甘藍型油菜籽粒油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量變異及相關性分析

姚 琳 孫 璇 咸拴獅 耿振剛 杜春芳

(山西農業(yè)大學棉花研究所，運城 044000)

菜籽油是我國主要食用植物油之一，隨著生活水平提高，人們對其營養(yǎng)和保健功能提出了更高要求，而菜籽油中脂肪酸的組成決定了其品質[1]。菜籽油中主要脂肪酸組成有棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、芥酸(C22∶1)、亞油酸(C18∶2)、亞麻酸(C18∶3)、花生烯酸(C20∶1)等[2]。油酸(Oleic acid)屬單不飽和脂肪酸，在菜籽中含量較高(61%～78%)，對人體具有很好的營養(yǎng)保健功能，可減少膽固醇在血管壁上的沉積，降低心血管疾病發(fā)生[3,4]；亞油酸(Linoleic acid)和亞麻酸(Linolenic acid)屬多烯類不飽和脂肪酸，亞麻酸有 α-亞麻酸和 γ-亞麻酸2種類型，其中亞油酸和 α-亞麻酸是人體內不能合成的必需脂肪酸(EFA)，需要從日常膳食中攝取，亞油酸具有降血壓、血脂、軟化心腦血管、促進微循環(huán)的作用，亞麻酸則對人體健康和智力水平起著決定性作用[5,6]。甘藍型油菜(B.napus,AACC, 2 n=38)起源于歐洲，是蕓薹和甘藍的種間雜交復合種，在我國，其種植面積約占油菜總種植面積的90%，具有豐產性高、抗逆性強、抗病性好、增產潛力大、適應性廣等顯著優(yōu)勢[7,8]。由于地域因素及起源歷史較短，甘藍型油菜在我國的遺傳背景較窄，基因資源的匱乏限制了雜種優(yōu)勢的有效利用，因此加強甘藍型油菜優(yōu)異種質資源的引入及篩選，對提升我國油菜產業(yè)國際競爭力、保障油料作物安全具有十分重要的意義[9]。

目前，甘藍型油菜中油含量和蛋白質含量間的相關性分析已有一些報道，而關于不飽和脂肪酸中有益脂肪酸含量與蛋白質含量間的相關性分析少有報道。王麗萍等[10]對1 500份甘藍型油菜籽的品質指標進行相關性分析時，發(fā)現油酸含量與亞油酸含量呈極顯著正相關；蔡東芳等[11]利用SSR和AFLP標記對192份甘藍型油菜菜籽中油酸、亞油酸、亞麻酸進行表型和遺傳相關分析，發(fā)現油酸與亞油酸呈極顯著正相關，油酸與亞麻酸呈極顯著負相關，亞油酸與亞麻酸未檢測到關聯；趙衛(wèi)國等[12]對170份甘藍型油菜DH群體的品質性狀進行相關性分析，發(fā)現油酸、亞油酸、亞麻酸含量與蛋白質含量均呈極顯著的正相關。雖然前人對甘藍型油菜品質性狀間的遺傳分析和研究作出探索，但主要集中在油含量和蛋白質含量的相關性上及部分脂肪酸組成成分的相關性上。本研究旨在通過對山西南部地區(qū)運城環(huán)境條件下種植的312份甘藍型油菜種質資源的油酸、亞油酸、亞麻酸含量與蛋白質含量進行測定和分析，篩選出一些特異性的優(yōu)良材料及綜合品質表現較好的材料，為甘藍型油菜提高品質育種及更有效地配置強優(yōu)勢雜交組合提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試材料為山西省農業(yè)科學院棉花研究所食用油課題組保存和收集的甘藍型油菜種質材料共312份。

1.2 實驗方法

供試材料于2018年9月24日播種于山西省農業(yè)科學院棉花研究所南花實驗農場，開溝條播，采用完全隨機區(qū)組設計，3次重復，每份材料種植3行，每行15～20株，行距0.3 m，株距0.2 m，采用常規(guī)方式進行大田管理。次年在材料開花期，每個小區(qū)隨機選取5株進行套袋自交，待5月底籽粒成熟時收獲自交種，干燥后每份材料取3 g左右的飽滿種子，用FOSS 5000型近紅外光譜儀對籽粒的油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量進行測定。

1.3 數據分析

采用Excel 2007軟件對每份材料測定的3次重復值進行平均，取平均值作為用于分析的最終數值。使用SAS V8軟件對材料進行相關性分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 群體性狀變異

