芝麻DUS測試標(biāo)準(zhǔn)品種的表現(xiàn)與優(yōu)化

吳 燕，沈 奇*，王艷平

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究所，江蘇 南京 210014； 2.農(nóng)業(yè)部植物新品種測試(南京)分中心，江蘇 南京 210014)

植物新品種特異性(Distinctness)、一致性(Uniformity)和穩(wěn)定性(Stability)測試是指根據(jù)相關(guān)測試指南，通過田間種植試驗和室內(nèi)分析對品種“三性”進行評價的過程，簡稱DUS測試，其基本任務(wù)是鑒定品種和描述品種。作為國際公認的技術(shù)體系，DUS測試是品種管理的重要手段，應(yīng)用于品種權(quán)授權(quán)審查、品種真實性鑒定、品種純度鑒定、品種維權(quán)執(zhí)法等多個管理環(huán)節(jié)[1]。

性狀是DUS審查的基礎(chǔ)[2]，而標(biāo)準(zhǔn)品種是DUS測試指南中列入的用于示例或校正性狀表達狀態(tài)的標(biāo)樣品種[1]。標(biāo)準(zhǔn)品種以實例的形式對性狀的表達狀態(tài)進行說明，并校正年份和地點等因素引起的性狀描述差異，從而統(tǒng)一品種描述[1-3]。如，芝麻測試指南中的性狀3：葉片：長度，表達狀態(tài)為長的標(biāo)準(zhǔn)品種是鄂芝1號。標(biāo)準(zhǔn)品種可能會由于基因型與環(huán)境之間的互作影響，性狀的表達狀態(tài)出現(xiàn)較大波動，對性狀的統(tǒng)一描述帶來不利的影響。在指南應(yīng)用過程中，對標(biāo)準(zhǔn)品種在不同生態(tài)地區(qū)的表現(xiàn)進行觀測研究非常必要，以便于測試指南的不斷優(yōu)化和指南修訂[3]。

芝麻(SesamumindicumL.)是我國重要的油料作物之一，2008年被農(nóng)業(yè)部列入第7批品種保護名錄。由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油類作物研究所和農(nóng)業(yè)部科技發(fā)展中心聯(lián)合起草的《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 芝麻》(NY/T 2434—2013)已于2013年9月10日作為農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布[4]，其中包括33個基本性狀和31個標(biāo)準(zhǔn)品種。該指南發(fā)布以來，一直作為農(nóng)業(yè)部芝麻新品種授權(quán)中DUS測試的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為芝麻品種保護發(fā)揮了重要的作用。

為研究測試指南中標(biāo)準(zhǔn)品種的適用性，張建華等[5]首次將符合系數(shù)(COC)引入到玉米DUS測試標(biāo)準(zhǔn)品種在云南地區(qū)表現(xiàn)的評價中，認為符合系數(shù)的應(yīng)用將對玉米DUS測試標(biāo)準(zhǔn)品種群體的構(gòu)建和指標(biāo)性狀的確定等具有十分重要的意義；解艷華[6]、徐振江等[7]也利用符合系數(shù)分析對大豆標(biāo)準(zhǔn)品種和玉米標(biāo)準(zhǔn)品種的表現(xiàn)進行了分析。唐浩等[8]、陳海榮等[9]、王艷平等[10]對水稻、玉米標(biāo)準(zhǔn)品種的適用性和多樣性進行了研究。芝麻標(biāo)準(zhǔn)品種的適用性研究未見報道。農(nóng)業(yè)部植物新品種(南京)分中心承擔(dān)農(nóng)業(yè)部芝麻品種權(quán)DUS測試的全部任務(wù)和芝麻DUS測試操作手冊的編制任務(wù)，擁有多個測試指南的研制和修訂經(jīng)驗。本研究的目的是驗證芝麻標(biāo)準(zhǔn)品種在南京實際應(yīng)用中的表現(xiàn)，并加以優(yōu)化，供測試人員或育種者使用芝麻指南時參考，為芝麻指南的修訂提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 測試材料

芝麻測試指南中的標(biāo)準(zhǔn)品種31份(表1)，由芝麻指南(NY/T 2434—2013)研制單位之一中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所提供。

1.2 試驗設(shè)計

田間試驗分2014年和2015年2個獨立的生長周期，安排在江蘇南京農(nóng)業(yè)部植物新品種測試(南京)分中心專用測試基地。采用無重復(fù)的完全隨機試驗設(shè)計，6月4日播種，穴盤育苗，1～2對真葉完全展開后移栽大田。小區(qū)面積3.0 m2，株行距0.2 m×0.4 m。田間管理措施與芝麻常規(guī)大田生產(chǎn)基本相同。

1.3 性狀調(diào)查與計算

按照《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 芝麻》(NY/T 2434—2013)的要求，對31個標(biāo)準(zhǔn)品種進行33個基本性狀的調(diào)查。根據(jù)調(diào)查所得代碼和指南中代碼的差異性計算標(biāo)準(zhǔn)品種及其性狀的符合系數(shù)，根據(jù)符合系數(shù)大小分析其性狀表現(xiàn)與指南的差異性，并進一步優(yōu)化選出適宜的標(biāo)準(zhǔn)品種。

某品種(或性狀)的符合系數(shù)=1-∑[某標(biāo)準(zhǔn)品種(或性狀)的指南代碼-其實測代碼]2/(其指南代碼平均×100[2]。

2 結(jié)果與分析

2.1 芝麻DUS測試標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)

由符合系數(shù)的計算公式可知，符合系數(shù)的變化為0～1，符合系數(shù)越大，表示實測代碼與指南中的代碼差異越?。环舷禂?shù)為1，說明實測代碼與指南代碼完全一致。

