甘藍(lán)型油菜裂角性快速鑒定的方法及其應(yīng)用

彭琦+張潔夫+張維+陳松

摘要：采用改良的隨機(jī)碰撞法對(duì)162份常規(guī)油菜品種和219份高世代自交系材料的裂角性進(jìn)行鑒定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗裂角材料的數(shù)量在常規(guī)品種中占比為25.3%，在自交系中占比為21.9%，與前人的研究結(jié)果相比，抗裂角性好的品種占比越來越高，抗裂角已經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)前油菜育種的重要目標(biāo)之一，而改良的隨機(jī)碰撞法可以為油菜裂角性評(píng)價(jià)和抗裂角品種選育提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：甘藍(lán)型油菜；抗裂角；隨機(jī)碰撞法；裂角指數(shù)

中圖分類號(hào)：S634.303文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-1302（2014）11-0128-03

油菜是我國(guó)最主要的油料作物，常年種植面積在666.7萬hm2左右，產(chǎn)量在1300萬t左右。長(zhǎng)期以來，我國(guó)油菜種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一，占世界油菜種植面積和總產(chǎn)量的20%左右。近年來，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的提高和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)的油菜生產(chǎn)方式已經(jīng)受到勞動(dòng)力成本不斷提高和油菜機(jī)械化發(fā)展相對(duì)滯后所帶來的影響，油菜種植面積已經(jīng)呈現(xiàn)逐年下滑的趨勢(shì)。油菜的機(jī)械化面臨來自機(jī)械化移栽和收獲兩方面的挑戰(zhàn)，而油菜品種的抗裂角性差是當(dāng)前油菜機(jī)械化收獲中最突出的問題[1-2]。由于影響油菜裂角的因素較多，裂角過程復(fù)雜，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)抗裂角性狀一直是育種家關(guān)注的問題。目前油菜抗裂角性鑒定方法主要有田間直測(cè)法、彎曲法、變速電機(jī)分裂法、鐘擺法、拉裂法和隨機(jī)碰撞法等[2-5]。本研究在前人方法的基礎(chǔ)上，對(duì)隨機(jī)碰撞法進(jìn)行改進(jìn)，建立了一套操作性強(qiáng)的快速鑒定方法。利用該方法對(duì)國(guó)內(nèi)搜集的381份甘藍(lán)型油菜核心種質(zhì)資源材料進(jìn)行抗裂角性鑒定，并分析了這些品種和材料抗裂角指數(shù)的變異范圍，展示了我國(guó)油菜抗裂角育種的發(fā)展現(xiàn)狀。

1材料與方法

1.1材料

甘藍(lán)型油菜核心資源材料共計(jì)381份，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供，其中常規(guī)油菜品種162份，高世代自交系材料219份。

1.2試驗(yàn)儀器

DHZ-CA大容量恒溫振蕩器（江蘇太倉實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠）、計(jì)時(shí)器、方形塑料容器、鋼珠等。

1.3試驗(yàn)方法

材料種植：381份材料于2012年10月全部播種于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水植物科學(xué)基地試驗(yàn)地，每份材料種植2行，每行12～15株，行距40cm，株距15cm。

取樣：黃熟期每份材料取長(zhǎng)勢(shì)一致相鄰3株的主軸和2個(gè)分枝上的角果裝入網(wǎng)袋中，于常溫常壓下室內(nèi)懸掛30d進(jìn)行自然干燥后儲(chǔ)放于恒溫恒濕的生長(zhǎng)室1d以備檢測(cè)。

改進(jìn)后的隨機(jī)碰撞法：整個(gè)檢測(cè)過程在生長(zhǎng)室中完成，隨機(jī)取20個(gè)已干燥的角果放入邊長(zhǎng)11.5cm、高4.5cm的方形帶蓋塑料容器內(nèi)，再放入50顆直徑為5mm的不銹鋼珠。蓋好蓋子后將容器放置在恒溫振蕩器（DHZ-CA型）上，轉(zhuǎn)速設(shè)置為300r/min，振幅30mm，振動(dòng)2min后停下振蕩器，記錄破裂的角果數(shù)，以角果開裂或能看見油菜籽粒作為判斷破裂的標(biāo)準(zhǔn)。每份材料測(cè)試3個(gè)單株，每單株隨機(jī)取20個(gè)角果混合，共60個(gè)角果，3次試驗(yàn)重復(fù)。最后計(jì)算抗裂角指數(shù)。

