作物杂志, 2025, 41(5): 120-127 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.05.016

遗传育种·种质资源·生物技术

不同类型油菜资源农艺性状鉴定及聚类分析

赵彩霞,, 白玛央珍, 杨广环, 唐琳,

西藏自治区农牧科学院农业研究所850032西藏拉萨

Identification and Cluster Analysis of Agronomic Traits in Different Types of Rapeseed Resources

Zhao Caixia,, Baima Yangzhen, Yang Guanghuan, Tang Lin,

Institute of Agriculture, Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences, Lhasa 850032, Tibet, China

通讯作者: 唐琳,主要从事油菜栽培与育种研究,E-mail:tanglins@163.com

收稿日期: 2024-06-24   修回日期: 2024-08-14   网络出版日期: 2025-02-05

基金资助: 西藏自治区农牧科学院农业研究所统筹项目(NYSTC202407)
中央引导地方项目(XZ202201YD0035C)

Received: 2024-06-24   Revised: 2024-08-14   Online: 2025-02-05

作者简介 About authors

赵彩霞,主要从事油菜育种与栽培研究,E-mail:zhcx3694@163.com

摘要

为探明不同类型油菜资源的农艺性状特性,并筛选具有优良性状的材料作为核心种质资源,以55份不同类型油菜资源为试验材料,进行生育期、株高、分枝数、千粒重和单株产量等13个农艺性状的表型评价、相关性分析和聚类分析。结果表明,不同类型油菜生育天数的变异系数较小,均低于20%,而主序角果数、单株角果数和单株产量的变异系数均高于20%;相关性分析表明,3种类型油菜各性状之间的相关性基本一致,主序角果数、角果密度、千粒重与产量形成密切关联。在欧式距离为10处,可将55份油菜资源聚为4个类群,类群Ⅰ的D亚群为大粒甘蓝型油菜资源;类群Ⅱ各农艺性状表现较优,是选育高产油菜新品种(系)的优良材料;类群Ⅲ角果密度大,角果数多,是多角果亲本的较优材料;类群IV为肥用油菜资源。筛选出的大粒、高产型、多角果及高生物量种质可为油菜性状改良提供理论依据和资源材料。

关键词: 油菜; 种质资源; 农艺性状; 聚类分析

Abstract

To understand the characteristics of different rapeseed resources and identify superior germplasms for breeding, this study evaluated 55 rapeseed germplasms. Phenotypic evaluation, correlation analysis, and cluster analysis were conducted on 13 agronomic traits, including growth period, plant height, number of branches, 1000-seed weight, and yield per plant, etc. The results showed that the coefficients of variation of the growth period among different types of rapeseed were relatively low, all below 20%, while those of the number of siliques on the main inflorescence, siliques per plant, and yield per plant all exceeded 20%. Correlation analysis revealed that the relationships among traits were generally consistent across the three rapeseed types, with the number of siliques on the main inflorescence, silique density, and 1000-seed weight being closely associated with yield formation. At a Euclidean distance of ten, the 55 rapeseed resources were clustered into four groups. Subgroup D of Group I contained large-seeded Brassica napus resources. Group II exhibited superior performance across various agronomic traits, making it an excellent source for breeding new high-yielding varieties (lines). Group III was characterized by high silique density and a large number of siliques, making it a good choice for breeding multi-silique parents. Group IV was rapeseed resources used for green manure. The large-grain, high-yield, multi-silique, and high-biomass accessions identified in this study provide a theoretical basis and valuable materials for future rapeseed trait improvement.

Keywords: Rapeseed; Germplasm resources; Agronomic traits; Cluster analysis

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本文引用格式

赵彩霞, 白玛央珍, 杨广环, 唐琳. 不同类型油菜资源农艺性状鉴定及聚类分析. 作物杂志, 2025, 41(5): 120-127 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2025.05.016

Zhao Caixia, Baima Yangzhen, Yang Guanghuan, Tang Lin. Identification and Cluster Analysis of Agronomic Traits in Different Types of Rapeseed Resources. Crops, 2025, 41(5): 120-127 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2025.05.016

