甘藍型油菜種子性狀間的相關與通徑分析

黃桃翠(重慶市農(nóng)業(yè)科學院，重慶400000)

甘藍型黃籽油菜與黑(褐)籽油菜相比，種子的含油量普遍較高，而且具有種皮薄、沒有色素積累或色素積累很少、種子含油量高且油質(zhì)好、餅粕蛋白質(zhì)含量高、纖維素和多酚含量低，飼料利用價值高，在生產(chǎn)上具有較高的經(jīng)濟價值等一系列突出優(yōu)點，從而成為甘藍型油菜品質(zhì)育種的主要目標之一［1－4］。目前，關于甘藍型黃籽油菜研究主要集中在色素、含油量、蛋白質(zhì)含量等性狀及其與黑籽油菜的差異比較上，迄今已在油菜種皮、種胚的解剖學結構［4－7］和品質(zhì)分析［2，8－9］方面做了較多工作。胚是油菜種子存儲油分和蛋白質(zhì)的主要器官，也是部分色素合成和儲存的部位，油菜胚含多種色素，大多是脂溶性的，可保留在菜籽油中，會嚴重影響油品質(zhì)量。加拿大菜籽油分級標準之一就是油脂中葉綠素含量的多少，含量越高，等級越低。至今未有種子色素相關含量與品質(zhì)相關分析研究報道。該研究通過對不同環(huán)境條件下含油量、蛋白質(zhì)含量與種子色素含量的相關關系分析，明確相關性狀間的關聯(lián)性，為油菜雜交育種和優(yōu)勢組合的選配及品質(zhì)育種提供理論參考，以提高育種效率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 該研究所用材料為重慶中一種業(yè)有限公司多年選育的骨干系親本材料108份，分別于2012～2013年在重慶市九龍坡區(qū)含谷試驗基地種植，9月25日播種育苗，10月30日移栽至大田，無重復，隨機區(qū)組設計，每小區(qū)3行，每行15株。按常規(guī)生產(chǎn)方式進行田間管理。種子收獲后自然風干。

1.2 甘藍型油菜種皮和種胚分離 稱約0.5 g種子(約250粒)，放入培養(yǎng)皿，用蒸餾水浸泡12 h，剝離種皮和胚，在105℃下烘干至恒重，隨機選取5～10粒(約0.02 g)種皮和胚用于試驗，3次重復。

1.3 甘藍型油菜種子色素含量測定 分別稱取約0.02 g種皮和胚放入離心管，加5%HCl-甲醇溶液5 ml，置80℃水浴中加熱提取1 h(提取過程中適當補充揮發(fā)的溶劑)，提取液10 000 r/min離心6 min，然后在殘渣中加入提取液后重復提取至無色，最后合并上清液，定容至10 ml，分別以波長600、530、325和280 nm測定提取液的吸光值。以△530－600 nm=0.1作為花色素苷單位來計算花色素的含量(anthocyanidin content，AC)，以A325nm/g干重表示類黃酮的含量(favoid content，F(xiàn)C)［10］。以沒食子酸作標準曲線(濃度范圍 10 ～100 g)計算總酚的含量(total phenol content，TPC)［11］。在上述殘渣中繼續(xù)加入2 ml 2%NaOH溶液，80℃的水浴提取，測定提取液在290 nm處的吸光度。以A290nm/g干重表示黑色素含量(melanin content，MC)［12］。

1.4 種子含油量和蛋白質(zhì)含量測定 油菜種子含油量采用索氏抽提法測定，蛋白質(zhì)含量采用半微量凱氏定氮法測定［13］。

1.5 性狀統(tǒng)計分析 考察種子性狀指標值包括8個，分別為種胚中花色素含量、類黃酮含量、總酚含量和黑色素含量，種皮中花色素含量、類黃酮含量、總酚含量和黑色素含量，分別以x1、x2…x8表示。測定的2個品質(zhì)性狀含油量和蛋白質(zhì)含量分別用y1、y2表示。用 SPSS13.0來計算各性狀的相關系數(shù)和通徑系數(shù)等。

2 結果與分析

2.1 甘藍型油菜種子各個性狀的相關性分析 通過對各個性狀的相關性分析表明，種子含油量與蛋白質(zhì)含量(圖1)、種皮色素含量和種胚的花色素含量、總酚含量和黑色素含量存在極顯著負相關，與類黃酮含量相關性不顯著(圖2)。蛋白質(zhì)含量和種皮色素含量存在極顯著負相關，與種胚花色素含量、總酚含量和黑色素含量存在極顯著正相關，與類黃酮含量存在極顯著負相關(圖3)。在種胚中，花色素含量與總酚含量和黑色素含量存在極顯著正相關，與類黃酮含量相關性不顯著，但與種皮色素相關性不顯著;類黃酮含量與黑色素含量均存在極顯著負相關，類黃酮含量和總酚含量存在顯著性正相關，與種皮中類黃酮含量和總酚含量存在顯著性相關;總酚含量與黑色素含量相關性不顯著，且與黑色素含量同種皮中色素含量相關性不顯著。在種皮中，各色素含量均為極顯著正相關關系。

