田正书 罗延青 迟旭春 赵凯琴 张云云 符明联 李劲峰

摘要：為筛选适宜在早熟油菜产区种植的抗裂角油菜品种，推动早熟油菜产区机械化生产进程，本实验采用随机碰撞法对98份早熟甘蓝型油菜材料进行抗裂角指数（SRI）测定，并结合相关农艺性状对测定结果进行聚类和相关性分析。结果表明，SRI变异系数为41.38%；SRI≥0.4（具有抗裂角能力）的材料占68.4%。98份材料被聚为A、B、C类，A类群平均SRI为0.35，表现易裂；B类群平均SRI为0.93，表现高抗；C类群平均SRI为0.65，表现中抗。相关性分析显示，SRI与角果长度呈极显著正相关，与千粒重呈显著正相关，说明角果长度和千粒重显著影响油菜裂角抗性，两者可以作为抗裂角油菜筛选的形态指标。综合产量和含油量等性状，对SRI>0.4的供试材料进行筛选，最终筛选出10份抗裂角性较好且比对照（‘花油8号’）增产5%以上的早熟油菜品种（组合、品系），为下一步早熟油菜抗裂角性状的表型鉴定、遗传分析以及分子标记辅助转育等提供理论指导。

关键词：早熟甘蓝型油菜；抗裂角指数；品种筛选；产量；农艺性状

中图分类号：S565.4文献标志码：A论文编号：cjas2020-0008

Identification of Pod Shattering Resistance of Early-maturing Brassica napus L. and Material Screening

TIAN Zhengshu1， LUO Yanqing1， CHI Xuchun2， ZHAO Kaiqin1， ZHANG Yunyun1， FU Minglian1， LI Jinfeng1（1Industrial Crop Research Institute， Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming 650205， Yunnan， China； 2Xundian County Station of Plant Protection and Inspection， Xundian 655200， Yunnan， China）

Abstract： To screen pod shattering resistant varieties and to promote the mechanized production process of rapeseed （Brassica napus L.） in areas of early-maturing varieties， pod shattering resistance index （SRI） of 98 early-maturing Brassica napus L. materials was assessed with random impact test method. The testing results were analyzed by cluster analysis and correlation analysis in combining with related agronomic traits. The results showed that the coefficient of variation （CV） of SRI was 41.38% ， and the materials with SRI≥0.4 accounted for 68.4%. The cluster analysis demonstrated that the 98 early-maturing Brassica napus L. materials were clustered into three groups： A， B， and C. The average SRI of group A was 0.35， presenting easy shattering. The average SRI of group B was 0.93， presenting high resistance to shattering. The average SRI of group C was 0.65， presenting moderate resistance. The correlation analysis with main agronomic traits showed that SRI had an extremely and significantly positive correlation with pod length and a significantly positive correlation with 1000- seed weight， indicating that pod length and 1000- seed weight significantly affected pod shattering resistance， and both the two indexes could be used in shattering resistance screening of Brassica napus L.. Finally， the test materials with SRI>0.4 were screened in terms of yield and oil content， and 10 materials which had higher SRI and 5% more yield increase compared with that of CK （‘HY8’） were screened out. The study could provide theoretical guidance for phenotypic identification， genetic analysis and molecular markerassisted selection of pod shattering resistance in early-maturing Brassica napus L..

Keywords： early-maturing Brassica napus L.； pod shattering resistant index； variety screen； yield； agronomic traits

0引言

中国是油菜生产大国，种植面积和总产均占全球种植面积和总产的30%以上[1]。国产的食用植物油有50%是菜籽油[2]。中国油菜种植主要有4个优势区，分别是长江上游优势区、长江中游优势区、长江下游优势区和北方油菜优势区[3]。据周广生等[3]2013年统计，4个油菜优势区的机械化收获面积占全国总种植面积的百分比分别为：1.55%、23.68%、8.14%、46.82%。机械化程度制约油菜生产。加拿大、德国等油菜种植全程采用机械化，大大降低生产成本，显著提高生产效益[4]。长江上游优势区是中国早熟油菜主要产区，但是机械化程度低下，传统的油菜种植模式占主要地位，使生产成本大大增加，严重影响农户种植油菜的积极性，制约油菜产业的发展。因此，需要大力推广油菜生产机械化，增加油菜生产效益。

