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不同定植方式對寬柄芥制種產量及其構成因素的影響

2019-09-10 07:22:44彭麗莎李娟楊仕偉楊平趙守忠劉雪姣欒興霞冷容
南方農業學報 2019年6期

彭麗莎 李娟 楊仕偉 楊平 趙守忠 劉雪姣 欒興霞 冷容

摘要:【目的】分析父母本不同定植方式對寬柄芥(Brassica juncea var. latipa)雜交制種產量及其構成因素的影響,為提高寬柄芥制種產量提供參考依據。【方法】以寬柄芥雄性不育系K6A為母本、自交系SGK為父本進行雜交制種,測定不同父母本定植比例(1∶2、1∶3、1∶4和1∶5共4個處理)和不同定植密度(株行距)(父本定植密度固定為0.33 cm×0.33 cm,母本定植密度設0.36 m×0.50 m、0.30 m×0.50 m、0.24 m×0.50 m和0.20 m×0.50 m共4個處理)下的雜交制種產量,并對制種產量及其構成因素進行相關性分析和通徑分析。【結果】寬柄芥父母本定植比例為1∶3時,其雜交種子的千粒重最重,為0.95 g,與父母本定植比例1∶4處理差異不顯著(P>0.05,下同);父母本定植比例為1∶4時,其單株雜交種子產量為7.13 g,顯著低于父母本定植比例1∶2處理(P<0.05,下同);父母本定植比例為1∶4時其單位面積雜交種子產量最高(28.02 g/m2),且極顯著高于其他3個父母本定植比例處理(P<0.01,下同)。在父本定植密度固定為0.33 cm×0.33 cm的前提下,母本定植密度0.30 m×0.50 m處理的雜交種子千粒重較重,為0.96 g,與其他3個母本定植密度處理差異不顯著;其單株雜交種子產量較高,為6.13 g,明顯高于母本定植密度0.24 m×0.50 m處理,顯著高于母本定植密度0.20 m×0.50 m處理;其單位面積雜交種子產量較高,為37.31 g,極顯著高于母本定植密度0.36 m×0.50 m和0.20 m×0.50 m處理,低于母本定植密度0.24 m×0.50 m處理,但差異不顯著。相關性分析結果表明,在父母本定植比例和定植密度試驗條件下,母本的全株有效角果數均是構成單株雜交種子產量的關鍵因素,其中,在父母本定植比例試驗條件下,單株雜交種子產量及其構成因素間除全株有效角果數與每角果粒數呈微弱負相關外,其余均呈正相關;在父母本定植密度試驗條件下,母本的全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重3個性狀均與單株雜交種子產量呈正相關。通徑分析結果表明,在父母本定植比例和定植密度試驗條件下,母本的全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重對單株雜交種子產量均具有正向響應,其中在父母本定植比例試驗條件下,母本的全株有效角果數和每角果粒數對單株雜交種子產量的貢獻大于父母本定植密度試驗條件。【結論】寬柄芥雜交制種選擇父母本定植比例1∶4及父本定植密度0.33 cm×0.33 cm和母本定植密度0.30 m×0.50 m時其制種效果最佳。

關鍵詞: 寬柄芥;定植比例;定植密度;制種產量;相關性分析;通徑分析

中圖分類號: S637.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼: A 文章編號:2095-1191(2019)06-1297-07