312份甘藍型油菜種質資源在運城環(huán)境條件下的油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量變異豐富，均呈近似正態(tài)分布(見圖1和表1)。在這些群體材料中，油酸質量分數最高的是N168-4(88.85%)，最低的是N 233-1(38.70%)，平均值為73.64%，變異系數為8.58%，標準差為6.31。其中，油酸質量分數低于58%的材料有7份，占所有材料的2.24%；油酸質量分數在58%～68%之間的材料共有28份，占所有材料的8.97%；油酸質量分數在68%～78%之間的材料共有245份，占所有材料的78.53%，此區(qū)間所占材料最多；油酸質量分數高于78%的材料共有32份，占所有材料的10.26%，而N 168-4(88.85%)、580-4(88.61%)、N 156-3(88.46%)油酸質量分數均超過88%。

圖1 甘藍型油菜種質資源群體的脂肪酸和蛋白質含量的正態(tài)分布

對亞油酸而言，材料中含量最高的是N146-1(31.72%)，最低的是867-1(13.48%)，質量分數均值為21.47%，變異系數為14.76%，標準差為3.17。其中，亞油酸質量分數低于17%的材料共有19份，占所有材料的6.09%；亞油酸質量分數在17%～21%之間的材料共有117份，占所有材料的37.50%，亞油酸質量分數在21%～25%之間的材料共有138份，占所有材料的44.23%，這兩個區(qū)間是整個群體材料的主要集中區(qū)；亞油酸質量分數在25%～29%之間的材料共有31份，占所有材料的9.94%；亞油酸質量分數高于29%的材料共有7份，占所有材料的2.24%，分別為N146-1(31.72%)、922-4(31.66%)、N 213-1(31.59%)、N 440-2(30.69%)、N 248-1(30.02%)、N 548-1(29.67%)、776-3(29.08%)。

對亞麻酸而言，材料中質量分數最高的是3130-3(15.29%)，最低的是N 534-1(6.03%)，質量分數均值為10.71%，變異系數為14.09%，標準差為1.51。其中，亞麻酸質量分數低于8%的材料共有9份，占所有材料的2.88%；亞麻酸質量分數在8%～10%之間的材料共有92份，占所有材料的29.49%，亞麻酸質量分數在10%～12%之間的材料共有153份，占所有材料的49.04%，這兩個區(qū)間是整個群體材料的主要集中區(qū)；亞麻酸質量分數在12%～14%之間的材料共有50份，占所有材料的16.03%；亞麻酸質量分數高于14%的材料共有8份，占所有材料的2.56%，分別為3130-3(15.29%)、692-4(15.07%)、3150-3(14.87%)、572-2(14.66%)、362-4(14.59%)、N147-2(14.18%)、N134-1(14.07%)、728-2(14.04%)。

對蛋白質而言，材料中質量分數最高的是N 206-1(37.03%)，最低的是621-3(18.87%)，質量分數均值為26.56%，變異系數為10.72%，標準差為2.85。其中，蛋白質質量分數在18%～22%之間的材料共有12份，占所有材料的3.85%；蛋白質質量分數在22%～26%之間的材料共有125份，占所有材料的40.06%，蛋白質質量分數在26%～30%之間的材料共有139份，占所有材料的44.55%，這兩個區(qū)間是整個群體材料的主要集中區(qū)；蛋白質質量分數在30%～34%之間的材料共有32份，占所有材料的10.26%；蛋白質質量分數高于34%的材料共有4份，占所有材料的1.28%，分別為N 206-1(37.03%)、N 213-1(35.91%)、N 258-3(35.87%)、N 221-3(35.70%)。

表1甘藍型油菜群體籽粒油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質的含量變異

2.2 相關性分析

對油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量進行相關性分析結果表明，油酸與蛋白質、亞油酸與蛋白質間呈極顯著相關(表2)。油酸與蛋白質呈極顯著負相關，說明油酸含量較高的材料，其蛋白質含量一般相對較低；亞油酸與蛋白質呈極顯著正相關，說明亞油酸含量較高的材料，其蛋白質含量通常也較高；而亞麻酸與蛋白質含量間無明顯的相關性。此外，研究還表明油酸與亞油酸含量間存在極顯著的負相關，其負相關程度弱于油酸與蛋白質間。

