甘蓝型油菜新品系的抗裂角性筛选与相关性状分析

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　　摘要：甘蓝型油菜（Brassica napus L.）的裂角落粒严重影响油菜的产量和机械适收性。利用改进后的随机碰撞法对122份甘蓝型油菜的自交系和杂交组合进行抗裂角性评价，发现抗裂角指数（Shatter resistant index，SRI）大于0.60的品系占4.1%。分析抗裂角指数（SRI）与角果长、宽、果喙的相关性，发现抗裂角指数与角果长和果皮厚呈极显著正相关，且相关系数较高。结合种子的品质性状分析，共筛选了3份品质性状优良且抗裂角性强的甘蓝型油菜新品系早熟圣光168、E-7039和E-7089。
　　关键词：甘蓝型油菜（Brassica napus L.）;抗裂角;种子;品质性状
　　中图分类号：S565.4         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）24-0034-04
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.009           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Screening of pod shatter resistance and analysis of
　　related traits in new lines of Brassica napus L.
　　WANG Zhuan-rong1，WAN Li-li1，YANG Guang-sheng2，SUN Yu-hong1，
　　XIN Qiang2，HONG Deng-feng2，GAO Hong-xia1
　　（1.Wuhan Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430065，China;
　　2.National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）
　　Abstract： The pod shatter of Brassica napus L. seriously affected the yield and mechanical adaptability of rapeseed. 122 hybrids and self-lines of Brassica napus L. were assessed for pod shatter resistance using improved random impact test method.The results showed that the lines which pod shatter resistant index （SRI） was more than 0.60 accounted for 4.1%. By analyzing the correlation between the SRI and the length， width and beak of the pod， it is found that the SRI is significantly positively correlated with the length and thickness of the pod， and the correlation coefficient is high. Combined with the quality analysis traits of the seed， three new varieties of rapeseeds with good quality traits and higher SRI were screened for Zaoshu shengguang 168， E-7039 and E-7089.
　　Key words： Brassica napus L.; pod shatter resistant; seed; quality trait
