蠶豆DUS標(biāo)準(zhǔn)品種在重慶的性狀表達(dá)差異性分析

官 玲, 王紅娟, 蔣曉英, 林 清, 白文欽

(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試重慶分中心, 重慶 401329)

DUS測(cè)試是指依據(jù)植物測(cè)試技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)田間種植試驗(yàn)或室內(nèi)分析對(duì)品種的特異性(Distinctness)、一致性(Uniformity)和穩(wěn)定性(Stability)(簡(jiǎn)稱DUS)進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程[1]。植物新品種DUS測(cè)試作為國(guó)際公認(rèn)的技術(shù)體系,在品種管理、品種真實(shí)性鑒定、品種純度鑒定和品種維權(quán)執(zhí)法等方面的作用日益突出[2]。因此,建立和完善DUS測(cè)試技術(shù)體系,對(duì)種業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展具有重要作用和現(xiàn)實(shí)意義。標(biāo)準(zhǔn)品種是DUS測(cè)試過(guò)程中用于示例或校正測(cè)試性狀表達(dá)狀態(tài)的標(biāo)樣品種,為性狀的表達(dá)狀態(tài)提供實(shí)例參照,矯正年份和地點(diǎn)等引起的性狀描述差異,起著統(tǒng)一品種描述的作用[3]。標(biāo)準(zhǔn)品種性狀表達(dá)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性直接關(guān)系到待測(cè)品種DUS測(cè)試結(jié)果的客觀、公正和準(zhǔn)確,它是植物新品種保護(hù)的基礎(chǔ)。我國(guó)幅員遼闊,生態(tài)類型復(fù)雜多樣,一套標(biāo)準(zhǔn)品種較難滿足不同生態(tài)類型區(qū)域需求,因此深入分析研究標(biāo)準(zhǔn)品種在不同生態(tài)區(qū)的表現(xiàn)和適應(yīng)性,建立適合本生態(tài)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)品種群體,對(duì)保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

目前關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)品種的篩選和適用性研究的報(bào)道較多。張建華等[4]采用符合系數(shù)研究玉米標(biāo)準(zhǔn)品種在云南地區(qū)的表現(xiàn),為云南區(qū)玉米DUS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)品種群體的構(gòu)建和指標(biāo)性狀的確定積累了技術(shù)資料。之后,研究者們通過(guò)分析玉米[5-9]、水稻[10]、大豆[11]、芝麻[12]、紅花[13]等作物的性狀符合系數(shù),評(píng)價(jià)不同生態(tài)區(qū)下的標(biāo)準(zhǔn)品種的表現(xiàn)與測(cè)試指南中的代碼和描述的差異性,檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)品種的區(qū)域適用性并加以優(yōu)化。虞秀明[14]采用箱線圖法篩選優(yōu)化一品紅DUS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)品種,為數(shù)量性狀標(biāo)準(zhǔn)品種的篩選提供了參考。此外,學(xué)者們基于DUS測(cè)試性狀分析水稻[15-16]、玉米[17]、大麥[18]、菜豆[19]等植物標(biāo)準(zhǔn)品種的形態(tài)多樣性,為評(píng)價(jià)和優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)品種的配置和應(yīng)用提供了理論支撐。

NY/T 2345—2013《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南 蠶豆》[20](以下簡(jiǎn)稱《指南》)作為蠶豆DUS測(cè)試的指導(dǎo)文件,雖為每個(gè)測(cè)試性狀設(shè)定了對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種,但大部分是適宜青海的地方品種。由于重慶的光、熱、水等環(huán)境因子與青海有很大差異,標(biāo)準(zhǔn)品種的性狀描述可能出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)品種不“標(biāo)準(zhǔn)”,而關(guān)于蠶豆標(biāo)準(zhǔn)品種適用性和性狀表達(dá)差異性分析研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)通過(guò)分析研究17個(gè)蠶豆標(biāo)準(zhǔn)品種在重慶的性狀表現(xiàn),評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)品種在重慶的適用性,并加以優(yōu)化,以期篩選出適宜重慶測(cè)試區(qū)的蠶豆DUS標(biāo)準(zhǔn)品種,為蠶豆新品種性狀判定提供科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù),同時(shí)為建設(shè)完善的西南區(qū)蠶豆DUS測(cè)試體系積累技術(shù)資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以17份蠶豆標(biāo)準(zhǔn)品種(表1)為材料,均由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技植物新品種測(cè)試中心提供。

