强冬性甘蓝型油菜种质资源的主要品质性状研究

张亚宏，范提平，武军艳，雷建明，张 岩，张建学，王芙蓉，张桂荣，付雅丽

(天水市农业科学研究所1，天水 741001)(甘肃农业大学农学院2，兰州 730070)(石家庄市农林科学研究院3，石家庄 050041)

油菜是我国食用植物油脂和植物蛋白的主要来源[1]。随着人们生活水平的提高，油菜品质越来越受到人们的重视。油菜品质改良的主要目的是降低芥酸含量提高菜油的营养价值，降低硫苷含量提高饼粕的利用价值。随着研究的深入，油菜品质改良的目标由单纯的“双低”到目前的“四高三低两适中”，不仅要实现低芥酸、低硫苷，还要进一步改良脂肪酸组成，实现高油(或高油+高蛋白)、高油酸、高植物甾醇、高维生素E、中亚油酸、中亚麻酸、低芥酸、低饱和脂肪酸、低硫苷，将菜油改良为最适宜人体健康的植物油[2]。

甘蓝型油菜原产于欧洲，20世纪50年代引入我国，以其优异的抗病性、丰产性和优良的品质迅速替代了白菜型冬油菜，成为我国油菜生产中播种面积最大的类型[9]。目前，甘蓝型冬油菜种质资源品质性状的研究集中在脂肪酸[2-9]、蛋白质[9]、含油量[10-14]等方面。李殿荣等[6,11]应用“高油种质+化学诱导雄性不育”的杂交育种模式，将杂交种的含油量从40%提高到50%，种质材料含油量由40%提高到60%左右，最高达63.8%，并预测油菜含油量可达70%以上。傅寿仲等[12]应用杂交+系统选育的方法创制出含油量达到50%的甘蓝型油菜新种质。姚琳等[9]通过对甘蓝型油菜油酸、亚油酸、亚麻酸和蛋白质含量的变异分析发现油酸含量与亚油酸、蛋白质含量极显著负相关，亚油酸含量与蛋白质含量极显著正相关。我国北方地区冬寒春旱，冬油菜产区以白菜型油菜为主，甘蓝型冬油菜不能安全越冬，限制了甘蓝型冬油菜在该区域的发展[15-20]。但甘蓝型冬油菜具有优质、抗倒伏性强及产量高等优点，因此天水市农业科学研究所以高产、优质、抗寒为目标，通过品种间杂交、系统选择、自交纯化，创制出了强冬性甘蓝型油菜种质资源，为北方冬油菜产区甘蓝型冬油菜新品种的选育提供了资源基础。本研究对强冬性甘蓝型油菜种质资源的含油量、硫苷、蛋白质及脂肪酸组成进行测定和分析，筛选出综合品质表现优秀、具有特异性的种质资源材料，为甘蓝型冬油菜亲本选配及种质创新提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试材料由天水市农业科学研究所提供，共109份强冬性甘蓝型油菜种质资源。

1.2 实验方法

实验于2019—2020年在天水市农科所中梁实验站进行。2019年8月30日开沟条播，采用完全随机区组实验设计，3次重复，每份材料播种2行，行长1.5 m，行距0.4 m，株距0.1 m。田间管理同大田生产。2020年花期每品种每小区随机选取10株套袋隔离自交，成熟后单收、单脱，种子干燥后每份材料精选5 g左右的饱满种子用于品质检测。

1.3 指标测定

采用3700型Foss NIR System近红外光谱仪测定油菜籽粒含油量、蛋白质、硫苷、油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)、亚麻酸(C18∶3)、芥酸(C22∶1)、饱和脂肪酸等。

1.4 数据分析

使用Excel2007和DPS软件对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 强冬性甘蓝型油菜的主要品质性状

由图1可知，109份强冬性甘蓝型油菜种质资源的主要品质性状变异丰富，含油量、蛋白质、油酸等8个性状均呈近似正态分布。其中含油量在38.80%～49.97%之间，平均43.44%。含油量大于45%的资源有34份，占参试材料的31.19%，含油量大于47%的材料有9份，占参试材料的8.26%。硫苷含量在9.64～132.69 μmol/g之间，平均41.51 μmol/g，硫苷含量最低的是212157，硫苷仅为9.64 μmol/g，硫苷含量最高的是212135，硫苷含量高达132.69 μmol/g。109份种质资源中硫苷含量低于30 μmol/g的有59份，占参试材料的54.13%。蛋白质质量分数在21.20%～29.97%之间，平均为25.33%，蛋白质含量最高的是212136，蛋白质质量分数达29.97%，接下来依次为212197、212125、212188、212135、212138、212126，蛋白质质量分数依次为29.53%、28.64%、28.63%、28.30%、28.08%、28.04%。蛋白质含量最低的是212113，蛋白质质量分数为21.20%。