抗裂角指數(shù)=（20i-n1-n2-…-ni）/（20i）（n表示裂角數(shù)，i表示重復(fù)次數(shù)）。

1.4數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1常規(guī)油菜品種抗裂角指數(shù)變異分析

對(duì)162份常規(guī)油菜品種的抗裂角性結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，平均抗裂角指數(shù)為0.47，變異范圍為0～0.98（圖1），說明各材料間的變異范圍較大，鑒定結(jié)果能較好地反映常規(guī)品種之間的差異。如果把抗裂角指數(shù)按圖2所示分成10個(gè)區(qū)間，從低到高各區(qū)間常規(guī)品種的數(shù)量分別為40、9、17、16、9、11、6、13、14、27個(gè)，說明現(xiàn)有的油菜常規(guī)品種中抗裂角性狀的變異趨向兩極分化，而且以抗裂角性差的品種為主。

2.2自交系材料抗裂角指數(shù)變異分析

對(duì)219份油菜高世代自交系材料的抗裂角性結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，平均抗裂角指數(shù)為0.43，變異范圍也達(dá)到了0～0.98（圖3），說明各材料間的變異范圍較大，鑒定結(jié)果能較好地反映自交系材料之間的差異。如果把抗裂角指數(shù)按圖4所

示分成10個(gè)區(qū)間，從低到高各區(qū)間自交系材料的數(shù)量分別為68、13、17、9、21、15、17、11、13、35個(gè)。說明現(xiàn)有的油菜自交系材料當(dāng)中抗裂角性狀的變異也出現(xiàn)兩極分化，并且以抗裂角性差的品種為主，但是中等抗性材料及高等抗性材料的數(shù)量明顯上升。

2.3常規(guī)品種和自交系材料抗裂角性比較分析

將抗裂角指數(shù)按圖5所示分成5個(gè)區(qū)間，比較常規(guī)品種和自交系材料在各區(qū)間的分布數(shù)量百分比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，育成的常規(guī)品種中25.3%為抗裂角材料，高于自交系材料；而中等抗性的材料中自交系的占比分別為16.4%和12.8%，遠(yuǎn)高于常規(guī)品種的12.3%和11.7%，說明抗裂角性好的品種越來越多，而且以抗裂角性好作為育種目標(biāo)的后備材料也越來越多；抗裂角性差的自交系材料數(shù)量比常規(guī)品種多，自交系材料、常規(guī)品種數(shù)量百分比分別為37.0%、30.2%，說明大量的自交系材料將面臨機(jī)械化育種目標(biāo)的淘汰。

