羊草又名碱草[1]，营养价值高，适口性好[2]，具有耐旱、耐寒、耐盐碱等特性[3]，是北方草甸草原的优势物种，具有广泛的生态适应性，也是退化草地生态修复及人工草地建设中的优势草种。近年来，畜牧业对羊草的需求量逐年递增，提高羊草的产量和营养价值对羊草在畜牧生产中的应用具有重要意义[4]。本研究在进行羊草品质性状改良育种时利用主成分性状反映羊草种质的综合品质，为羊草的遗传改良和品种选育提供参考，从而提高品质育种效率，简化育种过程中性状选择的复杂性。1材料与方法1.1试验材料供试42份羊草材料来源见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.04.021.T001表1试验材料来源编号品种名称品种来源编号品种名称品种来源1东北羊草国家寒地作物及大豆种质资源中期库22菁牧20-Y-2黑龙江省农业科学院草业研究所2吉生1号国家寒地作物及大豆种质资源中期库23菁牧21-B2黑龙江省农业科学院草业研究所3农菁11号黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院24菁牧21-B5黑龙江省农业科学院草业研究所4菁牧3号黑龙江省农业科学院草业研究所25菁牧21-B9黑龙江省农业科学院草业研究所5菁牧6号黑龙江省农业科学院草业研究所26菁牧21-Y-4黑龙江省农业科学院草业研究所6菁牧11号黑龙江省农业科学院草业研究所27菁牧21移-1黑龙江省农业科学院草业研究所7菁牧12号黑龙江省农业科学院草业研究所28菁牧21移-3黑龙江省农业科学院草业研究所8菁牧2Y-19黑龙江省农业科学院草业研究所29菁牧21移-5黑龙江省农业科学院草业研究所9菁牧22-2黑龙江省农业科学院草业研究所30菁牧21移-6黑龙江省农业科学院草业研究所10菁牧38-15黑龙江省农业科学院草业研究所31菁牧21移-7黑龙江省农业科学院草业研究所11菁牧53-16黑龙江省农业科学院草业研究所32菁牧21移-8黑龙江省农业科学院草业研究所12菁牧58-6黑龙江省农业科学院草业研究所33菁牧21Z1黑龙江省农业科学院草业研究所13菁牧58-11黑龙江省农业科学院草业研究所34菁牧21Z4黑龙江省农业科学院草业研究所14菁牧62-3黑龙江省农业科学院草业研究所35菁牧21Z6黑龙江省农业科学院草业研究所15菁牧64-2黑龙江省农业科学院草业研究所36菁牧21Z10黑龙江省农业科学院草业研究所16菁牧65-3黑龙江省农业科学院草业研究所37菁牧21Z16黑龙江省农业科学院草业研究所17菁牧19-103黑龙江省农业科学院草业研究所38菁牧21Z21黑龙江省农业科学院草业研究所18菁牧20PVC12黑龙江省农业科学院草业研究所39菁牧21Z26黑龙江省农业科学院草业研究所19菁牧20PVC33黑龙江省农业科学院草业研究所40菁牧21Z31黑龙江省农业科学院草业研究所20菁牧20PVC121黑龙江省农业科学院草业研究所41菁牧M310黑龙江省农业科学院草业研究所21菁牧20Y-124黑龙江省农业科学院草业研究所42菁牧YC-49黑龙江省农业科学院草业研究所1.2试验设计试验在2021年4月28日于哈尔滨市道外区民主乡黑龙江省农业科学院草业所试验基地进行。羊草采用人工条播，播深1.5~2.0 cm，行距30 cm，小区间距60 cm，随机区组排列，3次重复，小区面积15 m2（3 m×5 m），2022年6月份在羊草抽穗期进行取样测定。试验材料全部按常规标准进行田间种植及管理。1.3测定指标及方法木质素（CX）、糖类（Sugars）、NDF可消化率（dNDF48 h）、体外48 h干物质消化率（IVTDMD48 h）、非纤维性碳水化合物（NFC）、体外NDF可消化率（NDFd48 h）及产奶量（Mp）由蓝德雷（北京）饲草饲料品质检测实验室测定。干物质（DM）、粗灰分（Ash）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、钙（Ca）、磷（Ｐ）、钾（K）及镁（Mg）含量参照AOAC（1980）[5]常规方法测定；采用纤维滤袋法[6-8]（Ankom Ⅱ00i）测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。计算相对饲喂价值（RFV）[9-10]。RFV=DMI×DDM/1.29(1)DMI=120/NDF(2)DDM=88.9-0.779×ADF(3)式中：DMI为干物质的随意采食量（%BW）；DDM为可消化干物质含量（%DM）；除以1.29旨在使盛花期苜蓿的RFV为100。采用WEISS等[11]的方法计算总可消化养分（TDN）。TDN=0.98×(100-NDFn-CP-Ash-EE)+0.93×CP+2.25×(EE-1)+0.75×(NDFn-ADL)×[1-(ADL/NDFn)0.667]-7(4)式中：NDFn为无氮中性洗涤纤维（NDFn=NDF-NDIP），各组分的单位为DM基础的百分含量（%DM）。在TDN基础上，依据NRC（2016）[12]、PERRY等[13]、UNDERSANDER等[14]的方法，计算消化能（DE）、代谢能（ME）、维持净能（NEM）、产奶净能（NEL）和增重净能（NEG）。ME=0.82×DE(5)NEM=1.37×ME-0.138×ME2+0.105×ME3-1.12(6)NEG=1.42×ME-0.174×ME2+0.012 2×ME3-1.65(7)NEL=[0.926 5-(0.007 93×ADF)]/0.453 6(8)相对牧草价值（RFQ）按照公式（9）计算。