Abstract:【Objective】The effects of different transplanting densities and transplanting ratios between parents on hybrid seed yield and yield components of Brassica juncea var. latipa were studied to provide reference for improving seed yields of B. juncea. 【Method】Male sterile line K6A was as female parent and inbred line SGK was as male parent. The hybrid seed yield of B. juncea under different transplanting ratios(1∶2, 1∶3, 1∶4 and 1∶5) and transplanting densities(row spacing)(transplanting density of male parent was 0.33 cm×0.33 cm, transplanting densities of female parent were 0.36 m×0.50 m, 0.30 m×0.50 m, 0.24 m×0.50 m and 0.20 m×0.50 m) were detected. The correlation analysis and path analysis of hybrid seed yield components were also studied. 【Result】The highest 1000-grain weight of hybrid seed with the transplan-ting ratio between parent as 1∶3 was 0.95 g,showing no significant difference(P>0.05,the same below) with the the transplanting ratio between parent as 1∶4. The hybrid seed yield per plant for the transplanting ratio between parents of 1∶4(7.13 g) was significantly lower(P<0.05,the same below) than the transplanting ratio between parents of 1∶2. While the hybrid seed yield per unit area(28.02 g/m2) with the transplanting ratio between parent as 1∶4 was the highest, and extremely higher(P<0.01,the same below) than others. Under the condition of? transplanting density between male parent being 0.33 cm×0.33 cm, when the transplanting density between female parent was 0.30 m×0.50 m,the 1000-grain weight(0.96 g) of hybrid seed was bigger than other three transplanting densities between female parents,but no significant difference was observed. But its hybrid seed yield per plant was 6.13 g,much higher than the transplan-ting density between female parents of 0.24 m×0.50 m,and significantly higher than the transplanting density between female parents of 0.20 m×0.50 m. And the hybrid seed yield per unit area(37.31 g) was extremely higher than the two transplanting densities between female parents(0.36 m×0.50 m and 0.20 m×0.50 m), less than the transplanting density between female parents as 0.30 m×0.50 m,showing no significant difference. Correlation analysis showed that effective silique per plant of female parent was the key hybrid seed yield per plant components under transplanting ratio and transplanting density between parents tests. Under the transplanting ratio between parents tests, hybrid seed yield per plant of B. juncea was positively correlated with its component factors except that it had weak negative correlation with effective silique per plant and seeds per silique. Effective silique per plant,seeds per silique,1000-grain weight of hybrid seed of female parent were positively correlated with hybrid seed yield per plant under transplanting density between parents test. Path analysis indicated that, under transplanting ratio and transplanting density between parents tests, effective silique per plant,seeds per silique and 1000-grain weight of hybrid seed had positive response to hybrid seed yield per plant. Under transplanting ratio between parents test, the contribution of effective silique per plant and seeds per silique of female parents to hybrid seed yield per plant was larger than that under transplanting density test. 【Conclusion】B. juncea should be transplanted with the transplanting ratio as 1∶4 and the male transplanting density of 0.33 cm×0.33 cm and female transplanting density of 0.30 m×0.50 m, the seed production effects are the optimal under this condition.

Key words: Brassica juncea var. latipa; transplanting ratio; transplanting density; seed yield; correlation analysis;path analysis

0 引言

【研究意義】葉用芥菜寬柄芥(Brassica juncea var. latipa)原產于我國,為十字花科蕓薹屬二年生蔬菜作物,以肥厚的中肋和葉柄為主要產品,南方各省(區)廣泛種植,其中在四川省的栽培面積達3萬ha(冷容等,2015)。寬柄芥可鮮食,也可經腌制后加工成酸菜,深受廣大消費者喜愛,因此,近年來栽培面積特別是雜交新品種的推廣面積呈逐年擴大趨勢。十字花科蔬菜的制種一般采用人工授粉、昆蟲授粉和自然傳粉,以人工授粉為主(浦惠明等,2005;陳強等,2013),但人工授粉費時費力,且制種的南方省(區)降水量較大,嚴重威脅著種子的質量和產量,種子生產成本高,制種農戶的經濟效益得不到保障,給大面積推廣雜交新品種帶來一定困難,在一定程度上限制我國芥菜產業的發展。芥菜的制種產量除與母本生產水平、父本花粉質量和數量密切相關外,還與父母本定植比例和定植密度密切相關(周小麗等,2004;楊英雄和田森林,2005),但目前關于葉用芥菜制種父母本定植比例方面的研究較少。因此,分析不同定植比例和定植密度對寬柄芥制種產量及其構成因素的影響,對提高其制種產量和雜交品種推廣具有重要意義。【前人研究進展】張德明等(2001)、王慶彪等(2011)、何水華等(2015)研究認為,多數蕓薹屬作物制種產量的構成因素主要有主薹和各級分枝的分枝數、種莢數、每莢粒數和千粒重,但不同作物和相同作物不同品種間制種產量的構成因素存在差異。劉義華等(2002)研究發現,莖用芥菜(榨菜)的單株種子產量構成因素有全株角果數、每角粒數和千粒重,其中全株角果數是關鍵因素。Akbar等(2003)從株高、分枝數、全株有效角果數和千粒重方面探尋影響種子產量構成的關鍵因素,認為全株有效角果數對種子產量的直接貢獻最大。Rameeh(2016)研究顯示,全株有效角果數對油菜種子產量的直接通徑系數達0.85。同時,也有研究者從技術實施方面如制種地挑選、親本種子選擇、播種期調節、培育壯苗、親本定植、定植后管理和種子收獲等,探討提高制種產量的途徑,但多數育種者更傾向于通過分析父母本定植比例和定植密度以提高制種產量,而芥菜多是利用雄性不育系完成雜交制種,父母本定植比例可根據實際情況適當進行調整。張耀文(2001)、牛國保等(2005)研究表明,莖用芥菜和其他利用雄性不育系制種的十字花科作物多使用1∶2、1∶3和1∶4的行比。楊連勇等(2005)研究認為,夏季北繁莖用芥菜的定植密度以10000株/667 m2為宜。趙永彬等(2011)研究顯示,葉用芥菜采用30.0 cm×40.0 cm定植密度的制種產量達1928.3 kg/ha。潘永飛等(2014)研究表明,親本為自交不親和系的雙收制種,父母本的定植比例應按照1∶1進行。【本研究切入點】目前,國內外關于寬柄芥制種產量的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】比較寬柄芥不同父母本定植比例和定植密度對制種產量及其構成因素的影響,為寬柄芥高效制種提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試寬柄芥母本K6A為雄性不育系,其不育源來自莖瘤芥胞質雄性不育材料;父本SGK為自交系;均由渝東南農業科學院提供。