從表1可以看出，31個標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)在0.900～1.000，實測代碼與指南中的代碼差異程度因品種而異。這種差異的程度因品種而異，除紅河白芝麻、彰武葉三、阜陽油芝麻3個品種的符合系數(shù)小于0.980外，其余均大于0.980。有25個品種的符合系數(shù)大于0.990，占80.6%。灰芝麻、宜陽白、中芝7號、鄂芝1號、激光一號等11個品種的符合系數(shù)等于1.000，這些品種的性狀代碼值與指南上的代碼值完全相同，說明這11個品種在南京的性狀表現(xiàn)與指南描述完全一致。

表1 芝麻DUS測試標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)

2.2 芝麻DUS測試性狀的符合系數(shù)

從表2可以看出，測試的33個性狀中有24個性狀的符合系數(shù)大于0.990，占72.7%，其中14個性狀的符合系數(shù)等于1.000，說明指南中的標(biāo)準(zhǔn)品種多數(shù)具有較好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

在不同的性狀類型上，質(zhì)量性狀符合系數(shù)>假質(zhì)量性狀符合系數(shù)>數(shù)量性狀符合系數(shù)。研究的性狀中，12個質(zhì)量性狀的符合系數(shù)均等于1.000；4個假質(zhì)量性狀的平均符合系數(shù)為0.997，其中有2個的符合系數(shù)等于1.000； 17個為數(shù)量性狀的平均符合系數(shù)為0.984。可見，數(shù)量性狀相比質(zhì)量性狀和假質(zhì)量性狀，受環(huán)境的影響較大。數(shù)量性狀中有5個性狀的符合系數(shù)等于或小于均數(shù)，表現(xiàn)為植株：分枝數(shù)的符合系數(shù)最小，花：花冠茸毛量、蒴果：茸毛量、植株：高度和葉片：裂刻程度的符合系數(shù)次之；其中植株：分枝數(shù)和植株：高度為指南中帶星號性狀，是UPOV用于統(tǒng)一品種描述所需要的重要性狀，因此有必要對這些性狀的標(biāo)準(zhǔn)品種作進一步的篩選和優(yōu)化。

表2 芝麻DUS測試性狀的符合系數(shù)

注：標(biāo)“*”號的為UPOV用于統(tǒng)一品種描述所需要的重要性狀，標(biāo)“QN”的為數(shù)量性狀，標(biāo)“QL”的為質(zhì)量性狀，標(biāo)“PQ”的為假質(zhì)量性狀，假質(zhì)量性狀是指表達范圍至少部分是連續(xù)的，但在一個以上方向或維度上存在變異的性狀。

2.3 芝麻DUS測試指南標(biāo)準(zhǔn)品種的優(yōu)化

根據(jù)表2的分析結(jié)果，對符合系數(shù)等于或小于平均符合系數(shù)(0.984)的5個數(shù)量性狀進一步分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這5個數(shù)量性狀中共計9個對應(yīng)的表達狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)品種的實測結(jié)果不一致。結(jié)合表1符合系數(shù)的分析結(jié)果以及31個標(biāo)準(zhǔn)品種2個生長周期的實際觀測數(shù)據(jù)，對上述5個數(shù)量性狀的9個表達狀態(tài)重新篩選出了對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種(表3)。優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)品種，經(jīng)2016年和2017年的田間測試驗證，性狀表達較為穩(wěn)定。

表3 芝麻DUS測試標(biāo)準(zhǔn)品種性狀表達的差異及優(yōu)化

3 結(jié)論與討論

《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 芝麻》(NY/T 2434—2013)中大部分標(biāo)準(zhǔn)品種在南京生態(tài)條件下表現(xiàn)出較好的生態(tài)適應(yīng)性和穩(wěn)定性，可以起到示例與校正作用，只有少數(shù)品種的部分性狀表現(xiàn)出較大波動。本研究對5個數(shù)量性狀的9個表達狀態(tài)相對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品種進行了優(yōu)化。選擇替代品種遵循的原則是：(1)品種符合系數(shù)高；(2)年度間穩(wěn)定性好；(3)能應(yīng)用于較多性狀。

采用標(biāo)準(zhǔn)品種是說明性狀表達狀態(tài)的形式之一，還可以進行詳細的文字描述，或采集標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)，或用示意圖說明。必要時可以幾種形式同時應(yīng)用。有時田間觀測的過程中，通過與圖片信息比對可以快速準(zhǔn)確判定。在有標(biāo)準(zhǔn)品種的情況下，也不應(yīng)排斥其他的解釋說明形式。

品種的性狀表達經(jīng)常受環(huán)境條件的影響。在指南研制過程中盡管對標(biāo)準(zhǔn)品種的選擇充分考慮了生態(tài)適應(yīng)性，但難免有些標(biāo)準(zhǔn)品種在不同生態(tài)地區(qū)不能穩(wěn)定表達。相對質(zhì)量性狀、假質(zhì)量性狀而言，數(shù)量性狀的符合系數(shù)最小，說明數(shù)量性狀受環(huán)境影響最大。本研究的田間試驗在南京生態(tài)條件下進行，有必要著重對數(shù)量性狀的標(biāo)準(zhǔn)品種進行不同生態(tài)區(qū)域的觀測，進一步優(yōu)化測試指南中的標(biāo)準(zhǔn)品種，或為不同生態(tài)型地區(qū)提供不同的標(biāo)準(zhǔn)品種。

隨著芝麻育種和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要對芝麻標(biāo)準(zhǔn)品種的適應(yīng)性、穩(wěn)定性、代表性、多樣性等開展深入的研究，不斷優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)品種，提升芝麻DUS測試和品種規(guī)范化描述水平。