董 瑞，董德珂，邵坤仲，周 強(qiáng)，柴旭田，

董 陽2，聶 斌1，王彥榮1，劉志鵬1

(1.草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實驗室蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；2.中國科學(xué)院植物研究所系統(tǒng)與進(jìn)化植物學(xué)重點(diǎn)實驗室，北京 100093)

不同裂莢特性箭筈豌豆裂莢力數(shù)字化評價

董 瑞1，董德珂1，邵坤仲1，周 強(qiáng)1，柴旭田1，

董 陽2，聶 斌1，王彥榮1，劉志鵬1

(1.草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實驗室蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；2.中國科學(xué)院植物研究所系統(tǒng)與進(jìn)化植物學(xué)重點(diǎn)實驗室，北京 100093)

以美國種質(zhì)資源庫(NPGS)提供的541份箭筈豌豆(Viciasativa)種質(zhì)為基礎(chǔ)，經(jīng)過連續(xù)3年裂莢率評價，共篩選出高、中、低裂莢種質(zhì)33份。以這33份箭筈豌豆種質(zhì)作為本研究的試驗材料，利用艾德堡HP-50數(shù)顯推拉力計結(jié)合裂莢率對箭筈豌豆莢果水平放置時的裂莢機(jī)械力和垂直放置時的裂莢機(jī)械力進(jìn)行分析，為選育箭筈豌豆抗裂莢種質(zhì)提供精確、快速的評價方法。結(jié)果顯示，1)箭筈豌豆高裂莢種質(zhì)莢果裂莢機(jī)械力極顯著低于低裂莢種質(zhì)莢果裂莢機(jī)械力(P<0.01)。2)箭筈豌豆莢果水平放置時的裂莢機(jī)械力極顯著低于垂直放置時的裂莢機(jī)械力(P<0.01)。3)箭筈豌豆莢果在水平放置下裂莢機(jī)械力大于9.286 N的為低裂莢種質(zhì)，裂莢機(jī)械力小于2.163 N的為高裂莢種質(zhì)。研究表明，利用推拉力計測試水平放置的箭筈豌豆莢果裂莢機(jī)械力可準(zhǔn)確反映箭筈豌豆不同種質(zhì)的裂莢特性，并為箭筈豌豆裂莢特性的標(biāo)準(zhǔn)化測定提供了重要的參考依據(jù)。

箭筈豌豆；裂莢；數(shù)顯推拉力計；莢果裂莢機(jī)械力

箭筈豌豆(Viciasativa)為野豌豆屬一年生自花授粉植物[1-3]。其對土壤和氣候適應(yīng)性較強(qiáng)，具有固氮、改善土壤結(jié)構(gòu)的能力，并有較高的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟(jì)效益，是一種優(yōu)良的飼草和綠肥兼用作物[4-6]。由于其性狀優(yōu)良且用途廣泛，在中國、中亞、南美等地區(qū)普遍種植[7-12]。

裂莢是指成熟的莢果沿著背縫線和腹縫線開裂并散播種子的現(xiàn)象[13]。箭筈豌豆的野生種和品種普遍存在易裂莢現(xiàn)象，這一性狀在豆科植物大豆(Glycinemax)、百脈根(Lotuscorniculatus)以及蕓苔屬植物油菜(Brassicanapus)中均普遍存在[14-17]。在干燥的氣候條件下，國外大豆易裂莢品種在收獲時種子產(chǎn)量損失在50%～100%，國內(nèi)也有學(xué)者報道大豆中度裂莢品種的種子產(chǎn)量損失約為112.5 kg·hm-1[18]。雖然由裂莢引起的種子散播是野生植物繁殖的一種重要方式，但這一性狀會引起種子產(chǎn)量的大量損失，且由裂莢而散落在土壤中的種子可在土壤種子庫中存活長達(dá)10年之久，并在隨后的作物生長季中作為雜草出現(xiàn)[19-20]，因此，人們一直在努力培育不裂莢的作物品種以減少種子的損失[21-22]。選擇一種能夠科學(xué)評價莢果裂莢特性的方法對抗裂莢育種研究工作具有非常重要的意義。利用變速莢果分離器不同轉(zhuǎn)速可以測定油菜角果的裂莢率，這一方法雖然速度較快，但是并不能了解單個角果的開裂受力情況，難以確定角果裂莢力的準(zhǔn)確數(shù)值[17]。使用1～2個月的自然風(fēng)干加60 ℃烘箱烘干30 min的方法來評估大豆的果莢開裂率，這一方法耗時長且無法得到單個莢果的受力數(shù)值[21]。采用懸臂彎曲試驗可以精確測量油菜角果的開裂力和斷裂韌性[23]，但是使用這種方法時需要利用環(huán)氧樹脂膠將角果先粘在一個平板上，再利用觸變性氰基丙烯酸酯膠粘劑將一個彈力環(huán)固定在角果的中間部位，然后才可進(jìn)行測量，操作復(fù)雜費(fèi)時。