3討論

2012—2020年全國(guó)現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)發(fā)展規(guī)劃中對(duì)油菜產(chǎn)業(yè)提出的科研目標(biāo)是培育適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)、年推廣面積超過6.67萬hm2的新品種10個(gè)以上，其中抗裂角性狀是科研重點(diǎn)之一。但由于油菜抗裂角性狀評(píng)價(jià)方法的發(fā)展相對(duì)緩慢，導(dǎo)致油菜育種家難以通過這一性狀進(jìn)行種質(zhì)篩選。目前，國(guó)內(nèi)報(bào)道較多的油菜裂角性評(píng)價(jià)方法主要是拉裂法和隨機(jī)碰撞法。拉裂法主要利用拉力儀直接測(cè)定角果開裂所需要的力，以開裂力的大小來評(píng)價(jià)單個(gè)角果的抗裂角性[6-7]。該方法的結(jié)果比較直觀，但在測(cè)定過程中需要固定角果，儀器昂貴，且不易把握拉裂點(diǎn)，試驗(yàn)重復(fù)性較差。Bruce等模擬田間角果與外界物體的碰撞情況，發(fā)明了隨機(jī)碰撞法[7]；隨后文雁成等對(duì)該方法多次進(jìn)行改進(jìn)，并提高了操作性和準(zhǔn)確性[8-9]。本研究在利用隨機(jī)碰撞法進(jìn)行測(cè)定的過程中發(fā)現(xiàn)容器的形狀和鋼珠的數(shù)量對(duì)鑒定結(jié)果產(chǎn)生的影響較大，利用方形的塑料容器替代圓柱體容器并適當(dāng)增加鋼珠的數(shù)量能有效提高角果碰撞的隨機(jī)性。其原因在于實(shí)驗(yàn)室常見搖床在振蕩時(shí)主要進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)而不是左右水平振蕩，因此鋼珠和角果在圓柱體容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡多為圓周形，這會(huì)降低角果與鋼珠碰撞的隨機(jī)性和碰撞概率，導(dǎo)致角果的裂角指數(shù)偏低，而方形容器能不停地改變鋼珠和角果的運(yùn)動(dòng)軌跡，可能更接近自然狀態(tài)下田間角果與外界物體的碰撞情況。改進(jìn)后的測(cè)定方法較好地反映了油菜角果的抗裂角特性，為油菜抗裂角種質(zhì)資源的篩選和評(píng)價(jià)利用奠定了很好的基礎(chǔ)。

目前，利用裂角這一性狀對(duì)油菜種質(zhì)資源進(jìn)行篩選的報(bào)道還比較少。從近10年育成品種的抗裂角特性來看，抗性品種所占比重已經(jīng)越來越高。文雁成等利用隨機(jī)碰撞法對(duì)國(guó)內(nèi)2004年之前育成的229份甘藍(lán)型油菜品種進(jìn)行抗裂角性鑒定后發(fā)現(xiàn)，極易裂角資源占59.39%，易裂角資源占27.07%，而抗裂角資源只占0.09%[8]，可見這一時(shí)期的抗裂角品種極少。浦惠明等利用拉力儀對(duì)2006—2007年大面積推廣或參加區(qū)試的286份材料的裂角力進(jìn)行測(cè)定，其中包括146份甘藍(lán)型雜交油菜品種和140份常規(guī)油菜品種，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不管是雜交品種還是常規(guī)品種，其裂角力都是以較抗品種的數(shù)量占多數(shù)，易裂角或抗裂角的品種數(shù)量相對(duì)較少，但抗裂角品種數(shù)量占比較2004年之前的品種明顯增加，其中常規(guī)油菜品種的抗裂角資源占6.42%[10]。本研究中搜集的381份材料主要來自2012年之前國(guó)內(nèi)育成的核心種質(zhì)資源，通過改進(jìn)后的隨機(jī)碰撞法測(cè)定后發(fā)現(xiàn)抗性品種的數(shù)量進(jìn)一步增加，其中常規(guī)油菜品種的抗性品種占比達(dá)到了25.3%，自交系的抗性品種占比達(dá)到了21.9%。此外，自交系作為育種的中間材料，其較抗裂角材料的數(shù)量也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，未來可能涌現(xiàn)更多抗裂角的品種。利用隨機(jī)碰撞法進(jìn)行抗裂角種質(zhì)資源篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)，所測(cè)定的不同品種、材料間存在較大的變異，因此從現(xiàn)有材料中篩選出抗裂角性好、適宜機(jī)械化收割的品種，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)油菜育種的中遠(yuǎn)期目標(biāo)是可能的。

