白菜類蔬菜種質(zhì)資源抽薹性狀鑒定評價

賴 佳，韋樹谷，黃 玲，盛玉珍，劉 勇，張騫方，葉鵬盛

（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物育種栽培研究所/蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610300）

0 引言

白菜類蔬菜屬于十字花科(Brassicaceae)蕓薹屬(Brassica)蕓薹種(Brassica campestris)，類型豐富，種類繁多，包括大白菜亞種(ssp.pekinensis)、白菜亞種(ssp.chinensis)、蕪菁亞種(ssp.rapifera)等亞種及普通白菜、菜薹、紫菜薹、烏塌菜等不同變種[1]。白菜類蔬菜在國內(nèi)廣泛栽培，其產(chǎn)量高，維生素和膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，是重要的蔬菜作物，在均衡市場供應(yīng)、穩(wěn)定蔬菜價格等方面具有舉足輕重的作用[2]。

作為白菜類蔬菜的起源中心，經(jīng)過長期的自然選擇和人工選擇，中國白菜類蔬菜種質(zhì)資源極為豐富[3]，科研人員對白菜類蔬菜資源鑒定評價開展了大量工作。王述彬等[4]對982份不結(jié)球白菜種質(zhì)資源進(jìn)行蕪菁花葉病毒抗性鑒定，鑒定出高抗材料9份和抗病材料49份。王學(xué)芳等[3,5]通過田間鑒定、農(nóng)藝性狀考察、含油量和脂肪酸組分測定，發(fā)現(xiàn)白菜類蔬菜中有較為豐富的高含油量種質(zhì)資源和符合油菜育種目標(biāo)的特異種質(zhì)資源。楊峰山等[6]對90份白菜種質(zhì)資源進(jìn)行了小菜蛾抗性鑒定，聚類分析分為高抗、抗、中抗、中感、感、高感6組，其中高抗材料4份。王曉偉等[7]對127份不結(jié)球白菜種質(zhì)資源進(jìn)行蕪菁花葉病毒抗性鑒定，篩選獲得高抗種質(zhì)6份、抗病種質(zhì)13份。余長春等[8]對78份不結(jié)球白菜自交系進(jìn)行耐熱性鑒定，發(fā)現(xiàn)1份材料對高溫具有較強(qiáng)的耐受力。

本研究以233份不同類型白菜類蔬菜自交系為研究對象，在成都市露地越冬，以現(xiàn)蕾期和開花期為評價指標(biāo)，采用隸屬函數(shù)法和系統(tǒng)聚類分析法對抽薹性狀進(jìn)行綜合鑒定評價，旨在了解白菜類蔬菜抽薹開花規(guī)律，篩選耐抽薹白菜類蔬菜種質(zhì)資源，為進(jìn)一步挖掘耐抽薹相關(guān)基因、創(chuàng)制耐抽薹育種材料和選育耐抽薹新品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料共233份，為不同類型白菜類蔬菜自交系，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物育種栽培研究所蔬菜研究中心創(chuàng)制并提供，其中大白菜材料183份、不結(jié)球白菜材料34份、菜薹材料6份、紫菜薹材料10份。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 田間試驗(yàn) 試驗(yàn)在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物育種栽培研究所成都市青白江區(qū)城廂科研基地進(jìn)行，233份參試白菜類蔬菜種子均于2020年9月4日播種育苗，9月30日移栽至大田，按照隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，每個重復(fù)種植10株。田間管理按照常規(guī)方法進(jìn)行。

1.2.2 性狀調(diào)查 每隔3天調(diào)查一次各小區(qū)現(xiàn)蕾、開花情況，統(tǒng)計各小區(qū)的現(xiàn)蕾期、開花期?，F(xiàn)蕾期為從播種到供試小區(qū)中50%植株肉眼可見花蕾的天數(shù)。開花期為從播種到供試小區(qū)中50%植株第1朵花開放的天數(shù)[9]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2010軟件對現(xiàn)蕾期和開花期數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計分析、頻率分布直方圖繪制和隸屬函數(shù)值計算；利用DPS 6.55軟件進(jìn)行多重比較分析；利用R-Studio軟件包進(jìn)行白菜類蔬菜抽薹開花性狀的聚類分析。

