紅花DUS 測試標(biāo)準(zhǔn)品種在新疆生態(tài)區(qū)的性狀表達(dá)分析

趙連佳 王 威 顏國榮 劉 寧 王 帆 阿布都克尤木·阿布都熱孜克 鄧超宏 李春艷 韓繼委

（1 新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，烏魯木齊 830000；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試（烏魯木齊）分中心，烏魯木齊 830000；3 新疆伊犁察布查爾縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，察布查爾 835300；4 新疆維吾爾自治區(qū)海南良種繁育基地，烏魯木齊 830000）

我國《植物新品種保護(hù)條例》規(guī)定授權(quán)品種必須具有特異性、一致性和穩(wěn)定性，即符合DUS 測定要求，在一定程度上保護(hù)了育種家或育種單位的合法權(quán)益，極大地調(diào)動(dòng)了科研工作者的育種熱情[1]。DUS 測定作為品種管理的基礎(chǔ)，在新品種授權(quán)的公正性、品種假冒侵權(quán)案件判定等方面發(fā)揮著重要的作用[2]。因此，不斷完善DUS 測定技術(shù)體系對(duì)新品種保護(hù)及健康持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

DUS 測試是由品種管理機(jī)關(guān)委托測定機(jī)構(gòu)按照測試指南對(duì)申請測試品種及標(biāo)準(zhǔn)品種若干植物學(xué)性狀進(jìn)行調(diào)查和測定，最終對(duì)測試品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的過程[2]。標(biāo)準(zhǔn)品種是判定新品種植物學(xué)相關(guān)性狀表達(dá)狀態(tài)的參照品種，利于客觀和準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)和描述參試品種，起到校正和示例的作用[3]。前人對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品種植物學(xué)性狀的穩(wěn)定性及形態(tài)多樣性方面進(jìn)行了分析，利用符合系數(shù)法對(duì)DUS 測試指南中的標(biāo)準(zhǔn)品種的表現(xiàn)進(jìn)行了分析及優(yōu)化。例如，吳燕等[4]對(duì)芝麻DUS 測定標(biāo)準(zhǔn)品種的表現(xiàn)進(jìn)行了分析，并對(duì)表現(xiàn)出較大差異性狀相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)品種進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。陳海榮等[5]基于DUS 測試性狀的玉米標(biāo)準(zhǔn)品種形態(tài)多樣性分析，建議將標(biāo)準(zhǔn)品種的數(shù)量從53 份調(diào)減為31 份。任麗等[3]基于DUS 測試性狀的水稻標(biāo)準(zhǔn)品種在上海地區(qū)的性狀表達(dá)進(jìn)行差異性分析，認(rèn)為大部分品種可作為標(biāo)準(zhǔn)品種應(yīng)用于上海地區(qū)的水稻DUS 測試，張建華等[6]和王永行等[7]對(duì)玉米也進(jìn)行了相似研究。唐浩等[8]建議把穩(wěn)定性低的性狀刪除，較為重要但穩(wěn)定性較低的性狀需用標(biāo)準(zhǔn)品種進(jìn)行校正。在特定生態(tài)區(qū)下標(biāo)準(zhǔn)品種性狀表達(dá)的準(zhǔn)確性影響其他參試品種特異性、一致性和穩(wěn)定性的判斷。由于紅花經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高且適應(yīng)性強(qiáng)，在新疆廣泛種植，產(chǎn)量占全國的80%[9]，鮮見紅花DUS 測試標(biāo)準(zhǔn)品種在新疆生態(tài)區(qū)的性狀表達(dá)差異性分析。為此，本研究利用符合系數(shù)法對(duì)紅花DUS 測試標(biāo)準(zhǔn)品種在新疆生態(tài)區(qū)的表現(xiàn)進(jìn)行了分析及優(yōu)化，以期為完善紅花DUS 測試指南及標(biāo)準(zhǔn)品種性狀的判定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料32 份紅花試驗(yàn)材料來自新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，詳見表1。

