早熟油菜材料生理生化特性研究

张振乾，王必庆，王国槐，官春云，陈社员

（湖南农业大学农学院，长沙4101282）

早熟油菜材料生理生化特性研究

张振乾，王必庆，王国槐*，官春云，陈社员

（湖南农业大学农学院，长沙4101282）

以中熟品种湘油15号为对照，2010～2011年在长沙对3个早熟油菜材料杂1613、005和G7的生理生化特性进行了研究。结果表明：早熟材料比中熟品种现蕾、初花和终花都早，具有苗期短、蕾薹期和角果发育期长的特点。各油菜品种可溶性蛋白含量随着生育期呈先升后降的趋势。早熟材料苗期越短，功能叶片中的GA3含量越高，ABA的含量越低。营养生长期，各个早熟材料功能叶片的叶绿素含量均比对照湘油15号低；生殖生长期，仅杂1613功能叶片的叶绿素含量比对照高。早熟材料的净光合速率在各生育期均低于对照湘油15号，净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度的变化趋势与湘油15号基本一致。

早熟油菜；内源激素；叶绿素；光合特性

油菜是我国第一大油料作物，菜籽油占我国自产草本植物油总量的57%以上［1］。但油菜总产一直未有大幅提高，且随着居民消费量的提高，食用油自给率逐年下降，当前我国食用油消费的60%以上依赖进口［2］，食用油供给安全隐患日显突出［3］。国家对油菜生产、供给形势高度重视，油菜生产已被提高到国家战略安全的高度。湖南是我国最具油菜发展潜力的省份之一，现有200多万公顷冬闲田，且气候条件不适合种植小麦，可用于稻—稻—油三熟制油菜生产。但目前主要制约因素是没有合适的早熟品种［3］，油菜与双季稻存在明显的茬口矛盾。油菜早熟品种选育是解决这一问题的关键［4，5］，对于扩大油菜种植面积，促进油菜产业发展都具有十分重要的意义。油菜生长发育进程与光合作用有关，不同油菜品种的苗期叶片以及不同叶位的光合强度有较大差异［6］。周可金等［7］研究发现，不同熟期冬油菜品种在角果发育早期光合速率差异不明显，随着生育进程的推进，早熟材料较中晚熟品种下降快。另一方面，内源激素在油菜角果、种子发育及种子休眠等方面起着重要作用［8］，其花芽分化由多种激素综合调节，其中以赤霉素GAs为主［9］。Rood SB［10］发现，内源赤霉素在油菜花芽分化期间具有促进作用；张焱等［11］发现，油菜内源赤霉素水平在花芽分化时与油菜种性有关。本研究对不同早熟材料杂1613、G7和005及中熟材料湘油15号的生育特性、可溶性蛋白、可溶性糖及淀粉、内源激素、叶绿素及光合特性等方面进行了比较研究，以找出其中不同之处，为油菜早熟品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试油菜品种为甘蓝型品种杂1613、005、G7（早熟材料），湘油15号（中熟品种），由湖南农业大学国家油料作物改良湖南分中心提供。

1.2 试验方法

试验于2010～2011年在湖南农业大学耘园基地进行，每小区6m2，设播期Ⅰ（2010年10月4日）和播期Ⅱ（2010年10月16日），田间管理及施肥参照油菜高产栽培方法。

1.3 测定项目及方法

生育期记载。出苗期、现蕾期、抽薹期、初花期、盛花期、终花期、成熟期、生育日数等参照文献［4］。

可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮兰法G-250法［12］。可溶性糖含量的测定采用蒽酮法［13］。淀粉含量的测定采用蒽酮法［14］。