隸屬函數(shù)值計算如式(1)[10]。

式中，i代表不同種質(zhì)資源，j代表不同性狀，Uij代表種質(zhì)i性狀j的隸屬函數(shù)值，Xij代表種質(zhì)i性狀j的調(diào)查值，Xjmax代表性狀j的最大調(diào)查值，Xjmin代表性狀j的最小調(diào)查值。分別計算現(xiàn)蕾期和開花期的隸屬函數(shù)值，再以2個性狀的算術(shù)平均數(shù)作為平均隸屬度。以其平均隸屬度為耐抽薹性標(biāo)準(zhǔn)將白菜類蔬菜分為5組，0≤平均隸屬度＜0.20為極不耐抽薹(S，susceptible)，0.20≤平均隸屬度＜0.40為不耐抽薹(LT，low tolerance)，0.40≤平均隸屬度＜0.60為中等耐抽薹(MT，middle tolerance)，0.60≤平均隸屬度＜0.80為耐抽薹(T，tolerance)，0.80≤平均隸屬度≤1.00為極耐抽薹(HT，high tolerance)[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 抽薹開花期的變異情況分析

調(diào)查233份白菜類蔬菜的現(xiàn)蕾期和開花期性狀，其基本統(tǒng)計分析結(jié)果見表1，現(xiàn)蕾期和開花期的變異系數(shù)分別達(dá)到24.53%和19.80%，現(xiàn)蕾期的變異幅度為39.00～181.00天，開花期的變異幅度為 46.00～196.00天，表明不同白菜類蔬菜種質(zhì)資源的抽薹性狀間存在很大的變異，具有豐富的遺傳多樣性。

表1 現(xiàn)蕾期和開花期的基本統(tǒng)計分析

2.2 抽薹開花期的頻率分布直方圖分析

對233份種質(zhì)資源的現(xiàn)蕾期和開花期性狀進(jìn)行頻率分布直方圖分析（圖1），現(xiàn)蕾期和開花期的數(shù)據(jù)分布范圍較大，說明種質(zhì)資源間存在較廣泛的遺傳變異。從分布特征看，現(xiàn)蕾期和開花期的分布頻率均略向高值區(qū)域偏離，表明233份種質(zhì)資源中耐抽薹的資源較多。

圖1 現(xiàn)蕾期和開花期的頻率分布直方圖

2.3 白菜類蔬菜種質(zhì)的耐抽薹能力評價

計算233份白菜類蔬菜種質(zhì)資源的現(xiàn)蕾期和開花期隸屬函數(shù)值，再利用平均隸屬度綜合評價耐抽薹能力（表2）。根據(jù)平均隸屬度可將白菜類蔬菜種質(zhì)分為5組（表3）。

表2 白菜類蔬菜種質(zhì)的平均隸屬度和耐抽薹性

續(xù)表2

續(xù)表2

表3 白菜類蔬菜種質(zhì)耐抽薹性多重比較分析

極不耐抽薹(S)種質(zhì)8份，包括大白菜種質(zhì)6份、不結(jié)球白菜種質(zhì)1份和菜薹種質(zhì)1份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為56.38、71.63天，抽薹開花時間極顯著早于其他組，在供試種質(zhì)中最不耐抽薹。

不耐抽薹(LT)種質(zhì)21份，包括大白菜種質(zhì)9份、不結(jié)球白菜種質(zhì)2份、菜薹種質(zhì)3份和紫菜薹種質(zhì)7份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為72.38、89.67天。

中等耐抽薹(MT)種質(zhì)27份，包括大白菜種質(zhì)15份、不結(jié)球白菜種質(zhì)8份、菜薹種質(zhì)1份和紫菜薹種質(zhì)3份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為103.15、128.63天。

耐抽薹(T)種質(zhì)97份，包括大白菜種質(zhì)75份、不結(jié)球白菜種質(zhì)21份和菜薹種質(zhì)1份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為136.73、153.58天。