表1 試驗(yàn)材料

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)安排在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試重慶分中心測(cè)試基地,采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),于2019年10月18日和2020年10月23日以點(diǎn)播方式播種,株距0.4 m,行距0.7 m,每行10株,共40株,2個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)區(qū)周圍設(shè)1 m寬的保護(hù)行,田間管理與當(dāng)?shù)匦Q豆常規(guī)大田生產(chǎn)管理方式相同。

1.3 性狀調(diào)查及計(jì)算

按照《指南》要求的觀測(cè)時(shí)期和方法,對(duì)39個(gè)蠶豆基本測(cè)試性狀(表2)進(jìn)行調(diào)查記錄,質(zhì)量性狀(QL)和假質(zhì)量性狀(PQ)以代碼形式記錄,數(shù)量性狀(QN)記錄為數(shù)值,再按照性狀分級(jí)區(qū)間將觀測(cè)平均值轉(zhuǎn)換為代碼。根據(jù)符合系數(shù)公式,計(jì)算每個(gè)性狀和標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)(性狀13、14、20沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)品種,因此不計(jì)算符合系數(shù)),根據(jù)符合系數(shù)大小,分析標(biāo)準(zhǔn)品種在重慶地區(qū)的性狀表現(xiàn)與《指南》差異。

表2 蠶豆DUS測(cè)試性狀

某品種(或性狀)的符合系數(shù)計(jì)算公式為:

i=∑(a-b)2/(X×100)

式中:i為某品種(或性狀)的符合系數(shù),a為某品種(或性狀)的指南代碼值,b為某品種(或性狀)的實(shí)測(cè)代碼值,X為某品種(或性狀)指南代碼的均值[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠶豆DUS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)

對(duì)蠶豆標(biāo)準(zhǔn)品種在重慶的表現(xiàn)與《指南》描述進(jìn)行差異性分析,結(jié)果如表3所示。17個(gè)蠶豆品種DUS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)品種中有6個(gè)品種符合系數(shù)大于0.990,其中陵西一寸、近緣4號(hào)和興海紫蠶豆的符合系數(shù)等于1,他們的性狀代碼值與《指南》中的代碼值完全相同,說(shuō)明這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品種在重慶的性狀表現(xiàn)與《指南》描述完全一致,可以繼續(xù)作為重慶地區(qū)蠶豆DUS測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)品種。64.7%的品種符合系數(shù)小于0.990 0,其中雙0、青海11號(hào)、尕大豆、3290的符合系數(shù)小于0.950 0,說(shuō)明其性狀表達(dá)狀態(tài)與《指南》描述差異較大,建議不作為重慶地區(qū)蠶豆DUS測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)品種,其他品種在重慶的表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定,可為篩選適宜重慶測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)品種提供參考。

表3 蠶豆DUS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)

2.2 蠶豆DUS測(cè)試性狀的符合系數(shù)

從表4可知,36個(gè)基本性狀中有22個(gè)性狀的符合系數(shù)大于0.990 0,占61.1%,其中15個(gè)性狀的符合系數(shù)等于1(性狀1、性狀2、性狀7、性狀8、性狀15、性狀17、性狀19、性狀24、性狀26、性狀27、性狀31、性狀33、性狀36、性狀37、性狀38)。質(zhì)量性狀的符合系數(shù)最高,平均為0.999 0(性狀30為0.996 0)。12個(gè)假質(zhì)量性狀中有7個(gè)性狀的符合系數(shù)為1,平均符合系數(shù)為0.996 0。數(shù)量性狀符合系數(shù)最低,平均為0.976 0,性狀3、性狀4、性狀6、性狀9、性狀10、性狀18、性狀23、性狀29、性狀34符合系數(shù)小于或等于平均數(shù),可見(jiàn)數(shù)量性狀受環(huán)境影響的波動(dòng)較大,有必要對(duì)這些數(shù)量性狀的標(biāo)準(zhǔn)品種作進(jìn)一步篩選優(yōu)化。

