芥菜種質資源耐抽薹性評價及相關生理指標測定

劉志新，姚培杰，李永威，劉興，萬正杰

（華中農業大學園藝林學學院/園藝植物生物學教育部重點實驗室，湖北武漢，430070）

芥菜原產于我國，屬于十字花科蕓薹屬作物，分為根、莖、葉、薹等四大類16個變種[1]，是我國重要的鮮食蔬菜和精深加工蔬菜之一，全國各地均有栽培，其中，以西南、華中、華東、華南等15個省份栽培最為集中[2，3]。芥菜在我國長江流域和高山地區栽培時，易受低溫影響，提前抽薹開花，影響芥菜的產量和品質，因此，耐先期抽薹是芥菜類蔬菜的主要育種目標，國內已開展大量的耐先期抽薹相關研究，其中，大多為優化栽培技術的研究，對耐抽薹芥菜遺傳育種報道較少。

對芥菜種質資源進行系統的耐抽薹性評價是芥菜耐抽薹遺傳育種的基礎[4]，十字花科作物耐抽薹性鑒定方法早有報道，余陽俊等[5]以7個大白菜品種為試驗材料，研究大白菜耐抽薹性評價指標，得到顯蕾期、短縮莖（薹）長、抽薹指數均可作為耐抽薹性的評價指標。惠麥俠[6]通過測定種芽中過氧化物酶（POD）活性、可溶性蛋白含量來鑒定植株耐抽薹性。本試驗將具有不同遺傳背景的42份芥菜種質種植于恩施高山地區，測定與抽薹相關的農藝性狀，采用相關性分析、聚類分析、隸屬函數分析、主成分分析綜合評價芥菜的耐抽薹性[7]，并對具有極端抽薹性狀的3份芥菜種質進行室內生理指標檢測，簡化鑒定耐抽薹種質的方法，旨在為今后芥菜耐抽薹育種工作奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為耐抽薹性不同的42份芥菜材料（表1），由華中農業大學十字花科蔬菜遺傳育種課題組提供。

表1 供試材料

1.2 試驗方法

試驗于2020年6月3日至8月23日在建始縣花坪鎮蔬菜基地進行，參試的42份芥菜材料均于6月3日播種，每個品種3次重復，完全隨機區組設計，每小區種植20株，行距0.25 m，株距0.2 m，生長期間正常水肥管理。7月20日，材料開始抽薹后，每隔1 d觀察植株抽薹、顯蕾、開花情況，并測定植株主薹高、花莖顏色、花色等。

1.3 性狀調查標準

抽薹期：播種至小區50%的植株抽出長2 cm以上花薹的天數；現蕾期：播種至小區50%植株肉眼可見花蕾的天數；開花期：播種至小區50%植株第1朵花開放的天數；主薹高：植株開放第一朵花前，測量花莖基部到頂部的長度（cm）；單株薹數：開花期，單株植物抽出的花薹總數[8]。

花莖顏色：抽薹期，植株抽生出的花薹表皮的顏色（1—黃綠；2—淺綠；3—綠；4—紫；5—紫綠）；花色：盛花期，植株當天開放花朵花瓣的顏色（0—淺黃；2—黃；3—深黃；4—黃綠）。

正負相關的隸屬度依據下列公示計算：Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）；式中，Uij表示i種類j指標的耐抽薹性隸屬函數值；Xij表示i種類j指標的測定值；Xjmin表示所有種類j指標的最小值；Xjmax表示所有種類j指標的最大值；i表示某份材料；j表示某項指標[9]。同時，按照隸屬度將耐抽薹性分為5組：0～0.19為極不耐抽薹（susceptible，S），0.20～0.39為不 耐 抽 薹（low tolerance，LT），0.40～0.59為中等耐抽薹 （middle tolerance，MT），0.60～0.79為耐抽薹（tolerance，T），0.80～1.00為極耐抽薹（high tolerance，HT）[9]。

1.4 生理指標測定方法

試驗于2020年6月18日開始，在42份芥菜材料中，選出耐抽薹能力差異較大的芥菜自交系品種3份：206-144（易抽薹）、206-124（耐抽薹）、206-102（極耐抽薹），每份材料取種子50 g在室溫下浸種，均勻放置于鋪有濕潤濾紙的培養皿內，3次重復。培養皿置于28℃恒溫培養箱中催芽24 h，后轉移到4℃冰箱中進行春化處理，低溫處理時長分別為5、10、15、20 d，隨后測定萌動種子中可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、過氧化物酶活性以及相對電導率。

可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定；可溶性糖采用蒽酮比色法測定；過氧化物酶活性采用愈創木酚法測定；相對電導率使用電導儀測定后計算獲得；測定方法參照《植物生理生化實驗原理和技術》[10]。

1.5 數據處理

采用SPSS 22.0軟件對試驗數據進行統計分析，進行方差分析時，假定方差齊性選擇LSD和Waller-Duncan 2種方式。

2 結果與分析

2.1 芥菜耐抽薹相關性狀的相關性分析

如表2所示，抽薹期、顯蕾期、開花期之間呈極顯著正相關，其中，顯蕾期和抽薹期的相關系數為0.996，觀察現蕾期是極為可靠的辦法，可用于評價芥菜的耐抽薹性。

表2 芥菜耐抽薹相關性狀的相關性分析結果

2.2 芥菜耐抽薹相關性狀的主成分分析

對耐抽薹相關性狀進行主成分分析（表3），結果顯示，前3項成分包含了80.69%的信息，基本能反映芥菜品種的耐抽薹性。進一步分析了耐抽薹相關性狀與主成分之間的向量關系（表4），可以看出，第1主成分主要包含了抽薹期、現蕾期、開花期3個指標，描述了植株的抽薹時間；第2主成分和第3主成分則包含了其他4個指標，描述植株花薹的生長狀況。