極耐抽薹(HT)種質(zhì)80份，包括大白菜種質(zhì)78份和不結(jié)球白菜種質(zhì)2份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為164.95、175.10天，抽薹開花時間極顯著晚于其他組，在供試種質(zhì)中最耐抽薹。

多重比較結(jié)果顯示，5組種質(zhì)之間現(xiàn)蕾期和開花期均差異極顯著，說明使用平均隸屬度可以有效評價白菜類蔬菜種質(zhì)的耐抽薹性。

2.4 聚類分析

采用平方歐式距離法對現(xiàn)蕾期和開花期性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果表明，在距離系數(shù)4.5處，233份白菜類蔬菜種質(zhì)資源被分為5個類群（圖2），各類群的現(xiàn)蕾期和開花期表現(xiàn)見表4。

圖2 基于現(xiàn)蕾期和開花期性狀的白菜類蔬菜種質(zhì)聚類圖

表4 白菜類蔬菜種質(zhì)聚類分析結(jié)果

第Ⅰ類群包括1份種質(zhì)資源，種質(zhì)類型為菜薹，其現(xiàn)蕾期、開花期分別為39.00、46.00天，在所有種質(zhì)中最早抽薹開花，按照隸屬函數(shù)法劃分處于極不耐抽薹等級，因此該類群為極不耐抽薹類型。

第Ⅱ類群包括17份種質(zhì)資源，其中大白菜種質(zhì)7份、不結(jié)球白菜種質(zhì)6份、菜薹種質(zhì)1份、紫菜薹種質(zhì)3份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為96.12、121.82天；其中1份種質(zhì)處于隸屬函數(shù)法劃分的不耐抽薹等級，16份種質(zhì)處于隸屬函數(shù)法劃分的中等耐抽薹等級，故該類群為中等耐抽薹類型。

第Ⅲ類群包括27份種質(zhì)資源，其中大白菜種質(zhì)14份、不結(jié)球白菜種質(zhì)3份、菜薹種質(zhì)3份、紫菜薹種質(zhì)7份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為68.26、85.19天；其中7份種質(zhì)處于隸屬函數(shù)法劃分的極不耐抽薹等級，20份種質(zhì)處于隸屬函數(shù)法劃分的不耐抽薹等級，故該類群為不耐抽薹類型。

第Ⅳ類群包括63份種質(zhì)資源，其中大白菜種質(zhì)62份、不結(jié)球白菜種質(zhì)1份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為167.84、177.67天，現(xiàn)蕾期和開花期都晚于其他4個類群，63份種質(zhì)均處于隸屬函數(shù)法劃分的極耐抽薹等級，所以該類群歸為極耐抽薹類型。

第Ⅴ類群包括125份種質(zhì)資源，其中大白菜種質(zhì)100份、不結(jié)球白菜種質(zhì)24份、菜薹種質(zhì)1份，其平均現(xiàn)蕾期、開花期分別為137.00、153.79天；其中11份種質(zhì)處于隸屬函數(shù)法劃分的中等耐抽薹等級，97份種質(zhì)處于隸屬函數(shù)法劃分的耐抽薹等級，17份種質(zhì)處于隸屬函數(shù)法劃分的極耐抽薹等級，大部分種質(zhì)屬于耐抽薹等級，因而該類群歸為耐抽薹類型。

