甘蓝型油菜种质资源遗传多样性和性状相关分析

雷伟侠 范志雄 阮怀明

摘要：对95份来自不同国家和地区的甘蓝型油菜（Brassica napus L.）种质资源农艺性状和品质性状进行遗传多样性和相关性分析。结果表明，不同品种（系）间的性状差异显著;甘蓝型油菜的生物学特性多样性丰富，存在广泛变异，14个性状表现不同程度的差异，变异系数在6.66%～111.88%;对14个性状进行相关性分析，相关系数和偏相关系数均达极显著的有株高与有效分枝高度、主花序长度，全株角果数与有效分枝数、主花序角果数，有效分枝数与主花序长度，硫苷含量与芥酸含量，脂肪含量与蛋白质含量，脂肪含量与芥酸含量，相关系数分别为0.76、0.38、0.52、0.50、-0.30、0.80、-0.63、0.33，偏相关系数分别为0.90、0.73、0.46、0.47、-0.56、0.85、-0.57、0.58;主花序长度和有效分枝高度相关系数不显著，但偏相关系数极显著（-0.73）。

关键词：甘蓝型油菜（Brassica napus L.）;种质资源;农艺性状;相关性

中图分类号：S565.402         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）02-0026-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.02.006           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

油菜（Brassica napus L.）作为中国第一大油料作物，在国民生活中占重要地位，其中甘蓝型油菜是中国最重要的栽培油菜类型[1]。随着新品种的开发和利用，很多重要的基因资源遭到淘汰，尤其是很多地方品种。油菜遗传基础狭窄已经成为制约油菜产量突破和品质改良的因素之一，育种历史表明遗传资源多样性越大，越易选出理想的亲本。

近年来，国内外关于油菜种质资源和品种遗传多样性的研究报道主要集中在利用RFLP、RAPD、SSR、ISSR、EST-SSRs、SRAP、AFLP等分子标记技术来获得遗传背景信息[2-5]。这些研究可以为油菜育种提供参考，但由于研究对象不同，得到的结果也不尽相同，而且利用分子标记研究遗传多样性得到的信息有限，多数研究仅基于分子标记的多态性分析。表型多样性研究是遗传多样性研究的一个重要内容，具有简单直观、易于观察记载、便于操作等优势，国内外许多科学家都十分重视这项工作[6-12]。目前，国内外关于甘蓝型油菜遗传多样性研究颇多，然而大部分研究所采用的材料来源具有局限性，所获得的信息也难以做出较为全面的评估，而且多年来甘蓝型油菜多样性的研究多集中在分子方面，对于生物学特性的研究较少。

本研究广泛收集不同年代95份甘蓝型油菜种质资源，从产量性状和品质性状两方面进行考察，对其进行遗传多样性和相关性研究，为油菜种质资源的评价、保护及利用提供参考，为亲本的选配奠定基础。

1  材料与方法

本研究材料来源于中国（包含自育品系）、德国、瑞典、法国、前苏联、澳大利亚等地，依品质分类包括单低、双低、双高;依生长习性分类包括冬性、半冬性、春性。所有材料均为多年自交稳定品种（系）。

试验材料于2013—2016年连续3年种植于安徽省农业科学院试验基地，试验田肥力中等、田间管理按照大田常规管理方式进行。3年试验均于10月上旬播种，采用随机排列设计，2 m厢宽，5行区，每行22株，株距0.18 m，行距0.33 m。成熟期每份材料取10株进行室内考种，考种项目包括株高、有效分枝高度、有效分枝数、主花序长、主花序角果数、全株角果数、角果长度、角果粒数、千粒重、单株产量，取平均值。花期每份材料选6～8株套袋自交，收获种子利用FOSS NIR systems 5000近红外光谱分析仪对种子脂肪、硫苷、芥酸、蛋白质含量进行测定，取平均值。

利用Microsoft Office Excel 2003软件进行变异分析和相关分析。

2  结果与分析

2.1  甘蓝型油菜农艺性状的变异分析

对95份甘蓝型油菜的经济性状和品质性状进行变异分析，结果表明这些甘蓝型油菜性状多样性丰富，存在广泛变异（表1）。由表1可知，10个经济性状中，甘蓝型油菜单株产量的变异系数最高，达32.92%;其次为有效分枝高度和全株角果数，变异系数分别为21.93%和21.06%;株高的变异系数最小，为8.71%。4个品质性状中芥酸含量变异系数最高，为111.88%;其次为硫苷，達52.63%。硫苷和芥酸由于受到了育种史上双低化的影响，导致变异系数非常大。脂肪和蛋白质含量的变异系数最小，分别为6.75%、6.66%。