表3 芥菜耐抽薹相關農藝性狀的主成分分析結果

表4 芥菜耐抽薹相關性狀與主成分之間的向量關系

2.3 芥菜種質的耐抽薹能力評價

對主成分分析篩選出來的3個指標（抽薹期、現蕾期、開花期）進行平均隸屬度的計算，并用平均隸屬度來評價芥菜材料的耐抽薹能力。從表5中可以看出，42份材料中有12份極耐抽薹（HT）、4份耐抽薹（T）、6份中等耐抽薹（MT）、6份不耐抽薹（LT）、14份極不耐抽薹（S）。其中，極耐抽薹材料以分蘗芥菜為代表，抽薹晚；極不耐抽薹材料以客家芥和水東芥為代表，抽薹時間早，耐抽薹能力弱。

表5 42份芥菜材料的平均隸屬度及其耐抽薹性

2.4 芥菜耐抽薹相關性狀的聚類分析和抽薹等級間的多重比較分析

利用SPSS 22.0軟件對42份芥菜材料的耐抽薹相關農藝性狀進行系統聚類，劃分為四大組群，結果如圖1所示，第Ⅰ類群以分蘗芥菜為代表，包含12份材料，這一類材料抽薹晚，耐抽薹能力強。第Ⅱ類群以榨菜為代表，包含部分大葉芥和寬柄芥，共計14份材料，這一類材料耐抽薹能力較強，但不及分蘗芥菜。第Ⅲ類群包含4份材料，為大葉芥和榨菜，耐抽薹能力一般。第Ⅳ類群包含12份材料，耐抽薹能力較弱，可進一步細分為2個亞群，第1亞群包含6份材料，以客家芥為代表；第2亞群包含6份材料，以水東芥菜為代表。這與隸屬函數分析法所得出的結果基本一致，說明采用平均隸屬度和聚類分析均可有效評價芥菜的耐抽薹性。對4個類群抽薹期、現蕾期、開花期進行多重比較分析，結果如表6所示，耐抽薹能力強的第Ⅰ類群抽薹時間平均為73.5 d，耐抽薹能力弱的第Ⅳ類群抽薹時間平均為60.08 d。

表6 芥菜耐抽薹主要農藝性狀多重比較結果

圖1 42份芥菜材料耐抽薹相關性狀的聚類分析結果

2.5 芥菜耐抽薹相關生理指標測定

在42份芥菜材料中，選出耐抽薹能力差異較大的芥菜自交系206-144（早抽薹）、206-124（中間型）、206-102（晚抽薹）萌動的種子經過不同時間的低溫處理，測定其可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、POD活性、相對電導率，結果如表7所示，可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、相對電導率3個指標的變化情況與不同低溫時長處理沒有明顯的關系，不能作為植株耐抽薹能力的鑒定指標；5個不同低溫時長處理下，POD活性均為耐抽薹>中間型>不耐抽薹；以上結果表明，耐抽薹性越強的芥菜品種，其萌動種子中的POD活性越高。

表7 芥菜耐抽薹相關生理指標隨低溫處理時間的變化

3 結論與討論

本試驗采用耐抽薹相關農藝性狀和生理指標相結合的方式，對芥菜抽薹相關性狀的7項指標進行了相關性和主成分分析，結果表明，抽薹期、現蕾期、開花期3項指標之間兩兩呈現極顯著相關性，且3個指標的主成分累積貢獻率達80.69%，3項指標中任意一個都可用于描述植株的耐抽薹性，這與張素君等[8]的研究結果一致，主薹高等性狀與抽薹時間沒有明顯的相關性，不適合作為快速鑒定芥菜耐抽薹性的生理指標，在實際生產中，現蕾期和開花期的觀測相對繁瑣，而抽薹期的觀測較為方便。

試驗測定了4℃低溫處理下萌動的種子可溶性蛋白、可溶性糖含量及POD活性、相對電導率4項指標，結果發現，可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、相對電導率3個指標與不同低溫時長處理間沒有明顯的關系；4℃低溫處理下，不同低溫時長處理，POD活性均為耐抽薹>中間型>不耐抽薹。在大白菜耐抽薹性鑒定試驗中，楊勇[11]發現大白菜的耐抽薹性越強，POD活性越低的規律，而惠麥俠[6]在大白菜耐抽薹鑒定實驗中發現，當春化時間大于20 d時，耐抽薹性強的材料的POD活性開始高于耐抽薹性弱的材料，這些與本試驗的結果存在很大差異，可見，春化期間，植物體內POD活性的變化是一個很復雜的過程，即便是同一種植物，都很難得到一致的結論，需進一步深入研究。

綜上所述，在鑒定芥菜品種的抽薹性時，植株的抽薹期和萌動種子中的POD活性可作為可靠指標，這對耐抽薹育種工作有一定指導意義。此外，種芽中POD活性可作為篩選耐抽薹品種的依據，對芥菜的實際生產有重要意義。