強冬性甘藍型油菜種質資源的主要品質性狀研究

張亞宏，范提平，武軍艷，雷建明，張 巖，張建學，王芙蓉，張桂榮，付雅麗

(天水市農業科學研究所1，天水 741001)(甘肅農業大學農學院2，蘭州 730070)(石家莊市農林科學研究院3，石家莊 050041)

油菜是我國食用植物油脂和植物蛋白的主要來源[1]。隨著人們生活水平的提高，油菜品質越來越受到人們的重視。油菜品質改良的主要目的是降低芥酸含量提高菜油的營養價值，降低硫苷含量提高餅粕的利用價值。隨著研究的深入，油菜品質改良的目標由單純的“雙低”到目前的“四高三低兩適中”，不僅要實現低芥酸、低硫苷，還要進一步改良脂肪酸組成，實現高油(或高油+高蛋白)、高油酸、高植物甾醇、高維生素E、中亞油酸、中亞麻酸、低芥酸、低飽和脂肪酸、低硫苷，將菜油改良為最適宜人體健康的植物油[2]。

甘藍型油菜原產于歐洲，20世紀50年代引入我國，以其優異的抗病性、豐產性和優良的品質迅速替代了白菜型冬油菜，成為我國油菜生產中播種面積最大的類型[9]。目前，甘藍型冬油菜種質資源品質性狀的研究集中在脂肪酸[2-9]、蛋白質[9]、含油量[10-14]等方面。李殿榮等[6,11]應用“高油種質+化學誘導雄性不育”的雜交育種模式，將雜交種的含油量從40%提高到50%，種質材料含油量由40%提高到60%左右，最高達63.8%，并預測油菜含油量可達70%以上。傅壽仲等[12]應用雜交+系統選育的方法創制出含油量達到50%的甘藍型油菜新種質。姚琳等[9]通過對甘藍型油菜油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質含量的變異分析發現油酸含量與亞油酸、蛋白質含量極顯著負相關，亞油酸含量與蛋白質含量極顯著正相關。我國北方地區冬寒春旱，冬油菜產區以白菜型油菜為主，甘藍型冬油菜不能安全越冬，限制了甘藍型冬油菜在該區域的發展[15-20]。但甘藍型冬油菜具有優質、抗倒伏性強及產量高等優點，因此天水市農業科學研究所以高產、優質、抗寒為目標，通過品種間雜交、系統選擇、自交純化，創制出了強冬性甘藍型油菜種質資源，為北方冬油菜產區甘藍型冬油菜新品種的選育提供了資源基礎。本研究對強冬性甘藍型油菜種質資源的含油量、硫苷、蛋白質及脂肪酸組成進行測定和分析，篩選出綜合品質表現優秀、具有特異性的種質資源材料，為甘藍型冬油菜親本選配及種質創新提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試材料由天水市農業科學研究所提供，共109份強冬性甘藍型油菜種質資源。

1.2 實驗方法

實驗于2019—2020年在天水市農科所中梁實驗站進行。2019年8月30日開溝條播，采用完全隨機區組實驗設計，3次重復，每份材料播種2行，行長1.5 m，行距0.4 m，株距0.1 m。田間管理同大田生產。2020年花期每品種每小區隨機選取10株套袋隔離自交，成熟后單收、單脫，種子干燥后每份材料精選5 g左右的飽滿種子用于品質檢測。

1.3 指標測定

采用3700型Foss NIR System近紅外光譜儀測定油菜籽粒含油量、蛋白質、硫苷、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)、亞麻酸(C18∶3)、芥酸(C22∶1)、飽和脂肪酸等。

1.4 數據分析

使用Excel2007和DPS軟件對實驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 強冬性甘藍型油菜的主要品質性狀

由圖1可知，109份強冬性甘藍型油菜種質資源的主要品質性狀變異豐富，含油量、蛋白質、油酸等8個性狀均呈近似正態分布。其中含油量在38.80%～49.97%之間，平均43.44%。含油量大于45%的資源有34份，占參試材料的31.19%，含油量大于47%的材料有9份，占參試材料的8.26%。硫苷含量在9.64～132.69 μmol/g之間，平均41.51 μmol/g，硫苷含量最低的是212157，硫苷僅為9.64 μmol/g，硫苷含量最高的是212135，硫苷含量高達132.69 μmol/g。109份種質資源中硫苷含量低于30 μmol/g的有59份，占參試材料的54.13%。蛋白質質量分數在21.20%～29.97%之間，平均為25.33%，蛋白質含量最高的是212136，蛋白質質量分數達29.97%，接下來依次為212197、212125、212188、212135、212138、212126，蛋白質質量分數依次為29.53%、28.64%、28.63%、28.30%、28.08%、28.04%。蛋白質含量最低的是212113，蛋白質質量分數為21.20%。