图1 强冬性甘蓝型油菜种质资源群体的主要品质性状的正态分布

强冬性甘蓝型油菜在脂肪酸各成分中，以油酸含量较高，平均占脂肪酸总量的55.50%，油酸含量最高的是212155，油酸质量分数达64.61%，油酸质量分数大于60%的有36份，占参试材料的33.03%；亚油酸第2，平均为19.97%，亚油酸含量最高的是212197，亚油酸质量分数达28.99%，亚油酸质量分数大于20%的有54份，占参试材料的49.54%；亚麻酸第3，平均为11.95%，亚麻酸含量最高的是212116，亚麻酸质量分数达14.44%，亚麻酸质量分数大于14%的有7份，占参试材料的6.42%；芥酸第4，平均为7.41%，芥酸质量分数低于1%的有2份，212201和212173，芥酸质量分数分别为0.24%、0.68%，芥酸质量分数大于1%小于3%的有6份，芥酸质量分数大于3%小于10%的材料有89份，占参试材料的81.65%，芥酸质量分数大于10%的材料有12份，占参试材料的11.01%；饱和脂肪酸(棕榈酸+硬脂酸)质量分数最低，平均为5.34%。

2.2 甘蓝型冬油菜品质性状变异分析

由表1可知，109份甘蓝型冬油菜的油脂、蛋白质、油酸、亚油酸、亚麻酸及饱和脂肪酸质量分数分别为43.44%、25.33%、55.50%、19.97%、11.95%、7.41%和5.34%。8个品质性状的变异系数在6.56～89.11之间，其中含油量变幅33.80%～49.97%，变异系数为6.56；硫苷含量变幅为9.54～132.69 μmol/g，极差为123.14，变异系数为71.94；蛋白质变幅为21.20%～29.97%，极差为8.77，变异系数为6.56。5种脂肪酸中油酸含量变幅为19.43%～64.61%，变异系数为15.62；亚油酸含量变幅为14.51%～28.99%，变异系数为11.71；亚麻酸含量变幅为8.85%～14.44%，变异系数为9.32；芥酸含量变幅0.24%～34.40%，变异系数为89.11；饱和脂肪酸含量变幅最小，质量分数最低为3.96%，最高为6.46%，变异系数为8.02。

表1 强冬性甘蓝型油菜主要品质性状的变异系数

2.3 品质性状间相关性分析

由表2可知，强冬性甘蓝型冬油菜8个品质性状之间相关性显著。其中含油量与油酸极显著正相关(r=0.28)，与硫苷(r=-0.47)、蛋白质(r=-0.55)、亚油酸(r=-0.46)极显著负相关；硫苷与蛋白质(r=0.25)、亚麻酸(r=0.35)、芥酸(r=0.40)极显著正相关，与油酸(r=-0.50)、含油量(r=-0.47)极显著负相关，与饱和脂肪酸(r=-0.21)显著负相关；蛋白质与硫苷(r=0.25)极显著正相关，与含油量(r=-0.55)极显著负相关。油酸含量与含油量(r=0.28)、饱和脂肪酸(r=0.42)极显著正相关，与硫苷(r=-0.50)、亚麻酸(r=-0.29)、芥酸(r=-0.92)极显著负相关；亚油酸与亚麻酸(r=0.49)、饱和脂肪酸(r=0.82)极显著正相关，与含油量(r=-0.46)、芥酸(r=-0.43)极显著负相关；亚麻酸与硫苷(r=0.35)、亚油酸(r=0.49)极显著正相关，与饱和脂肪酸(r=0.22)显著正相关，与油酸(r=-0.29)极显著负相关；芥酸含量与硫苷(r=0.40)极显著正相关，与油酸(r=-0.92)、亚油酸(r=-0.43)、饱和脂肪酸(r=-0.69)极显著负相关；饱和脂肪酸与油酸(r=0.42)、亚油酸(r=0.82)极显著正相关，与亚麻酸(r=0.22)显著正相关，与含油量(r=-0.22)、硫苷(r=-0.21)显著负相关，与芥酸(r=-0.69)极显著负相关。

表2 主要品质性状的相关性分析

2.4 品质性状的主成分分析

主成分分析结果显示8个品质性状共提取出8个主成分，其中前3个主成分的累计贡献率达到81.62%，可以代表品质性状的主要信息(表3)。第1主成分特征值为2.94，贡献率为36.69%，表达式为：

