [21] |
|
| [22] |
USDA. Crop Production Historical Track Records. United States Department of Agriculture, National Agricultural Statistics Service, 2022:1-272.
|
| [23] |
谢华玲, 杨艳萍, 董瑜, 王台. 苜蓿国际发展态势分析. 植物学报, 2021, 56(6): 740-750.
doi: 10.11983/CBB21121 |
|
|
|
| [24] |
刘志鹏, 刘文献, 杨青川, 张博, 王增裕, 郭振飞, 付春祥, 林浩, 张志强, 黄琳凯, 等. 我国牧草育种进展及存在问题. 中国科学基金, 2023, 37(4): 528-536.
|
|
|
|
| [25] |
AOSCA alfalfa VRB variety list index [https://aosca.org/alfalfa-index/].
|
| [26] |
吴元龙, 惠凤娇, 潘振远, 尤春源, 林海荣, 李志博, 金双侠, 聂新辉. 后基因组时代发展抗除草剂作物的机遇及挑战. 中国农业科学, 2023, 56(17): 3285-3301. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.005.
|
|
|
|
| [27] |
|
| [28] |
|
| [29] |
Advancing Alfalfa Breeding and Production Research [https://www.ars.usda.gov/research/annual-report-on-science-accomplishments/fy-2019/advancing-alfalfa-breeding-and-production-research/]
|
| [30] |
Alfalfa variety ratings 2025 [https://www.alfalfa.org/pdf/2025_Alfalfa_Variety_Leaflet.pdf]
|
| [31] |
doi: S0958-1669(18)30075-2 pmid: 30268938 |
| [32] |
金京波, 王台, 程佑发, 王雷, 张景昱, 景海春, 种康. 我国牧草育种现状与展望. 中国科学院院刊, 2021, 36(6): 660-665.
|
|
|
|
| [33] |
刘志鹏, 周强, 刘文献, 张吉宇, 谢文刚, 方龙发, 王彦荣, 南志标. 中国牧草育种中的若干科学问题. 草业学报, 2021, 30(12): 184-193.
doi: 10.11686/cyxb2021314 |
|
|
|
| [34] |
陈志宏, 李新一, 王加亭, 赵金梅. 中国苜蓿种质资源保护及创新利用. 种子, 2020, 39(5): 59-63.
|
|
|
|
| [35] |
doi: 10.1038/s41467-020-16338-x pmid: 32427850 |
| [36] |
doi: S1674-2052(20)30216-1 pmid: 32673760 |
| [37] |
|
| [38] |
doi: 10.1038/s41438-020-00417-7 pmid: 33328470 |
| [39] |
|
| [40] |
|
| [41] |
|
| [42] |
|
| [43] |
|
| [44] |
doi: 10.1016/j.cell.2022.04.036 pmid: 35643084 |
| [45] |
|
| [46] |
doi: 10.1016/j.molp.2022.06.009 pmid: 35733345 |
| [47] |
|
| [48] |
|
| [49] |
doi: 10.1146/annurev-arplant-050213-035715 pmid: 24274033 |
| [50] |
doi: 10.1186/s12870-019-1770-6 pmid: 31029106 |
| [51] |
|
| [52] |
陈彩锦, 马琳, 包明芳, 张国辉, 蒋庆雪, 杨天辉, 王川, 王晓春, 高婷, 王学敏, 刘文辉. 111份紫花苜蓿种质资源萌发期抗旱性鉴定评价. 中国农业科学, 2025, 58(10): 1896-1907. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.10.003.
|
|
|
|
| [53] |
|
| [54] |
doi: 10.1186/s13059-022-02650-w pmid: 35292095 |
| [55] |
|
| [56] |
doi: 10.1038/nrg.2017.26 pmid: 28502977 |
| [57] |
doi: 10.1016/j.pbi.2005.01.001 pmid: 15752992 |
| [58] |
|
| [59] |
|
| [60] |
|
| [61] |
|
| [62] |
doi: 10.1038/s41477-018-0218-6 pmid: 30104651 |
| [63] |
doi: 10.1038/s41588-018-0319-1 pmid: 30643248 |
| [64] |
|
| [65] |
USDA National Plant Germplasm System database [https://npgsweb.ars-grin.gov/gringlobal/taxon/taxonomydetailid=104921]
|
| [66] |
Europe Cooperative Programme for Plant Genetic Resources [https://eurisco.ipk-gatersleben.de/apex/eurisco_ws/r/eurisco/home]
|
| [67] |
|
| [68] |
|
| [69] |
|
| [70] |
曾祥翠, 杨永念, 李如月, 蒋学乾, 蒋旭, 徐嫣然, 刘忠宽, 龙瑞才, 康俊梅, 杨青川, 李明娜. 紫花苜蓿MsCEP基因家族的鉴定及其调控根系生长发育功能的分析. 中国农业科学, 2024, 57(24): 4839-4853. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.002.