圖1 強冬性甘藍型油菜種質資源群體的主要品質性狀的正態分布

強冬性甘藍型油菜在脂肪酸各成分中，以油酸含量較高，平均占脂肪酸總量的55.50%，油酸含量最高的是212155，油酸質量分數達64.61%，油酸質量分數大于60%的有36份，占參試材料的33.03%；亞油酸第2，平均為19.97%，亞油酸含量最高的是212197，亞油酸質量分數達28.99%，亞油酸質量分數大于20%的有54份，占參試材料的49.54%；亞麻酸第3，平均為11.95%，亞麻酸含量最高的是212116，亞麻酸質量分數達14.44%，亞麻酸質量分數大于14%的有7份，占參試材料的6.42%；芥酸第4，平均為7.41%，芥酸質量分數低于1%的有2份，212201和212173，芥酸質量分數分別為0.24%、0.68%，芥酸質量分數大于1%小于3%的有6份，芥酸質量分數大于3%小于10%的材料有89份，占參試材料的81.65%，芥酸質量分數大于10%的材料有12份，占參試材料的11.01%；飽和脂肪酸(棕櫚酸+硬脂酸)質量分數最低，平均為5.34%。

2.2 甘藍型冬油菜品質性狀變異分析

由表1可知，109份甘藍型冬油菜的油脂、蛋白質、油酸、亞油酸、亞麻酸及飽和脂肪酸質量分數分別為43.44%、25.33%、55.50%、19.97%、11.95%、7.41%和5.34%。8個品質性狀的變異系數在6.56～89.11之間，其中含油量變幅33.80%～49.97%，變異系數為6.56；硫苷含量變幅為9.54～132.69 μmol/g，極差為123.14，變異系數為71.94；蛋白質變幅為21.20%～29.97%，極差為8.77，變異系數為6.56。5種脂肪酸中油酸含量變幅為19.43%～64.61%，變異系數為15.62；亞油酸含量變幅為14.51%～28.99%，變異系數為11.71；亞麻酸含量變幅為8.85%～14.44%，變異系數為9.32；芥酸含量變幅0.24%～34.40%，變異系數為89.11；飽和脂肪酸含量變幅最小，質量分數最低為3.96%，最高為6.46%，變異系數為8.02。

表1 強冬性甘藍型油菜主要品質性狀的變異系數

2.3 品質性狀間相關性分析

由表2可知，強冬性甘藍型冬油菜8個品質性狀之間相關性顯著。其中含油量與油酸極顯著正相關(r=0.28)，與硫苷(r=-0.47)、蛋白質(r=-0.55)、亞油酸(r=-0.46)極顯著負相關；硫苷與蛋白質(r=0.25)、亞麻酸(r=0.35)、芥酸(r=0.40)極顯著正相關，與油酸(r=-0.50)、含油量(r=-0.47)極顯著負相關，與飽和脂肪酸(r=-0.21)顯著負相關；蛋白質與硫苷(r=0.25)極顯著正相關，與含油量(r=-0.55)極顯著負相關。油酸含量與含油量(r=0.28)、飽和脂肪酸(r=0.42)極顯著正相關，與硫苷(r=-0.50)、亞麻酸(r=-0.29)、芥酸(r=-0.92)極顯著負相關；亞油酸與亞麻酸(r=0.49)、飽和脂肪酸(r=0.82)極顯著正相關，與含油量(r=-0.46)、芥酸(r=-0.43)極顯著負相關；亞麻酸與硫苷(r=0.35)、亞油酸(r=0.49)極顯著正相關，與飽和脂肪酸(r=0.22)顯著正相關，與油酸(r=-0.29)極顯著負相關；芥酸含量與硫苷(r=0.40)極顯著正相關，與油酸(r=-0.92)、亞油酸(r=-0.43)、飽和脂肪酸(r=-0.69)極顯著負相關；飽和脂肪酸與油酸(r=0.42)、亞油酸(r=0.82)極顯著正相關，與亞麻酸(r=0.22)顯著正相關，與含油量(r=-0.22)、硫苷(r=-0.21)顯著負相關，與芥酸(r=-0.69)極顯著負相關。

表2 主要品質性狀的相關性分析

2.4 品質性狀的主成分分析

主成分分析結果顯示8個品質性狀共提取出8個主成分，其中前3個主成分的累計貢獻率達到81.62%，可以代表品質性狀的主要信息(表3)。第1主成分特征值為2.94，貢獻率為36.69%，表達式為：