1. 2 試驗方法

試驗于2015年秋季—2017年春季在渝東南農業科學院試驗地進行。母本播期為2015年10月5日,父本播期為2015年10月12日,父母本均在5~6片真葉時移栽定植,父母本定植比例和定植密度(株行距)試驗均為每穴栽植雙株,授粉方式為自然授粉,重復3次,隨機排列。父母本定植比例試驗設1∶2、1∶3、1∶4和1∶5共4個處理,小區寬度分別為0.99、1.32、1.65和1.95 m,長度固定為6.60 m,父母本均按10株/m2定植。定植密度試驗按父母本行比1∶3進行,每處理面積6.67 m2,母本的定植密度設0.36 m×0.50 m、0.30 m×0.50 m、0.24 m×0.50 m和0.20 m×0.50 m共4個處理,父本定植密度固定為0.33 m×0.33 m。

當母本的角果變黃、種子成熟后開始采收,并統計每處理單位面積產量;隨意挑選5株生長勢基本一致的植株,逐株統計主薹、一次分枝、二次分枝和三次分枝上的有效角果數、有效粒數及千粒重和單株產量;計算全株有效角果數、全株有效粒數和每角果粒數。

1. 3 統計分析

試驗數據采用Excel 2010進行處理,以SPSS 18.0進行相關性分析,以DPS 7.05進行方差分析和通徑分析。

2 結果與分析

2. 1 不同父母本定植比例和定植密度對寬柄芥制種產量的影響

由表1可知,寬柄芥父母本定植比例1∶3處理的雜交種子千粒重最重,為0.95 g,顯著高于父母本定植比例1∶5處理(P<0.05,下同),極顯著高于父母本定植比例1∶2處理(P<0.01,下同),與父母本定植比例1∶4處理差異不顯著(P>0.05,下同);父母本定植比例1∶4處理的雜交種子千粒重為0.91 g,顯著高于父母本定植比例1∶2處理;單株雜交種子產量隨著母本行比的增大而減小,其中,父母本定植比例1∶2處理的單株雜交種子產量最高,為8.28 g,極顯著高于父母本定植比例1∶5處理,顯著高于父母本定植比例1∶4處理,與父母本定植比例1∶3處理差異不顯著;父母本定植比例1∶3處理的單株雜交種子產量顯著高于父母本定植比例1∶5處理,但與父母本定植比例1∶4處理差異不顯著;單位面積雜交種子產量以父母本定植比例1∶4處理最高(28.02 g/m2),極顯著高于其余3個父母本定植比例處理;父母本定植比例1∶3與1∶5處理的單位面積雜交種子產量差異不顯著,但均極顯著高于父母本定植比例1∶2處理。說明父母本定植比例1∶4既可保證獲得一定數量的母本群體,又可使母本單株經濟性狀保持較好的狀態,且單位面積雜交種子產量極顯著高于其余3個父母本定植比例,制種效果最佳,即在寬柄芥制種中宜采用1∶4作為父母本定植比例。

