蠶豆DUS標準品種在重慶的性狀表達差異性分析

官 玲, 王紅娟, 蔣曉英, 林 清, 白文欽

(重慶市農業(yè)科學院生物技術研究所/農業(yè)農村部植物新品種測試重慶分中心, 重慶 401329)

DUS測試是指依據植物測試技術與標準,通過田間種植試驗或室內分析對品種的特異性(Distinctness)、一致性(Uniformity)和穩(wěn)定性(Stability)(簡稱DUS)進行評價的過程[1]。植物新品種DUS測試作為國際公認的技術體系,在品種管理、品種真實性鑒定、品種純度鑒定和品種維權執(zhí)法等方面的作用日益突出[2]。因此,建立和完善DUS測試技術體系,對種業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展具有重要作用和現實意義。標準品種是DUS測試過程中用于示例或校正測試性狀表達狀態(tài)的標樣品種,為性狀的表達狀態(tài)提供實例參照,矯正年份和地點等引起的性狀描述差異,起著統(tǒng)一品種描述的作用[3]。標準品種性狀表達的穩(wěn)定性和準確性直接關系到待測品種DUS測試結果的客觀、公正和準確,它是植物新品種保護的基礎。我國幅員遼闊,生態(tài)類型復雜多樣,一套標準品種較難滿足不同生態(tài)類型區(qū)域需求,因此深入分析研究標準品種在不同生態(tài)區(qū)的表現和適應性,建立適合本生態(tài)區(qū)的標準品種群體,對保證測試結果的準確性至關重要。

目前關于標準品種的篩選和適用性研究的報道較多。張建華等[4]采用符合系數研究玉米標準品種在云南地區(qū)的表現,為云南區(qū)玉米DUS測試標準品種群體的構建和指標性狀的確定積累了技術資料。之后,研究者們通過分析玉米[5-9]、水稻[10]、大豆[11]、芝麻[12]、紅花[13]等作物的性狀符合系數,評價不同生態(tài)區(qū)下的標準品種的表現與測試指南中的代碼和描述的差異性,檢驗標準品種的區(qū)域適用性并加以優(yōu)化。虞秀明[14]采用箱線圖法篩選優(yōu)化一品紅DUS測試標準品種,為數量性狀標準品種的篩選提供了參考。此外,學者們基于DUS測試性狀分析水稻[15-16]、玉米[17]、大麥[18]、菜豆[19]等植物標準品種的形態(tài)多樣性,為評價和優(yōu)化標準品種的配置和應用提供了理論支撐。

NY/T 2345—2013《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 蠶豆》[20](以下簡稱《指南》)作為蠶豆DUS測試的指導文件,雖為每個測試性狀設定了對應的標準品種,但大部分是適宜青海的地方品種。由于重慶的光、熱、水等環(huán)境因子與青海有很大差異,標準品種的性狀描述可能出現偏差,導致標準品種不“標準”,而關于蠶豆標準品種適用性和性狀表達差異性分析研究尚未見報道。本試驗通過分析研究17個蠶豆標準品種在重慶的性狀表現,評價標準品種在重慶的適用性,并加以優(yōu)化,以期篩選出適宜重慶測試區(qū)的蠶豆DUS標準品種,為蠶豆新品種性狀判定提供科學準確的依據,同時為建設完善的西南區(qū)蠶豆DUS測試體系積累技術資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以17份蠶豆標準品種(表1)為材料,均由農業(yè)農村部科技植物新品種測試中心提供。

表1 試驗材料

1.2 試驗設計

試驗安排在農業(yè)農村部植物新品種測試重慶分中心測試基地,采用隨機區(qū)組設計,于2019年10月18日和2020年10月23日以點播方式播種,株距0.4 m,行距0.7 m,每行10株,共40株,2個重復。試驗區(qū)周圍設1 m寬的保護行,田間管理與當地蠶豆常規(guī)大田生產管理方式相同。