油菜作为世界五大油料作物之一,不仅是主要的食用植物油来源,也是潜在的饲料蛋白源,同时是生物能源和加工工业的重要原材料[1]。王建林等[2]根据油菜叶形和长势将其分为三大类型:甘蓝型油菜(Brassica napus L.)、白菜型油菜(Brassica campestris L.)和芥菜型油菜(Brassica juncea L.),其中甘蓝型油菜以广适、高产和优质等优势成为中国及世界的主栽类型;白菜型油菜因短生育期、强抗寒性和强抗逆性等特点,在高寒地区和油菜的轮作中,具有甘蓝型油菜所不可替代的作用[3];芥菜型油菜具有耐贫瘠、抗旱和高芥酸等特点,是重要的油料种质资源[4]。针对甘蓝型、白菜型和芥菜型油菜的农艺性状进行多样性评价和统计分析,可以更好地掌握这些材料的表型变异特性,为进一步评价和利用这些资源提供理论依据。

油菜种质资源评价鉴定是有效利用优异种质或基因的关键环节。中国农业科学院油料作物研究所组织全国相关科研单位对我国现存的油菜资源进行了系统性的评价,主要在早熟、丰产、优质、抗病、抗逆、适合机械化、养分高效和产品安全等方面明确了不同类型油菜主要性状的表型变异规律[5]。通过表型性状对种质资源进行遗传多样性评价已广泛应用于不同作物[6-8]。张鹤[9]通过对826份油菜资源进行表型分析,筛选出具有特异性状的优异种质资源,为优异资源的利用、数据库集成和新基因发掘等奠定基础;关周博等[10]对318份甘蓝型油菜种质资源的9个农艺性状指标进行鉴定和评价,探索了初花期、千粒重和单株产量的关系,筛选出可用于育种的部分优良种质资源;Yadav等[11]分析了180份印度芥菜型油菜的表型性状,发现油菜籽粒产量与株高、叶面积、盛花期、成熟期有较强的相关性;陈碧云等[12]从1962份白菜型油菜种质中选择具有代表性的244份地方品种,对其13个表型性状进行分析,发现白菜型油菜地方种具有丰富的形态多样性,且国内白菜型油菜的多样性指数明显高于国外材料;李杨等[13]对收集到的25份白菜型油菜种质资源的11个主要农艺性状进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析,发现全株有效角果数和千粒重具有丰富的变异,为今后的油菜育种提高单产奠定基础;方华丽[14]和宋伟林等[15]对西藏芥菜型油菜进行表型形态的观察与鉴定,总结出西藏的芥菜型油菜具有丰富的生物多样性和较高的育种应用潜力。通过对不同类型油菜资源的表型性状进行鉴定与分析,筛选出优异资源应用于育种。

本研究通过对55份甘蓝型、白菜型和芥菜型油菜的全生育期、株高、分枝数、单株角果数、角果粒数和生物量等13个表型性状进行多样性评价、相关性分析和聚类分析,挖掘不同类型油菜资源优异种质,拓宽育种基础,同时为油菜资源保护和利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试油菜共55份(表1),其中甘蓝型油菜37份,芥菜型油菜9份,白菜型油菜9份,甘蓝型油菜主要来源于四川成都和西藏,芥菜型和白菜型油菜全部来源于西藏。

表1   供试油菜类型及来源

Table 1  The type and source of tested rapaseed

编号
Code
名称
Name
类型
Type
来源
Source
编号
Code
名称
Name
类型
Type
来源
Source
编号
Code
名称
Name
类型
Type
来源
Source
1SCU-2甘蓝型四川成都20SCU-28甘蓝型四川成都39年河15号芥菜型西藏日喀则
2SCU-3甘蓝型四川成都21SCU-30甘蓝型四川成都40年河17号芥菜型西藏日喀则
3SCU-4甘蓝型四川成都22SCU-31甘蓝型四川成都41年河1号芥菜型西藏日喀则
4SCU-5甘蓝型四川成都23SCU-32甘蓝型四川成都42200091芥菜型西藏日喀则
5SCU-6甘蓝型四川成都24SCU-33甘蓝型四川成都4398(36)-1-1-0芥菜型西藏日喀则
6SCU-7甘蓝型四川成都25SCU-34甘蓝型四川成都4494(08)-1-0芥菜型西藏日喀则
7SCU-9甘蓝型四川成都26SCU-35甘蓝型四川成都4598(02)-1-1-0芥菜型西藏日喀则
8SCU-10甘蓝型四川成都27SCU-37甘蓝型四川成都46藏油1号芥菜型西藏拉萨
9SCU-11甘蓝型四川成都28SCU-38甘蓝型四川成都47994031白菜型西藏拉萨
10SCU-12甘蓝型四川成都29SCU-39甘蓝型四川成都48墨竹小油菜白菜型西藏拉萨
11SCU-13甘蓝型四川成都30藏油5号甘蓝型西藏拉萨49124220白菜型西藏拉萨
12SCU-15甘蓝型四川成都31大地95甘蓝型西藏拉萨50104005白菜型西藏拉萨
13SCU-16甘蓝型四川成都32京华165甘蓝型西藏拉萨51藏油3号白菜型西藏拉萨
14SCU-18甘蓝型四川成都33藏油12号甘蓝型西藏拉萨52拉孜小油菜白菜型西藏日喀则
15SCU-19甘蓝型四川成都34山油2号甘蓝型西藏山南53隆子娘嘎小油白菜型西藏山南
16SCU-20甘蓝型四川成都35山油4号甘蓝型西藏山南54结巴滴新小油白菜型西藏山南
17SCU-24甘蓝型四川成都36年河18号甘蓝型西藏日喀则55那曲文部乡当琼小油白菜型西藏那曲
18SCU-25甘蓝型四川成都37127025甘蓝型西藏拉萨
19SCU-27甘蓝型四川成都38藏油6号芥菜型西藏拉萨