云南省是长江上游油菜优势产区的典型代表之一，常年種植面积在30万hm2左右。在这一生境下，油菜表现为早熟高产，具有生育期短、花期长、耐密植、适宜迟播等特点。与中晚熟油菜相比，早熟油菜在生育期上具有巨大优势。缩短油菜生育期，选育早熟油菜品种是解决近年来日益加剧的“油-稻”和“油-烟”等茬口矛盾的有效措施。同时，早熟油菜品种通常具有矮杆、抗倒、分枝少等适宜机械化收获的特点，有利于推进油菜机械化收获的进程[5]。但油菜机械化收获对品种相关性状要求较高，除具备上述特性以外，还要满足株型紧凑、分枝角度小、抗裂角性好等优良性状[6]。其中，油菜成熟时角果易开裂的特性，会造成10%左右的产量损失；机械化收获又会加大产量损失，最高可达50%[7]。尽管提前收获可以降低产量损失，但是也会造成油菜含油量下降，影响菜籽油的食用品质[8]。因此，培育抗裂角性的早熟油菜品种对推进油菜的机械化生产具有重要意义。

有关抗裂角性的研究，加拿大、英国、德国等油菜机械化生产水平较高的国家研究较多，主要包括鉴定方法[9]、生理机制[10]、遗传规律[11]、品种筛选[12]等。国内在抗裂角性鉴定及材料筛选方面，利用拉裂法[13]、悬空压裂法[14]、随机碰撞法[15-17]等对甘蓝型油菜抗裂角性进行鉴定，结果表明，甘蓝型油菜抗裂角性存在较大的遗传变异，并筛选获得了抗性较好的种质材料，为进一步培育适合机械化生产的油菜品种提供参考。这些研究所用的材料主要是中晚熟油菜，筛选获得的抗裂角性材料大多都不表现早熟，但是对早熟油菜抗裂角性鉴定与筛选具有一定的指导和借鉴意义。因此，本研究在前人研究的基础上采用彭鹏飞等[17]改进后的随机碰撞法对云南省2017—2018年度多点实验、云南省高油酸油菜品种多点实验和云南区油菜种质资源精准鉴定实验中筛选的98份早熟材料进行了抗裂角性鉴定，结合相关农艺性状对鉴定结果进行聚类分析和相关性分析，旨在明确在早熟生境下油菜品种（组合、品系）的抗裂角特性，筛选抗裂角性较好的种植材料，为进一步培育适合机械化生产的早熟油菜品种提供指导。

1材料与方法

1.1材料

在2017—2018年度云南区油菜种质资源精准鉴定实验、云南省油菜品种多点实验和云南省高油酸油菜品种多点实验中随机选取98份全生育期均小于185天的早熟品种（组合或品系）作为供试材料，设云南省主要推广的常规优质油菜品种‘花油8号’作为对照品种。

1.2方法

收获时每份材料随机选取5株，悬挂自然风干30天，在主枝和分枝的上、中、下部随机取100个荚果，放入网袋中保存备用。

抗裂荚性评价采用彭鹏飞等改进的随机碰撞法：选取60个荚果，每20个荚果一组分别放置于含有10个钢珠的圆柱形容器中，在摇床上以220 r/min的转速摇动，每震荡1 min记录破裂角果数，共震荡10次，最后计算抗裂角指数（SRI）公式（1）。按照表1进行抗裂角性分级。

1.3数据处理

用SPSS 20.0进行数据处理，制表用Excel 2010。

2结果与分析

2.1抗裂角性鉴定结果

98份早熟油菜材料抗裂角性鉴定结果表明（表2），参试材料的抗裂角指数（SRI）变异幅度在0.165～1.0之间，平均值0.518，变异系数达41.38%。98份材料中，表现极易裂的有6份，占总数的6.1%；表现易裂的有25份，占总数的25.5%；表现低抗有33份，占总数的33.7%；表现中抗的有22份，占总数的22.5%；表现高抗的有12份，占总数的12.2%。SRI高于对照（‘花油8号’）的有40份，占总数的40.8%。SRI大于0.4的有67份，占总数的68.4%。