表3 主要品质性状的主成分分析

y1=0.16x1-0.35x2-0.22x3+0.51x4+0.23x5-0.07x6-0.55x7+0.43x8

其中芥酸含量贡献(负)最大，其次为油酸、饱和脂肪酸，该成分反映了强冬性甘蓝型油菜脂肪酸组成为高芥酸，低油酸、低饱和脂肪酸的特性，因此第1主成分可以称为脂肪酸组成因子；第2主成分特征值为2.49，贡献率为31.09%，表达式为：

y2=-0.47x1+0.32x2+0.25x3-0.12x4+0.55x5+0.41x6-0.09x7+0.36x8

其中亚油酸贡献最大，其次为含油量、亚麻酸，该成分可反应强冬性甘蓝型冬油菜品质的整体水平，因此第2主成分可以称为综合品质因子；第3主成分特征值为1.11，贡献率为13.84%，表达式为：

y3=0.43x1+0.10x2-0.66x3-0.31x4+0.16x5+0.47x6+0.14x7+0.10x8

其中蛋白质贡献最大，其次为亚麻酸、含油量，该成分代表了具有“高蛋白、高亚麻酸、高含油量”特征的甘蓝型冬油菜资源，因此第3主成分可称为特殊因子，不适合衡量强冬性甘蓝型冬油菜种质资源的整体品质情况。

2.5 甘蓝型冬油菜种质资源的聚类分析

根据8个品质性状对109份甘蓝型冬油菜种质资源进行系统聚类分析，在欧式距离D=58.14水平上可划分为2个大类群。第Ⅰ类群包含21份资源，占总材料的19.27%，主要特征为具有高硫苷、高芥酸、低含油量，3种成分的平均值分别为95.92 μmol/g，14.23%，40.96%。第Ⅱ类群包含88份资源，主要特征为低硫苷，平均为28.52 μmol/g，含油量、油酸质量分数相对较高分别为44.04%、57.84%(表4)。

表4 甘蓝型油菜2个类群主要品质性状的平均值

3 讨论

油菜既是我国重要食用油和饲料蛋白来源，也是重要的工业原料。对油菜含油量、蛋白质、硫苷含量、脂肪酸组成等主要品质性状的改良一直是油菜品质育种的主要研究目标，改进油菜各营养成分的含量有利于提高油菜的营养价值及其利用率。研究显示，菜籽含油量提高1%，产油量增加了36.6 kg/hm2[10-12]。李殿荣等[6]研制出含油量高达63.8%油菜种质资源，并预测油菜含油量可达70%以上。傅寿仲等[12]研制出含油量达到50%的甘蓝型油菜新种质。高油酸菜籽油能够降低血液中有害胆固醇含量，防止动脉硬化，有效预防心血管疾病的产生，具有较高的营养保健作用，高油酸油菜油酸最高可达88%[3，4]。亚麻酸是人体必需脂肪酸，双低菜籽油中亚麻酸质量分数为9%左右。有研究提出高亚麻酸育种的概念，并探索出一种高效筛选甘蓝型油菜高亚麻酸种质的方法，获得一批高亚麻酸资源，选育出亚麻酸质量分数达13.8%的甘蓝型冬油菜秦杂油7号[5，7]。本研究对109份强冬性甘蓝型油菜种质的8个主要品质性状进行分析，发现所有性状都呈典型或近似的正态分布，属于典型的数量性状。强冬性甘蓝型油菜种质资源的含油量平均为43.44%，显著低于高含油量油菜[6，10-12]；硫苷含量平均为41.51μmol/g，显著高于双低油菜。脂肪酸组成中芥酸含量显著高于双低油菜，需加强低芥酸种质的创新育种工作，逐步将芥酸质量分数降到1%以下；油酸含量与高油酸油菜相比还有很大的提升空间[3，4]；而亚麻酸含量显著高于双低甘蓝型油菜，在高亚麻酸新品种选育上有优势。相关性分析表明，强冬性甘蓝型油菜的含油量与蛋白质极显著负相关，与前人研究结果一致[21]；蛋白质与硫苷极显著正相关，与所有脂肪酸均不相关；脂肪酸组成中，油酸与亚油酸、芥酸与亚麻酸相关性不显著，其余脂肪酸之间相关性显著，这与姚琳等[9]、王丽萍等[21]、赵卫国等[23]的研究结果不尽一致，这可能是由于研究材料的遗传背景不同所致。

4 结论

强冬性甘蓝型油菜的硫苷含量与亚麻酸、芥酸、油酸、含油量极显著相关，芥酸含量与油酸、亚油酸、硫苷极显著相关，因此，在选育强冬性双低甘蓝型油菜时，芥酸、硫苷是主要考虑指标，同时兼顾油酸、亚油酸、亚麻酸、含油量，而蛋白质由于不同材料间的差异较小，可作为辅助选择指标。

高亚麻酸材料212116(14.44%)、212201(14.33%)、212184(14.18%)、212173(14.09%)、212197(14.09%)、212188(14.12%)、212123(14.00%)，可作为高亚麻酸种质资源加以利用。其中212201含油量48.18%，芥酸质量分数0.24%，硫苷含量27.01 μmol/g，品质达到高油、双低标准，可作为高油优质甘蓝型冬油菜新品种选育核心亲本材料加以利用。