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1.2 试验方法

试验设在西藏自治区农牧科学院3号试验地。于2023年4月初播种,按序排列,每份材料种植5行,2次重复,行长2 m,行距40 cm,株距20 cm,于4~5叶期间定苗,田间常规管理。

参照《油菜种质资源描述规范和数据标准》[16],记录每个参试材料的生育期。成熟期每份材料取样10株进行考种,包括株高、分枝高度、分枝数、主序长、主序角果数、角果密度、单株角果数、角果长、每果粒数、千粒重、单株产量以及单株生物量。利用近红外方法测定油菜种子的芥酸含量、含油量和硫苷含量。

1.3 数据处理

利用Excel和SPSS 22.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型油菜的生育期分析

55份油菜资源生育期结果(表2)表明,不同类型油菜的全生育期和各个生育阶段天数均表现为甘蓝型>芥菜型>白菜型,3种类型油菜播种期―出苗期的平均天数分别为15.84、12.22和11.89 d,播种期―成熟期的平均天数分别为137.43、134.33和123.11 d。甘蓝型油菜和芥菜型油菜播种期―出苗期的变异系数最大,分别为4.59%和5.45%,播种期―成熟期的变异系数最小,分别为1.91%和0.83%。白菜型油菜播种期―初花期的变异系数最大,为7.20%,播种期―成熟期的变异系数最小,为1.02%。

表2   55份油菜资源生育期分析

Table 2  Analysis of the growth period of 55 rapeseed resources

类型
Type
种质数量
Germplasm
number
指标
Index
播种期―出苗期
Sowing -
emergence (d)
播种期―现蕾期
Sowing -
budding (d)
播种期―初花期
Sowing - initial
flowering (d)
播种期―终花期
Sowing - final
flowering (d)
播种期―成熟期
Sowing -
maturity (d)
甘蓝型油菜
B.napus L.
37均值15.8454.7374.24107.08137.43
极大值16.0056.0078.00113.00143.00
极小值12.0051.0069.00108.00134.00
极差4.005.009.005.009.00
标准差0.731.242.372.722.62
变异系数 (%)4.592.263.202.541.91
芥菜型油菜
B.juncea L.
9均值12.2251.1173.78105.11134.33
极大值13.0053.0077.00112.00136.00
极小值11.0050.0071.00107.00133.00
极差2.003.006.005.003.00
标准差0.670.782.442.151.12
变异系数 (%)5.451.533.301.970.83
白菜型油菜
B.campestris L.
9均值11.8944.8951.5680.89123.11
极大值12.0046.0056.0082.00126.00
极小值11.0044.0047.0079.00120.00
极差1.002.009.003.006.00
标准差0.330.603.711.361.26
变异系数 (%)2.801.347.201.691.02

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2.2 不同类型油菜的农艺性状分析

对55份油菜资源的12个农艺性状数据进行统计分析,结果(表3)表明,不同类型油菜的性状和变异系数存在较大差异。株高表现为芥菜型>甘蓝型>白菜型;单株角果数表现为甘蓝型>芥菜型>白菜型;每果粒数表现为甘蓝型>白菜型>芥菜型;千粒重表现为芥菜型>白菜型>甘蓝型;单株产量表现为甘蓝型>芥菜型>白菜型;单株生物量表现为甘蓝型>芥菜型>白菜型。