圖1 甘藍型油菜種子含油量與蛋白質(zhì)含量及其相互關系

圖2 甘藍型油菜種子含油量與種子色素含量及其相互關系(左:種胚;右:種皮)

圖3 甘藍型油菜種子蛋白質(zhì)含量與色素含量及其相互關系(左:種胚;右:種皮)

2.2 甘藍型油菜種子各性狀通徑分析 通徑分析表明(表1)，種胚花色素含量和類黃酮含量與種子含油量的直接通徑系數(shù)值較大，說明這2個性狀對種子含油量的貢獻較大;種皮類黃酮含量和總酚含量與含油量的直接通徑系數(shù)為較小的正值，說明它們對含油量的貢獻較小，但為正效應，另外種皮色素含量通過蛋白質(zhì)含量對種子含油量還存在有一定的間接作用;蛋白質(zhì)含量、種胚總酚含量和黑色素含量及種皮花色素含量和黑色素含量與種子含油量的直接通徑系數(shù)為負值，說明它們對種子含油量的貢獻為負效應。表2表明種胚總酚含量和黑色素含量與種子蛋白質(zhì)含量的直接通徑系數(shù)為較大的正值，說明它們對種子蛋白質(zhì)含量的貢獻較大，其余因子對種子蛋白質(zhì)含量的直接通徑系數(shù)為負值，說明它們對種子蛋白質(zhì)含量的貢獻為負效應;另外種皮花色素含量通過種皮類黃酮含量對種子蛋白質(zhì)含量有一定的間接作用，其間接通徑系數(shù)為0.226 7，說明種皮花色素含量通過對種皮類黃酮含量的影響對種子蛋白質(zhì)含量有較大的間接作用。

表1 甘藍型油菜種子色素含量與含油量的通徑系數(shù)

3 結論與討論

目前，甘藍型黃籽油菜品種的選育及提高油菜籽產(chǎn)量、種子含油量和改進油菜品質(zhì)成為油菜育種家的首要目標。經(jīng)過長期的籽粒顏色、品質(zhì)和豐產(chǎn)性的人工選擇及自然選擇，在高強度的選擇壓力下，形成了甘藍型黃籽油菜豐富而寶貴的遺傳資源，在遺傳來源、含油量、蛋白質(zhì)含量、種皮顏色、色素組成及其含量等方面具有豐富的遺傳變異［14］。迄今，前人已經(jīng)在探討甘藍型黃籽油菜品質(zhì)性狀的遺傳機理方面做了大量的工作，并取得了很大的進展，各國育種家先后育出了一批甘藍型黃籽油菜材料并進行了一系列遺傳研究。但過去的研究都是以甘藍型黃籽油菜與黑籽的差異為主［15－19］，作物品質(zhì)遺傳學家提出菜籽的油脂、蛋白含量呈高度負相關［20－22］，對蛋白基本性質(zhì)［23－24］，貯藏蛋白亞基的積累過程和方式［25］等也有相關報道。對油菜種子含油量的遺傳研究認為，種子含油量主要受母體基因型控制，父本影響較小，含油量主要由遺傳因素決定，控制含油量的基因具有加性和顯性作用，同時也受環(huán)境因素的影響，并存在基因型與環(huán)境的互作［1，26－31］;也有研究認為在 F1 代，種子含油量主要受母體和種胚基因型共同影響［32］。關于色素成分的研究［9－13］主要集中在對油菜種皮色澤方面。胚為植物發(fā)育提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，種子成熟過程中會積累大量有機化合物，在種皮色素減少后的黃籽油菜加工中，胚色素含量將影響菜籽油和餅粕的質(zhì)量，因此研究甘藍型油菜胚色素的遺傳機理尤為重要。

表2 甘藍型油菜種子色素含量與蛋白質(zhì)含量的通徑系數(shù)

該研究通過對甘藍型油菜種子含油量、蛋白質(zhì)含量與色素含量進行相關與通徑分析表明:含油量與蛋白質(zhì)含量、種皮色素和胚中花色素含量、總酚含量和黑色素含量存在極顯著負相關，蛋白質(zhì)含量、種胚總酚含量和種皮黑色素含量與種子含油量的直接通徑系數(shù)為負值，說明油菜籽的含油量提高在一定程度上受到蛋白質(zhì)含量和種子中色素積累的影響。研究發(fā)現(xiàn)，含油量與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負相關，這與前人的研究結果一致，不同的田間環(huán)境條件并沒有影響含油量與蛋白質(zhì)含量之間互為消長的關系。另外，蛋白質(zhì)含量與種皮和胚色素含量均達到極顯著正相關或負相關，與黑色素含量存在極顯著正相關，說明蛋白質(zhì)含量可能在合成過程中和油分的合成競爭底物與黃酮類化合物的合成代謝途徑密切相關，而與其他途徑相關性不明顯;胚中色素含量存在不同的相關性，表明種皮和胚色素合成可能受不同遺傳體系控制［33］，在色素合成代謝途徑過程中對底物的競爭性也可能不同。

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