1.3 性狀調查及計算

按照《指南》要求的觀測時期和方法,對39個蠶豆基本測試性狀(表2)進行調查記錄,質量性狀(QL)和假質量性狀(PQ)以代碼形式記錄,數量性狀(QN)記錄為數值,再按照性狀分級區(qū)間將觀測平均值轉換為代碼。根據符合系數公式,計算每個性狀和標準品種的符合系數(性狀13、14、20沒有標準品種,因此不計算符合系數),根據符合系數大小,分析標準品種在重慶地區(qū)的性狀表現與《指南》差異。

表2 蠶豆DUS測試性狀

某品種(或性狀)的符合系數計算公式為:

i=∑(a-b)2/(X×100)

式中:i為某品種(或性狀)的符合系數,a為某品種(或性狀)的指南代碼值,b為某品種(或性狀)的實測代碼值,X為某品種(或性狀)指南代碼的均值[4]。

2 結果與分析

2.1 蠶豆DUS測試標準品種的符合系數

對蠶豆標準品種在重慶的表現與《指南》描述進行差異性分析,結果如表3所示。17個蠶豆品種DUS測試標準品種中有6個品種符合系數大于0.990,其中陵西一寸、近緣4號和興海紫蠶豆的符合系數等于1,他們的性狀代碼值與《指南》中的代碼值完全相同,說明這3個標準品種在重慶的性狀表現與《指南》描述完全一致,可以繼續(xù)作為重慶地區(qū)蠶豆DUS測試的標準品種。64.7%的品種符合系數小于0.990 0,其中雙0、青海11號、尕大豆、3290的符合系數小于0.950 0,說明其性狀表達狀態(tài)與《指南》描述差異較大,建議不作為重慶地區(qū)蠶豆DUS測試的標準品種,其他品種在重慶的表現相對穩(wěn)定,可為篩選適宜重慶測試的標準品種提供參考。

表3 蠶豆DUS測試標準品種的符合系數

2.2 蠶豆DUS測試性狀的符合系數

從表4可知,36個基本性狀中有22個性狀的符合系數大于0.990 0,占61.1%,其中15個性狀的符合系數等于1(性狀1、性狀2、性狀7、性狀8、性狀15、性狀17、性狀19、性狀24、性狀26、性狀27、性狀31、性狀33、性狀36、性狀37、性狀38)。質量性狀的符合系數最高,平均為0.999 0(性狀30為0.996 0)。12個假質量性狀中有7個性狀的符合系數為1,平均符合系數為0.996 0。數量性狀符合系數最低,平均為0.976 0,性狀3、性狀4、性狀6、性狀9、性狀10、性狀18、性狀23、性狀29、性狀34符合系數小于或等于平均數,可見數量性狀受環(huán)境影響的波動較大,有必要對這些數量性狀的標準品種作進一步篩選優(yōu)化。

表4 蠶豆DUS測試性狀的符合系數

2.3 蠶豆 DUS測試指南標準品種的優(yōu)化

根據表3、表4以及連續(xù)兩年實際觀測的數據,遵循年度間穩(wěn)定性好、能應用于較多性狀和符合系數高的原則,對符合系數小于或等于平均符合系數的8個數量性狀進行優(yōu)化,為其13個表達狀態(tài)重新篩選出了對應的標準品種(表5)。部分數量性狀的表達狀態(tài)在已有的群體里沒有篩選到合適的標準品種,如性狀“旗瓣:花青甙延伸范圍”,下一步將擴大篩選群體,盡量從適宜本生態(tài)區(qū)種植的品種中選擇數量性狀的標準品種。對于符合系數小于0.990 0的假質量性狀“小葉:形狀”和“干籽粒:種皮顏色”,由于測試《指南》中給出了每個表達狀態(tài)詳細的圖例解釋,因此在沒有合適的標準品種時,可以直接參考圖例。

表5 蠶豆標準品種代碼優(yōu)化

3 討 論

蠶豆測試《指南》在青海分中心研制,盡管在選擇標準品種時充分考慮了生態(tài)適應性,但由于青海生態(tài)條件與重慶差異較大,部分品種的性狀代碼和描述與《指南》差異明顯,不適宜作為重慶測試區(qū)的標準品種,如青海11號、尕大豆和3290。因此,目前迫切需要篩選更新適宜重慶測試區(qū)的蠶豆標準品種。

