密植條件下雜交油菜種子田間純度與真實值的差異研究?

摘 要：為分析密植條件下雜交油菜種子田間純度與真實值存在差異的原因，在40.5萬株/hm2種植密度下研究5個品種、6個純度樣品的田間純度變化規律，并結合表型調查和SSR基因分型技術探究其原因。結果表明：品種、真實純度及兩者的交互作用均對田間純度與真實純度的偏差有顯著影響。參試材料中田間純度與真實純度差異最大的是豐油730、最小的是灃油737；其4葉期后群體的死亡率達14.33%～21.33%，其中雜交種的成活率均顯著高于母本；70%純度下，豐油730的雜交種與母本的相對成活率顯著高于灃油737。試驗結果表明，4葉期后的自疏現象和雜交種的空間競爭優勢會影響田間純度表現，品種間雜交種與母本的相對競爭能力差異是影響田間純度的主要原因。

關鍵詞：雜交油菜；密植；種子；田間純度

中圖分類號：S565.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2023）05-0024-05

Abstract：In order to explain the difference between the field purity and the true purity of hybrid rape seed under close planting conditions， 5 varieties with 6 purity samples each were selected to study the change regularity of their field purity under the planting density of 405 000 plants/hm2 and explore the reasons by phenotype investigation and SSR genotyping. The results showed that： variety， true purity and their interaction all had significant effects on the difference between field purity and true purity. Fengyou 730 had the biggest difference between field purity and true purity， while Fengyou 737 had the smallest difference， their mortality reached 14.33%-21.33% after 4-leaf stage， and the survival rates of their hybrids were significantly higher than those of their female parents. Under 70% purity， the relative survival rates of hybrid and female parent of Fengyou 730 were significantly higher than those of Fengyou 737. To sum up， the self-thinning phenomenon after 4-leaf stage and the spatial competitive advantage of hybrid could affect the field purity performance， however， the main factor affecting field purity was the difference of relative competitive ability between hybrid and female parent.

Key words：hybrid rape; close planting; seed; field purity

品種純度是指品種在特征特性方面典型一致的程度，是農作物種子最重要的質量指標之一[1]。種子純度低不僅會影響田間的一致性，還會嚴重影響品種產量和品質優勢的發揮[2-3]。因此，種子應用于生產之前必須進行嚴格的種子純度鑒定。種子純度鑒定的方法有很多種[4-10]，其中應用最廣泛的主要是田間種植鑒定和SSR分子標記。田間種植鑒定一般要求保證適宜的株距[11-12]，SSR分子標記要求在適宜條件下培養幼苗，以盡量反映種子的真實純度。

油菜Pol CMS雜交制種系統存在不育系溫度敏感問題，會產生母本假雜種，容易造成純度問題。目前，在生產上為適應農業輕簡化種植方式的推進，油菜種植密度由15.0萬～18.0萬株/hm2提升到37.5萬～45.0萬株/hm2，較高的種植密度容易造成植物對光、熱等資源的競爭，產生自疏現象，從而導致大田生產中品種的實際純度與鑒定值存在差異，這在一定程度上增加了種子銷售的風險。鑒于此，筆者在40.5萬株/hm2種植密度下探究不同品種、不同純度樣品的田間純度變化規律，并在4葉期單株掛牌，結合表型調查和SSR基因分型技術探究密植條件下雜交油菜種子田間純度與真實值存在差異的原因，以期為甘藍型油菜雜交種田間純度鑒定研究和應用提供新的理論參考和技術指導。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為pol-CMS系品種灃油737、灃油958、灃油792、豐油730、凱育09。為保證試驗材料的可靠性，于2019年對各父母本進行人工授粉得到雜交種，經SSR標記鑒定純度為100%。選取飽滿度一致性好的雜交種通過加入定量的母本種子，配置純度分別為95%、90%、85%、80%、75%、70%的種子參加試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 田間純度調查 試驗于湖南省作物研究所試驗場進行，水旱輪作。各處理取750粒種子播種于小區，每小區6行，行長2.0 m，行距0.3 m，均勻播種，3葉一心期定苗，每行27株，在盛花期根據植株的育性表現調查純度，根據公式（1）（2）計算田間純度和純度偏差。

田間純度=（供檢株數－母本數）/供檢株數× 100%" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（1）