表3   55份油菜资源农艺性状分析

Table 3  Analysis of agronomic traits of 55 rapeseed resources

类型
Type
指标
Index
株高
PH
(cm)
分枝高度
BH
(cm)
分枝数
BN
主序长
MIL
(cm)
主序
角果数
MISN
角果
密度
SD
单株
角果数
SPP
角果长
SL
(cm)
每果
粒数
SPS
千粒重
TSW
(g)
单株
产量
YPP (g)
单株
生物量
BPP (g)
甘蓝型油菜
B.napus L.
均值159.4854.736.4862.9253.691.10323.826.6025.213.5941.41127.46
极大值210.00100.4013.0077.3090.801.78592.208.6632.105.8870.64560.00
极小值125.004.704.2040.8026.000.85151.004.9018.302.436.0346.00
极差85.0095.708.8036.5064.800.93441.203.7613.803.4564.61514.00
标准差10.3210.631.578.1415.620.28131.341.093.840.619.5116.40
变异系数 (%)6.4719.4324.2612.9429.0925.5340.5616.4615.2217.0222.9712.87
芥菜型油菜
B.juncea L.
均值172.7372.537.1152.8440.890.92207.244.2014.384.6927.2065.28
极大值179.8086.0015.2056.4050.001.12327.004.9818.405.5848.2098.50
极小值165.2043.604.2044.2028.800.72158.603.6911.604.0812.9049.00
极差14.6042.4011.0012.2021.200.40168.401.296.801.5135.2349.50
标准差4.6513.113.684.088.870.1252.890.372.260.7110.4518.09
变异系数 (%)2.6918.0851.717.7121.6913.0525.528.8815.7015.1938.7227.70
白菜型油菜
B.campestris L.
均值132.0435.965.0060.6248.161.17182.044.7417.574.1716.5048.56
极大值152.0056.606.2070.6067.801.37264.805.3823.804.7326.1061.00
极小值103.0025.404.0051.007.000.98171.603.6912.403.359.8030.50
极差49.0031.202.2019.6060.800.3993.201.6911.401.3816.2230.50
标准差14.659.360.715.7418.030.1537.420.533.540.725.3312.63
变异系数 (%)11.0926.0314.289.4637.4513.1620.5511.2720.1517.1732.3126.01

PH:株高,BH:分枝高度,BN:分枝数,MIL:主序长,MISN:主序角果数,SD:角果密度,SPP:单株角果数,SL:角果长,SPS:每果粒数,TSW:千粒重,YPP:单株产量,BPP:单株生物量。下同。

PH: plant height, BH: branch height, BN: branch number, MIL: main inflorescence length, MISN: main inflorescence silique number, SD: silique density, SPP: siliques per plant, SL: silique length, SPS: seeds per silique, TSW: 1000-seed weight, YPP: yield per plant, BPP: biomass per plant. The same below.

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甘蓝型油菜变异系数介于6.47%~40.56%,变异程度表现为单株角果数>主序角果数>角果密度>分枝数>单株产量>分枝高度>千粒重>角果长>每果粒数>主序长>单株生物量>株高,其中分枝数、主序角果数、角果密度、单株角果数和单株产量的变异系数高于20%,株高小于10%,其余性状均介于10%~20%。株高的变异系数最小,标准差为10.32,单株角果数的变异系数最大,标准差为131.34。

芥菜型油菜农艺性状的变异系数介于2.69%~ 51.71%,株高的变异系数最小,标准差为4.65,分枝数的变异系数最大,标准差为3.68。分枝数、主序角果数、单株角果数、单株产量和单株生物量的变异系数均高于20%,株高、主序长和角果长的变异系数均低于10%,分枝高度、角果密度、每果粒数和千粒重的变异系数介于10%~20%。

白菜型油菜农艺性状的变异系数介于9.46%~ 37.45%,主序长的变异系数最小,标准差为5.74,主序角果数的变异系数最大,标准差为18.03。分枝高度、主序角果数、单株角果数、每果粒数、单株产量和单株生物量的变异系数均高于20%,主序长的变异系数低于10%,株高、分枝数、角果密度、角果长和千粒重的变异系数介于10%~20%。