表1 參試材料

1.2 試驗(yàn)田概況試驗(yàn)區(qū)土壤為灰漠土，每kg 土壤有機(jī)質(zhì)含量17.5g、全氮0.98mg、全磷0.96mg、速效氮92.67mg、速效磷16.5mg、速效鉀248.6mg。該區(qū)海拔高度590m，年平均氣溫8℃，年日照時(shí)數(shù)2733.6h，無霜期156d，年降水量322mm，年蒸發(fā)量1914mm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2020 年在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試（烏魯木齊）分中心專用試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。4 月5 日基施磷酸二銨和尿素（含46%）各225kg/hm2，4 月6 日播種，行距45cm，株距15cm，小區(qū)長5m、寬3m，面積15m2。生育期共灌水2500m3/hm2，保證紅花的正常生長。其他參照當(dāng)?shù)卮筇锕芾怼?/p>

1.4 性狀調(diào)查及計(jì)算各小區(qū)隨機(jī)挑選大小一致連續(xù)的20 株，按《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 紅花》（以下簡稱測試指南），對(duì)42個(gè)性狀進(jìn)行了調(diào)查，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品種的調(diào)查結(jié)果與測試指南進(jìn)行差異性分析，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)品種及其性狀的符合系數(shù)。某品種（性狀）的符合系數(shù)計(jì)算公式如下。

式中A 是某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品種或性狀的符合系數(shù)；ɑ為某個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)品種或性狀在測試指南中的代碼；b為某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品種或性狀實(shí)測的代碼；X 為其指南代碼的平均值。

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)的基本整理。利用SPSS 分析軟件對(duì)12 個(gè)性狀進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅花DUS 測試標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)由表2可知，測試指南與實(shí)測代碼符合系數(shù)有差異的品種僅有PI613368 和PI613397 兩個(gè)品種，其他品種的符合系數(shù)均為1，田間表現(xiàn)與測試指南表現(xiàn)完全一致。PI613368 和PI613397 兩個(gè)實(shí)測代碼與測試指南有差異，但差異均小于0.05，可繼續(xù)當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)品種進(jìn)行DUS 測試。

表2 紅花DUS 測試標(biāo)準(zhǔn)品種的符合系數(shù)

2.2 紅花DUS 測試性狀符合系數(shù)由表3 可知，標(biāo)準(zhǔn)品種42 個(gè)性狀的符合系數(shù)存在差異，其中25個(gè)性狀的符合系數(shù)為1，其他17 個(gè)性狀的符合系數(shù)在0.960～0.998 之間，但所有性狀符合系數(shù)均大于0.95，這表明紅花標(biāo)準(zhǔn)品種測定性狀在新疆生態(tài)區(qū)的表現(xiàn)與測試指南中給定的代碼差異是非常小的。進(jìn)一步分析可知，標(biāo)準(zhǔn)品種性狀符合系數(shù)小于1 的主要是數(shù)量性狀（指表達(dá)狀態(tài)覆蓋了從一個(gè)極端到另一個(gè)極端之間的整個(gè)變異范圍的性狀），即：第1 葉葉片寬度、第1 葉葉片長寬比、種子千粒重、第6 葉葉片長寬比等，除了花瓣顏色和第6 葉葉片形狀外，均表現(xiàn)為數(shù)量性狀符合系數(shù)小于質(zhì)量性狀符合系數(shù)。間接說明數(shù)量性狀容易受環(huán)境影響，在標(biāo)準(zhǔn)品種數(shù)量性狀的選擇上要反復(fù)地篩選和驗(yàn)證。

表3 紅花DUS 測試性狀的符合系數(shù)

2.3 數(shù)量性狀相關(guān)分析由表4 可知，V1 與其他數(shù)量性狀之間有顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系（V25 除外）；除了V5 和V25，V2 與其他數(shù)量性狀之間具有顯著相關(guān)性；除V4、V25、V37 外，V3 與其他數(shù)量性狀之間有顯著相關(guān)性；除了V3 外，V4 與其他數(shù)量性狀間相關(guān)性達(dá)顯著水平；V5 與V2、V8、V11、V13、V25、V37 間相關(guān)性不顯著；除V5 外，V8、V11、V13 與其他數(shù)量性狀之間有顯著性相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)最高可達(dá)0.977；除V1、V2、V3、V5、V37 外，V25 與其他數(shù)量性狀之間有顯著性相關(guān)關(guān)系；V26、V27 與其他數(shù)量性狀之間有顯著性相關(guān)關(guān)系。這說明，V8、V11、V13、V26、V27 性狀之間相關(guān)性較高，其在DUS 測定中表達(dá)狀態(tài)是重復(fù)的，在標(biāo)準(zhǔn)品種性狀選擇時(shí)可考慮剔除一些性狀。

