Crops ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (4): 21-29.doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2020.04.004

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Present Studies on Linolenic Acid in Rapeseed Seeds and Suggestions for Improvement

Zhang Yaowen(), Li Dianrong, Hou Junli, Kong Jian, Zhang Wenxue, Dong Yuhong, Zhao Xiaoguang, Tian Jianhua, Zhang Zhongxin   

  1. Hybrid Rapeseed Research Center of Shaanxi Province, Shaanxi Rapeseed Branch of National Oil Crops Genetic Improvement Center, Yangling 712100, Shaanxi, China
  • Received:2020-03-03 Revised:2020-06-17 Online:2020-08-15 Published:2020-08-11

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7

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379

Abstract:

Increasing the content of linolenic acid in rapeseed seeds (oil) is of great significance for relieving the pressure of linolenic acid resource shortage and improving people's health. This paper reviews the research status of linolenic acid in rapeseed seeds from the aspects of formation process, content difference, influencing factors, heterosis, genetic mode and control genes. Based on the analysis of the significance and feasibility the difficulties of rapeseed breeding with high linolenic acid content, some suggestions were put forward to promote the development of high linolenic acid industry from five aspects, the innovative utilization of high linolenic acid germplasm resources, the establishment of high linolenic acid content breeding system, the establishment of efficient and optimal cultivation technology system, the development of rapeseed processing technology and antioxidant research and the construction of standard system.

Key words: Rapeseed seed, Linolenic acid content, Research status, High-linolenic acid rapeseed breeding, Methods and measures

Table 1

The content of linolenic acid in rapeseed seed in published literature"

年份
Year		 材料类型
Material type		 品种（系）数/亚麻酸含量范围(%)/亚麻酸含量均值(%)
Number of varieties (lines)/Range of linolenic acid content (%)/The mean of linolenic acid content (%)
2000年以前
Before 2000		 - 1 026/3.27~16.44/9.18[15],20/7.00~11.63/9.50[16],16/4.97~13.08/9.01[17],192/5.00~15.00/11.23[18],3 602/
7.02~11.87/9.32[19]
BJ 210/4.34~16.44/12.32[15],929/-/11.82[19],24/12.80~16.30/14.55[20],712/-/11.91[21],61/-/15.29[22],6/7.93~
14.57/12.72[23],1 330/-/12.31[24]
BC 290/3.82~13.31/8.25[15],1 481/-/9.03[19],31/7.20~16.70/10.72[20],130/-/10.03[22],169/4.52~11.80/8.85[23],
2 093/-/9.25[24],22/8.00~11.60/8.95[25],100/-/10.40[26]
BN 70/6.44~11.22/9.00[15],999/-/8.29[19],13/9.50~13.60/11.42[20],1 337/-/8.65[24],43/8.50~13.70/9.15[25],6/9.80~15.51/13.04[27],92/-/9.5[28],20/-/10.23[29]
2000年以后 - 4/9.36~13.35/10.59[30],82/4.20~15.03/9.02[31],135/5.53~12.12/9.02[32],63/7.00~19.00/9.69[33]
After 2000 BJ 166/7.56~17.23/14.08[30],41/8.63~16.15/13.08[34],59/8.17~17.33/12.36[35],96/8.16~13.81/9.79[36],34/8.4~10.6/9.2[37]
BC 129/5.87~16.57/10.58[30],76/5.95~11.04/8.77[34],262/4.97~14.70/6.97[35],36/1.61~3.51/2.67[38]
BN 22/9.72~11.53/11.34[30],10/8.97~14.13/10.24[35],29/7.63~22.72/15.55[39],35/-/9.29[40],98/2.46~17.27/
7.56[41],14/5.94~11.92/7.99[42],50/7.21~15.89/9.40[43],20/2.66~9.35/7.04[44],21/7.40~12.20/8.80[45],366/
5.55~15.86/9.28[46],192/6.10~11.40/8.53[47],488/0.50~16.73/7.86[48],169/1.86~10.01/5.83[49],26/4.15~
6.98/5.45[50],15/5.66~8.39/7.19[51],192/4.41~12.75/7.97[52],10/10.07~11.62/10.98[53],10/8.67~12.63/
10.36[54],600/4.75~8.65/6.84[55],187/5.16~11.15/8.66[56],19/6.10~10.10/7.90[57]
合计Total 14 664/0.50~22.72/9.58
变异系数
Variation coefficient (%)		 23.62