純度偏差=田間純度－真實純度" " " " " " " " " " （2）

1.2.2 成活率調查 待供試油菜生長至4～5葉期時，對每個品種真實純度為90%和70%的鑒定小區一端順序數100個單株進行吊牌編號，并取中間幼嫩葉片2 cm2 左右于2.0 mL離心管中，－20℃保存用于SSR 標記檢測。盛花期田間調查成活單株育性，采用SSR標記鑒定死亡單株育性。根據公式 （3）～（5）計算群體成活率、母本成活率和雜交種成活率。

群體成活率=成活株數/100×100%" " " " " " " " （3）

母本成活率=母本成活株數/（母本成活株數+母本死亡株數）×100%" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（4）

雜交種成活率=雜交種成活株數/（雜交種成活株數+雜交種死亡株數）×100%" " " " " " " " " " " " "（5）

1.2.3 SSR標記鑒定 DNA提取參照王同華等[13]報道的簡便方法進行，灃油737、豐油730、凱育09進行育性鑒定的引物分別均為RFP19，灃油958進行育性鑒定的引物為CB10330，灃油792進行育性鑒定的引物為CB10373。各引物的有效性均已通過親本和F2代驗證。引物由上海博尚生物技術有限公司合成。SSR-PCR反應體系參照陸光遠等[14]報道的方法進行，PCR產物經3%的瓊脂糖凝膠電泳分離，并用紫外成像系統（BIO-RAD Gel DocTM EZ Imager）進行觀察讀帶。

1.3 數據分析

采用Excel 2010對試驗數據進行整理、計算和作圖。用SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種不同真實純度下田間純度與真實純度的偏差分析

分析5個供試油菜品種在不同真實純度下的田間純度表現發現，各品種田間純度與真實純度存在一定偏差，總體表現為田間純度高于真實純度。如表1所示，在真實純度分別為70%、75%、80%、85%、90%和95%時，各品種田間純度與真實純度的平均偏差分別為6.80%、6.13%、4.85%、3.65%、2.56%和0.89%。可以看出，隨著真實純度的升高，田間純度與真實純度的偏差整體呈現下降趨勢。不同基因型品種間田間純度與真實純度的偏差也表現出一定差異，灃油958、灃油792、灃油737、凱育09和豐油730田間純度與真實純度的平均偏差分別為3.06 %、3.53 %、2.80 %、3.87 %和7.46 %，其中灃油737的最低，豐油730的最高。

2.2 品種及真實純度對田間純度與真實純度偏差影響的多因素方差分析

從交互作用方差分析結果（見表2）可以看出，品種、真實純度以及二者交互影響檢驗的F統計量相伴概率均為0.000，即在1%的顯著水平上，品種、真實純度及兩者的交互作用均對田間純度與真實純度的偏差有顯著影響。

從圖1中可知，當真實純度為90%～95%時，品種間田間純度與真實純度的偏差差異不大；當真實純度低于85%時，品種田間純度與真實純度的差別逐步變大。當真實純度為70%時，品種田間純度與真實純度的最大。

2.3 相同真實純度下油菜在不同時期的田間純度變化

對田間純度與真實純度差異最大的品種豐油730和最小的品種灃油737各時期的田間純度進行分析。由圖2可知，在4葉期時，2個參試品種的純度與原始純度相比沒有顯著變化，2個品種之間的田間純度也沒有顯著差異，表明發生在4葉期之

前的種子的發芽勢、發芽率等因素并未造成品種純度的顯著變化。在盛花期時，當參試品種純度為90%時，灃油737、豐油730的田間純度分別為92.10%、93.57%，品種間差異不顯著。當參試品種純度為70%時，灃油737、豐油730的田間純度分別為74.35%、83.21%，品種間差異達到顯著水平。表明品種間的田間純度相對變化發生于4葉期以后。

2.4 供試材料群體、雜交種與母本成活率表現

從圖3可以看出，供試品種灃油737、豐油730掛牌株在試驗純度下群體成活率為78.67%～85.67%，死亡率達14.33%～21.33%，表明供試油菜在4葉期后的生長過程中，存在明顯的自疏現象，導致部分個體死亡，從而引起純度變化。