　　油菜（Brassica napus L.）是中国重要的油料作物之一，其传统的生产方式用工较多，成本高。加快油菜的机械化收割能显著减少用工，提高油菜产业的经济效益。但在机械化收获模式下，因角果开裂所造成的损失占油菜子粒总产量的8%～12%，如若延迟收获，产量损失则会增加到20%以上[1，2]。此外，裂角落入田间的种子可以在土壤中保持几年的活力，严重影响后茬作物的杂草控制[3]。为了保证产量和减少次生苗的产生，大部分农民选择提前收获的方式减少产量损失。然而，这种方式又严重影响菜子油的品质[4]。因此，选育抗裂角性强的优质油菜品种是提高油菜的机械适收性和降低裂角落粒造成产量损失的重要途径[5]。
　　众多研究者对油菜抗裂角性的测定方法及其优缺点进行了长期探索，创造了田间直测法、弯曲法、钟摆法、变速电机分裂法、悬臂法和随机碰撞法等方法[6-9]。其中，随机碰撞法操作简单、重复性好，成为目前最为常用的方法[9]。本研究在彭鹏飞等[9]改进的随机碰撞法的基础上，建立了一套适用范围更广的鉴定方法。利用该方法，本研究鉴定了122份甘蓝型油菜自交系和杂交组合的抗裂角性，通过分析不同材料之间的抗裂角性和重要的品质性状，筛选出了适宜机械化生產的抗裂角油菜和品质优良的油菜新品系，为进一步培育适合机械化生产的油菜品种提供参考。
　　1  材料与方法
　　1.1  试验材料来源及种植方式
　　在武汉市联农种业股份有限公司及华中农业大学国家油菜工程技术研究中心收集了122份甘蓝型油菜品系（组合）作为供试材料，包括65份自交系和57份杂交组合，其中7-5（常规品种）作为易裂角的对照品种，中双11（常规品种）作为抗裂角的对照品种，2018年9月25日将所有收集的材料播种于华中农业大学油菜试验基地、鄂州试验基地和江陵试验基地。试验材料的种植采用直播方式种植，按随机区组排列播种，3次重复，每小区面积为90 m2，株距约0.2 m，行距0.4 m，试验区四周设保护行，田间水肥等管理水平一致。 　　1.2  试验方法
　　1.2.1  抗裂角性状的鉴定  黄熟期每个品种随机选取5株，收获后在常温常压下室内悬挂自然干燥4周。每个单株用剪刀剪取单株主花序中部、发育正常、充分成熟的15个角果，用尼龙网袋装好备用。鉴定前对角果统一进行烘干处理，设置80 ℃烘烤30 min后密封室温隔夜保存，以减少余温的干扰。每个品种测试5个单株，每单株取12个角果混合，共60个角果，3次重复。每次取20个角果放入内径为13.0 cm、高10.0 cm的方形带盖子的塑料容器内，容器内放置6个直径为14.0 mm的钢珠和20个直径为4.0 mm的钢珠。将容器放置在哈东联HZQ-C双层空气恒温振荡器上，转速设置为240 r/min，振幅20 mm;每振荡2 min记录一次破裂角果数，以角果破损50%或能看见油菜子粒作为角果破裂的标准，总共记录5次，每次记录时把破裂的角果拿出来。最后计算裂角指数和抗裂角指数。公式为：
　　SI=ΣXi×（6-i）/100（1）
　　SRI=1-SI（2）
　　式中，SI（Shatter index）为裂角指数，SRI（Shatter resistant index）为抗裂角指数，Xi为第i次破损的角果数，1≤i≤5。
　　1.2.2  角果相关性状检测  从122份甘蓝型油菜中随机抽取30份材料，分别用游标卡尺测量10个角果的角果长、角果宽、果皮厚、果喙长、喙横切长和喙纵切长，取平均值。最后用万分之一电子天平秤量10个角果的果喙重量。
　　1.2.3  品质性状检测  用近红外品质分析仪NIRS （FOSS Analytical A/S Near-infrared reflectance spectroscopy，USA）对甘蓝型油菜的种子含油量、芥酸含量、硫苷含量进行测定。
　　1.3  数据处理
　　试验数据均采用SPSS 13.0软件进行分析。
　　2  结果与分析
　　2.1  甘蓝型油菜不同品种的抗裂角指数
　　于2019年5月田间收获了122份裂角抗性具有明显差异的甘蓝型油菜，室内自然晾干和水分平衡结束后，利用随机碰撞法评估了这些材料的裂角抗性。研究结果显示，参试材料的平均裂角指数为0.140，变异范围在0～0.970;抗裂角指数分布在0～0.1、>0.1～0.2、>0.2～0.3、>0.3～0.4、>0.4～0.5、>0.5～0.6、>0.6～0.7、>0.7～0.8和>0.8的品种（系）数目分别为69、26、9、8、1、4、3、0和2份（图1）。其中，抗裂角指数小于0.1的品系占比为56.6%，抗裂角指数大于0.6的品系占比4.1%，说明抗裂角性状在不同的品系间差异较大。本研究所测试的新品系中，常规品种育909和G120的抗裂角指数较高，分别是0.97 和0.82（表1）。