在SPSS 20.0中，利用组间联接法对98份材料的抗裂角性进行系统聚类分析[18]。如图1所示，大约在聚类阈值λ=19.0时，可以将98份材料明显分为A、B、C3大类，其中A类又在聚类阈值λ=14.0时，分为A1、A2两个亚类；A1类有18份材料，A2类有38份材料，B类有12份材料，C类有30份材料。具体抗裂角性对比如图2所示，A类平均SRI为0.35，抗性等级为易裂；B类SRI为0.93，抗性等级为高抗；C类平均SRI为0.65，抗性等级为中抗。A1平均SRI为0.22，抗性等级为易裂；A2平均SRI为0.42，抗性等级为低抗。

2.2抗裂角指数与主要农艺性状的相关性分析

将测定的98份材料的抗裂角指数与株高（PH），一次有效分枝数（BN）、有效分枝高度（BH），主轴有效长度（IL），一次分枝角度（BA），角果长度（PL）、每角粒数（SP）、千粒重（TSW）、全株角果数（PPN）等农艺性状进行相关性分析，结果如表3所示，抗裂角指数与角果长度呈极显著正相关，相关系数为0.281；与千粒重呈显著正相关，相关系数为0.186；与其他性状相关性未达到显著水平。表明角果长度和千粒重显著影响油菜的抗裂角特性。

2.3适宜机械化收获的早熟油菜品种（组合、品系）筛选

参照全国油菜区域实验及油菜品种登记实验标准，对平均抗裂角指数大于0.4的材料进行产量考察，再结合含油量、硫甙和芥酸含量等对考察结果进行筛选，最终筛选出10份平均产量比对照‘花油8号’增产5%的油菜品种（组合、品系）（表4），其含油量均在40%以上，品质达到国家低芥酸低硫甙优质油菜品种标准。其中，‘YYZ29’、‘YYZ30’和‘YYZL235026’单位面积产量均较对照增加25%以上。‘YYZ51’品种名称‘云油杂51号’）已通过国家非主要农作物品种登记[品种登记号：GPG油菜（2018）530420]；‘YYZ29’、‘YYZ30’通过2年的云南省油菜多点实验，正在申报非主要农作物品种登记；‘CY17086’、‘YY7’、‘YYZM52001’、‘YYZL235026’、‘YYZ15F291’和‘YYZ52034’也已经完成2年多点实验，下一步可以考虑进行品种登记；‘YA0985’可以作为进一步研究油菜抗裂角性以及材料筛选的亲本加以利用。

3讨论与结论

影响油菜抗裂角性鉴定的因素有很多，如角果成熟度、角果干燥程度、角果皮厚度、角果所受的外力强度等[19]。油菜抗裂角性鉴定的方法也有很多，其中随机碰撞法是一种简便易行的鉴定角果抗裂角性的方法。彭鹏飞等[16]用改进的随机碰撞法对51份甘蓝型油菜品系进行抗裂角性鉴定，其抗裂角指数变异范围在0.020～0.470之间。王会等[20]对甘蓝型油菜DH群体进行抗裂角性研究时，用随机碰撞法测得群体各株系抗裂角指数变异范围在0～0.72之间。董军刚等[21]和刘序等[22]同样用随机碰撞法对甘蓝型油菜种质资源进行抗裂角性鉴定，研究发现这些材料的抗裂角指数（SRI）的变异范围分别在0.01～0.70和0.05～0.76之间。这说明甘蓝型油菜种质资源间的抗裂角性差异较大，可用通过一定的抗裂角指数的鉴定筛选出抗裂角性差异巨大的材料用于进一步的抗裂角性基因定位以及分子机理解析等。同时，本实验所获得的SRI结果明显高于彭鹏飞等的研究结果。可能主要是2个原因：一是本实验所有样品是自然风干后直接测定角果的抗裂角指数，彭鹏飞等是样品经烘干后进行测定，可能本实验样品整体的含水量要高于彭鹏飞等的样品，因此导致实验结果的明显差异，但是两者抗裂角指数的整体变异趋势是一致的；也可能跟设置的实验参数的不同有关，本实验在彭鹏飞等方法的基础上调整了部分参数：实验中使用的容器直径变小，钢珠的直径缩小，摇床转速降低，所以可能相应的抗裂角指数增加了。与前人筛选的抗裂角性较好的材料相比较[16，22]，本研究筛选的材料在产量上具有巨大优势，含油量、硫甙和芥酸含量等没有明显差异。说明在云南这样一个早熟生境下，早熟油菜（生育期<185天的甘蓝型油菜材料）表现一定的抗裂角优势的同时，也表现了一定的产量优势，因而在这一生境下进行抗裂角性早熟油菜品种（组合、品系）的选育具有较好效果。但是抗裂角指数与生育期以及各生育阶段的相关性不显著（本研究未将这部分数据列出），因此早熟油菜抗裂角性与早熟特性之间是否具有明顯的相关性还需要进一步验证。整体来看，目前随机碰撞法都是通过人为控制变量来模拟田间自然条件变化来评价油菜的抗裂角特性，得到的结果是否能代表自然环境下油菜的抗裂角性，以及油菜抗裂角性要达到多大时才最能适宜机械化收获均还未有一个准确的范围和标准，都还需要通过进一步的研究才能进行验证。