RFQ=DMI×TDN/1.23(9)1.4数据统计与分析采用Excel 2020软件及SPSS 27软件对试验数据进行整理及分析，取各性状测试结果3次重复的平均值进行描述、相关性及主成分分析[15]。2结果与分析2.1羊草品质性状描述结果（见表2）由表2可知，CP、Sugars和EE含量分别为8.25%~14.47%、0.55%~7.60%和2.09%~2.86%。羊草中NFC含量平均为（12.64±2.50）%，表明羊草的碳水化合物利用率较高。本试验主要测定了4种矿质元素，其中K含量平均值最高，Ca、P和Mg元素含量相当，表明羊草全生育期需钾量高于其他3种元素，在栽培过程中要重视钾肥的投入。羊草平均NDF含量为（69.94±2.94）%，ADF含量平均为（36.65±2.00）%；羊草的NDFd48 h平均为（45.48±2.95）%，其范围为40.19%~58.60%。IVTDMD48 h是羊草品质的重要性状，试验测得羊草的IVTDMD48 h为（61.61±3.30）%，其范围为55.23%~72.24%，表明所测试羊草材料的动物饲养营养价值较好。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.04.021.T002表2羊草品质性状描述结果项目平均值±标准差极差最小值最大值项目变异系数/%Ash/%6.96±0.874.134.828.95Ash13EE/%2.30±0.150.772.092.86EE7CP/%10.67±1.416.228.2514.47CP13CX/%1.70±0.462.240.422.66CX27Sugars/%4.10±1.607.050.557.60Sugars39ADF/%36.65±2.008.4331.6740.10ADF5NDF/%69.94±2.9413.3862.1075.48NDF4dNDF48 h/%31.78±1.939.5827.4437.02dNDF48 h6IVTDMD48 h/%61.61±3.3017.0155.2372.24IVTDMD48 h5Ca/%0.18±0.050.250.100.35Ca25P/%0.23±0.020.090.170.26P10K/%1.80±0.291.181.082.26K16Mg/%0.19±0.020.120.150.27Mg13NFC/%12.64±2.5010.448.2218.66NFC20NDFd48 h/%45.48±2.9518.4140.1958.60NDFd48 h6TDN/%44.38±2.5914.0040.0054.00TDN6NEL/%1.14±0.050.211.051.26NEL4NEM/%1.00±0.070.400.871.27NEM7NEG/%0.28±0.070.400.150.55NEG27RFV80.50±5.6525.0071.0096.00RFV7RFQ62.79±8.7850.0050.00100.00RFQ14Mp/t DM995.62±77.06373.00858.001 231.00Mp82.2羊草品质性状相关分析（见表3）由表3可知，EE与CP、Sugars、RFV指标呈极显著正相关（P0.01），与ADF和NDF指标呈极显著负相关（P0.01），表明EE在羊草的品质性状中占重要作用；CP与Ca、Mg指标呈显著正相关（P0.05），与ADF和NDF含量呈极显著负相关（P0.01）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.04.021.T003表3羊草品质性状相关分析项目EECPCXSugarsADFNDFCaPKMgNELNEMNEGRFVRFQEE1.000CP0.481**1.000CX-0.414**-0.461**1.000Sugars0.396**-0.1750.2171.000ADF-0.805**-0.562**0.205-0.549**1.000NDF-0.822**-0.521**0.109-0.597**0.948**1.000Ca0.719**0.560**0.0480.412**-0.699**-0.828**1.000P-0.0740.362*-0.562**-0.809**0.2310.289-0.2931.000K-0.1330.250-0.450**-0.815**0.336*0.348*-0.322*0.934**1.000Mg0.449**0.867**-0.427**-0.294-0.371*-0.373*0.508**0.422**0.330*1.000NEL0.776**0.411**-0.2080.721**-0.895**-0.895**0.687**-0.416**-0.533**0.2551.000NEM0.861**0.520**-0.480**0.451**-0.866**-0.860**0.626**-0.050-0.1780.413**0.905**1.000NEG0.863**0.521**-0.481**0.451**-0.867**-0.862**0.628**-0.053-0.1800.414**0.905**0.999**1.000RFV0.832**0.559**-0.1620.557**-0.977**-0.990**0.796**-0.250-0.329*0.399**0.900**0.878**0.880**1.000RFQ0.874**0.554**-0.516**0.295-0.822**-0.829**0.628**0.101-0.0070.470**0.803**0.972**0.972**0.849**1.000注：“*”表示显著相关（P0.05），“**”表示极显著相关（P0.01）。