甘藍(lán)型油菜抗裂角種質(zhì)篩選及其相關(guān)性狀分析

王 軍， 魏忠芬， 李德文， 王璐璐， 張?zhí)?/p>

（1.貴州省油料研究所， 貴陽550006； 2.貴州省農(nóng)業(yè)委員會， 貴陽550001）

油菜是食用油的主要來源，也是重要的工業(yè)原料和可再生能源的主要來源。油菜裂角是長期進(jìn)化過程中形成的，在種子成熟后，角果開裂以釋放出種子使后代能得以延續(xù)，但這一現(xiàn)象對生產(chǎn)卻造成了不利影響。由油菜裂果而造成的產(chǎn)量損失可占總產(chǎn)量的8%～12%，若再延遲收獲，產(chǎn)量損失甚至可高達(dá)20%以上［1］。

油菜角果易裂的特點還不利于機(jī)械化收獲，通常采用的辦法是提前收獲，這又造成油菜籽含油量下降，影響食用油的品質(zhì)。一些國家在油菜成熟前噴施甲基環(huán)己烷聚合物，阻止角果開裂，不僅增加了油菜生產(chǎn)成本，還會造成環(huán)境和食品污染，選育抗裂角油菜培育強(qiáng)優(yōu)勢品種是解決裂角的有效途徑。Kadkol［1］、Josefsson［2］、Looft［3］、Morgan［4］等國外學(xué)者利用各種方法對油菜資源和品種的抗裂角性進(jìn)行測定與分析。在國內(nèi)，何 余 堂［5］、蒲 曉 斌［6］、李 會 珍［7］、譚 小 力［8］、文 雁成［9］、張冬青［10］、彭鵬飛［11］等研究表明，我國油菜種質(zhì)資源中存在抗裂角變異材料，并由此篩選出一批雜交組合及多個抗裂角品種。本研究主要是采用彭鵬飛等［12］改進(jìn)后的隨機(jī)碰撞法對油菜品種資源及育種親本進(jìn)行抗裂角性鑒定，分析了相關(guān)性狀與抗裂角指數(shù)之間的關(guān)系，篩選抗裂角油菜種質(zhì)資源，為抗裂角的甘藍(lán)型油菜品種培育提供材料支撐。

1 材料和方法

1.1 材 料

1 198份供試材料分別來自貴州省油料研究所和貴州省油菜研究所，其中貴州省油料研究所1 138份（甘藍(lán)型油菜品系1 102份，甘藍(lán)型油菜隱性核不育系36份），貴州省油菜研究所60份（甘藍(lán)型油菜品系34份，甘藍(lán)型油菜隱性核不育系26份）。

1.2 抗裂角性鑒定方法

在油菜成熟時，從每份材料中隨機(jī)選取10個植株，每株剪取主枝和1個一次分枝懸掛在掛藏室進(jìn)行自然干燥，并在主枝上隨機(jī)剪下100個正常角果，采用彭鵬飛等［12］改進(jìn)后的隨機(jī)碰撞法檢測其角果抗裂性。具體方法是將每份材料的20個角果放在內(nèi)徑14cm，高8cm的并裝有10個直徑為15mm的鋼珠的聚乙烯塑料圓柱容器之內(nèi)，轉(zhuǎn)速保持在200r／min搖動，每隔1min記錄并取出破裂的角果個數(shù)，共記錄10次，每份材料重復(fù)3次。裂角指數(shù)和抗裂角指數(shù)按彭鵬飛等［12］文獻(xiàn)中公式計算。

1.3 角果相關(guān)農(nóng)藝性狀的考察

對每份供試材料的12個性狀進(jìn)行考察，考察其結(jié)角密度（個／cm）、角果長（cm）、角果寬（cm）、角果長寬比、果柄長（cm）、果喙長（cm）、角果重（g）、角果皮重（g）、皮殼率、角粒數(shù)（粒）、籽粒密度（粒／cm）和角粒重（g）。結(jié)角密度、角果長寬比、皮殼率和籽粒密度通過計算獲得。