对98份材料的聚类分析结果显示，本实验材料来源差异大，材料间抗裂角指数存在较大的变异。98份材料明显分为A、B、C三大类，其中A类又在聚类阈值λ=14.0时，分为A1、A2两个亚类。这与前人所提出的《油菜抗裂角性鉴定技术规程》[17]中对抗裂角性的划分等级一致，说明采用随机碰撞的方法对早熟甘蓝型油菜抗裂角鉴定以及抗裂角等级划分是有效的，可以在以后早熟甘蓝型油菜抗裂角特性的进一步研究中用于材料的抗裂角性评价。在B类群中，大部分材料都具有高抗裂角性，因此，可用于对育成品种的抗裂角性改良。同时可以从A1亚类群和B类群中筛选抗裂角差异较大的材料，用于进一步的遗传分析和分子标记辅助转育等。

早熟甘蓝型油菜具有生育期短、花期长、耐迟播等优点。种植早熟甘蓝型油菜是油菜产区解决作物茬口矛盾的有效途径之一。同时，油菜角果开裂是油菜机械化收获和产量提高的重要限制因素，因此对早熟甘蓝型油菜进行抗裂角性鉴定和筛选，并明确裂角与产量等农艺性状的相关性是培育抗裂角、高产、适宜机械化收获的早熟甘蓝型油菜的前提。本实验对抗裂角指数与各农艺性状的相关性分析结果表明，角果长度和千粒重显著影响油菜的抗裂角特性，可以作为筛选抗裂角油菜的形态指标。这与蒲惠明等[23]的研究结果一致。

本实验对98份甘蓝型早熟油菜进行抗裂角性鉴定的结果表明，SRI变异系数为41.38%；SRI>0.4（具有抗裂角能力）的材料占68.4%，说明在云南省这样一个早熟生境下进行抗裂角性早熟油菜品种（组合、品系）的选育具有较好效果。对98份材料的聚类分析结果显示，本实验材料来源差异大，材料间抗裂角指数存在较大的变异；B类群中大部分材料都具有高抗裂角性，因此，可用于对育成品种的抗裂角性改良；可以从A1亚类群和B类群中筛选抗裂角差异较大的材料，用于进一步的遗传分析和分子标记辅助选择育种等。抗裂角指数与各农艺性状的相关性分析结果表明，角果长度和千粒重显著影响油菜的抗裂角特性，可以作为筛选抗裂角油菜的形态指标，同时也表明早熟油菜（生育期<185天的甘蓝型油菜材料）表现一定的抗裂角优势的同时，也表现了一定的产量优势。本研究结合产量、含油量等性状的综合表现，筛选出9个适宜机械化收获的品种（系）以及1个可用于进一步研究油菜抗裂角性种质。目前有2个品种（系）正在申请品种登记；6个品种（系）已经完成云南省多点实验，可以进入品种登记程序；1个品种（系）已经获得品种登记证书，可以进行生产示范推广。

参考文献

[1]王汉中.中国油菜产需形势分析及产业发展对策[J].中国油料作物学报，2007，29（1）：101-105.

