甘蓝型油菜千粒重与农艺及品质性状的相关性

赵继献， 向 阳， 戴祥来， 任廷波， 胡 权， 程国平

(贵州省农业科学院 油菜研究所， 贵州 贵阳 550008)

油菜是我国重要的食用油料作物，我国油菜播种面积约占世界播种面积的28%，是世界上最大油菜生产国，而且菜籽油对国产食用植物油的贡献率在近年逐年提高。因此，发展油菜生产对中国植物油的安全保障尤为重要[1-2]。提高油菜籽产量是育种学家始终追求的目标[1]，油菜产量由单位面积种子数量和千粒重2个主要因素构成，单位面积产量与品种经济性状如分枝数、单株角果数、单角粒数及千粒重等密切相关，因此，油菜高产品种须具备较多的单株种子数量(或适宜较高密度种植)与较高的千粒重[3-5]，而千粒重是产量构成的三大要素之一，具有相对稳定的遗传表现，所以提高千粒重是油菜杂种优势利用的一个重要方面。目前农业生产中推广的油菜品种千粒重多在3.5 g左右，若能保持角果数和角粒数的数量不变，千粒重每增加1 g，产量可提高25%。

甘蓝型油菜千粒重性状受基因加性效应和显性效应共同作用，以加性遗传效应为主，可将加性遗传效应高的亲本作为改良的理想亲本。在杂交组合测配中尽量选择加性遗传效应高的亲本和显性遗传效应高且具有显著性差异的组合[6]。千粒重的遗传体系由1对主基因+多基因构成，主基因中仅有加性效应，而无显性效应[7]。油菜千粒重性状的遗传符合加性-显性遗传模型，单株有效角果数、角果粒数以及单株千粒重的遗传行为符合加性-显性-上位性模型[8]。在角果数和角粒数相对稳定的群体中千粒重大小直接影响产量的高低。甘蓝型油菜千粒重是连续变化的数量性状，呈基因加性遗传效应，对甘蓝型油菜育种材料加性遗传效应的研究有利于改良和选育较高千粒重的材料[9]。环境条件对千粒重性状的影响较大，在后代分离群体中千粒重受到较高的加性遗传，因此千粒重需在特定环境中进行早期选择[10-12]。我国已开展大千粒重油菜种植资源创制和品种选育[13-14]，目前，贵州省农业科学院油菜研究所已育成一批大千粒重(千粒重>6 g)材料，其中千粒重6 g以上的材料18份，千粒重7 g以上的材料36份，千粒重8 g以上的材料6份。为进一步明确大籽粒材料的植株性状表现，开展千粒重与植株性状、品质性状的相关性研究，以期为大籽粒高产优质油菜品种的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为649份甘蓝型杂交油菜组合和813份甘蓝型常规油菜品系，均由贵州省农业科学院油菜研究所提供。甘蓝型杂交油菜组合为2015年度花期配制的油菜隐性细胞核两系、三系杂交油菜新组合，甘蓝型常规油菜品系包括引进的常规资源材料、有性杂交后代高世代材料和杂交油菜后代高世代材料。

1.2 试验地概况

试验地位于贵州省思南县塘头镇油科所机场坝科研基地(108°11′470″E，27°44′551″N)，海拔398 m，年降雨量1 140 mm，年蒸发量750 mm，年均温度17.5℃，有效积温5 300℃，无霜期290 d。试验田土壤类型为沙壤潮泥，肥力中等，排灌方便，前茬为水稻。整地后先开沟，后施肥，施肥后再松土1次，拌匀肥土。

1.3 试验方法

试验时间为2015—2018年，田间调查各供试材料的相关性状，统计分析油菜千粒重与植株性状和品质性状的相关性。其中，2015—2016年度进行甘蓝型杂交油菜组合试验，2017—2018年进行甘蓝型常规油菜品系试验。

1.4 试验过程

甘蓝型杂交油菜组合试验于2015年10月17日直播，每个杂交组合定量播种4.5 g，播2行，每行播30穴，行长6.2 m，行距50 cm，小区面积6.2 m2。播前每小区施用西洋复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)500 g(折合54 kg/667m2)。全生育期不进行中耕除草和匀苗定苗间苗。2016年5月24日收获。

甘蓝型常规油菜品系试验于2017年10月10日直播，每个品系播种1行，每行播25穴，每穴留苗2株，折合密度13 447株/667m2，行长6.2 m，行距40 cm，小区面积2.48 m2。播前每小区施用西洋复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)180 g(折合54 kg/667m2)，11月5日每行施尿素50 g(折合施用量13.5 kg/667m2)。全生育期中耕除草1次，间苗、定苗各1次， 2018年5月20日收获。