内源激素的提取和萃取参照王若仲等［15］的方法。2010年12月20日从播期Ⅱ的材料提取。用80%超纯水和20%乙腈配制ABA和GA3的混合标准溶液，绘制标准曲线。将4℃保存的样品加1 mL含20%乙腈的超纯水，7 000 rpm离心15 min，定容至5 mL棕色容量瓶。采用日本岛津LC-20AT系列高效液相色谱仪测定，ODSC18色谱柱（柱温为25℃）和SPD-20A紫外检测器，检测波长为254 nm，流动相为乙酸溶液（pH 3.0）∶乙腈＝7∶3，流速0.6 mL／min。每次进样10 L，根据保留时间定性、外标法定量分析。

叶绿素含量测定。用SPAD 502叶绿素仪于2011年1月15日、3月8日和3月29日测定功能叶片的叶绿素含量。

光合作用测定。用LI-6400光合仪于2010年12月1日和2011年1月7日、3月8日、3月29日上午9：00～11：00测定功能叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci），取3次的平均值。

2 试验结果

2.1 生育特性

由表1，2可知，导致早熟材料生育期短的主要因素为苗期缩短。同时，田间观察发现，成熟越早，植株越矮小；早熟材料的现蕾、初花、终花均比中熟品种早，故现蕾期、初花期、终花期的迟早可作为判断成熟期的参考。

表1 不同油菜材料生育日程Table1 Statisticsofgrowthprocessiondataindifferentrapeseedvarieties

（续表1）

表2 不同油菜材料生育进程统计表（d）Table2 Statisticsofgrowingtimeindifferentrapeseedvarieties

2.2 可溶性蛋白、可溶性糖及淀粉含量

2.2.1 可溶性蛋白含量

由表3可知，各油菜品种可溶性蛋白含量随着生育进程的推进，均呈现先升后降的趋势。播期Ⅰ，12月4日湘油15号和早熟材料005、G7处于苗期，其005和G7可溶性蛋白含量高于湘油15号；而1月12日和3月22日，湘油15号可溶性蛋白含量高于早熟材料，可能是由于其生育期不同。播期Ⅱ，12月4日4个材料均处于苗期，湘油15号可溶性蛋白含量高于早熟材料；12月22日湘油15号和005处于苗期，湘油15号可溶性蛋白含量高于005；1月12日湘油15号和005处于苗期，湘油15号可溶性蛋白含量低于005；而3月22日湘油15号可溶性蛋白含量高于早熟材料，也可能是由于其生育期不同。

表3 不同油菜品种各生育时期可溶性蛋白含量（mg／g）Table3 Solubleproteincontentofeachgrowingstageindifferentrapeseedvarieties

2.2.2 可溶性糖含量

由表4可知，播期Ⅰ，4个材料均以1月12日可溶性糖含量最高，在12月22日和3月22日3个早熟材料可溶性糖含量都高于对照，而在1月12日都低于对照，说明早熟材料前期生长发育较快（12月22日已现蕾，而湘油15号未现蕾）。播期Ⅱ，均以1月12日可溶性糖含量最高。12月22日测定时，早熟材料都比中熟品种湘油15号低，可能是由于冻害所致。综合2个播期结果，发现各材料叶片中可溶性糖含量都呈现出苗期低，蕾薹期出现高峰，花期又降低的趋势。

表4 不同油菜品种各生育时期可溶性糖含量（mg／g）Table4 Solublesugarcontentofeachgrowingstage indifferentrapeseedvarieties

2.2.3 淀粉含量变化

各材料叶片中淀粉含量与可溶性糖含量变化趋势一致，呈前低中高后低趋势，但不同播期变化情况不同（表5）。播期Ⅰ，12月22日湘油15号淀粉含量高于早熟材料，1月12日005和G7均处于抽薹期，但淀粉含量表现不同；3月22日湘油15号和G7、005处于盛花期，湘油15号淀粉含量高于G7、005，杂1613处于终花期，淀粉含量高于湘油15号。播期Ⅱ，12月22日湘油15号和005处于苗期，杂1613和G7处于抽薹期，早熟材料淀粉含量均高于湘油15号；1月12日湘油15号和005处于苗期，G7处于现蕾期，杂1613处于抽薹期，湘油15号淀粉含量高于3个早熟材料；而3月22日，杂1613处于终花期，其它3个材料为盛花期，早熟材料淀粉含量高于湘油15号。

