貴州100份芥菜型油菜種質(zhì)資源表型鑒定及聚類分析

陳 麗， 楊雯竹， 高志宏， 胡彩紅， 杜才富， 雷紹林

(1.貴州省油菜研究所， 貴陽 550081； 2.貴州省油料研究所， 貴陽 550006)

我國是芥菜型油菜(Brassicajuncea)的起源和分化中心之一，芥菜型油菜在我國具有悠久的栽培歷史，主要分布于我國的西北和西南地區(qū)，具有抗旱、抗寒、耐熱、耐貧瘠、抗裂莢、黃籽、高含油量、多果枝、耐病蟲及抗倒伏等諸多優(yōu)點(diǎn)，是我國珍貴的天然資源[1-2]。近年來油菜的遺傳多樣性研究較多，我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)了大量的芥菜型油菜野生種和油菜野生近緣種，多集中分布于以青藏高原為中心的中國西部高山、丘陵地區(qū)。

由于我國甘藍(lán)型油菜栽培歷史相對較短，又缺乏該種野生資源，加上長期以來育種家們對個(gè)別農(nóng)藝性狀的偏向性選擇，導(dǎo)致甘藍(lán)型油菜的遺傳基礎(chǔ)越發(fā) 狹窄。通過蕓苔屬植物種間雜交或與近緣屬的屬間雜交，擴(kuò)大蕓苔屬作物的遺傳多樣性便顯得尤為重要。貴州省擁有豐富的冬播型芥菜型油菜種質(zhì)資源，遺傳多樣性水平較高[3-5]。本研究對貴州省內(nèi)收集的100份芥菜型種質(zhì)資源材料進(jìn)行田間種植、鑒定及聚類分析，以期為甘藍(lán)型油菜品種選育提供更豐富的材料基礎(chǔ)。

表1 表型性狀統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of phenotypic traits

1 材料與方法

1.1 材 料

貴州省境內(nèi)收集的芥菜型油菜材料100份。其中安龍縣9份，安順市8份，六枝特區(qū)1份，平壩縣18份，普安縣45份，普定縣8份，貞豐縣4份，織金縣7份。

1.2 方 法

1.2.1田間種植

采用直播技術(shù)，每份種質(zhì)重復(fù)播種2個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)10行，行距33 cm，株距15 cm。油菜生長至3～5葉期，進(jìn)行間苗、定苗。

1.2.2性狀調(diào)查

參照《油菜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，從每份種質(zhì)的試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)抽樣10株，對其株高、第一有效分枝部位、主花序有效長度、一次有效分枝數(shù)、主花序有效角果數(shù)、分枝有效角果數(shù)、角果長度、每角粒數(shù)、千粒重、種皮顏色、分枝習(xí)性以及抗倒伏性進(jìn)行調(diào)查。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel、SPSS 25.0、SPSSAU軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中聚類方法采用組間聯(lián)接法，種質(zhì)間遺傳距離為歐氏距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 芥菜型油菜種質(zhì)資源的表型性狀統(tǒng)計(jì)

對100份芥菜型種質(zhì)資源12個(gè)表型性狀進(jìn)行分析(表 1),結(jié)果 表明,各表型性狀變異系數(shù)介于11.73%～42.73%之間。其中變異系數(shù)最大的為分枝部位相關(guān)性狀:第一有效分枝部位(42.73%)以及分枝 習(xí)性(30.15%)。其中分枝習(xí)性(1：上生分枝；2：勻生分枝；3：下生分枝[6])中上生分枝30份、勻生分枝66份、下生分枝4份,以勻生分枝和上生分枝為主。此外,種皮顏色以及抗倒伏性也表現(xiàn)出較豐富變異。種皮顏色由黃色至黑色分為1～9級，級別越高顏色越深[6]，其中紅色12份材料、淡褐48份材料、褐色23份材料、棕褐12份材料、褐黑2份材料、黃色3份材料,變異系數(shù)為26.45%;抗倒伏性(3：強(qiáng)；5：中；7：弱[6])強(qiáng)的材料有37份、中的59份、弱的4份,變異系數(shù)為25.41%,大多數(shù)材料抗倒伏性較好。變異系數(shù)最小的為角果相關(guān)性狀:角果長度(11.73%)、每角粒數(shù) (11.86%),且角果長度較短、每角粒數(shù)較少。

2.2 表型性狀相關(guān)性分析

利用SPSS 25.0軟件對100份芥菜型油菜種質(zhì)資源的12個(gè)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果(表2)表明，株高與第一有效分枝部位、一次有效分枝數(shù)極顯著正相關(guān)，與主花序有效角果數(shù)顯著正相關(guān)，與分枝習(xí)性極顯著負(fù)相關(guān)；第一有效分枝部位與分枝有效角果數(shù)顯著負(fù)相關(guān)，與分枝習(xí)性極顯著負(fù)相關(guān)；主花序有效長度與一次有效分枝數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)，與主花序有效角果數(shù)、角果長度顯著正相關(guān)；一次有效分枝數(shù)與主花序有效角果數(shù)、種皮顏色極顯著負(fù)相關(guān)；主花序有效角果數(shù)與分枝有效角果數(shù)顯著正相關(guān)；角果長度與每角粒數(shù)顯著正相關(guān)。千粒重、抗倒伏性與其他性狀無顯著相關(guān)性。