成熟收获前调查各小区实有收获株数，收获后按小区产量晒干折单产。

1.5 测定指标

成熟收获前，每个参试材料取行中间具有代表性植株20株，自然风干后进行考种。考种性状包括株高、有效分枝位高、一次分枝数、主序长度、分枝角果数、主花序有效角果数、角果长、千粒重、角粒数、单株角果数、单株产量、地上部生物产量(子叶节以上部位)。

每株取主序上、中、下3个部位角果共12个，每个材料共测量240个角果长。角粒数用单株产量折算。每个参试材料取5 g种子，用FOSS-NIRsystems 5000近红外光谱仪(美国产)及win[S]系统测试分析油菜籽品质性状，包括芥酸、硫苷、含油率、种子蛋白质、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸、二十碳烯酸。

角粒数=[单株产量/(单株角果数×千粒重)]×1000

1.6 统计分析

试验数据用DPS v3.01专业版及Excel 2003进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 甘蓝型油菜不同千粒重植株的农艺性状表现

2.1.1 甘蓝型杂交油菜组合 从表1看出，在649个甘蓝型杂交油菜组合中，千粒重≥5 g的仅占0.62%，4.5～5.0 g的占7.70%，4.0～4.50 g的占40.68%，3.5～4.0 g的占44.38%，小于3.5 g的占6.63%。可见，甘蓝型杂交油菜组合的千粒重主要集中在3.5～4.5 g，该部分材料占参试材料的85.06%。

与千粒重<5 g的相比，千粒重≥5 g的杂交油菜组合平均株高降低10.90%，有效分枝位降低4.48%，主序长度变短12.56%,一次分枝数减少11.79%,单株角果数减少33.92%,主花序角果长度增加3.45%,千粒重增加27.02%,单株产量降低21.00%,收获系数增加8.67%,角粒数减少8.37%。表明，甘蓝型杂交油菜大千粒重的株高和有效分枝位低于小千粒重植株；大千粒重植株与小千粒重植株相比，其主序长度变短，一次分枝数、单株角果数和角粒数减少，单株产量降低，收获系数增加。

2.1.2 甘蓝型常规油菜品系 从表1看出，在813个甘蓝型常规油菜品系中，千粒重≥5.5 g的仅占0.74%，5.0～5.5 g的占1.97%，4.5～5.0 g的占8.61%，4.0～4.5 g的占24.35%，3.5～4.0 g的占33.09%，3.0～3.5 g的占21.53%，小于3.0 g的占9.72%。可见，甘蓝型常规油菜品系的千粒重主要集中在3.0～4.5 g，该部分材料占参试材料的78.97%，大千粒重(5.0 g以上)材料占2.71%。

与千粒重<5 g的相比，千粒重≥5 g的甘蓝型常规油菜品系平均株高降低2.53%，一次分枝数减少11.13%，有效分枝位增加0.93%，主花序长度增加0.15%，主序有效角减少10.13%，分枝有效角减少24.48%，单株角果数减少18.30%，主序角果长度增加28.38%，单株产量增加10.95%，角粒数减少4.79%,千粒重增加47.36%，收获指数降低1.96%。表明，甘蓝型常规油菜品系大千粒重与小千粒重的植株相比，株高降低，一次分枝数、主序有效角、分枝角果数和单株角果数减少，角果长度增加。

表1 甘蓝型油菜不同千粒重植株的农艺性状

注：“-”表示未进行相关数据调查。

Note:“-”means the relative data are not measured.

2.2 甘蓝型油菜千粒重与植株性状的相关性

从表2看出，甘蓝型杂交油菜组合的千粒重与一次分枝数、单株角果数、角粒数均呈极显著负相关，与主花序角果长度呈极显著正相关。甘蓝型常规油菜品系的千粒重与一次分枝数、单株角果数、主序有效角、分枝角果数均呈极显著负相关，与主花序长度、主花序角果长度、单株产量、收获系数均呈极显著正相关，与有效分枝位、角粒数均呈显著正相关。

不论是甘蓝型杂交油菜组合还是常规油菜品系，其千粒重与植株高度均呈负相关，但相关性不显著；千粒重与一次分枝数、单株角果数均呈极显著负相关，说明千粒重越大，油菜一次分枝数、单株角果数越少；千粒重与主花序角果长度呈极显著正相关，说明油菜千粒重越大，其主花序角果长度越长。

表2甘蓝型杂交油菜组合与常规油菜品系千粒重与植株性状的相关系数

Table 2 Correlation coefficient between 1000-seed weight and plant traits ofB.napushybrid combinations andB.napusconventional lines

甘蓝型油菜类别 Type of B. napus株高Plant height有效分枝位Effective branch position主花序长Length of main inflorescence一次分枝数First branch number单株角果数Pod numberper plant主花序角果长度Pod length of main inflorescence单株产量Yield per plant收获系数Harvest coefficient角粒数Seed number per pod主序有效角Effective pod of main inflorescence分枝角果数Pod number of branch杂交油菜组合Hybrid combinations-0.023 40.032 60.007 8-0.137 0 ∗∗-0.159 4 ∗∗0.379 5 ∗∗0.046 10.043 1-0.115 8 ∗∗--常规油菜品系Conventional lines-0.020 10.078 8∗0.091 0 ∗∗-0.246 2 ∗∗-0.256 7 ∗∗0.487 0 ∗∗0.361 9 ∗∗0.281 1 ∗∗0.086 4∗-0.114 8 ∗∗-0.288 9 ∗∗

注：*、**分别表示相关性达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平，下同。

Note: * and **indicate significance of difference atP<0.05 andP<0.01 level respectively. The same below.

