甘藍型油菜裂角性快速鑒定的方法及其應用

彭琦+張潔夫+張維+陳松

摘要：采用改良的隨機碰撞法對162份常規油菜品種和219份高世代自交系材料的裂角性進行鑒定。結果發現，抗裂角材料的數量在常規品種中占比為25.3%，在自交系中占比為21.9%，與前人的研究結果相比，抗裂角性好的品種占比越來越高，抗裂角已經成為我國當前油菜育種的重要目標之一，而改良的隨機碰撞法可以為油菜裂角性評價和抗裂角品種選育提供技術依據。

關鍵詞：甘藍型油菜；抗裂角；隨機碰撞法；裂角指數

中圖分類號：S634.303文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0128-03

油菜是我國最主要的油料作物，常年種植面積在666.7萬hm2左右，產量在1300萬t左右。長期以來，我國油菜種植面積和總產量均居世界第一，占世界油菜種植面積和總產量的20%左右。近年來，隨著我國工業化進程的提高和農業現代化的發展，農業勞動力密集型產業已經開始轉移，傳統的油菜生產方式已經受到勞動力成本不斷提高和油菜機械化發展相對滯后所帶來的影響，油菜種植面積已經呈現逐年下滑的趨勢。油菜的機械化面臨來自機械化移栽和收獲兩方面的挑戰，而油菜品種的抗裂角性差是當前油菜機械化收獲中最突出的問題[1-2]。由于影響油菜裂角的因素較多，裂角過程復雜，準確評價抗裂角性狀一直是育種家關注的問題。目前油菜抗裂角性鑒定方法主要有田間直測法、彎曲法、變速電機分裂法、鐘擺法、拉裂法和隨機碰撞法等[2-5]。本研究在前人方法的基礎上，對隨機碰撞法進行改進，建立了一套操作性強的快速鑒定方法。利用該方法對國內搜集的381份甘藍型油菜核心種質資源材料進行抗裂角性鑒定，并分析了這些品種和材料抗裂角指數的變異范圍，展示了我國油菜抗裂角育種的發展現狀。

1材料與方法

1.1材料

甘藍型油菜核心資源材料共計381份，由江蘇省農業科學院經濟作物研究所提供，其中常規油菜品種162份，高世代自交系材料219份。

1.2試驗儀器

DHZ-CA大容量恒溫振蕩器（江蘇太倉實驗設備廠）、計時器、方形塑料容器、鋼珠等。

1.3試驗方法

材料種植：381份材料于2012年10月全部播種于江蘇省農業科學院溧水植物科學基地試驗地，每份材料種植2行，每行12～15株，行距40cm，株距15cm。

取樣：黃熟期每份材料取長勢一致相鄰3株的主軸和2個分枝上的角果裝入網袋中，于常溫常壓下室內懸掛30d進行自然干燥后儲放于恒溫恒濕的生長室1d以備檢測。

改進后的隨機碰撞法：整個檢測過程在生長室中完成，隨機取20個已干燥的角果放入邊長11.5cm、高4.5cm的方形帶蓋塑料容器內，再放入50顆直徑為5mm的不銹鋼珠。蓋好蓋子后將容器放置在恒溫振蕩器（DHZ-CA型）上，轉速設置為300r/min，振幅30mm，振動2min后停下振蕩器，記錄破裂的角果數，以角果開裂或能看見油菜籽粒作為判斷破裂的標準。每份材料測試3個單株，每單株隨機取20個角果混合，共60個角果，3次試驗重復。最后計算抗裂角指數。

抗裂角指數=（20i-n1-n2-…-ni）/（20i）（n表示裂角數，i表示重復次數）。

1.4數據處理

所有數據采用Excel軟件進行分析。

2結果與分析

2.1常規油菜品種抗裂角指數變異分析

對162份常規油菜品種的抗裂角性結果進行統計后發現，平均抗裂角指數為0.47，變異范圍為0～0.98（圖1），說明各材料間的變異范圍較大，鑒定結果能較好地反映常規品種之間的差異。如果把抗裂角指數按圖2所示分成10個區間，從低到高各區間常規品種的數量分別為40、9、17、16、9、11、6、13、14、27個，說明現有的油菜常規品種中抗裂角性狀的變異趨向兩極分化，而且以抗裂角性差的品種為主。

2.2自交系材料抗裂角指數變異分析

對219份油菜高世代自交系材料的抗裂角性結果進行統計后發現，平均抗裂角指數為0.43，變異范圍也達到了0～0.98（圖3），說明各材料間的變異范圍較大，鑒定結果能較好地反映自交系材料之間的差異。如果把抗裂角指數按圖4所