3 結(jié)論與討論

白菜類蔬菜萌動種子感受低溫完成春化即可抽薹開花，越冬、早春及高山高原栽培極易發(fā)生未熟抽薹[12]，因此耐抽薹成為白菜類蔬菜新材料創(chuàng)制和新品種選育的重要性狀。抽薹發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，鑒定評價標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，為有效對白菜類蔬菜抽薹性狀進(jìn)行鑒定評價，前人選用了各種不同性狀指標(biāo)。余陽俊等[13-14]在人工春化條件下選擇現(xiàn)蕾期、短縮莖長、抽薹指數(shù)鑒定大白菜；張磊[15]以自然春化下抽薹指數(shù)、抽薹期、開花期為評價指標(biāo)；李曉峰等[16-17]在不結(jié)球白菜研究中選用自然春化現(xiàn)蕾期和開花期；劉娟等[9]選用抽薹期、現(xiàn)蕾期、開花期、現(xiàn)蕾率、抽薹指數(shù)等指標(biāo)對普通白菜抽薹性進(jìn)行綜合評價，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)蕾期的觀測最為簡單可靠；吳紅等[10]在菘藍(lán)研究中也發(fā)現(xiàn)現(xiàn)蕾期和開花期可作為耐抽薹性的直觀評價指標(biāo)。因此，本研究以自然春化條件下不同白菜類蔬菜種質(zhì)資源現(xiàn)蕾期和開花期為評價指標(biāo)，調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)簡單易行，指標(biāo)能直接準(zhǔn)確反映抽薹性狀的結(jié)果。

隸屬函數(shù)法通過計算多個指標(biāo)與目標(biāo)間的相關(guān)性求出平均隸屬度進(jìn)行綜合評價，在品種綜合評價[18-20]、品質(zhì)評價[21-23]、抗病蟲性鑒定評價[24-25]、抗逆性分析[26-27]等方面廣泛應(yīng)用。劉娟等[9]采用平均隸屬度對64份普通白菜材料的耐抽薹性進(jìn)行綜合評價，評價結(jié)果為17份極不耐抽薹、27份較耐抽薹、10份中等耐抽薹、6份耐抽薹、4份極耐抽薹，證明平均隸屬度可有效評價耐抽薹性。本研究采用平均隸屬度將233份白菜類蔬菜種質(zhì)資源劃分為極不耐抽薹種質(zhì)8份、不耐抽薹種質(zhì)21份、中等耐抽薹種質(zhì)27份、耐抽薹種質(zhì)97份和極耐抽薹種質(zhì)80份，5組種質(zhì)之間現(xiàn)蕾期和開花期均差異極顯著，說明使用平均隸屬度可以有效評價白菜類蔬菜種質(zhì)的耐抽薹性。聚類分析結(jié)果表明，在距離系數(shù)4.5處233份白菜類蔬菜種質(zhì)資源被分為5個類群，第Ⅰ類群極不耐抽薹類型包括1份種質(zhì)資源，第Ⅱ類群中等耐抽薹類型包括17份種質(zhì)資源，第Ⅲ類群不耐抽薹類型包括27份種質(zhì)資源，第Ⅳ類群極耐抽薹類型包括63份種質(zhì)資源，第Ⅴ類群耐抽薹類型包括125份種質(zhì)資源。隸屬函數(shù)法和聚類分析對233份白菜類蔬菜種質(zhì)資源的耐抽薹性鑒定分類結(jié)果有差異，這與蘿卜[11]、普通白菜[9]、大蔥[28]、菘藍(lán)[10]等作物耐抽薹性鑒定評價結(jié)果相似，分析造成差異的原因可能是，聚類分析直接將相似程度最高的樣品歸為一組，而隸屬函數(shù)法根據(jù)平均隸屬度人為進(jìn)行分組，因此在對樣品單類性狀進(jìn)行鑒定評價時聚類分析更為客觀準(zhǔn)確。

本研究通過隸屬函數(shù)法鑒定出極耐抽薹種質(zhì)80份，聚類分析方法鑒定出63份極耐抽薹種質(zhì)資源，說明隸屬函數(shù)法和聚類分析法均能有效鑒定白菜類蔬菜種質(zhì)的耐抽薹性和篩選耐抽薹種質(zhì)資源，研究結(jié)果對白菜類蔬菜耐抽薹優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育具有重要意義。存在的不足是僅在表型上對抽薹性狀進(jìn)行鑒定評價，易受環(huán)境因素影響，且費(fèi)時費(fèi)力。因此，今后有待于開展白菜類蔬菜耐抽薹基因定位、開發(fā)耐抽薹鑒定的分子標(biāo)記進(jìn)行輔助育種。