角果密度＝主花序有效角果數(shù)／主花序有效長；

角果長寬比＝角果長／角果寬；

皮殼率＝角果皮重／角果重；

籽粒密度＝角粒數(shù)／角果長。

從每份材料中取出10個單株，且在每個單株中取10個主花序正常角果進(jìn)行性狀考察，以求其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

分別采用Excel 2007和唐啟義［13］的 DPS軟件進(jìn)行考察數(shù)據(jù)處理和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源抗裂角性鑒定

文雁成等認(rèn)為，抗裂角指數(shù)（SRI）在0～0.1之間的屬于極易裂角的資源；SRI在0.1～0.3之間的屬于易裂角資源；SRI在0.3～0.5之間的屬于中間類型；SRI在0.5～0.7之間的屬于較抗裂角資源；SRI大于0.7的屬于抗裂角資源［9］。從圖1可看出，甘藍(lán)型油菜品系SRI呈現(xiàn)較大變異，變異幅度在0～0.98之間，平均為0.03，變異系數(shù)（CV）高達(dá)246.9%，說明抗裂角性狀在不同的甘藍(lán)型油菜種質(zhì)間存在較大變異。在1 136份品種（系）中，SRI在0～0.1之間的極易裂角資源有1 087份，占95.68%；SRI在0.1～0.3之間的易裂角資源有40份，占3.52%；SRI在0.3～0.5之間的中間類型資源有6份，占0.53%；SRI在0.5～0.7之間的較抗裂角資源有2份（WR 508和3410），占0.18%；SRI在0.7以上的抗裂角資源僅有1份（HR 3111），由此可見，在甘藍(lán)型油菜品系中抗裂角種質(zhì)資源極少。

圖1 1 136份甘藍(lán)型油菜品系的抗裂角指數(shù)分布

2.2 甘藍(lán)型油菜隱性核不育系角果抗裂角性鑒定

將62份甘藍(lán)型油菜隱性核不育系中不育株與可育株分別通過人工雜交或隔離繁殖后選取不育株上的角果進(jìn)行抗裂角性鑒定，結(jié)果表明：SRI在0～0.75之間，平均0.08，變異系數(shù)達(dá)53%。SRI在0～0.1之間的極易裂角不育系有46份，占74.19%；SRI在0.1～0.3之間的易裂角不育系10份，占16.13%；SRI在0.3～0.5之間的中間類型不育系3份，占4.84%；SRI在0.5～0.7之間的較抗裂角不育系2份，占3.23%。鑒定出較抗裂角甘藍(lán)型油菜隱性不育系親本2份（6515A和9403A，SRI分別為0.65、0.54），抗裂角甘藍(lán)型油菜隱性不育系親本1份（258A，SRI＝0.75）。

圖2 62份甘藍(lán)型油菜隱性核不育系的抗裂角指數(shù)分布

圖3 13份甘藍(lán)型油菜隱性核不育系不育株及其可育株的抗裂角指數(shù)比較

2.3 甘藍(lán)型油菜隱性核不育系不育株與可育株角果抗裂角性比較

從上述62份甘藍(lán)型油菜隱性核不育系中選取13份不育系進(jìn)行不育株角果及其對應(yīng)的可育株角果抗裂角性比較，比較同一種方法測定不同材料抗裂角性的差異。于油菜成熟期分別從甘藍(lán)型油菜隱性核不育系可育株和不育株主花序上各取60份角果，利用隨機(jī)碰撞法對其進(jìn)行抗裂角性鑒定。結(jié)果表明：不育株角果SRI在0～0.75之間，而可育株角果SRI在0～0.69之間。對2種取樣處理各樣本鑒定結(jié)果配對t檢驗，t＝0.625 0（p＝0.543 7），其均值檢驗無差異。進(jìn)一步對其進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)為r＝0.998 3＊＊（p＜0.000 1），相關(guān)性極顯著，說明從甘藍(lán)型油菜隱性核不育系中選取不育株對應(yīng)的可育株角果與人工雜交后不育株上的角果抗裂角性測定結(jié)果較為一致，甘藍(lán)型油菜隱性核不育系抗裂角性鑒定可以用不育株對應(yīng)的可育株角果替代，從材料選擇上優(yōu)化了不育系抗裂角性鑒定。