表5 不同油菜品种各生育时期淀粉含量（mg／g）Table5 Starchcontentofeachgrowingstage indifferentrapeseedvarieties

2.3 内源激素ABA和GA3含量

由表6可知，3个早熟材料ABA含量均比湘油15号低，G7和杂1613的GA3含量比对照高，005比对照略低。材料越早熟，功能叶片中的GA3含量越高，ABA的含量越低。

表6 不同油菜品种叶片中ABA、GA3含量（μg／g）Table6 ABAandGA3contentinleaves ofdifferentrapeseedvarieties

2.4 叶绿素含量

由表7可知，两个播期1月15日早熟材料的叶绿素含量均低于湘油15号，各个材料叶绿素含量均随着生育期推进而增加。播期Ⅰ，3月8日和3月29日杂1613功能叶片叶绿素含量高于湘油15号，G7和005号低于湘油15号；播期Ⅱ，3月8日湘油15号处于抽薹期，杂1613、005、G7处于初花期，只有杂1613功能叶片叶绿素含量高于湘油15号，可能与品种特性有关；3月29日各个材料均处于盛花期，早熟材料功能叶片叶绿素含量均高于湘油15号。

表7 不同油菜品种叶片叶绿素含量差异（SPAD值）Table7 Differenceofchlorophyllcontentinleaves ofdifferentrapeseedvarieties

2.5 早熟油菜的光合特性

从表8可知，3个早熟材料光合强度、气孔导度和胞间CO2浓度的变化趋势与对照湘油15号基本一致，且播期Ⅰ都小于或相近于对照；而播期Ⅱ呈现前期略小于对照，后期大于对照的趋势。

3 结论

（1）早熟材料较中熟品种苗期短、蕾薹期长、角果期长；且现蕾、初花、终花都早，因此可以终花期和初花期作为判断成熟期迟早的参考，与刘后利等［16］和白淑萍［17］的结论基本一致。

表8 不同油菜品种叶片的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度Table8Pn，GsandCiinleavesofdifferentrapeseedvarieties

（2）3个早熟材料可溶性蛋白含量在现蕾期和抽薹期急剧增加，在终花期迅速降低，进入花期后，中熟品种功能叶可溶性蛋白含量明显高于早熟材料；各材料叶片中可溶性糖含量均呈现苗期低，蕾薹期出现高峰，花期又降低的趋势。

（3）早熟材料G7、杂1613叶片中GA3含量相当于湘油15号的205.41%和131.62%，而ABA含量分别比对照低82.50%和15.54%。与对照相比，材料越早熟，功能叶片中的GA3含量越高，ABA的含量越低。

（4）杂1613、G7和005三个早熟材料净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度的变化趋势与对照湘油15号基本一致，且10月4日播期都小于或相近于对照，而10月16日播期净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度呈现前期略小于对照，后期大于对照的趋势。

［1］ 沈金雄，傅廷栋.我国油菜生产、改良与食用油供给安全［J］.中国农业科技导报，2011，13（1）：1-8.

［2］ 张 芳，程 勇，谷铁城，等.我国油菜种业发展现状及对策建议［J］.中国农业科技导报，2011，13（4）：15 -22.

［3］ 殷 艳，王汉中.我国油菜产业发展成就、问题与科技对策［J］.中国农业科技导报，2012，14（4）：1-7.

［4］ 刘后利.油菜遗传育种学［M］.北京：中国农业大学出版社，2000.130-198.

［5］ 官春云.优质油菜高产栽培技木［M］.长沙：湖南科学技术出版社，1997.

［6］ 冷锁虎，夏建飞，胡志中，等.油菜苗期叶片光合特性研究［J］.中国油料作物学报，2002，24（4）：10-13.

［7］ 周可金，肖文娜，官春云.不同油菜品种角果光合特性及叶绿素荧光参数的差异［J］.中国油料作物学报，2009，31（3）：316-321.