2.3羊草品质相关性状的主成分分析结果羊草品质相关性状的主成分及特征值累积结果见表4。由表4可知，利用初始特征值提取前3个主成分的累积贡献率达到90.196%，其中第1主成分的贡献率最大，达56.244%，第2主成分的贡献率为26.297%，第3主成分的贡献率为7.655%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.04.021.T004表4羊草品质相关性状的主成分及特征值累积结果成分初始特征值提取载荷平方和总计方差累积总计方差累积112.37456.24456.24412.37456.24456.24425.78526.29782.5415.78526.29782.54131.6847.65590.1961.6847.65590.19640.9794.44894.64450.3741.69996.34360.2911.32197.66470.1500.68198.34480.1210.55198.89690.0960.43799.333100.0620.28399.616110.0430.19599.811120.0170.07599.886130.0090.04299.928140.0080.03799.965150.0030.01599.980160.0020.01099.989170.0010.00599.994180.0010.00399.997190.0000.00299.999200.0000.001100.000210.0220.000100.000220.0030.015100.000所有品质性状在各主成分上的特征向量见表5。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.04.021.T005表5主成分载荷矩阵项目主成分123Mp0.972-0.091-0.164NEG0.9690.133-0.191NEM0.9680.135-0.194RFV0.961-0.1080.170TDN0.9600.125-0.206IVTDMD48 h0.9600.1130.084NDF-0.9530.150-0.188NEL0.941-0.267-0.109ADF-0.9370.106-0.115RFQ0.9350.296-0.139EE0.8920.134-0.006Ca0.768-0.1360.492CP0.5630.4700.518P-0.1820.9420.026K-0.2830.8970.079dNDF48 h-0.1020.853-0.470Sugars0.540-0.757-0.217NDFd48 h0.5640.732-0.329CX-0.336-0.6940.381NFC0.677-0.687-0.166Ash0.2000.6770.269Mg0.4390.5580.535由表5可知，主成分1中载荷较高且为正值的性状有EE、Sugars、TDN、NFC、IVTDMD48 h、NEG、NEM和RFV，载荷较高且为负值的性状有CX、ADF和NDF，表明主成分1体现了羊草的营养及饲用价值。主成分2中载荷较高且为正值的性状有K、P、Mg及Ash含量，表明这一主成分是羊草微量元素及灰分的集中体现。主成分3中只有与CP相关的Ca和Mg的载荷较高，因此这一主成分可以解释羊草品质中的CP性状。3讨论3.1羊草品质指标间的相关性分析本试验发现，EE与CP、Sugars、RFV、ADF及NDF等指标与羊草品质性状组成遗传相关，其中Sugars、EE及CP含量和IVTDMD48 h及总消化养分、体外可消化率、产奶量、净能和相对价值等性状间均达显著或极显著正相关，这些性状可作为正面效应的一组；而CX、洗涤纤维及其消化率与以上这些品质性状之间均达到极显著负相关，且其内部均达到极显著正相关，表明这些性状可作为负面效应的一组。3.2羊草品质的相对饲喂价值分析RFV是由美国饲草和草原理事会下属的干草市场特别工作组提出的用于粗饲料质量评定的指数[16-17]，由NDF和ADF共同决定[18-19]。NDF和ADF分别是指不溶于中性洗涤剂和酸性洗涤剂的物质[19-21]。NDF代表饲料对牛瘤胃的填充能力，羊草饲料中适量的NDF对维持瘤胃正常的发酵功能具有重要作用[22]。NDF含量越高，填充能力越强，采食量越低；反之，NDF含量越低，则动物的采食量越高，其被利用的程度越高[23-25]。ADF与动物的消化率有关，其含量越高，消化率越低。因此，RFV越高，羊草采食量越高[26]。木质素是不能被动物消化的部分，是限制羊草被消化利用的主要因素，因此木质素含量越低越好[27]。3.3羊草的消化率及能量品质的改良空间分析品质性状改良是羊草品种选育的重点。本研究中，遗传变异分析显示，NFC、Ca、CX、Sugars及NEM等性状变异系数较大，表明这些性状通过外部环境优化可以实现小幅度改善，结合品种优化组合可实现遗传改良[28-29]。消化率及能量品质方面的性状，尤其是TDN、IVTDMD48 h、NDFd48 h、NEL及NEM等性状的改良空间较小[30-31]。进行羊草种质品质育种，很难全面衡量各品质性状，要有针对性地进行相关性状的适度改良，应根据育种目标，选择目标主成分中载荷较大的性状进行组合[32-33]。要有目的性地考虑相关性状间的关系，特别要注意显著负相关性状间的协调平衡，按照主成分特征的累积贡献合理取舍。4结论本试验结果显示，所选羊草粗蛋白、钙、木质素和糖类等性状在品种遗传选育进程中具有较大的改良空间，而消化率和能量品质相关性状难以得到遗传改良。