表2 油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量的相關系數

2.3 油菜種質資源的聚類分析

對312份甘藍型油菜種質資源的油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量進行聚類分析，聚類方法采用類平均法，在遺傳距離為2處將參試材料分為6個類群，分別標記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。第Ⅰ類群包含218份材料，占所有材料的69.87%，其油酸質量分數為71.05%～80.92%，亞油酸的為16.01%～23.98%，亞麻酸的為8.19%～12.94%，蛋白質的為22.07%～29.81%，該類群種質資源中油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量較為居中；第Ⅱ類群包含17份材料，占所有材料的5.45%，其油酸質量分數為82.50%～88.85%，亞油酸的為13.48%～22.68%，亞麻酸的為7.13%～10.70%，蛋白質的為18.87%～27.17%，該類群油酸含量最高，而亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量相對較低；第Ⅲ類群包含40份材料，占所有材料的12.82%，其油酸質量分數為59.66%～70.73%，亞油酸的為20.01%～28.80%，亞麻酸的為9.94%～14.87%，蛋白質的為25.97%～33.20%，該類群亞麻酸含量最高，亞油酸和蛋白質含量相對較高，油酸含量相對較低；第Ⅳ類群包含27份材料，占所有材料的8.65%，其油酸質量分數為67.34%～73.69%，亞油酸的為24.07%～31.72%，亞麻酸的為6.99%～11.59%，蛋白質的為27.79%～33.45%，該類群亞油酸含量最高，蛋白質含量相對較高，油酸和亞麻酸含量相對較低；第Ⅴ類群包含8份材料，占所有材料的2.56%，其油酸質量分數為45.98%～60.47%，亞油酸的為17.17%～23.93%，亞麻酸的為6.73%～11.51%，蛋白質的為26.24%～30.31%，該類群亞油酸和蛋白質含量較為居中，油酸和亞麻酸含量相對較低；第Ⅵ類群僅包含2份材料，占所有材料的0.65%，其油酸質量分數為38.70%～38.85%，亞油酸的為24.46%～28.84%，亞麻酸的為9.83%～11.79%，蛋白質的為32.57%～35.87%，該類群蛋白質含量最高，亞油酸含量相對較高，亞麻酸含量居中，油酸含量最低。

以類群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ為整體觀察甘藍型油菜中油酸、亞油酸和蛋白質含量的變化(表3)，油酸含量表現為：類群Ⅵ<類群Ⅲ<類群Ⅰ<類群Ⅱ，亞油酸含量表現為：類群Ⅱ<類群Ⅰ<類群Ⅲ<類群Ⅵ，蛋白質含量表現為：類群Ⅱ<類群Ⅰ<類群Ⅲ<類群Ⅵ。

表3 油菜種質各類群油酸、亞油酸和蛋白質含量

3 討論

不飽和脂肪酸中有益脂肪酸和蛋白質含量是油料作物品質育種中的重要性狀，綜合分析已有油菜種質資源的品質性狀，有利于親本選配，提高品質育種效率。本研究表明，312份甘藍型油菜種質資源的油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量變異較為豐富，具有較好的利用前景。相關性研究分析表明油酸含量與亞油酸及蛋白質含量呈極顯著負相關，亞麻酸含量與油酸、亞油酸及蛋白質含量無顯著相關性，與前人的研究結果不完全一致[10-12]；亞油酸含量與蛋白質含量呈極顯著正相關，與前人的研究結果一致[12]。王威等[13]在鷹嘴豆脂肪酸組成及遺傳多樣性分析中發(fā)現，鷹嘴豆種子脂肪中油酸含量與亞油酸、亞麻酸含量呈極顯著負相關；李麗等[14]在高油酸花生遺傳改良研究中提到，提高花生油酸含量、降低亞油酸含量是花生品質改良的重點，而油酸脫氫酶(Δ12脂肪酸脫氫酶，FAD2)是調控花生油酸、亞油酸含量和油亞比(O/L)的關鍵酶，當FAD2基因突變后會影響Δ12去飽和酶的活性，導致亞油酸合成受阻、含量降低和油酸含量增加。本研究得出甘藍型油菜中油酸含量與亞油酸含量呈極顯著負相關，可能與FAD2基因的遺傳調控有關，此外還可能受到溫度等環(huán)境條件的影響[15，16]。

本研究通過系統(tǒng)聚類，把312份材料按4個品質性狀初步劃分成6大類，綜合品質較好的材料集中在第I類群，第Ⅱ類群適于選育高油酸親本，第Ⅲ類群適于選育高亞麻酸親本，第Ⅳ、Ⅵ類群適于選育高亞油酸、高蛋白親本。根據不同類群材料的品質特性，利用特異種質資源創(chuàng)制出育種新材料，是提高育種效率的有效途徑。在以各類群為整體觀察油菜籽粒中油酸、亞油酸和蛋白質的含量變化時，剔除了類群Ⅳ和Ⅴ，這兩個類群3個品質性狀的變化規(guī)律與其他類群有偏離，不過由于樣本數量較少(共35份，占總樣本數量的11.21%)，所以忽略小樣本特征，由大樣本主導。本研究對甘藍型油菜中油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質的合成代謝途徑及它們之間的調控機制研究的并不完善，在今后的研究中仍需進一步探索，從而更深入的分析它們之間的關系。

4 結論

通過測定312份甘藍型油菜種質群體材料的油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量，得到了蛋白質含量與油酸含量呈極顯著負相關，與亞油酸含量呈極顯著正相關，與亞麻酸含量無顯著相關性。

高油酸材料N 168-4、580-4和N 156-3，高亞油酸和高蛋白材料N 213-1、N 248-1、N146-1和N 258-3，高亞麻酸材料3130-3、692-4和3150-3，可作為不同的育種材料用于甘藍型油菜的品質改良。