［8］ 税红霞，牛应泽，汤天泽.内源激素与油菜生长发育的研究进展［J］.中国农学通报，2005，21（5）：257-260.

［9］ Pharis RP，King RW.Gibberellins and reproductive development in seed plants［J］.Ann Rev Plant Physiol，1985，36：517-568.

［10］Stewart BR，Roger Mandel，Richard PP.Endogenous gibberellins and shoot growth and development in Brassica napus［J］.Plant Physiol，1989，89（1）：269-273.

［11］张 焱，官春云.内源赤霉素与油菜不同种性品种花芽分化的关系的研究［J］.作物学报，1993，19（4）：367-370.

［12］张志安.植物生理学实验技术［M］.长春：吉林大学出版社，2008.100-103.

［13］邹 琦.植物生理学实验指导［M］.北京：中国农业出版社，2000.131-135.

［14］夏广清，何启伟，王翠花，等.不同生态型大白菜抽薹时内源激素含量比较［J］.中国蔬菜，2005（2）：21-22.

［15］王若仲，萧浪涛，蔺万煌，等.亚种间杂交稻内源激素的高效液相色谱测定法［J］.色谱，2002，20（2）：148-150.

［16］刘后利.油菜的遗传和育种［M］.上海：上海科学技术出版社，1985.338-339.

［17］白淑萍.甘蓝型油菜早熟性状试管选择初探［J］.甘肃农业大学学报，1994，29（2）：193-194.

［18］胡立勇，傅廷栋，吴江生，等.油菜生长发育期间内源激素含量的变化（英文）［J］.植物生理与分子生物学学报，2003，29（3）：239-244.

［19］王焕忠，李雁鸣，张建平，等.不同熟期小麦品种光合性能的初步研究［J］.河北农业大学学报，1998，21（2）：1-5.

Physiological and Biochem ical Characteristics of Early-maturing Rapeseed Materials

ZHANGZhen-qian，WANGBi-qing，WANGGuo-huai*，GUANChun-yun，CHENShe-yuan

（College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

Withmedium-maturing variety Xiangyou 15 variety as control，the physiological and biochemical characteristics of three early-maturing rapeseedmaterials Za 1613，005，G7 were studied in the Yunyuan experimental base of Hunan Agricultural University from 2010 to 2011.Themain resultswere as follows：flower bud emergence，initial flowering，final flowering of early-maturing rapeseed materialswere earlier than that of the control，and they have the characters of short seedling period，long stem elongation period and longmature period.With the advance of growth stage，the soluble protein content of four rapeseed materials increased at first and then decreased.Compared with the control，early-maturing rapeseed materials showed higher content of GA3but lower content of ABA in function leaves with shorter seedling period.During vegetative stage，the chlorophyll content in fuction leaves of Za 1613，G7 and 005 were lower than that of Xiangyou 15，while in reproductive stage，only Za1613 was higer than Xiangyou 15.Thenetphotosynthetic rate（Pn）of earlymaturing rapeseed materials were lower than the control Xiangyou 15 in all growth stage.The change trend of Pn，stomatal conductance（Gs）and intercellular CO2concentration（Ci）in three early-maturing varieties Za 1613，G7 and 005 was consistentwith those of Xiangyou 15.

Early-maturing rapeseed；Endogenous hormone；Chlorophyll；Photosynthesis characteristic

S565.401

A

1001-5280（2014）04-0349-05 DOI：10.3969／j.issn.1001-5280.2014.04.04

2014 04 06

张振乾（1977-），男，河南南阳人，博士，助理研究员，从事油菜分子育种研究，Email：zzq770204＠163.com。*通信作者：王国槐，教授，博士生导师，Email：wgh6682＠126.com。

国家自然科学基金（31201240）；国家863计划（2012AA101107-3）；农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室开放课题（2014008）；湖南农业大学作物学开放基金（ZWKF201302）。