示分成10個區間，從低到高各區間自交系材料的數量分別為68、13、17、9、21、15、17、11、13、35個。說明現有的油菜自交系材料當中抗裂角性狀的變異也出現兩極分化，并且以抗裂角性差的品種為主，但是中等抗性材料及高等抗性材料的數量明顯上升。

2.3常規品種和自交系材料抗裂角性比較分析

將抗裂角指數按圖5所示分成5個區間，比較常規品種和自交系材料在各區間的分布數量百分比，結果發現，育成的常規品種中25.3%為抗裂角材料，高于自交系材料；而中等抗性的材料中自交系的占比分別為16.4%和12.8%，遠高于常規品種的12.3%和11.7%，說明抗裂角性好的品種越來越多，而且以抗裂角性好作為育種目標的后備材料也越來越多；抗裂角性差的自交系材料數量比常規品種多，自交系材料、常規品種數量百分比分別為37.0%、30.2%，說明大量的自交系材料將面臨機械化育種目標的淘汰。

3討論

2012—2020年全國現代農作物種業發展規劃中對油菜產業提出的科研目標是培育適應機械化作業、年推廣面積超過6.67萬hm2的新品種10個以上，其中抗裂角性狀是科研重點之一。但由于油菜抗裂角性狀評價方法的發展相對緩慢，導致油菜育種家難以通過這一性狀進行種質篩選。目前，國內報道較多的油菜裂角性評價方法主要是拉裂法和隨機碰撞法。拉裂法主要利用拉力儀直接測定角果開裂所需要的力，以開裂力的大小來評價單個角果的抗裂角性[6-7]。該方法的結果比較直觀，但在測定過程中需要固定角果，儀器昂貴，且不易把握拉裂點，試驗重復性較差。Bruce等模擬田間角果與外界物體的碰撞情況，發明了隨機碰撞法[7]；隨后文雁成等對該方法多次進行改進，并提高了操作性和準確性[8-9]。本研究在利用隨機碰撞法進行測定的過程中發現容器的形狀和鋼珠的數量對鑒定結果產生的影響較大，利用方形的塑料容器替代圓柱體容器并適當增加鋼珠的數量能有效提高角果碰撞的隨機性。其原因在于實驗室常見搖床在振蕩時主要進行圓周運動而不是左右水平振蕩，因此鋼珠和角果在圓柱體容器內運動軌跡多為圓周形，這會降低角果與鋼珠碰撞的隨機性和碰撞概率，導致角果的裂角指數偏低，而方形容器能不停地改變鋼珠和角果的運動軌跡，可能更接近自然狀態下田間角果與外界物體的碰撞情況。改進后的測定方法較好地反映了油菜角果的抗裂角特性，為油菜抗裂角種質資源的篩選和評價利用奠定了很好的基礎。

目前，利用裂角這一性狀對油菜種質資源進行篩選的報道還比較少。從近10年育成品種的抗裂角特性來看，抗性品種所占比重已經越來越高。文雁成等利用隨機碰撞法對國內2004年之前育成的229份甘藍型油菜品種進行抗裂角性鑒定后發現，極易裂角資源占59.39%，易裂角資源占27.07%，而抗裂角資源只占0.09%[8]，可見這一時期的抗裂角品種極少。浦惠明等利用拉力儀對2006—2007年大面積推廣或參加區試的286份材料的裂角力進行測定，其中包括146份甘藍型雜交油菜品種和140份常規油菜品種，結果發現不管是雜交品種還是常規品種，其裂角力都是以較抗品種的數量占多數，易裂角或抗裂角的品種數量相對較少，但抗裂角品種數量占比較2004年之前的品種明顯增加，其中常規油菜品種的抗裂角資源占6.42%[10]。本研究中搜集的381份材料主要來自2012年之前國內育成的核心種質資源，通過改進后的隨機碰撞法測定后發現抗性品種的數量進一步增加，其中常規油菜品種的抗性品種占比達到了25.3%，自交系的抗性品種占比達到了21.9%。此外，自交系作為育種的中間材料，其較抗裂角材料的數量也呈現上升趨勢，未來可能涌現更多抗裂角的品種。利用隨機碰撞法進行抗裂角種質資源篩選時發現，所測定的不同品種、材料間存在較大的變異，因此從現有材料中篩選出抗裂角性好、適宜機械化收割的品種，從而實現我國油菜育種的中遠期目標是可能的。

參考文獻：

[1]黃小毛，宗望遠.油菜聯合收獲的研究現狀及發展趨勢[J].農業工程，2012，2（1）：14-19.

