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贵州100份芥菜型油菜种质资源表型鉴定及聚类分析

2022-08-27杨雯竹高志宏胡彩红杜才富雷绍林

种子 2022年7期
关键词:粒数表型芥菜

陈 丽, 杨雯竹, 高志宏, 胡彩红, 杜才富, 雷绍林

(1.贵州省油菜研究所, 贵阳 550081; 2.贵州省油料研究所, 贵阳 550006)

我国是芥菜型油菜(Brassicajuncea)的起源和分化中心之一,芥菜型油菜在我国具有悠久的栽培历史,主要分布于我国的西北和西南地区,具有抗旱、抗寒、耐热、耐贫瘠、抗裂荚、黄籽、高含油量、多果枝、耐病虫及抗倒伏等诸多优点,是我国珍贵的天然资源[1-2]。近年来油菜的遗传多样性研究较多,我国学者发现了大量的芥菜型油菜野生种和油菜野生近缘种,多集中分布于以青藏高原为中心的中国西部高山、丘陵地区。

由于我国甘蓝型油菜栽培历史相对较短,又缺乏该种野生资源,加上长期以来育种家们对个别农艺性状的偏向性选择,导致甘蓝型油菜的遗传基础越发 狭窄。通过芸苔属植物种间杂交或与近缘属的属间杂交,扩大芸苔属作物的遗传多样性便显得尤为重要。贵州省拥有丰富的冬播型芥菜型油菜种质资源,遗传多样性水平较高[3-5]。本研究对贵州省内收集的100份芥菜型种质资源材料进行田间种植、鉴定及聚类分析,以期为甘蓝型油菜品种选育提供更丰富的材料基础。

表1 表型性状统计Table 1 Statistics of phenotypic traits

1 材料与方法

1.1 材 料

贵州省境内收集的芥菜型油菜材料100份。其中安龙县9份,安顺市8份,六枝特区1份,平坝县18份,普安县45份,普定县8份,贞丰县4份,织金县7份。

1.2 方 法

1.2.1田间种植

采用直播技术,每份种质重复播种2个小区,每个小区10行,行距33 cm,株距15 cm。油菜生长至3~5叶期,进行间苗、定苗。

1.2.2性状调查

参照《油菜种质资源描述规范和数据标准》,从每份种质的试验小区随机抽样10株,对其株高、第一有效分枝部位、主花序有效长度、一次有效分枝数、主花序有效角果数、分枝有效角果数、角果长度、每角粒数、千粒重、种皮颜色、分枝习性以及抗倒伏性进行调查。

1.3 数据分析

使用Excel、SPSS 25.0、SPSSAU软件对数据进行分析,其中聚类方法采用组间联接法,种质间遗传距离为欧氏距离。

2 结果与分析

2.1 芥菜型油菜种质资源的表型性状统计

对100份芥菜型种质资源12个表型性状进行分析(表 1),结果 表明,各表型性状变异系数介于11.73%~42.73%之间。其中变异系数最大的为分枝部位相关性状:第一有效分枝部位(42.73%)以及分枝 习性(30.15%)。其中分枝习性(1:上生分枝;2:匀生分枝;3:下生分枝[6])中上生分枝30份、匀生分枝66份、下生分枝4份,以匀生分枝和上生分枝为主。此外,种皮颜色以及抗倒伏性也表现出较丰富变异。种皮颜色由黄色至黑色分为1~9级,级别越高颜色越深[6],其中红色12份材料、淡褐48份材料、褐色23份材料、棕褐12份材料、褐黑2份材料、黄色3份材料,变异系数为26.45%;抗倒伏性(3:强;5:中;7:弱[6])强的材料有37份、中的59份、弱的4份,变异系数为25.41%,大多数材料抗倒伏性较好。变异系数最小的为角果相关性状:角果长度(11.73%)、每角粒数 (11.86%),且角果长度较短、每角粒数较少。

2.2 表型性状相关性分析

利用SPSS 25.0软件对100份芥菜型油菜种质资源的12个性状进行相关性分析,结果(表2)表明,株高与第一有效分枝部位、一次有效分枝数极显著正相关,与主花序有效角果数显著正相关,与分枝习性极显著负相关;第一有效分枝部位与分枝有效角果数显著负相关,与分枝习性极显著负相关;主花序有效长度与一次有效分枝数极显著负相关,与主花序有效角果数、角果长度显著正相关;一次有效分枝数与主花序有效角果数、种皮颜色极显著负相关;主花序有效角果数与分枝有效角果数显著正相关;角果长度与每角粒数显著正相关。千粒重、抗倒伏性与其他性状无显著相关性。