3种类型油菜的主序角果数、单株角果数和单株产量的变异系数均大于20%,说明油菜在角果数和单株产量方面具有丰富的多样性,可以从中筛选优异资源作为角果改良和提高单产的基础材料。

2.3 不同类型油菜农艺性状相关性分析

对55份油菜种质资源的13个农艺性状进行相关性分析,甘蓝型油菜相关性结果(表4)表明,生育期与单株生物量呈极显著正相关,与株高、千粒重、单株产量呈显著正相关;株高与分枝高度、主序角果数呈极显著正相关,与单株角果数、单株生物量呈显著正相关,与千粒重显著负相关;分枝数与主序角果数呈极显著正相关,与单株产量、单株生物量呈显著正相关;主序长与单株角果数呈极显著正相关;主序角果数与角果密度、单株角果数呈极显著正相关;单株角果数与单株生物量呈极显著正相关,与单株产量呈显著正相关;角果长与每果粒数呈极显著正相关;千粒重与单株产量呈极显著正相关。

表4   甘蓝型油菜农艺性状相关性分析

Table 4  Correlation analysis of agronomic traits of B.napus L.

性状
Trait
生育期
Growth
period
株高
PH
分枝
高度
BH
分枝数
BN
主序长
MIL
主序
角果数
MISN
角果
密度
SD
单株
角果数
SPP
角果长
SL
每果
粒数
SPS
千粒重
TSW
单株
产量
YPP
单株
生物量
BPP
生育期Growth period1.000
株高PH0.332*1.000
分枝高度BH0.1290.563**1.000
分枝数BN0.0710.025-0.651**1.000
主序长MIL0.0000.260-0.2960.3241.000
主序角果数MISN0.1390.590**-0.1110.2380.400*1.000
角果密度SD0.0740.3230.0910.211-0.0030.743**1.000
单株角果数SPP0.2150.380*-0.447**0.703**0.553**0.534**0.3251.000
角果长SL-0.142-0.055-0.0240.0640.1030.091-0.025-0.0451.000
每果粒数SPS-0.1260.1320.1880.050-0.2150.1120.115-0.0850.514**1.000
千粒重TSW0.332*-0.386*-0.064-0.165-0.250-0.1660.010-0.1940.213-0.0691.000
单株产量YPP0.334*-0.171-0.3070.402*0.2470.0380.1150.328*0.2610.1160.523**1.000
单株生物量BPP0.431**0.360*-0.2120.362*0.332*0.097-0.1210.644**0.0140.012-0.1330.2351.000

*”表示在P < 0.05水平上差异显著;“**”表示在P < 0.01水平上差异极显著,下同。

*”indicates significant difference at P < 0.05 level;“**”indicates extremely significant at P < 0.01 level, the same below.

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芥菜型油菜相关性结果(表5)表明,分枝高度与分枝数、单株生物量呈显著负相关;主序角果数与角果密度、单株角果数呈显著正相关,与千粒重显著呈负相关;角果长与每果粒数呈显著正相关;单株角果数、千粒重与单株产量呈显著正相关;单株产量与单株生物量呈显著正相关。

表5   芥菜型油菜农艺性状性状相关性分析

Table 5  Correlation analysis of agronomic traits of B.juncea L.

性状
Trait
生育期
Growth
period
株高
PH
分枝
高度
BH
分枝数
BN
主序长
MIL
主序
角果数
MISN
角果
密度
SD
单株
角果数
SPP
角果长
SL
每果
粒数
SPS
千粒重
TSW
单株
产量
YPP
单株
生物量
BPP
生育期Growth period1.000
株高PH0.3611.000
分枝高度BH0.1300.4721.000
分枝数BN0.580-0.444-0.749*1.000
主序长MIL-0.0750.427-0.3010.2431.000
主序角果数MISN0.0210.285-0.3310.1660.3981.000
角果密度SD0.2630.3980.0200.015-0.0130.753*1.000
单株角果数SPP0.0390.511-0.5530.625*0.0890.630*0.0671.000
角果长SL-0.1910.503-0.252-0.0230.372-0.358-0.476-0.5041.000
每果粒数SPS-0.0460.2470.2400.135-0.5690.2810.145-0.4440.659*1.000
千粒重TSW0.200-0.210-0.108-0.288-0.439-0.685*0.372-0.2460.296-0.2921.000
单株产量YPP0.025-0.003-0.5890.4910.1720.0230.3870.701*0.4900.0920.640*1.000
单株生物量BPP0.2820.466-0.744*0.4670.2400.351-0.0230.0780.2940.494-0.1260.616*1.000