由表2可知,寬柄芥雜交種子千粒重隨父母本定植密度的增大而減小,即在父本定植密度固定為0.33 cm×0.33 cm時,母本定植密度0.36 m×0.50 m處理的雜交種子千粒重最大,為0.97 g,但4個定植密度處理間差異不顯著;單株雜交種子產量隨母本定植密度的增大而降低,即母本定植密度為0.36 m×0.50 m的單株雜交種子產量最高,為8.45 g,極顯著高于母本定植密度0.20 m×0.50 m處理,顯著高于母本定植密度0.30 m×0.50 m和0.24 m×0.50 m處理,而母本定植密度0.30 m×0.50 m處理的單株雜交種子產量顯著高于母本定植密度0.20 m×0.50 m處理,但與母本定植密度0.24 m×0.50 m處理差異不顯著;單位面積雜交種子產量以母本定植密度0.24 m×0.50 m處理最高(38.21 g),母本定植密度0.30 m×0.50 m處理次之(37.31 g),二者差異不顯著,但極顯著高于定植密度0.36 m×0.50 m和0.20 m×0.50 m處理,而母本定植密度0.36 m×0.50 m與0.20 m×0.50 m處理的單位面積雜交種子產量差異不顯著。綜合考慮實際生產成本和農事操作的方便性,在寬柄芥雜交制種中父本的定植密度宜使用株行距0.33 cm×0.33 cm,母本的定植密度宜使用株行距0.30 m×0.50 m。

2. 2 寬柄芥雜交制種產量與產量構成因素的相關性

相關性分析結果(表3)表明,在父母本定植比例試驗條件下,雜交種子成熟時母本的全株有效角果數與每角果粒數呈負相關,與雜交種子千粒重呈正相關,與單株雜交種子產量呈極顯著正相關(相關系數為0.879);每角果粒數與雜交種子千粒重呈正相關,與單株雜交種子產量呈極顯著正相關(相關系數為0.410);雜交種子千粒重與單株雜交種子產量呈正相關。說明母本的全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重3個性狀對單株雜交種子產量的相關關系依次減弱,即在父母本定植比例試驗條件下,母本的全株有效角果數是構成單株雜交種子產量的關鍵因素。

由表4可知,在父母本定植密度試驗條件下,種子成熟時母本的全株有效角果數與每角果粒數呈正相關,與雜交種子千粒重和單株雜交種子產量呈極顯著正相關(相關系數分別為0.619和0.940);每角果粒數與雜交種子千粒重和單株雜交種子產量呈正相關;雜交種子千粒重與單株雜交種子產量呈極顯著正相關(相關系數為0.716);全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重3個性狀均與單株雜交種子產量呈正相關,其相關系數排序為全株有效角果數>雜交種子千粒重>每角果粒數。說明每角果粒數、雜交種子千粒重和全株有效角果數3個性狀與單株雜交種子產量的相關關系依次增強,即在父母本定植密度試驗條件下,母本的全株有效角果數也是構成單株雜交種子產量的關鍵因素。

2. 3 寬柄芥制種產量構成因素對產量的通徑分析

以構成寬柄芥制種產量的直接因素(全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重)為因變量,以單株雜交種子產量為依變量,以父母本定植比例和定植密度試驗結果分別進行通徑分析。

在父母本定植比例試驗條件下的通徑分析結果(圖1-A)表明,x1→y、x2→y和x3→y的直接通徑系數分別為0.8766、0.3718和0.1472,說明在父母本定植比例試驗條件下,母本的全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重3個因素對單株雜交種子產量的貢獻依次減弱,即母本的全株有效角果數對寬柄芥單株雜交種子產量的貢獻最大;x1→x2→y的間接通徑系數為-0.0026,說明全株有效角果數增加未能促使每角果粒數增多,但可對單株雜交種子產量作出貢獻;x2→x1→y的間接通徑系數也是負值(-0.0011),說明每角果粒數增多未能促使全株有效角果數增多,但可對單株雜交種子產量作出貢獻;x1→x3→y和x2→x3→y的間接通徑系數分別為0.0178和0.1020,說明全株有效角果數和每角果粒數能通過影響雜交種子千粒重而提高單株雜交種子產量。反過來,x3→x1→y和x3→x2→y的間接通徑系數是正值(分別為0.0030和0.1020),說明雜交種子千粒重可通過影響全株有效角果數和每角果粒數進而提高單株雜交種子產量。

在父母本定植密度試驗條件下的通徑分析結果(圖1-B)表明,x1→y、x2→y和x3→y的直接通徑系數分別為0.7929、0.2208和0.1948。說明在父母本定植比例試驗條件下,母本的全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重3個因素對單株雜交種子產量的貢獻中以全株有效角果數最大,每角果粒數次之,雜交種子千粒重的貢獻最小。而全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重對雜交制種產量的間接通徑系數均為正值(分別為0.0967、0.0307、0.0269、0.0271、0.4907和0.1206),說明3個單株雜交種子產量構成因素中任何一個因素的增加導致另外一個因素的降低對單株雜交種子產量的影響未出現拐點現象。