表4 部分?jǐn)?shù)量性狀間的相關(guān)分析

3 討論與結(jié)論

在DUS 測試過程中參考標(biāo)準(zhǔn)品種可以降低人為主觀誤差，提高測試報(bào)告的可信度和準(zhǔn)確性[10]。在不同生態(tài)區(qū)域環(huán)境條件下，甚至相同生態(tài)區(qū)不同年際間，標(biāo)準(zhǔn)品種的某些測定性狀也會(huì)表現(xiàn)出差異，尤其是數(shù)量性狀[11]，所以有必要對(duì)DUS 測試指南中的測定性狀進(jìn)行差異性分析。符合系數(shù)首先運(yùn)用于遺傳育種上，已被引入到玉米[6]、小麥[12]、水稻[3]、芝麻[4]等作物DUS 測試中，符合系數(shù)越高，則說明標(biāo)準(zhǔn)品種實(shí)測性狀代碼與測試指南的代碼相差越小，反之，則說明該標(biāo)準(zhǔn)品種的測定性狀受環(huán)境影響較大[4]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，除PI613368 和PI613397品種外，其他品種的符合系數(shù)均為1，田間表現(xiàn)與測試指南的代碼完全相符，但PI613368 和PI613397品種符合系數(shù)變異均小于0.05，還可以繼續(xù)當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)品種。

根據(jù)性狀表達(dá)方式，將性狀分為質(zhì)量性狀、假質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀，其中，質(zhì)量性狀較為穩(wěn)定，容易判定，而數(shù)量性狀表型值易受環(huán)境影響，性狀符合系數(shù)基本小于1[8]，給判定帶來困難。任麗等[3]研究認(rèn)為水稻DUS 測試中符合系數(shù)小于1 的12 個(gè)性狀中有10 個(gè)為數(shù)量性狀。王永行等[7]在研究玉米標(biāo)準(zhǔn)品種DUS 測試的性狀表達(dá)差異性分析中也認(rèn)為數(shù)量性狀符合系數(shù)大于質(zhì)量性狀符合系數(shù)，與本研究結(jié)果結(jié)果類似。標(biāo)準(zhǔn)品種性狀符合系數(shù)小于1 的17 個(gè)性狀中有15 個(gè)性狀為數(shù)量性狀，2 個(gè)性狀為假質(zhì)量性狀（花瓣顏色和第6 葉葉片形狀），表現(xiàn)為數(shù)量性狀符合系數(shù)小于質(zhì)量性狀符合系數(shù)?；ò觐伾嬖跐u變的過程，開花時(shí)間較短且集中，錯(cuò)過時(shí)間點(diǎn)就無法準(zhǔn)確判斷表型值，也有可能植株花瓣顏色性狀發(fā)生分離或變異，這可能是本研究中花瓣顏色和第6 葉葉片形狀變異系數(shù)小于1 的原因[11，13]。因此，對(duì)于保持時(shí)長較短的性狀，可采集圖像進(jìn)行照片比對(duì)，提高判斷準(zhǔn)確性并減少主觀誤差[10]。

部分?jǐn)?shù)量性狀相關(guān)性分析結(jié)果表明，頭狀花序直徑，頭狀花序中部苞片長度、頭狀花序中部苞片長寬比、第6 葉葉片寬度、第6 葉葉片長寬比性狀間具有較高的相關(guān)性，其在DUS 測定中表達(dá)狀態(tài)是重復(fù)的[5]。在標(biāo)準(zhǔn)品種性狀選擇上可考慮調(diào)減性狀以減少工作量。因此，在DUS 測試性狀選擇時(shí)，應(yīng)注意對(duì)質(zhì)量性狀的選擇和對(duì)數(shù)量性狀的優(yōu)化。