[2]文雁成，傅廷棟，涂金星，等.油菜抗裂角研究進展[J].植物遺傳資源學報，2009，10（1）：140-145.[HJ1.72mm]

[3]孫超才，王偉榮，李延莉，等.適應機械收獲的雙低油菜新品種滬油17的選育[J].中國油料作物學報，2005，27（3）：16-17.

[4]SquicesTM，GruwelMLH，ZhouR，etal.DehydrationanddehiscenceinsiliquesofBrassicanapusandBrassicarapa[J].CanadianJournalofBotany，2003，81（3）：248-254.

[5]LiuXY，MacmillanRH，BurrowRP.Pendulumtestforevaluationoftherupturestrengthofseedsiliquae[J].JournalofTextureStudies，1994，25（2）：179-189.

[6]MorganCL，BruceDM，ChildR，etal.GeneticvariationforpodshatterresistanceamonglinesofoilseedrapedevelopedfromsyntheticB.napus[J].FieldCropsResearch，1998，58（2）：153-165.

[7]BruceDM，FarrentJW，MorganCL，etal.Determiningtheoilseedrapepodstrengthneededtoreduceseedlossduetopodshatter[J].BiosystemsEngineering，2002，81（2）：179-184.

[8]文雁成，傅廷棟，涂金星，等.甘藍型油菜抗裂角品種（系）的篩選與分析[J].作物學報，2008，34（1）：163-166.

[9]彭鵬飛，李云昌，梅德圣，等.油菜抗裂角性鑒定方法的改進及試驗[J].農業工程學報，2013，29（21）：19-25.

[10]浦惠明，龍衛華，高建芹，等.甘藍型油菜角果的抗裂角特性及其相關分析[J].中國油料作物學報，2013，35（5）：469-475.

目前，利用裂角這一性狀對油菜種質資源進行篩選的報道還比較少。從近10年育成品種的抗裂角特性來看，抗性品種所占比重已經越來越高。文雁成等利用隨機碰撞法對國內2004年之前育成的229份甘藍型油菜品種進行抗裂角性鑒定后發現，極易裂角資源占59.39%，易裂角資源占27.07%，而抗裂角資源只占0.09%[8]，可見這一時期的抗裂角品種極少。浦惠明等利用拉力儀對2006—2007年大面積推廣或參加區試的286份材料的裂角力進行測定，其中包括146份甘藍型雜交油菜品種和140份常規油菜品種，結果發現不管是雜交品種還是常規品種，其裂角力都是以較抗品種的數量占多數，易裂角或抗裂角的品種數量相對較少，但抗裂角品種數量占比較2004年之前的品種明顯增加，其中常規油菜品種的抗裂角資源占6.42%[10]。本研究中搜集的381份材料主要來自2012年之前國內育成的核心種質資源，通過改進后的隨機碰撞法測定后發現抗性品種的數量進一步增加，其中常規油菜品種的抗性品種占比達到了25.3%，自交系的抗性品種占比達到了21.9%。此外，自交系作為育種的中間材料，其較抗裂角材料的數量也呈現上升趨勢，未來可能涌現更多抗裂角的品種。利用隨機碰撞法進行抗裂角種質資源篩選時發現，所測定的不同品種、材料間存在較大的變異，因此從現有材料中篩選出抗裂角性好、適宜機械化收割的品種，從而實現我國油菜育種的中遠期目標是可能的。

參考文獻：

[1]黃小毛，宗望遠.油菜聯合收獲的研究現狀及發展趨勢[J].農業工程，2012，2（1）：14-19.

[2]文雁成，傅廷棟，涂金星，等.油菜抗裂角研究進展[J].植物遺傳資源學報，2009，10（1）：140-145.[HJ1.72mm]

[3]孫超才，王偉榮，李延莉，等.適應機械收獲的雙低油菜新品種滬油17的選育[J].中國油料作物學報，2005，27（3）：16-17.

[4]SquicesTM，GruwelMLH，ZhouR，etal.DehydrationanddehiscenceinsiliquesofBrassicanapusandBrassicarapa[J].CanadianJournalofBotany，2003，81（3）：248-254.

[5]LiuXY，MacmillanRH，BurrowRP.Pendulumtestforevaluationoftherupturestrengthofseedsiliquae[J].JournalofTextureStudies，1994，25（2）：179-189.