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白菜型油菜相关性结果(表6)表明,分枝高度与主序角果数呈显著负相关;分枝数与单株角果数呈显著正相关;主序角果数与角果密度、单株角果数呈显著正相关;单株角果数与每果粒数呈显著负相关,与单株产量呈显著正相关;每果粒数与千粒重呈显著负相关;千粒重与单株产量呈显著正相关;单株产量与单株生物量呈显著正相关。

表6   白菜型油菜农艺性状性状相关性分析

Table 6  Correlation analysis of agronomic traits of B.campestris L.

性状
Trait
生育期
Growth
period
株高
PH
分枝
高度
BH
分枝数
BN
主序长
MIL
主序
角果数
MISN
角果
密度
SD
单株
角果数
SPP
角果长
SL
每果
粒数
SPS
千粒重
TSW
单株
产量
YPP
单株
生物量
BPP
生育期Growth period1.000
株高PH0.0341.000
分枝高度BH0.0900.5931.000
分枝数BN0.2790.339-0.1171.000
主序长MIL-0.2780.5580.069-0.0311.000
主序角果数MISN0.4190.019-0.643*0.1810.5851.000
角果密度SD0.3550.4920.0540.200-0.5870.721*1.000
单株角果数SPP0.2670.394-0.0540.618*0.1870.635*0.3771.000
角果长SL-0.2800.088-0.061-0.3320.072-0.286-0.083-0.4611.000
每果粒数SPS-0.0190.3710.0210.196-0.1310.2620.095-0.747*0.5611.000
千粒重TSW0.375-0.170-0.089-0.099-0.037-0.0690.325-0.1130.049-0.699*1.000
单株产量YPP0.050-0.576-0.0830.2420.5790.2360.1460.663*0.4170.3500.647*1.000
单株生物量BPP0.3260.599-0.3610.4120.0980.381-0.0860.4710.0720.301-0.1220.708*1.000

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2.4 不同类型油菜聚类分析

对55份油菜资源的13个表型性状平均值进行聚类,在欧式距离为10处分为4个类群。如图1表7所示,类群Ⅰ有48份资源,包含31份甘蓝型油菜、8份芥菜型油菜和9份白菜型油菜,其主要特征为生育期相对较短,各农艺性状表现较为均衡,无突出表现;类群Ⅱ有4份资源,包含3份甘蓝型和1份芥菜型,其中芥菜型油菜的双亲之一为甘蓝型,其主要特征为生育期适宜,分枝高度低,分枝数多,单株角果数多,角果长度长,每果粒数多,进而表现为单株产量高,单株生物量介于4个类群之间,属于多分枝、高产型种质;类群Ⅲ有2份资源,全部为甘蓝型油菜,其主要特征为生育期适宜,株高偏高,角果密度大,单株角果数多,但每果粒数和千粒重偏少,致使单株产量和单株生物量偏低,属于多角果资源;类群IV只有1份资源,为四川成都引种的甘蓝型油菜,其主要特征为生育期长,株高较高,单株角果数多,角果长度偏长,籽粒小,单株生物量高,属于肥用型资源,可以用作绿肥油菜。

图1

图1   不同油菜类型聚类图

Fig.1   Clustering diagram of different types of rapeseed


表7   不同油菜类群13个表型性状的平均值

Table 7  Mean values of 13 phenotypic traits in different rapeseed groups

类群
Group
种质数
Germplasm number
生育期
Growth period (d)
株高
PH (cm)
分枝高度
BH (cm)
48134.10156.0258.11
4136.75151.1517.38
2137.50170.2548.55
IV1143.00210.0045.50
类群
Group
分枝数
BN
主序长
MIL (cm)
主序角果数
MISN
角果密度
SD
单株角果数
SPP
5.7060.1649.161.06243.91
12.4067.2349.781.00516.23
8.9559.3083.301.84514.35
IV7.5074.0062.501.00864.00
类群
Group
角果长
SL (cm)
每果粒数
SPS
千粒重
TSW (g)
单株产量
YPP (g)
单株生物量
BPP (g)
5.8621.933.9032.3889.16
6.3527.653.8562.04174.11
6.0622.033.5143.35110.50
IV6.1024.102.9034.45560.00