2.3 甘蓝型油菜不同千粒重油菜籽的品质性状表现

从表3看出，在甘蓝型杂交油菜组合中，千粒重≥5 g的品质性状与千粒重<5 g的相比，硫苷增加12.08%，二十碳烯酸(C201)增加8.39%，其余性状差异不大。在甘蓝型常规油菜品系中，千粒重≥5 g的品质性状与千粒重<5 g的相比，芥酸降低28.49%，硫苷降低16.5%，含油率仅增加0.64%，蛋白质含量增加4.64%，棕榈酸减少0.90%，硬脂酸减少6.58%，油酸增加5.45%，亚油酸减少2.09%，亚麻酸减少5.40%，二十碳烯酸减少6.56%。

表3 甘蓝型油菜不同千粒重籽粒的品质性状

2.4 甘蓝型油菜千粒重与品质性状的相关性

从表4看出，甘蓝型杂交油菜组合的千粒重与硫苷、棕榈酸、亚油酸和亚麻酸呈极显著负相关，与含油率、油酸呈极显著正相关，与二十碳烯酸(C201)呈显著正相关，与芥酸、蛋白质和硬脂酸含量的相关性不显著。甘蓝型常规油菜品系的千粒重与芥酸、硫苷、亚油酸和亚麻酸呈极显著负相关，与含油率、油酸呈极显著正相关，与蛋白质含量和二十碳烯酸呈显著负相关，与棕榈酸、硬脂酸的相关性不显著。

不论是甘蓝型杂交油菜组合还是常规油菜品系，其千粒重与硫苷、亚油酸和亚麻酸均呈极显著负相关，与含油率、油酸均呈极显著正相关。说明油菜千粒重越大，其菜籽的硫苷、亚油酸和亚麻酸含量越低，含油率和油酸含量越高。

表4 甘蓝型油菜千粒重与品质性状的相关系数

3 结论与讨论

以649份甘蓝型杂交油菜组合和813份甘蓝型常规油菜品系为材料，研究油菜千粒重与其农艺性状和品质性状的相关性。结果表明，甘蓝型杂交油菜组合千粒重≥5 g(大千粒重)与千粒重<5 g(小千粒重)的相比，其株高、有效分枝位降低，主序长度变短，一次分枝数、单株角果数、角粒数减少，单株产量降低，角果长度和收获系数增加；甘蓝型常规油菜品系千粒重≥5 g的与千粒重<5 g的相比，其株高降低，一次分枝数、单株角果数和角粒数减少，角果长度增加。无论是甘蓝型杂交油菜组合还是甘蓝型常规油菜品系，大千粒重的材料其株高相对较低，一次分枝数、单株角果数和角粒数较小千粒重材料的减少，但角果长度和收获系数较小千粒重材料的增加。

研究表明，不论是甘蓝型杂交油菜组合还是常规油菜品系，千粒重与植株高度呈不显著负相关，与一次分枝数、单株角果数呈极显著负相关，与主花序角果长度呈极显著正相关；与籽粒的硫苷、亚油酸、亚麻酸含量呈极显著负相关，与含油率、油酸含量呈极显著正相关，与蛋白质含量相关性不显著。因此，提高甘蓝型油菜千粒重不会导致其籽粒含油率和油酸含量降低。

据BERRY[3]推测，甘蓝型油菜要获得400 kg/667m2的产量，品种千粒重应达5.0 g；若产量达600 kg/667m2，则品种千粒重应在6.1 g 以上。由此看来，必须加强大千粒重油菜资源种质创新和选育，才能使育成品种的千粒重和产量得到提高。但现有大千粒重的甘蓝型油菜材料也存在一些缺点，研究表明，甘蓝型杂交油菜组合大千粒重(≥5.0 g)的材料较小千粒重(<5.0 g)的单株产量降低21.0%，收获系数提高8.67%；甘蓝型常规油菜品系大千粒重的材料单株产量较小千粒重提高10.95%，收获指数降低1.96%。因此要使甘蓝型油菜材料的大千粒重性状在生产中发挥增产作用，必须持续关注大千粒重材料的创制和选育。