2.3 基于表型性状的聚类分析

利用SPSS 25.0及SPSSAU软件对 12个表型性状进行主成分分析,结果(表3)表明,前5个主成分特征根值均大于1,此5个因子旋转后累积贡献率为69.29%。

利用软件SPSS 25.0对100份芥菜型油菜的表型性状进行聚类分析(图1、表4)。在欧氏距离24.35处分为两大类(Ⅰ、Ⅱ),其中类群Ⅰ在欧氏距离9.83处划分为4个类群(A、B、C、D),类群A在欧氏距离7.04处划分为4个亚群(A 1、A 2、A 3、A 4)。亚群A 1(安龙县2份、安顺市5份、平坝县12份、普安县9份、普定县4份、织金县2份)株高、第一分枝部位较高,分枝有效角果数最少;亚群A 2(普安县9份、安龙县1份、六枝特区1份,平坝县2份、普定县2份、贞丰县2份、织金县1份)角果较短、每角粒数较少;亚群A 3(安龙县2份、普定县1份,平坝县1份、普安县17份)主花序有效长度较长、每角粒数最多;亚群A 4(普安县4份、普定县1份)株高较矮、第一有效分枝部位最低、分枝有效角果数最多、角果长度较长、千粒重较大。类群B(安龙县1份、普安县3份)株高最矮、每角粒数较多、种皮颜色最深;类群C(安顺市1份、平坝县3份、贞丰县1份、织金县3份)株高、第一有效分枝部位均较高、主花序有效长度最长、主花序有效角果数最多、角果长度最长;类群D(安龙县3份、普安县3份、贞丰县1份、织金县1份)株高、第一有效分枝部位均较高、分枝有效角果数较多。类群Ⅱ(安顺2份)第一有效分枝部位较矮、主花序长度最短、一次有效分枝数最多、主花序有效角果数最少、分枝有效角果数较少、每角粒数最少、千粒重最大。

表2 芥菜型油菜种质资源表型性状相关性分析Table 2 Correlation analysis of phenotypic traits of Brassica juncea germplasm resources

表3 载荷系数及方差贡献率Table 3 Load coefficient and variance contribution rate

3 结论与讨论

种质资源在作物育种中有着非常重要的作用, 目前我国甘蓝型油菜遗传基础日益狭窄,本研究通过对贵州省境内部分芥菜型油菜资源的收集、鉴定,来拓宽油菜育种材料的遗传多样性,为新材料的创制提供更丰富的资源。

图1 100份芥菜型油菜基于表型性状的聚类分析Fig.1 Cluster analysis of 100 Brassica juncea samples based on phenotypic traits

表4 芥菜型油菜各类群表型性状分析Table 4 Phenotypic traits analysis of various groups of Brassica juncea

通过对贵州省100份芥菜型油菜资源12个表型性状的研究发现,各性状的变异系数在11.73%~42.73%之间,其中第一有效分枝部位、分枝有效角果个数、一次有效分枝数、主花序有效长度、分枝习性、种皮颜色等遗传变异较为丰富,角果长度(2.40~4.38 cm)、每角粒数(8.45~16.67粒)、千粒重(1.34~2.38 g)多样性较差。其中角果长度与每角粒数呈极显著正相关,与其他性状均无显著相关性;而千粒重与其他性状无显著相关性。此外抗倒伏性整体表现较好,且与其他性状无显著相关性。由此可见,本研究中的100份芥菜型油菜种质资源普遍表现为角果短、角粒少、千粒重小、抗倒伏性强,符合贵州芥菜型油菜抗倒、籽粒细小且产量低的特点[7]。

主成分分析结果显示,抗倒伏性的共同度较低,表明其与研究项之间的关系较薄弱,后续聚类分析时,将该性状剔除。通过聚类分析将100份芥菜型油菜种质划分为两大类、8个簇。其中类群Ⅱ一次有效分枝数最多且种皮黄色;类群Ⅰ中A 3、A 4、B、C、D的特点分别表现为每角粒数多、分枝有效角果数多、株高较矮且种皮颜色深、主花序有效角果数多且株高较高、第一分枝部位较高且株高较高。可根据油菜育种目标的不同对上述资源进行利用。此外,类群A 1、A 2在表型性状上表现并不突出,后续可通过更多性状的考察,对其加以评价利用。此外,100份芥菜型油菜种质资源并未按照地区聚在同一类群,这一现象在西北芥菜型油菜的遗传聚类中也有出现[8-9],可能是地区间引种、串换造成。

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