2.4 抗裂角指數(shù)與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

通過檢測結(jié)果密度、果柄長、角果寬、角果長寬比、果柄長、果喙長、角果重、角果皮重、皮殼率、角粒數(shù)、籽粒密度和角粒重12個主要農(nóng)藝性狀，發(fā)現(xiàn)它們存在廣泛變異（表1）。簡單相關(guān)分析表明，12個農(nóng)藝性狀與抗裂角指數(shù)的相關(guān)系數(shù)在－0.031 2～0.229 4之間。其中結(jié)角密度、角果寬、皮殼率和籽粒密度與抗裂角指數(shù)間不相關(guān)?？沽呀侵笖?shù)與角果長、角果長寬比、果柄長、果喙長、角果重、角果皮重、角粒數(shù)和角粒重間都呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)，說明角果長、果柄長和果喙越長，角果長寬比值越大，角果、角果皮和角粒重越重或角粒數(shù)越多，抗裂角能力就越強(qiáng)。以抗裂角指數(shù)與果柄長間相關(guān)系數(shù)最?。╮＝0.118 9＊＊），與角果重間最大 （r＝0.229 4＊＊），其 次 是 與 角 果 皮 重 間 （r＝0.217 1＊＊），說明角果及角果皮重顯著影響油菜的抗裂角性，角果重和角果皮重等可以作為篩選抗裂角油菜種質(zhì)的形態(tài)指標(biāo)。

表1 12個農(nóng)藝性狀的變異范圍和及其抗裂角指數(shù)的相關(guān)系數(shù)

3 小結(jié)與討論

3.1 抗裂角性狀的遺傳變異現(xiàn)象

油菜在長期的進(jìn)化過程中自然形成了易裂角的特性，種子成熟后，角果開裂即釋放出種子，使其后代不斷延續(xù)，因此，在油菜中抗裂角種質(zhì)資源極少。Morgan等研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的甘藍(lán)型油菜品種之中，抗裂角的變異出現(xiàn)得很少［4］。文雁成等對229份甘藍(lán)型油菜品種（系）的抗裂角性進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)抗裂角性存在了廣泛的變異，變異系數(shù)達(dá)114.4%，篩選到2份抗裂角的品種（系）［9］。本研究從1 136份甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源中發(fā)現(xiàn)較抗裂角的有2份（WR 508和3410），并篩選出1份最抗裂角的品系（HR 3111），結(jié)果顯示：甘藍(lán)型油菜的抗裂角性狀在品系之間存在很大差異，極易裂角和較易裂角的品種占絕大多數(shù)，這與文雁成等［9］的研究結(jié)論相一致。說明在甘藍(lán)型油菜中能夠篩選出抗裂角的種質(zhì)資源，選育甘藍(lán)型油菜抗裂角品系也是可能的。

3.2 甘藍(lán)型油菜隱性核不育系抗裂角性鑒定與優(yōu)化

從人工雜交或隔離繁殖的62份甘藍(lán)型油菜隱性核不育系中分別選取不育株上的角果進(jìn)行抗裂角性鑒定，篩選出較抗裂角甘藍(lán)型油菜隱性不育系親本2份（6515A和9403A，SRI分別為0.65、0.54）和1份抗裂角甘藍(lán)型油菜隱性不育系親本（258A，SRI＝0.75）。由于甘藍(lán)型油菜隱性核不育系在繁殖過程中會出現(xiàn)1∶1的不育株與可育株分離，對不育系抗裂角性測定的材料若選擇開放授粉，不育株上的角果則會因其有些不正常角果造成結(jié)果誤判，而對人工雜交后不育株上所結(jié)實的角果進(jìn)行抗裂角測定將會費(fèi)時費(fèi)力。本研究對13份不育系甘藍(lán)型油菜隱性核不育系的不育株角果與其對應(yīng)的可育株角果抗裂角性進(jìn)行比較，2種取樣處理各樣本鑒定結(jié)果配對t檢驗均值檢驗無差異，表明從甘藍(lán)型油菜隱性核不育系選取不育株對應(yīng)的可育株角果與人工雜交后不育株上所結(jié)實的角果進(jìn)行裂角性鑒定結(jié)果較為一致，從而從材料選擇上優(yōu)化了不育系抗裂角性鑒定。