2.2  甘蓝型油菜农艺性状的相关性分析

对供试材料的经济性状和品质性状的相关系数进行分析，并进行相关系数的显著性分析，结果见表2。从表2可以看出，甘蓝型油菜各性状间存在一定相关性，株高和有效分枝高度、主花序长、主花序角果数呈极显著正相关（0.76、0.38、0.42），株高和全株角果数呈显著正相关（0.21）;有效分枝数和全株角果数呈极显著正相关（0.52）;主花序长和主花序角果数、全株角果数呈极显著正相关（0.42、0.28）;主花序角果数和全株角果数呈极显著正相关（0.50）;全株角果数和单株产量呈极显著正相关（0.32）;角果粒数和单株产量呈显著正相关（0.22）;千粒重和单株产量呈极显著正相关，相关系数为0.28;脂肪含量和芥酸含量呈极显著正相关（0.33），但和蛋白质含量呈极显著负相关（-0.63）;硫苷含量和芥酸含量呈极显著正相关（0.80）。

2.3  甘蓝型油菜农艺性状的偏相关分析

由于相关系数具有局限性，因此在相关分析的基础上进行了偏相关分析。分析结果显示（表2），单株产量与角果粒数、千粒重呈极显著正偏相关，系数分别为0.37和0.29;千粒重与角果长度呈极显著正偏相关，偏相关系数0.32;全株角果数分别和有效分枝数、主花序角果数呈极显著正偏相关，系数分别为0.46和0.47;主花序角果数分别与有效分枝高度、主花序长呈极显著正偏相关，系数分别为0.43和0.37;主花序长和株高呈极显著正偏相关，系数为0.73，和有效分枝高度、有效分枝数分别呈极显著负偏相关，系数分别为-0.73、-0.56;有效分枝数和株高呈极显著正偏相关，系数为0.41;有效分枝高度和株高呈极显著正偏相关，系数为0.90。硫苷含量和脂肪含量呈极显著負偏相关，系数为-0.44;芥酸含量和脂肪含量、硫苷含量均呈极显著正偏相关，系数分别为0.58、0.85;蛋白质含量和脂肪含量呈极显著负偏相关，系数为-0.57。

3  讨论

植物生物学特性的多样性在一定程度上反映了其遗传的多样性，尽管各种分子标记广泛应用于植物资源的鉴定、分类、利用研究中[2-5]，但是生物学特性的研究依然是种质资源研究的基础，不论分子生物学如何发展，归根结底要将分子标记和生物学特性对应起来，最终还是要回归到对性状的准确描述，因此利用生物学特性研究资源的遗传多样性依然很重要，而且仍然为许多研究者特别是一线育种者所青睐[2，6-10]。历史表明，遗传资源的多样性越大，育种家可选的范围就越广，综合分析甘蓝型油菜育成品种，其亲本的选择主要集中在少数材料上，正是这些少数关键基因资源在育种中的利用和推广，造成油菜遗传基础偏窄。如现在世界上育成的双低品种追溯其来源，低硫基因全部来源于Bronwski[1]，低芥酸基因全部来源于Liho[1]，而中国20世纪80—90年代育成的甘蓝型油菜品种80%和日本的胜利油菜有着或远或近的关系。正是这种遗传基础的狭隘，导致近年来甘蓝型油菜育种处于徘徊局面，鲜有突破性的品种。

在本研究中，主要经济性状在供试材料间的差异显著，性状变异范围广泛，存在着丰富的表型变异。偏相关分析发现株高、有效分枝高度、有效分枝数、主花序长度、主花序角果数、全株角果数之间呈显著或极显著偏相关，特别是株高、有效分枝高度、主花序长、有效分枝数之间，可以据此对甘蓝型油菜进行株型选择。提高油菜产量及油菜种子的含油量始终是油菜育种的主要目标之一，本研究中千粒重和单株产量呈极显著偏相关，而单株产量和角果粒数也呈极显著偏相关，说明千粒重和角果粒数对于单株产量很重要，提高千粒重和角果粒数能有效提高单株产量。但是本试验结论仅是在正常管理条件多年一个试验点下的结果，在不同品种不同水肥管理条件下，多年多点的情况下各经济性状、品质性状及其相关性，还有待进一步研究。

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