比較在不同真實純度下雜交種及母本的成活率發現，供試品種雜交種的成活率均顯著高于母本。在90%的真實純度下，灃油737、豐油730雜交種的成活率比母本的成活率分別高13.72、15.66個百分點，差異未達到顯著水平。在70%的真實純度下，灃油737、豐油730雜交種的的成活率比母本的成活率分別高4.84、38.04個百分點。豐油730的雜交種與母本成活率差值顯著高于灃油737。表明在群體生存競爭中，雜交種比母本的存活率更高，因而田間純度高于真實純度。在低純度下，品種間雜交種與母本的相對成活率存在顯著差異。

3 結論與討論

自疏是指因種群密度而引起種群個體死亡而密度減小的過程。大田密植條件下，母本假雜種和雜交種的競爭力存在差異，自疏會導致純度變化。研究自疏現象造成的純度變化對油菜純度鑒定有一定的指導意義。

近年來，分子方法尤其是利用SSR分子標記進行基因分型的技術被廣泛應用到種子純度鑒定中[15-21]，王同華等[19]、穆建新[20]、王灝等[21]研究發現，雜交制種樣品SSR鑒定和田間鑒定的單株鑒定結果吻合率在97%以上，說明其能較好反應種子的真實純度。另外，SSR分子標記具有操作簡便、共顯性遺傳、多態性高、穩定可靠等優點[22-23]，既保證了種子純度快速準確鑒定，也為油菜生長過程中導致的弱勢株、死亡株的育性鑒定提供了技術支持。

此試驗通過手工雜交得到雜交種，通過定量添加母本種子以確定試驗材料的真實純度，消除了取樣誤差、外界花粉串粉等造成的樣品不確定性。試驗中6個材料在6種真實純度下的田間純度表現均高于真實值，這與前人研究發現田間種植鑒定純度總體略高于室內鑒定結果一致，蘇順宗[24]、黃壽輝[25]認為這主要與雜交種的雜交優勢有關，雜交種的優勢體現在發芽勢上，有些假雜種在室內相對優良的環境下的發芽率一般會大于大田發芽率，從而導致大田鑒定結果偏高。王同華等[13]認為雜交種單株的雜種優勢主要體現在有限的生長空間比假雜種更容易成活，從而造成鑒定結果偏高。此試驗中，在大田密植條件下4葉期后油菜群體的死亡率達14.33%～21.33%，雜交種的成活率均顯著高于母本。說明在4葉期后，群體競爭中雜交種的競爭優勢是導致純度變化的原因。這可能是因為4葉期后，植株迅速生長，個體間在水分、養分和空間上存在激烈競爭，其中雜交種單株具有更強的生長競爭優勢，較母本更容易存活，導致花期田間純度鑒定的結果偏高。這與王同華等[13]的推測一致。

試驗還發現品種、真實純度及兩者的交互作用均對田間純度與真實純度的偏差有顯著影響。進一步研究了2個品種高真實純度和低真實純度下的田間純度表現的差異，發現相同真實值下不同品種的田間純度鑒定值在高純度下田間純度鑒定值接近，而在低純度下田間純度鑒定值相差較大，這可能與雜交種與母本的相對發育進程有關。在田間觀察中發現灃油737的母本比雜交種發育早，豐油730的母本比雜交種發育晚。在高純度下，母本占比較小，雜交種的生存優勢占主導地位，品種間母本與雜交種的相對死亡率相差不大，不同品種的田間純度鑒定值接近。隨著純度降低母本占比提高，灃油737的母本因發育早，縮小了與雜交種的競爭差異；而豐油730的母本因發育較晚，擴大了與雜交種的競爭差異。

試驗結果表明，群體競爭導致的死苗現象和母本生存弱勢是影響田間鑒定純度的重要因素，且不同品種田間純度表現存在差異。因此，在田間種植鑒定中，一方面要適當降低種植密度，保證播種均勻度，盡量減少群體競爭對田間種植鑒定的影響。另一方面要充分考慮各品種雜交種與母本種子的生長特性，通過前期試驗確定最適田間密度。

此試驗只研究了特定密度下油菜田間種植鑒定與真實純度的差異，后續試驗將進一步研究不同密度下油菜田間種植鑒定的準確性，以篩選最適油菜田間種植鑒定密度，為優化油菜田間種植鑒定技術提供數據支持。

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（責任編輯：張煥裕）