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类群Ⅰ的48份品种资源又可以分为A、B、C、D亚群,A亚群全部为甘蓝型油菜,B亚群为白菜型油菜,C亚群包含8份芥菜型、1份甘蓝型和1份白菜型,其中甘蓝型和白菜型的双亲之一为芥菜型。D亚群只有1份资源,为四川引种的甘蓝型资源,生育期短,为125 d,千粒重5.88 g,属于大粒甘蓝型油菜资源。

2.5 不同类型油菜主要品质性状分析

不同类型油菜主要品质性状结果(表8)显示,芥酸含量表现为芥菜型>白菜型>甘蓝型;含油量表现为白菜型>芥菜型>甘蓝型;硫苷含量表现为芥菜型>白菜型>甘蓝型。

表8   不同类型油菜品质性状分析

Table 8  Analysis of quality traits of different types of rapeseed

类型
Type
指标
Index
芥酸含量
Erucic acid content (%)
含油量
Oil content (%)
硫苷含量
Thioglycoside content (μmol/g)
甘蓝型油菜
B.napus L.
均值4.9640.2239.62
极大值39.7348.8461.17
极小值0.0035.1222.85
极差39.7313.7238.32
标准差8.5612.0916.94
变异系数 (%)172.3930.0542.76
芥菜型油菜
B.juncea L.
均值35.6743.54150.14
极大值43.2048.65190.18
极小值25.6533.98122.64
极差17.5614.6767.54
标准差4.664.4727.31
变异系数 (%)13.0710.2618.19
白菜型油菜
B.campestris L.
均值24.6345.5098.75
极大值27.4350.07126.99
极小值19.8242.7081.02
极差7.607.3745.97
标准差2.772.2315.33
变异系数 (%)11.264.9015.52

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甘蓝型油菜的芥酸含量、含油量和硫苷含量变异系数均大于20%。芥酸含量均值为4.96%,变异系数为172.39%,27份引种资源芥酸含量小于5%,其中11份资源芥酸含量为0,3份本地资源芥酸含量小于5%,其中芥酸含量最高的来源于四川成都;含油量均值为40.22%,变异系数为30.05%,西藏本地资源含油量均大于40%,含油量最高的资源来源于西藏本地;硫苷含量均值为39.62 μmol/g,变异系数为42.76%。

芥菜型和白菜型油菜主要品质性状的变异系数均小于20%,芥菜型油菜芥酸含量、含油量和硫苷含量均值分别为35.67%、43.32%和150.14 μmol/g,硫苷含量均大于120 μmol/g;白菜型油菜芥酸含量、含油量和硫苷含量均值分别为24.63%、45.50%和98.75 μmol/g,含油量均大于42%。

3 讨论

生物学特性的多样性在一定程度上体现了其植物遗传性状的多样性,各种分子标记被广泛用于植物资源的分类、鉴定及研究中[17-18],最终将分子标记和生物学特性对应起来进行性状的准确描述,因此利用生物学特性研究资源的遗传多样性至关重要[19]。本研究以55份甘蓝型、白菜型和芥菜型油菜为试验材料,通过研究生育期、株高、分枝数、单株角果数、千粒重、单株产量及单株生物量等13个表型性状发现:不同类型油菜生育天数的标准差和变异系数较小,变异系数均低于20%;而农艺性状间具有较大的标准差及变异系数,甘蓝型油菜的分枝数、主序角果数、角果密度、单株角果数和单株产量的变异系数高于20%,芥菜型油菜的分枝数、主序角果数、单株角果数、单株产量和单株生物量的变异系数高于20%,白菜型油菜的分枝高度、主序角果数、单株角果数、每果粒数、单株产量和单株生物量的变异系数高于20%,表明不同类型油菜的农艺性状具有丰富的遗传多样性,为油菜新品种选育提供了重要的种质基础。相关性分析表明,甘蓝型油菜各性状之间的相关性明显高于芥菜型和白菜型油菜,3种类型油菜各性状之间的相关性表现基本一致,主序角果数与角果密度、单株角果数显著正相关,单株角果数、千粒重与单株产量显著正相关,相关系数达到0.5以上,说明角果数、角果密度、千粒重与产量形成密切关联,在育种工作中,选择角果数多、角果密度大且千粒重高的材料,能有效提高油菜产量。