　　2.2  油菜抗裂角指数与角果长、宽、果喙的相关性
　　从122份甘蓝型油菜中随机抽取30份材料分别进行角果长、角果宽、果皮厚、果喙長、喙横切长、喙纵切长、10个果喙重量与抗裂角指数的相关性进行分析。结果显示，30份角果性状的角果长、角果宽、果皮厚、果喙长、10个果喙重量都与裂角抗性存在极显著相关，与果喙横切长和纵切长显著相关（表2），说明角果长越长，果喙越长，角果越宽，角果皮越厚和果喙越重的材料，抗裂角能力就越强。其中，抗裂角指数与果皮厚之间的相关系数最大（r=0.593），其次与角果长之间的相关系数较大（r=0.442），与果喙长之间的相关性最低（r=0.045）。比如，抗裂角指数为0.82的G120，其角果皮最厚为0.326 mm，角果长6.22 cm，果喙长1.17 cm;抗裂角指数为0的“8-8003”，其角果皮厚0.061 mm，角果长4.56 cm，果喙长1.19 cm。以上结果说明，角果长和果皮厚极显著影响油菜的抗裂角性，果喙长、角果宽以及果喙重量等可以作为筛选抗裂角油菜种质的形态指标。
　　2.3  油菜抗裂角指数>0.30的新品系的种子品质性状
　　为了获得适宜机械化生产并兼具优良品质性状的甘蓝型油菜新品系，本研究对平均抗裂角指数大于0.3的新品系进行硫苷、芥酸、含油量和油酸等重要品质性状的考察。结果（表3）显示，有17个新品系平均抗裂角指数大于0.30，其中，有9个新品系的硫苷含量低于20.0 μmol/g，而硫苷含量低于15.0 μmol/g的新品系有早熟圣光168、E-7083和E-5782;芥酸含量低于2.0%的新品系有E-7035、E-7089、“8-7919”、圣光185和ET125;仅有3份新品系的含油量低于45.0%，而含油量高于49.0%的新品系有3个，育909、E-7039、E-7089;17个新品系的油酸含量变异范围在56.38%～70.49%，其中早熟圣光168的油酸含量最高。此外，在这17个抗裂角指数>0.30的新品系中，优良的杂交品系有14个。说明综合品质性状和抗裂角指数，所有新品系中早熟圣光168、E-7039和E-7089是最适宜机械化生产和品质优良的油菜新品系。
　　2.4  相同母本配制的杂交组合的抗裂角性比较
　　为了研究不同父本对杂交后代抗裂角性的影响，以DFMX16为母本配制了8个杂交组合，以XYD01为母本配制了13个杂交组合（图2）。结果显示，以DFMX16为母本配制的8个杂交组合的抗裂角指数的变异范围在0.10～0.37;以XYD01为母本配制的13个杂交组合的抗裂角指数变异范围为0.10～0.65。其中，XYD01母本具有ZS11的遗传背景，以XYD01母本配制的杂交组合E-7039的抗裂角指数较大（SRI=0.65），该组合的父本“8-7943”（SRI=0.11）是利用ZS11改良的自交系。利用该父本与G120（SRI=0.82）配制的杂交组合E-7035的抗裂角指数也高达0.65（表3），说明“8-7943”虽然自身的抗裂角性较差，但该材料是一般配合力好的亲本材料，以此作为亲本能更好地提高杂交后代在抗裂角性上的优势。以上结果说明，选择优良的双亲组合对培育抗裂角品种具有重要的实践意义。 　　3  讨论
　　对122份甘蓝型油菜品系的抗裂角性进行鉴定表明，抗裂角性差（SRI<0.1）的材料占56.6%，抗裂角性强（SRI>0.6）的材料占4.1%，而相同母本配制的杂交组合之间的抗裂角差异明显，说明甘蓝型油菜不同品系间的抗裂角性变异较大，大部分甘蓝型油菜的抗裂角性较差，这与崔嘉成等[10]和文雁成等[11]的研究结果一致。本研究证明，有针对性地对双亲抗裂角性状进行改良，可能是有效提高杂交组合抗裂角性的方法。综合抗裂角性和品质性状，本研究筛选出了3个抗裂角性强且品质优良的甘蓝型油菜新品系，下一步将对筛选出的优良新品系进行大面积种植，进行机械化试收，并结合人工收获和机械化收获的产量来评估其机械适收性。
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