國際植物保護聯盟(UPOV)在技術文件TGP/7/8中闡述了標準品種選擇原則[21]:易獲得、穩(wěn)定性好、數量少和盡可能覆蓋性狀表達的變異范圍。測試指南中的標準品種并不是越多越好,選擇的標準品種不應僅用于一個或少數幾個性狀,盡可能用最少的標準品種涵蓋所有需要包括的性狀及其表達狀態(tài),從而減少田間種植工作量和降低測試成本。本研究在標準品種篩選優(yōu)化過程中,不僅考慮了穩(wěn)定性和代表性,還考慮盡可能用同一標準品種代表同一類型或觀測部位的性狀表達狀態(tài),從而提高測試數據的準確性和測試人員的測試效率。

性狀是植物品種DUS測試審查的基礎,按照性狀的表達方式分為質量性狀、假質量性狀和數量性狀。在測試過程中,質量性狀和假質量性狀的判定較為容易;而數量性狀受環(huán)境和栽培條件影響大,表型變化復雜,因而判定較為困難[22-24],為矯正環(huán)境變化帶來的影響和統(tǒng)一品種描述,有必要為數量性狀的不同表達狀態(tài)設置標準品種。為數量性狀設置標準品種時,要注意品種在特定區(qū)域的實際表現,盡可能多采用適宜當地種植的品種[25]。本研究顯示,成胡10號的性狀表達狀態(tài)與《指南》描述基本一致,在重慶表現出了較好的適應性,這與該品種由四川省農科院育成、而重慶和四川生態(tài)類型相似有關,因此在篩選更新重慶測試區(qū)的標準品種時,應多考慮和重慶生態(tài)類型相似的西南區(qū)蠶豆品種。此外,數量性狀的分級標準不能一成不變,應結合當年的實際栽培環(huán)境、年度間數值的變化來確定,不能完全照搬《指南》分級標準或僅用某一年的測量值來進行判定[26]。也就是說,蠶豆標準品種數量性狀的分級參考值應隨著年度環(huán)境變化而變化,不應該一成不變。

隨著蠶豆育種和產業(yè)的發(fā)展,下一步,有必要開展西南區(qū)蠶豆已知品種和種質資源收集鑒定,篩選出適宜重慶蠶豆DUS測試的標準品種,以便提升蠶豆DUS測試和品種規(guī)范化描述水平,建立起完善的西南區(qū)蠶豆DUS測試技術體系,為西南區(qū)蠶豆品種權授權、維權以及品種管理等方面提供技術支撐。

4 結 論

本研究首次評價了蠶豆DUS測試標準品種在《指南》研制區(qū)外地區(qū)的性狀表現,將17個標準品種種植在重慶新品種測試基地并觀察2個獨立生長周期的田間試驗數據,采用符合系數法分析標準品種及其性狀表現與《指南》中代碼的差異,并進一步對符合系數小的性狀對應的標準品種進行了優(yōu)化,主要結論如下:

1) 17個蠶豆DUS測試標準品種中有6個品種符合系數大于0.990 0,其中陵西一寸、近緣4號和興海紫蠶豆的符合系數等于1,其性狀表達狀態(tài)非常穩(wěn)定,可繼續(xù)作為標準品種用于重慶地區(qū)蠶豆DUS測試。有4個標準品種的符合系數小于0.950 0,其性狀表達狀態(tài)與《指南》描述差異較大,建議不作為重慶地區(qū)蠶豆DUS測試的標準品種。

2) 61.1%的測試性狀符合系數大于0.990 0,其中15個性狀的符合系數等于1,總體表現為,質量性狀平均符合系數(0.999 0)>假質量性狀(0.996 0)>數量性狀(0.976 0),數量性狀受環(huán)境影響較大,因此有必要對數量性狀的標準品種作進一步篩選和優(yōu)化。

3) 結合品種符合系數的分析結果以及連續(xù)2個獨立生長周期的實際觀測數據,對符合系數小于或等于平均符合系數的8個數量性狀的13個表達狀態(tài)的標準品種進行優(yōu)化,重新篩選出了對應的標準品種。