在欧式距离为10处,将55份不同类型油菜资源划分为4个类群,类群Ⅰ农艺性状表现较为均衡,无突出性状,其亚群D中1份甘蓝型油菜资源生育期短,千粒重大,可为甘蓝型油菜大粒育种提供材料;类群Ⅱ各农艺性状优于其余类群,生育期适宜,分枝高度低,分枝数多,单株角果数多,角果长,每果粒数多,属于高产型油菜亲本资源;类群Ⅲ株高偏高,角果密度大,单株角果数多,属于多角果资源;类群IV生育期长,株高最高,单株角果数多,角果长度偏长,籽粒小,单株生物量高,可为油菜用作绿肥育种提供亲本材料。类群Ⅰ按照不同类型油菜资源分为4个亚群,包含甘蓝型、芥菜型和白菜型,甘蓝型油菜大部分属于双低油菜,含油量较高,可为西藏河谷农区优质油菜育种提供亲本资源;芥菜型油菜表现为高芥酸、高硫苷,但具有耐贫瘠、抗旱和抗倒伏等优点,可通过远缘杂交将优异性状导入到其他类型油菜;白菜型油菜含油量高,具有丰富的黄籽资源,生育期短,抗寒性强,可通过品质改良选育新品种供给西藏高寒农区种植。

4 结论

通过变异系数、相关性分析和聚类分析对55份油菜资源的13个表型性状进行鉴定与分析,发现不同类型油菜资源性状差异较大,具有丰富的遗传变异。筛选出的大粒、高产型、多角果和高生物量的资源可加强鉴定与应用,为油菜新品种选育提供基础材料。

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油菜是我国第一大国产植物油来源,种质资源在促进油菜育种和产业发展中发挥了关键作用,通过不断收集引进和发掘利用各类优异种质资源,培育高产优质高抗新品种,我国油菜每公顷水平由1949年的487.5 kg提高到了2017年的1995.2 kg,品质由“高芥酸和高硫苷”改良为“低芥酸和低硫苷”,油品质可与橄榄油媲美,显著提升了我国食用植物油供给水平和质量。本文对我国在油菜种质资源收集编目、繁殖保存、评价挖掘、创新利用等方面的背景依据和研究进展进行了分析和评述,总结了近20年来中国油菜种质资源研究利用策略与取得的突破性进展,展望了今后我国油菜种质资源发展方向和重点任务。

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以保存于油料作物中期库中的1 962份白菜型油菜种质为基础材料,按照地理位置、表型性状分组并按比例取样,选择具有代表性的244份地方品种,对其13个表型性状进行分析。结果显示,来源于山西省的冬油菜生育日数较长,来源于青海、内蒙古、甘肃等省的春油菜生育期较短;来源于四川省的半冬型油菜株高较高;来源于云南、四川省的半冬型油菜全株角果数较多;来源于西藏的材料千粒重较大。多样性指数结果表明,我国白菜型油菜地方种具有丰富的形态多样性,平均多样性指数为1.709, 高于国外材料(1.250);就不同生态类型而言,半冬型油菜多样性指数最高,其次为春油菜,冬油菜最低。聚类分析结果显示,在相似系数为0.204时,244份白菜型油菜地方种质划分为四簇,每簇包含的种质数分别为117、38、34和55;簇Ⅰ以半冬型油菜为主,簇Ⅱ、Ⅲ以春油菜为主,簇Ⅳ以冬油菜为主。主成分分析结果显示,白菜型油菜分为春油菜、半冬型油菜与冬油菜三个明显的基因库,其结论与聚类分析结果一致。

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利用8对SRAP (sequence-related amplified polymorphism) 引物,结合20个表型性状对73份中国西藏及35份包含中国西南地区、西北地区和印度的芥菜型油菜进行了遗传多样性分析。8对SRAP引物共扩增出139个带谱,34个多态性条带,多态性带的比例为24.5%;SRAP分子标记结果的聚类分析将材料分为4个大类,材料按地区聚集现象明显;中国西藏地区材料的遗传多样性指数最高。对西藏材料的8个重要表型性状的变异程度分析显示,变异系数最高的性状为全株角果数,达41.29%。表型性状聚类结果表明除中国西北材料外,其它材料按地区聚集现象明显。综合分子标记和表型性状分析结果表明,中国西藏芥菜型油菜具有丰富的遗传多样性,其程度与地理环境和气候条件有十分重要的关系。不同地区芥菜型油菜遗传多样性程度从大到小依次为:中国西藏、中国西南地区、中国西北地区、印度。&nbsp;

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