[2]殷艳，王汉中，廖星.2009年中国油菜产业发展形势分析及对策建议[J].中国油料作物学报，2009，31（2）：259-262.

[3]周广生，左青松，廖庆喜，等.中国油菜机械化生产现状、存在问题及对策[J].湖北农业科学，2013，52（9）：2153-2157.

[4]吴崇友，易中懿.中国油菜全程机械化技术路线的选择[J].中国农机化，2009（2）：3-6.

[5]张尧锋，余华胜，曾孝元，等.早熟甘蓝型油菜研究进展及其应用[J].植物遗传资源学报，2019，20（2）：258-266.

[6]刘建毅，苗春.油菜机械化收获对品种特性的需求[J].中国种业， 2011（10）：12-13.

[7]KADKOL G P， MACMILLAN R H， BURROW R P， et al. Evaluation of Brassica genotypes for resistance to shatter. I. Development of a laboratory test[J]. Euphytica， 1984， 33（1）：63-73.

[8]MORGAN C L， Bruce d M， CHILD R， et al. Genetic variation for pod shatter resistance among lines of oilseed rape developed from synthetic B-Napus [J]. Field crops research， 1998，58（2）：153-165.

[9]CHILD R D， HUTTLYA K. Anatomical variation in the dehiscence zone of oilseed rape pods and its relevance to pod shatter[C]. Proceedings of 10th international rapeseed congress.Canberra， Australia，1999.

[10]KADKOL G P， BEILHARZ V C， HALLORAN G M， et al. Anatomical basis of shatter- resistance in the oilseed brassicas[J]. Australian Journal of Botany， 1986， 34（5）：595-601.

[11]MONGKOLPORN O， KADKOL G P， PANG E C K， et al. Identification of RAPD markers linked to recessive genes conferring siliqua shatter resistance in Brassica rapa.[J]. Plant breeding，2003，122（6）：479-484.

[12]MORGAN C L， LADBROOKE Z L， BRUCE D M， et al. Breeding oilseed rape for shattering resistance[J]. Journal of agricultural sciences， 2000， 135：347-359.

[13]譚小力，张洁夫，杨莉，等.油菜角果裂角力的定量测定[J].农业工程学报，2006（11）：40-43.

[14]李耀明，朱俊奇，徐立章，等.基于悬空压裂法的油菜角果抗裂角力测试实验[J].农业工程学报，2012，28（8）：111-115.

[15]文雁成，傅廷栋，涂金星等.甘蓝型油菜抗裂角品种（系）的筛选与分析[J].作物学报，2008（1）：163-166.

[16]彭鹏飞，李云昌，胡琼，等.甘蓝型油菜的抗裂角性鉴定及品种筛选[J].华北农学报，2009，24（6）：223-226.

[17]全国农业食品标准服务平台.油菜抗裂角性鉴定技术规程（NY/T 3066-2016）[J]. http：//www.sdtdata.com/fx/fmoa/tsLibCard/163671. html.

[18]钟海燕.IBM SPSS统计分析与应用[M].北京：中国经济出版社， 2018：181-190.

[19]文雁成，傅廷栋，涂金星，等.影响甘蓝型油菜角果抗裂特性的因素分析[J].中国油料作物学报，2010，32（1）：25-29

[20]王会，桑世飞，梅德圣，等.甘蓝型油菜DH群体抗裂角性的遗传分析[J].中国油料作物学报，2014，36（4）：437-442.

[21]董军刚，董振生，孟倩等.甘蓝型油菜抗裂角材料资源的筛选[J].作物学报，2014，40（12）：2203-2209.

[22]刘序，黄辉跃，荣飞雪，等.甘蓝型油菜新品种（组合）抗裂角性筛选实验[J].湖北农业科学，2018，57（10）：14-17.

[23]浦惠明，龙卫华，高建芹，等.甘蓝型油菜角果的抗裂角特性及其相关分析[J].中国油料作物学报，2013，35（5）：469-475.