表4 蠶豆DUS測(cè)試性狀的符合系數(shù)

2.3 蠶豆 DUS測(cè)試指南標(biāo)準(zhǔn)品種的優(yōu)化

根據(jù)表3、表4以及連續(xù)兩年實(shí)際觀測(cè)的數(shù)據(jù),遵循年度間穩(wěn)定性好、能應(yīng)用于較多性狀和符合系數(shù)高的原則,對(duì)符合系數(shù)小于或等于平均符合系數(shù)的8個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行優(yōu)化,為其13個(gè)表達(dá)狀態(tài)重新篩選出了對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種(表5)。部分?jǐn)?shù)量性狀的表達(dá)狀態(tài)在已有的群體里沒(méi)有篩選到合適的標(biāo)準(zhǔn)品種,如性狀“旗瓣:花青甙延伸范圍”,下一步將擴(kuò)大篩選群體,盡量從適宜本生態(tài)區(qū)種植的品種中選擇數(shù)量性狀的標(biāo)準(zhǔn)品種。對(duì)于符合系數(shù)小于0.990 0的假質(zhì)量性狀“小葉:形狀”和“干籽粒:種皮顏色”,由于測(cè)試《指南》中給出了每個(gè)表達(dá)狀態(tài)詳細(xì)的圖例解釋,因此在沒(méi)有合適的標(biāo)準(zhǔn)品種時(shí),可以直接參考圖例。

表5 蠶豆標(biāo)準(zhǔn)品種代碼優(yōu)化

3 討 論

蠶豆測(cè)試《指南》在青海分中心研制,盡管在選擇標(biāo)準(zhǔn)品種時(shí)充分考慮了生態(tài)適應(yīng)性,但由于青海生態(tài)條件與重慶差異較大,部分品種的性狀代碼和描述與《指南》差異明顯,不適宜作為重慶測(cè)試區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)品種,如青海11號(hào)、尕大豆和3290。因此,目前迫切需要篩選更新適宜重慶測(cè)試區(qū)的蠶豆標(biāo)準(zhǔn)品種。

國(guó)際植物保護(hù)聯(lián)盟(UPOV)在技術(shù)文件TGP/7/8中闡述了標(biāo)準(zhǔn)品種選擇原則[21]:易獲得、穩(wěn)定性好、數(shù)量少和盡可能覆蓋性狀表達(dá)的變異范圍。測(cè)試指南中的標(biāo)準(zhǔn)品種并不是越多越好,選擇的標(biāo)準(zhǔn)品種不應(yīng)僅用于一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)性狀,盡可能用最少的標(biāo)準(zhǔn)品種涵蓋所有需要包括的性狀及其表達(dá)狀態(tài),從而減少田間種植工作量和降低測(cè)試成本。本研究在標(biāo)準(zhǔn)品種篩選優(yōu)化過(guò)程中,不僅考慮了穩(wěn)定性和代表性,還考慮盡可能用同一標(biāo)準(zhǔn)品種代表同一類型或觀測(cè)部位的性狀表達(dá)狀態(tài),從而提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和測(cè)試人員的測(cè)試效率。