表3 主要品質性狀的主成分分析

y1=0.16x1-0.35x2-0.22x3+0.51x4+0.23x5-0.07x6-0.55x7+0.43x8

其中芥酸含量貢獻(負)最大，其次為油酸、飽和脂肪酸，該成分反映了強冬性甘藍型油菜脂肪酸組成為高芥酸，低油酸、低飽和脂肪酸的特性，因此第1主成分可以稱為脂肪酸組成因子；第2主成分特征值為2.49，貢獻率為31.09%，表達式為：

y2=-0.47x1+0.32x2+0.25x3-0.12x4+0.55x5+0.41x6-0.09x7+0.36x8

其中亞油酸貢獻最大，其次為含油量、亞麻酸，該成分可反應強冬性甘藍型冬油菜品質的整體水平，因此第2主成分可以稱為綜合品質因子；第3主成分特征值為1.11，貢獻率為13.84%，表達式為：

y3=0.43x1+0.10x2-0.66x3-0.31x4+0.16x5+0.47x6+0.14x7+0.10x8

其中蛋白質貢獻最大，其次為亞麻酸、含油量，該成分代表了具有“高蛋白、高亞麻酸、高含油量”特征的甘藍型冬油菜資源，因此第3主成分可稱為特殊因子，不適合衡量強冬性甘藍型冬油菜種質資源的整體品質情況。

2.5 甘藍型冬油菜種質資源的聚類分析

根據8個品質性狀對109份甘藍型冬油菜種質資源進行系統聚類分析，在歐式距離D=58.14水平上可劃分為2個大類群。第Ⅰ類群包含21份資源，占總材料的19.27%，主要特征為具有高硫苷、高芥酸、低含油量，3種成分的平均值分別為95.92 μmol/g，14.23%，40.96%。第Ⅱ類群包含88份資源，主要特征為低硫苷，平均為28.52 μmol/g，含油量、油酸質量分數相對較高分別為44.04%、57.84%(表4)。

表4 甘藍型油菜2個類群主要品質性狀的平均值

3 討論

油菜既是我國重要食用油和飼料蛋白來源，也是重要的工業原料。對油菜含油量、蛋白質、硫苷含量、脂肪酸組成等主要品質性狀的改良一直是油菜品質育種的主要研究目標，改進油菜各營養成分的含量有利于提高油菜的營養價值及其利用率。研究顯示，菜籽含油量提高1%，產油量增加了36.6 kg/hm2[10-12]。李殿榮等[6]研制出含油量高達63.8%油菜種質資源，并預測油菜含油量可達70%以上。傅壽仲等[12]研制出含油量達到50%的甘藍型油菜新種質。高油酸菜籽油能夠降低血液中有害膽固醇含量，防止動脈硬化，有效預防心血管疾病的產生，具有較高的營養保健作用，高油酸油菜油酸最高可達88%[3，4]。亞麻酸是人體必需脂肪酸，雙低菜籽油中亞麻酸質量分數為9%左右。有研究提出高亞麻酸育種的概念，并探索出一種高效篩選甘藍型油菜高亞麻酸種質的方法，獲得一批高亞麻酸資源，選育出亞麻酸質量分數達13.8%的甘藍型冬油菜秦雜油7號[5，7]。本研究對109份強冬性甘藍型油菜種質的8個主要品質性狀進行分析，發現所有性狀都呈典型或近似的正態分布，屬于典型的數量性狀。強冬性甘藍型油菜種質資源的含油量平均為43.44%，顯著低于高含油量油菜[6，10-12]；硫苷含量平均為41.51μmol/g，顯著高于雙低油菜。脂肪酸組成中芥酸含量顯著高于雙低油菜，需加強低芥酸種質的創新育種工作，逐步將芥酸質量分數降到1%以下；油酸含量與高油酸油菜相比還有很大的提升空間[3，4]；而亞麻酸含量顯著高于雙低甘藍型油菜，在高亞麻酸新品種選育上有優勢。相關性分析表明，強冬性甘藍型油菜的含油量與蛋白質極顯著負相關，與前人研究結果一致[21]；蛋白質與硫苷極顯著正相關，與所有脂肪酸均不相關；脂肪酸組成中，油酸與亞油酸、芥酸與亞麻酸相關性不顯著，其余脂肪酸之間相關性顯著，這與姚琳等[9]、王麗萍等[21]、趙衛國等[23]的研究結果不盡一致，這可能是由于研究材料的遺傳背景不同所致。

4 結論

強冬性甘藍型油菜的硫苷含量與亞麻酸、芥酸、油酸、含油量極顯著相關，芥酸含量與油酸、亞油酸、硫苷極顯著相關，因此，在選育強冬性雙低甘藍型油菜時，芥酸、硫苷是主要考慮指標，同時兼顧油酸、亞油酸、亞麻酸、含油量，而蛋白質由于不同材料間的差異較小，可作為輔助選擇指標。

高亞麻酸材料212116(14.44%)、212201(14.33%)、212184(14.18%)、212173(14.09%)、212197(14.09%)、212188(14.12%)、212123(14.00%)，可作為高亞麻酸種質資源加以利用。其中212201含油量48.18%，芥酸質量分數0.24%，硫苷含量27.01 μmol/g，品質達到高油、雙低標準，可作為高油優質甘藍型冬油菜新品種選育核心親本材料加以利用。