2.3 基于表型性狀的聚類分析

利用SPSS 25.0及SPSSAU軟件對 12個(gè)表型性狀進(jìn)行主成分分析，結(jié)果(表3)表明，前5個(gè)主成分特征根值均大于1，此5個(gè)因子旋轉(zhuǎn)后累積貢獻(xiàn)率為69.29%。

利用軟件SPSS 25.0對100份芥菜型油菜的表型性狀進(jìn)行聚類分析(圖1、表4)。在歐氏距離24.35處分為兩大類(Ⅰ、Ⅱ)，其中類群Ⅰ在歐氏距離9.83處劃分為4個(gè)類群(A、B、C、D),類群A在歐氏距離7.04處劃分為4個(gè)亞群(A 1、A 2、A 3、A 4)。亞群A 1(安龍縣2份、安順市5份、平壩縣12份、普安縣9份、普定縣4份、織金縣2份)株高、第一分枝部位較高，分枝有效角果數(shù)最少；亞群A 2(普安縣9份、安龍縣1份、六枝特區(qū)1份，平壩縣2份、普定縣2份、貞豐縣2份、織金縣1份)角果較短、每角粒數(shù)較少；亞群A 3(安龍縣2份、普定縣1份，平壩縣1份、普安縣17份)主花序有效長度較長、每角粒數(shù)最多；亞群A 4(普安縣4份、普定縣1份)株高較矮、第一有效分枝部位最低、分枝有效角果數(shù)最多、角果長度較長、千粒重較大。類群B(安龍縣1份、普安縣3份)株高最矮、每角粒數(shù)較多、種皮顏色最深；類群C(安順市1份、平壩縣3份、貞豐縣1份、織金縣3份)株高、第一有效分枝部位均較高、主花序有效長度最長、主花序有效角果數(shù)最多、角果長度最長；類群D(安龍縣3份、普安縣3份、貞豐縣1份、織金縣1份)株高、第一有效分枝部位均較高、分枝有效角果數(shù)較多。類群Ⅱ(安順2份)第一有效分枝部位較矮、主花序長度最短、一次有效分枝數(shù)最多、主花序有效角果數(shù)最少、分枝有效角果數(shù)較少、每角粒數(shù)最少、千粒重最大。

表2 芥菜型油菜種質(zhì)資源表型性狀相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of phenotypic traits of Brassica juncea germplasm resources

表3 載荷系數(shù)及方差貢獻(xiàn)率Table 3 Load coefficient and variance contribution rate

3 結(jié)論與討論

種質(zhì)資源在作物育種中有著非常重要的作用， 目前我國甘藍(lán)型油菜遺傳基礎(chǔ)日益狹窄，本研究通過對貴州省境內(nèi)部分芥菜型油菜資源的收集、鑒定，來拓寬油菜育種材料的遺傳多樣性，為新材料的創(chuàng)制提供更豐富的資源。

圖1 100份芥菜型油菜基于表型性狀的聚類分析Fig.1 Cluster analysis of 100 Brassica juncea samples based on phenotypic traits

表4 芥菜型油菜各類群表型性狀分析Table 4 Phenotypic traits analysis of various groups of Brassica juncea

通過對貴州省100份芥菜型油菜資源12個(gè)表型性狀的研究發(fā)現(xiàn)，各性狀的變異系數(shù)在11.73%～42.73%之間，其中第一有效分枝部位、分枝有效角果個(gè)數(shù)、一次有效分枝數(shù)、主花序有效長度、分枝習(xí)性、種皮顏色等遺傳變異較為豐富，角果長度(2.40～4.38 cm)、每角粒數(shù)(8.45～16.67粒)、千粒重(1.34～2.38 g)多樣性較差。其中角果長度與每角粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與其他性狀均無顯著相關(guān)性；而千粒重與其他性狀無顯著相關(guān)性。此外抗倒伏性整體表現(xiàn)較好，且與其他性狀無顯著相關(guān)性。由此可見，本研究中的100份芥菜型油菜種質(zhì)資源普遍表現(xiàn)為角果短、角粒少、千粒重小、抗倒伏性強(qiáng)，符合貴州芥菜型油菜抗倒、籽粒細(xì)小且產(chǎn)量低的特點(diǎn)[7]。

主成分分析結(jié)果顯示,抗倒伏性的共同度較低，表明其與研究項(xiàng)之間的關(guān)系較薄弱，后續(xù)聚類分析時(shí)，將該性狀剔除。通過聚類分析將100份芥菜型油菜種質(zhì)劃分為兩大類、8個(gè)簇。其中類群Ⅱ一次有效分枝數(shù)最多且種皮黃色；類群Ⅰ中A 3、A 4、B、C、D的特點(diǎn)分別表現(xiàn)為每角粒數(shù)多、分枝有效角果數(shù)多、株高較矮且種皮顏色深、主花序有效角果數(shù)多且株高較高、第一分枝部位較高且株高較高?？筛鶕?jù)油菜育種目標(biāo)的不同對上述資源進(jìn)行利用。此外，類群A 1、A 2在表型性狀上表現(xiàn)并不突出，后續(xù)可通過更多性狀的考察，對其加以評價(jià)利用。此外，100份芥菜型油菜種質(zhì)資源并未按照地區(qū)聚在同一類群，這一現(xiàn)象在西北芥菜型油菜的遺傳聚類中也有出現(xiàn)[8-9]，可能是地區(qū)間引種、串換造成。