參考文獻(xiàn)：

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目前，利用裂角這一性狀對(duì)油菜種質(zhì)資源進(jìn)行篩選的報(bào)道還比較少。從近10年育成品種的抗裂角特性來看，抗性品種所占比重已經(jīng)越來越高。文雁成等利用隨機(jī)碰撞法對(duì)國(guó)內(nèi)2004年之前育成的229份甘藍(lán)型油菜品種進(jìn)行抗裂角性鑒定后發(fā)現(xiàn)，極易裂角資源占59.39%，易裂角資源占27.07%，而抗裂角資源只占0.09%[8]，可見這一時(shí)期的抗裂角品種極少。浦惠明等利用拉力儀對(duì)2006—2007年大面積推廣或參加區(qū)試的286份材料的裂角力進(jìn)行測(cè)定，其中包括146份甘藍(lán)型雜交油菜品種和140份常規(guī)油菜品種，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不管是雜交品種還是常規(guī)品種，其裂角力都是以較抗品種的數(shù)量占多數(shù)，易裂角或抗裂角的品種數(shù)量相對(duì)較少，但抗裂角品種數(shù)量占比較2004年之前的品種明顯增加，其中常規(guī)油菜品種的抗裂角資源占6.42%[10]。本研究中搜集的381份材料主要來自2012年之前國(guó)內(nèi)育成的核心種質(zhì)資源，通過改進(jìn)后的隨機(jī)碰撞法測(cè)定后發(fā)現(xiàn)抗性品種的數(shù)量進(jìn)一步增加，其中常規(guī)油菜品種的抗性品種占比達(dá)到了25.3%，自交系的抗性品種占比達(dá)到了21.9%。此外，自交系作為育種的中間材料，其較抗裂角材料的數(shù)量也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，未來可能涌現(xiàn)更多抗裂角的品種。利用隨機(jī)碰撞法進(jìn)行抗裂角種質(zhì)資源篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)，所測(cè)定的不同品種、材料間存在較大的變異，因此從現(xiàn)有材料中篩選出抗裂角性好、適宜機(jī)械化收割的品種，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)油菜育種的中遠(yuǎn)期目標(biāo)是可能的。

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目前，利用裂角這一性狀對(duì)油菜種質(zhì)資源進(jìn)行篩選的報(bào)道還比較少。從近10年育成品種的抗裂角特性來看，抗性品種所占比重已經(jīng)越來越高。文雁成等利用隨機(jī)碰撞法對(duì)國(guó)內(nèi)2004年之前育成的229份甘藍(lán)型油菜品種進(jìn)行抗裂角性鑒定后發(fā)現(xiàn)，極易裂角資源占59.39%，易裂角資源占27.07%，而抗裂角資源只占0.09%[8]，可見這一時(shí)期的抗裂角品種極少。浦惠明等利用拉力儀對(duì)2006—2007年大面積推廣或參加區(qū)試的286份材料的裂角力進(jìn)行測(cè)定，其中包括146份甘藍(lán)型雜交油菜品種和140份常規(guī)油菜品種，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不管是雜交品種還是常規(guī)品種，其裂角力都是以較抗品種的數(shù)量占多數(shù)，易裂角或抗裂角的品種數(shù)量相對(duì)較少，但抗裂角品種數(shù)量占比較2004年之前的品種明顯增加，其中常規(guī)油菜品種的抗裂角資源占6.42%[10]。本研究中搜集的381份材料主要來自2012年之前國(guó)內(nèi)育成的核心種質(zhì)資源，通過改進(jìn)后的隨機(jī)碰撞法測(cè)定后發(fā)現(xiàn)抗性品種的數(shù)量進(jìn)一步增加，其中常規(guī)油菜品種的抗性品種占比達(dá)到了25.3%，自交系的抗性品種占比達(dá)到了21.9%。此外，自交系作為育種的中間材料，其較抗裂角材料的數(shù)量也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，未來可能涌現(xiàn)更多抗裂角的品種。利用隨機(jī)碰撞法進(jìn)行抗裂角種質(zhì)資源篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)，所測(cè)定的不同品種、材料間存在較大的變異，因此從現(xiàn)有材料中篩選出抗裂角性好、適宜機(jī)械化收割的品種，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)油菜育種的中遠(yuǎn)期目標(biāo)是可能的。

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