Table 2

Summary of linolenic acid content in seeds of rapeseed varieties (lines)"

项目Item 材料数Number of materials 范围Range (%) 极差Range 均值Average (%)
发表年份 2000年以前Before 2000 10 895 3.27~16.70 13.43 9.95
Published year 2000-2005 1 013 2.46~22.72 20.26 9.98
2006-2010 765 2.66~19.00 16.34 9.24
2011-2015 890 0.50~16.73 16.23 7.54
2016-2018 1 088 1.63~12.75 11.12 7.38
材料类型 BJ 3 748 - - 12.18
Material type BC 4 819 - - 9.02
BN 5 153 - - 8.28

Table 3

The linolenic acid content in seed within rapeseed varieties (lines)"

材料Material 亚麻酸含量Linolenic acid content (%) 参考文献
Reference
类型Type 数量Number 群体类型Population type 变幅Range 均值Average 极差Range
BN 238 DH群体 2.10~8.91 4.91 6.81 [58]
BN 240 DH群体 2.10~11.10 7.63 9.00 [59]
BN 550 DH群体 1.64~10.80 5.57 9.16 [60]
BN 170 DH群体 6.40~11.75 8.76 5.35 [61]
BC 900 单株间 9.94~11.89 10.94 1.95 [62]
BN 4 697 EMS诱变M3代 2.00~21.00 10.90 19.00 [63]
BN 235 F2群体 2.56~9.30 5.22 6.74 [64]
BJ 139 重组自交系 11.90~26.10 17.70 14.20 [65]
平均值Average 8.95 9.03

Table 4

Effects of fertilizer on linolenic acid content in seeds of rapeseed"

肥料种类
Fertilizer type		 亚麻酸含量增减
Linolenic acid content± (%)
氮肥Nitrogen +7.77[78],-8.22[79]
磷肥Phosphorus +37.95[80],-9.26[81]
钾肥Potassium -4.90[9]
硼肥Boron +11.32、+5.93[78,80],
-14.78[82]
硫肥Sulfur +5.53[83]
钼肥Molybdenum -6.32[84]
氮+硼肥Nitrogen+boron +5.33[80]
氮+硫肥Nitrogen+sulfur +10.00[83]
磷+硼肥Phosphorus+boron -6.92[78]
硼+钼肥Boron+molybdenum -11.89、-10.69[84,85]
硼+锌肥Boron+zinc -12.11[85]
钼+锌+硼肥Molybdenum+zinc+boron -14.94[85]
氮+磷+硼肥Nitrogen+phosphorus+boron -15.32[80]
氮+磷+钾+硼肥
Nitrogen+phosphorus+potassium+boron		 -6.41[86]

Table 5

Heterosis of linolenic acid content in seeds of rapeseed varieties (lines)"

材料 Material F1 F2 参考文献
Reference
杂交类型
Hybrid combination type		 材料类型
Material type		 平均优势
Mean heterosis		 超亲优势
Superparental heterosis		 平均优势
Mean heterosis		 超亲优势
Superparental heterosis
正交Orthogonal BJ 6.30 6.10 11.02 10.57 [87]
BN -1.69 -15.53 -18.64 -30.10 [88]
BN 10.40 -17.96 8.41 -19.44 [29]
BN 8.61 -26.68 12.13 -24.34 [44]
BN -17.78 -32.87 -23.41 -37.49 [89]
BN -2.61 -39.24 0.09 -37.56 [60]
反交Reciprocal BJ 10.37 10.16 35.77 30.21 [87]
BN -5.08 -18.45 3.95 -17.48 [88]
BN 6.07 -28.40 1.57 -31.44 [44]
BN 6.05 2.21 6.67 2.81 [90]
BN - - -13.58 -47.17 [64]
BN -12.22 -44.44 - - [74]
BN -8.11 -43.83 -12.91 -46.76 [91]