|
|
|
|
| [71] |
|
| [72] |
|
| [73] |
|
| [74] |
doi: 10.1111/pbi.13258 pmid: 31536663 |
| [75] |
|
| [76] |
|
| [1] | 李云丽, 刁邓超, 刘雅睿, 孙玉晨, 孟祥宇, 邬陈芳, 汪妤, 吴建辉, 李春莲, 曾庆东, 韩德俊, 郑炜君. 小麦苗期耐热性全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1663-1683. |
| [2] | 吕涛, 孙国清, 郭栋材, 陈全家, 蔡永生, 樊标星, 曲延英, 郑凯. 海岛棉纤维强度QTL紧密连锁InDel分子标记开发及效应评价[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1684-1701. |
| [3] | 罗正英, 胡鑫, 吴转娣, 钱禛锋, 田春艳, 刘新龙, 李富生. 蔗茅全基因组SSR标记特征分析与开发[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 851-863. |
| [4] | 王文娟, 师尚礼, 康文娟, 杜媛媛, 殷辰. 干旱胁迫下陇中紫花苜蓿对外源精胺的生理响应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 676-691. |
| [5] | 张天雨, 李白, 藏金萍, 曹宏哲, 董金皋, 邢继红, 张康. 灰葡萄孢HMG家族基因的全基因组鉴定与表达规律分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 704-718. |
| [6] | 周广飞, 马亮, 马璐, 张舒钰, 章慧敏, 宋旭东, 张振良, 陆虎华, 郝德荣, 冒宇翔, 薛林, 陈国清. 玉米苞叶性状全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 431-442. |
| [7] | 陈天晓, 曹榕, 宋倩楠, 胡亮亮, 王素华, 王丽侠, 程须珍, 陈红霖. 小豆种质资源苗期耐盐性综合评价及耐盐种质筛选[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4317-4332. |
| [8] | 高荣, 李恒宇, 陈丽娟, 马晖玲. 5‑AzaC缓解紫花苜蓿盐碱胁迫的生理效应及其对DNA甲基化酶基因表达的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4482-4496. |
| [9] | 吕缓缓, 李如月, 刘青松, 许蕾, 徐嫣然, 于浩洁, 郭长虹, 龙瑞才. 紫花苜蓿MsKTI3基因克隆及耐盐功能分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4497-4511. |
| [10] | 杨永念, 曾祥翠, 刘青松, 李如月, 龙瑞才, 陈林, 王雪, 何飞, 康俊梅, 李明娜. 盐碱胁迫下的紫花苜蓿幼苗蛋白组差异分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4512-4527. |
| [11] | 黄红梅, 王思琦, 杨青川, 郭长虹, 王雪. 磷转运蛋白MsPT5调控紫花苜蓿磷吸收利用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(21): 4544-4556. |
| [12] | 武书羽, 衡燕芳, 于太飞, 王世佳, 于思佳, 李园, 胡正, 张辉, 孙现军, 黎亮, 姜奇彦. 玉米自然群体苗期耐盐性鉴定及耐盐相关基因分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(20): 4085-4099. |
| [13] | 陈永先, 陈瑞江, 都艺芝, 术钧捷, 陈晚霞, 赵梓含, 王季春, 杜康, 张凯. 耐旱甘薯种质资源的筛选与鉴定[J]. 中国农业科学, 2025, 58(2): 214-237. |
| [14] | 包明芳, 秦燕, 陈彩锦, 张尚沛, 张国辉, 沙晓弟. 111份紫花苜蓿种质资源苗期表型抗旱性鉴定评价[J]. 中国农业科学, 2025, 58(19): 3825-3836. |
| [15] | 郭孟泽, 张磊, 孙平平, 江彪, 闫晋强, 李正男. ToLCNDV广东冬瓜分离物的分子特征及其遗传演化规律[J]. 中国农业科学, 2025, 58(19): 3890-3904. |
|
||