3.3 角果性狀及其與抗裂角性狀間的相關(guān)性

油菜的抗裂角性狀產(chǎn)生，在農(nóng)藝性狀上依賴于很多結(jié)構(gòu)特性，包括整個植株和分枝的農(nóng)藝性狀、單個角果的性狀以及單個性狀之間的相關(guān)性［14］。前人多通過相關(guān)分析研究角果的抗裂角性與角果相關(guān)性狀之間的關(guān)系。Morgan等研究認(rèn)為，抗裂角性狀與角皮厚度正相關(guān)，與角喙長度呈顯著的負(fù)相關(guān)，而與角果密度、角果長、角果寬、角粒數(shù)并不相關(guān)［16］。何余堂等認(rèn)為，抗裂角性狀與角果長呈極顯著的負(fù)相關(guān)，并與角果寬、每果粒數(shù)等均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系［7］。文雁成等認(rèn)為，抗裂角性狀與角果密度呈顯著的負(fù)相關(guān)，卻與角果長、角果寬、果喙長、果皮厚度、每角果粒數(shù)等呈顯著的正相關(guān)［9］。本研究部分結(jié)果與 Morgan等［16］、文雁成等［9］的觀點相同，而與何余堂等［5］的結(jié)果不同。相關(guān)分析結(jié)果表明：抗裂角指數(shù)與角果重間最大（r＝0.229 4＊＊），其次是與角果皮重間（r＝0.217 1＊＊），說明角果及角果皮重顯著影響油菜的抗裂角性，角果重和角果皮重等可以作為篩選抗裂角油菜種質(zhì)的形態(tài)指標(biāo)。

［1］Kadkol G P，Macmillan R H，Bur row R P，et al.Evaluation of Brassicagenotypes for resistance to shatter.Ⅰ.Development of a laboratory test［J］.Euphytica，1984，33：63－73.

［2］Josefsson E.Investigations into shattering resistance of cruciferous crops［J］.Zeitschlift fur Pflanzenzuchtung，1968，59：384－396.

［3］Loof B.Platzfestigkeitalszuchtproblembeiolipflanzen der familieCruciferae［J］.Zeitschlift fur Planzenzuchtung，1961，46：405－416.

［4］Morgan C L，Bruce D M，Child R，et al.Genetic variation for pod shatter resistance among lines of oilseed rape developed from synthetic B.napus［J］.Field Crops Research，1998，58：153－165.

［5］何余堂，李殿榮.甘藍(lán)型雜交油菜抗裂角性的初步研究［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996（3）：30－31.

［6］蒲曉斌，蔣梁材，張啟行，等.油菜抗裂角研究簡述等［J］.植物遺傳資源科學(xué)，2002，3（1）：49－54.

［7］李會珍，張志軍，唐桂香，等.甘藍(lán)型油菜抗裂角研究進(jìn)展［J］.中國油料作物學(xué)報，2003，25（1）：89－91.

［8］譚小力，張潔夫，楊莉，等.油菜角果裂角力的定量測定［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22（11）：40－43.

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

［10］張冬青，張堯鋒，林寶剛，等.適合機(jī)械化栽培的雙低油菜新品種浙油18的選育［J］.中國油料作物學(xué)報（油料科技進(jìn)步與食用油供給安全專輯），2008（30），增刊：277－278.

［11］彭鵬飛，李云昌，胡瓊，等.甘藍(lán)型油菜的抗裂角性鑒定及品種篩選［J］.華北農(nóng)學(xué)報，2009，24（6）：223－226.

［12］彭鵬飛，李云昌，梅德圣，等.油菜抗裂角性鑒定方法的改進(jìn)及試驗［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（21）：19－25.

［13］唐啟義.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：實驗設(shè)計、統(tǒng)計分析及數(shù)據(jù)挖掘［M］.北京：科學(xué)出版社，2010.

［14］Thurling N.Application of the ideotype concept in breeding for higher yield in oilseed brassica［J］.Field Crops Research，1991，26：201－219.

［15］MorganC L，Ladbrooke Z L，Bruce DM，et al.Breeding oilseed rape for shattering resistance［J］.Journal of Agricultural Sciences，2000，135：347－359.