Table 6

The main genetic patterns of linolenic acid content in seeds of rapeseed"

遗传方式Genetic pattern 类型Type
胚基因控制Embryonic gene control 胚基因控制[58]、胚基因+细胞质效应[44]、胚基因+修饰基因[90]
核基因控制Nuclear gene control 核基因+母体效应+环境（温度）[92,93]、核基因+细胞质效应[94]、主效基因+修饰基因[58,63,95-96]
基因数量Number of genes 0~4对[90,96]、2对[94]、2~3对[48,97]、2对（主效）+3对（微效）[58,60]、多个基因[59,64,66,87]
基因间效应Intergenic effect 显性[95]、加性[48,63]、上位[94]、加性+非加性+环境[98]、加性+显性+上位[90,96]、显性+加性+环境[97]

Table 7

The genetic markers for controlling linolenic acid content in seeds of rapeseed"

类型Type 数量/在染色体上的位置/可解释表型变异Number/Location in the chromosome/Contribution rate (%)
RAPD 2/-/13、19[95];8/-/25、14[94];16/3个连锁群/51[99]
SNP 3/A8/6.0、6.94、6.13[48]
SSR 4/-/26.37[58]
QTL 主效Main effect 1/C4/28[100],2/A4、C4/25.2、52.4[95];2/A4、C4/21.5、59.7[59];2/LG2、LG6/10.3、8.1[101]*;3/A3、A9、A10/32、
14、5[100];3/A4(2)、C4/10.1、8.0、37.8[64];4/N6、N7(2)、N14/23.65、19.62、9.51、14.06[44]
微效Marginal effect 2/A2、A3/2.46、2.21[89];3/N1、N8、N11/5.12、6.83、6.89[96];5/A1、A7、A9、C1、C4/-[102];8（3个环境）/A1、A5、A8、A9、C2、C3、C4、C6/3~12[103]
主效+微效
Main + marginal effect		 2/A4、C4/59、23.52,1**/A5/-[58];2/A4、C4/31、60,2**/A5、A6/2、7[97];2/A4、C4/24、41,3**/A5、A6、A9/3~6[59];3/A4、A5、C4/50、10~20、12.42,1**/A4/8.46[91]

Table 8

Comparison of major oil crops in China[4,104-107]"

作物
Crop		 含油量
Oil
content
(%)		 主要脂肪酸含量 Main fatty acid content (%) 亚油酸/亚麻酸
比值
Linoleic acid/
linolenic
acid ratio		 籽粒产量
Grain yield
(t/hm2)		 产油量
Oil
production
(t/hm2)		 亚麻酸产量
Linolenic acid
production
(kg/hm2)
饱和脂肪酸
Saturated
fatty acid		 不饱和脂肪酸
Unsaturated fatty acid
油酸
Oleic acid		 亚油酸
Linoleic acid		 亚麻酸
Linolenic acid
高油玉米
High-oil maize		 8 13 29 56 0.7 80:1 6.10 0.49 3.42
棉花Cotton 21 26 18 54 1.00 54:1 1.05* 0.22 2.21
葵花籽
Sunflower		 33 12 16 70 0.3 233.3:1 1.31** 0.43 1.30
花生Peanut 50 19 47 33 0.09 366.7:1 2.60*** 1.30 1.17
芝麻Sesame 53 12 40 45 0.5 90:1 1.65 0.87 4.37
油菜Rapeseed 45 7 60 24 8 3.13:1 2.03 0.90 72.36
大豆Soybean 20 15 23 53 8.2 6.46:1 1.90 0.38 31.16
胡麻Flax 40 11 19 14 54 0.26:1 1.45 0.58 313.20
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