3 討論

目前已經審定的寬柄芥品種有甬高2號(王毓洪等,2012)和渝芥1號(冷容等,2015)等,其大面積制種產量水平將影響新品種的推廣進程。而制種產量除與母本生產水平、父本花粉質量密切相關外,還與父母本定植比例和定植密度有關。周小麗等(2004)、楊英雄和田森林(2005)研究發現,在雜交制種栽培中,管理水平和父母本定植比例是影響制種產量的關鍵,管理水平主要影響全株有效角果數,不同的父母本定植比例會引起母本群體和經濟性狀發生改變,從而影響制種產量,而父本行距會影響花粉的傳播,進而影響母本的結實率、千粒重和平均單株產量。本研究中,父母本定植行比1∶2和1∶3處理未能獲得較大的母本群體,父母本定植比例1∶5處理的母本群體雖得以加大,但制種產量不夠高,而采取父母本定植比例1∶4既可保證獲得一定數量的母本群體,又可使母本單株經濟性狀保持較好狀態,進而使單位面積產量高于其他3個父母本定植比例,與牛國保等(2015)對十字花科作物制種時父母本定植比例要求一致的觀點相似,但與劉義華等(2002)對莖用芥菜的研究結果存在差異,可能與寬柄芥開花時枝條較莖用芥菜長,需要更多生長空間有關。

童曉利等(2000)研究認為,在一定父母本定植比例條件下,適宜的定植密度可提高制種產量;在一定的定植密度范圍內,定植密度增加可提高單位面積制種產量。本研究中,在父本定植株行距為0.33 m×0.33 m時,母本定植密度0.24 m×0.50 m處理的單位面積雜交種子產量最高,達38.21 g/m2,稍高于母本定植密度0.30 m×0.50 m處理,其雜交種子千粒重和單株雜交種子產量雖低于定植密度0.30 m×0.50 m處理,但差異不顯著。因此,綜合考慮實際生產成本和農事操作的方便性,0.33 m×0.33 m和0.30 m×0.50 m可分別作為寬柄芥雜交制種的最佳父母本定植密度。

單株雜交種子產量由母本的全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重構成。本研究的相關分析和通徑分析結果顯示,在定植比例和定植密度試驗條件下,寬柄芥母本的全株有效角果數是構成制種產量的關鍵因素,說明只有在一定的有效角果數基礎上才能收獲較理想的制種產量。因此,提高寬柄芥單株雜交種子產量應以增加母本全株有效角果數為主要目標,同時兼顧每角果粒數和千粒重的增加,與劉義華等(2002)研究認為全株有效角果數是莖用芥菜制種產量構成的關鍵因素及Ali等(2002)研究認為冬油菜的全株有效角果數→產量的直接通徑系數(1.209)比其他4個性狀→產量的直接通徑系數大的觀點一致。已有研究表明,千粒重是油菜籽粒產量構成的關鍵因素(周小麗和王通強,2005),甚至有學者報道株高是冬油菜產量構成的關鍵因素(Marjanovi?-Jeromela et al.,2008),可見十字花科作物產量構成的關鍵因素較復雜,作物品種不同其構成因素差異明顯,而即使構成因素相同,其對產量的貢獻也存在差異,有關機理尚待進一步探究。本研究結果表明,在父母本定植比例試驗條件下,母本全株有效角果數對其單株雜交種子產量的正效應大于定植密度試驗條件,因此在以后的行比試驗設計中應更加注重提高全株有效角果數。本研究還發現,在父母本定植比例和定植密度試驗條件下,提高單株雜交種子產量的相對重要性依次為母本全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重,因此,在提高全株有效角果數的基礎上,應按照提高單株雜交種子產量的相對重要性來調整每角果粒數和雜交種子千粒重的關系;在定植比例試驗條件下,全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重對單株雜交種子產量貢獻的間接通徑系數有正值和負值,而在父母本定植密度試驗條件下,全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重對單株雜交種子產量的間接通徑系數均為正值,說明在父母本定植比例試驗條件下寬柄芥母本的全株有效角果數、每角果粒數和雜交種子千粒重三者間存在較復雜的相互促進或制約關系。

4 結論

寬柄芥雜交制種選擇父母本定植比例為1∶4及父本定植密度為0.33 m×0.33 m和母本定植密度為0.30 m×0.50 m時,其制種效果最佳,雜交種子的千粒重較大,單位面積產量較高,同時也方便農事操作,可作為提高寬柄芥制種產量的較佳定植方式推廣應用。

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(責任編輯 思利華)

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