[6]MorganCL，BruceDM，ChildR，etal.GeneticvariationforpodshatterresistanceamonglinesofoilseedrapedevelopedfromsyntheticB.napus[J].FieldCropsResearch，1998，58（2）：153-165.

[7]BruceDM，FarrentJW，MorganCL，etal.Determiningtheoilseedrapepodstrengthneededtoreduceseedlossduetopodshatter[J].BiosystemsEngineering，2002，81（2）：179-184.

[8]文雁成，傅廷棟，涂金星，等.甘藍型油菜抗裂角品種（系）的篩選與分析[J].作物學報，2008，34（1）：163-166.

[9]彭鵬飛，李云昌，梅德圣，等.油菜抗裂角性鑒定方法的改進及試驗[J].農業工程學報，2013，29（21）：19-25.

[10]浦惠明，龍衛華，高建芹，等.甘藍型油菜角果的抗裂角特性及其相關分析[J].中國油料作物學報，2013，35（5）：469-475.

目前，利用裂角這一性狀對油菜種質資源進行篩選的報道還比較少。從近10年育成品種的抗裂角特性來看，抗性品種所占比重已經越來越高。文雁成等利用隨機碰撞法對國內2004年之前育成的229份甘藍型油菜品種進行抗裂角性鑒定后發現，極易裂角資源占59.39%，易裂角資源占27.07%，而抗裂角資源只占0.09%[8]，可見這一時期的抗裂角品種極少。浦惠明等利用拉力儀對2006—2007年大面積推廣或參加區試的286份材料的裂角力進行測定，其中包括146份甘藍型雜交油菜品種和140份常規油菜品種，結果發現不管是雜交品種還是常規品種，其裂角力都是以較抗品種的數量占多數，易裂角或抗裂角的品種數量相對較少，但抗裂角品種數量占比較2004年之前的品種明顯增加，其中常規油菜品種的抗裂角資源占6.42%[10]。本研究中搜集的381份材料主要來自2012年之前國內育成的核心種質資源，通過改進后的隨機碰撞法測定后發現抗性品種的數量進一步增加，其中常規油菜品種的抗性品種占比達到了25.3%，自交系的抗性品種占比達到了21.9%。此外，自交系作為育種的中間材料，其較抗裂角材料的數量也呈現上升趨勢，未來可能涌現更多抗裂角的品種。利用隨機碰撞法進行抗裂角種質資源篩選時發現，所測定的不同品種、材料間存在較大的變異，因此從現有材料中篩選出抗裂角性好、適宜機械化收割的品種，從而實現我國油菜育種的中遠期目標是可能的。

參考文獻：

[1]黃小毛，宗望遠.油菜聯合收獲的研究現狀及發展趨勢[J].農業工程，2012，2（1）：14-19.

[2]文雁成，傅廷棟，涂金星，等.油菜抗裂角研究進展[J].植物遺傳資源學報，2009，10（1）：140-145.[HJ1.72mm]

[3]孫超才，王偉榮，李延莉，等.適應機械收獲的雙低油菜新品種滬油17的選育[J].中國油料作物學報，2005，27（3）：16-17.

[4]SquicesTM，GruwelMLH，ZhouR，etal.DehydrationanddehiscenceinsiliquesofBrassicanapusandBrassicarapa[J].CanadianJournalofBotany，2003，81（3）：248-254.

[5]LiuXY，MacmillanRH，BurrowRP.Pendulumtestforevaluationoftherupturestrengthofseedsiliquae[J].JournalofTextureStudies，1994，25（2）：179-189.

[6]MorganCL，BruceDM，ChildR，etal.GeneticvariationforpodshatterresistanceamonglinesofoilseedrapedevelopedfromsyntheticB.napus[J].FieldCropsResearch，1998，58（2）：153-165.

[7]BruceDM，FarrentJW，MorganCL，etal.Determiningtheoilseedrapepodstrengthneededtoreduceseedlossduetopodshatter[J].BiosystemsEngineering，2002，81（2）：179-184.

[8]文雁成，傅廷棟，涂金星，等.甘藍型油菜抗裂角品種（系）的篩選與分析[J].作物學報，2008，34（1）：163-166.

[9]彭鵬飛，李云昌，梅德圣，等.油菜抗裂角性鑒定方法的改進及試驗[J].農業工程學報，2013，29（21）：19-25.

[10]浦惠明，龍衛華，高建芹，等.甘藍型油菜角果的抗裂角特性及其相關分析[J].中國油料作物學報，2013，35（5）：469-475.