性狀是植物品種DUS測(cè)試審查的基礎(chǔ),按照性狀的表達(dá)方式分為質(zhì)量性狀、假質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀。在測(cè)試過(guò)程中,質(zhì)量性狀和假質(zhì)量性狀的判定較為容易;而數(shù)量性狀受環(huán)境和栽培條件影響大,表型變化復(fù)雜,因而判定較為困難[22-24],為矯正環(huán)境變化帶來(lái)的影響和統(tǒng)一品種描述,有必要為數(shù)量性狀的不同表達(dá)狀態(tài)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)品種。為數(shù)量性狀設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)品種時(shí),要注意品種在特定區(qū)域的實(shí)際表現(xiàn),盡可能多采用適宜當(dāng)?shù)胤N植的品種[25]。本研究顯示,成胡10號(hào)的性狀表達(dá)狀態(tài)與《指南》描述基本一致,在重慶表現(xiàn)出了較好的適應(yīng)性,這與該品種由四川省農(nóng)科院育成、而重慶和四川生態(tài)類型相似有關(guān),因此在篩選更新重慶測(cè)試區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)品種時(shí),應(yīng)多考慮和重慶生態(tài)類型相似的西南區(qū)蠶豆品種。此外,數(shù)量性狀的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不能一成不變,應(yīng)結(jié)合當(dāng)年的實(shí)際栽培環(huán)境、年度間數(shù)值的變化來(lái)確定,不能完全照搬《指南》分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或僅用某一年的測(cè)量值來(lái)進(jìn)行判定[26]。也就是說(shuō),蠶豆標(biāo)準(zhǔn)品種數(shù)量性狀的分級(jí)參考值應(yīng)隨著年度環(huán)境變化而變化,不應(yīng)該一成不變。

隨著蠶豆育種和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,下一步,有必要開(kāi)展西南區(qū)蠶豆已知品種和種質(zhì)資源收集鑒定,篩選出適宜重慶蠶豆DUS測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)品種,以便提升蠶豆DUS測(cè)試和品種規(guī)范化描述水平,建立起完善的西南區(qū)蠶豆DUS測(cè)試技術(shù)體系,為西南區(qū)蠶豆品種權(quán)授權(quán)、維權(quán)以及品種管理等方面提供技術(shù)支撐。

4 結(jié) 論

本研究首次評(píng)價(jià)了蠶豆DUS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)品種在《指南》研制區(qū)外地區(qū)的性狀表現(xiàn),將17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品種種植在重慶新品種測(cè)試基地并觀察2個(gè)獨(dú)立生長(zhǎng)周期的田間試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用符合系數(shù)法分析標(biāo)準(zhǔn)品種及其性狀表現(xiàn)與《指南》中代碼的差異,并進(jìn)一步對(duì)符合系數(shù)小的性狀對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種進(jìn)行了優(yōu)化,主要結(jié)論如下:

1) 17個(gè)蠶豆DUS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)品種中有6個(gè)品種符合系數(shù)大于0.990 0,其中陵西一寸、近緣4號(hào)和興海紫蠶豆的符合系數(shù)等于1,其性狀表達(dá)狀態(tài)非常穩(wěn)定,可繼續(xù)作為標(biāo)準(zhǔn)品種用于重慶地區(qū)蠶豆DUS測(cè)試。有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)小于0.950 0,其性狀表達(dá)狀態(tài)與《指南》描述差異較大,建議不作為重慶地區(qū)蠶豆DUS測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)品種。

2) 61.1%的測(cè)試性狀符合系數(shù)大于0.990 0,其中15個(gè)性狀的符合系數(shù)等于1,總體表現(xiàn)為,質(zhì)量性狀平均符合系數(shù)(0.999 0)>假質(zhì)量性狀(0.996 0)>數(shù)量性狀(0.976 0),數(shù)量性狀受環(huán)境影響較大,因此有必要對(duì)數(shù)量性狀的標(biāo)準(zhǔn)品種作進(jìn)一步篩選和優(yōu)化。

3) 結(jié)合品種符合系數(shù)的分析結(jié)果以及連續(xù)2個(gè)獨(dú)立生長(zhǎng)周期的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)符合系數(shù)小于或等于平均符合系數(shù)的8個(gè)數(shù)量性狀的13個(gè)表達(dá)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)品種進(jìn)行優(yōu)化,重新篩選出了對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種。