本研究將成熟莢果烘干，采用檢測箭筈豌豆裂莢率的裝置及其方法[24]的專利裝置測定箭筈豌豆種質(zhì)裂莢率，根據(jù)種質(zhì)裂莢率篩選用于莢果開裂機(jī)械力研究的材料。利用新型數(shù)顯推拉力計對箭筈豌豆莢果開裂機(jī)械力進(jìn)行測量，該儀器使用方便快捷，機(jī)械力測量準(zhǔn)確,可通過測定箭筈豌豆種質(zhì)莢果開裂機(jī)械力的大小來確定裂莢種質(zhì)和抗裂莢種質(zhì)莢果開裂力的閾值，為選育箭筈豌豆抗裂莢種質(zhì)提供一個快速、簡單、科學(xué)的評估方法。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗所用箭筈豌豆種質(zhì)由美國種質(zhì)資源庫(NPGS)免費(fèi)提供，經(jīng)過2013-2015年3年篩選，從541份種質(zhì)中選出高裂莢種質(zhì)10份，低裂莢種質(zhì)16份，中度裂莢種質(zhì)7份，共33份箭筈豌豆種質(zhì)作為本次試驗的材料，種質(zhì)詳細(xì)信息如表1所示。

1.2 種質(zhì)資源圃建植

試驗地點(diǎn)位于蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院榆中實驗站(35.87° N，104.15° E)，年平均氣溫6.7 ℃，年降水量382 mm，蒸發(fā)量1 343 mm，無霜期90-140 d，年日照時數(shù)約2 600 h。試驗材料分別于2013年4月28日、2014年5月1日和2015年5月16日分3批播種，穴播，株距50 cm，行距50 cm，3次重復(fù)，每個重復(fù)播種50株，施肥灌水等條件相同。莢果采集時期均為黃熟后期。

1.3 莢果含水量測定

將采集到的莢果先放置于陰涼干燥的室內(nèi)自然風(fēng)干7 d，風(fēng)干后將莢果置于35℃熱風(fēng)干燥烘箱持續(xù)烘干6 h，利用稱重法測量莢果含水量[25]。

1.4 莢果裂莢率測定

利用專利——檢測箭筈豌豆裂莢率的裝置及其方法[24]來測定箭筈豌莢果的裂莢率。莢果干燥方式與測定莢果含水量的干燥方法相同，將干燥后的莢果置于專利裝置的樣品盒中，樣品盒高度固定于2 m處，拉動樣品盒的拉動底板，使莢果掉落在樣品收集箱底部的取樣屜內(nèi)，抽出取樣屜，清點(diǎn)摔裂的箭筈豌豆莢果數(shù)。摔裂的莢果數(shù)除以測量的莢果總數(shù)乘以百分之百為種質(zhì)裂莢率，每份種質(zhì)每個重復(fù)測量40個莢果，3次重復(fù)。

1.5 莢果裂莢機(jī)械力測定

利用艾德堡HP-50數(shù)顯推拉力計測定莢果開裂時所受機(jī)械力大小。測定莢果垂直放置時的裂莢機(jī)械力時，將莢果垂直固定于推拉力計，校準(zhǔn)儀器讀數(shù)為0，緩慢轉(zhuǎn)動推拉力計使莢果開始受力，當(dāng)莢果開裂時推拉力計可瞬時自動記錄受力的最大值，每份種質(zhì)每個重復(fù)測量40個莢果，3次重復(fù)。測定莢果水平放置時的裂莢機(jī)械力時將莢果水平固定于推拉力測定儀，其余步驟與測定莢果垂直裂莢機(jī)械力相同，每份種質(zhì)每個重復(fù)測量40個莢果，3次重復(fù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2013軟件錄入并作圖，采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過Duncan多重比較法對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，Pearson相關(guān)分析法進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 莢果含水量

結(jié)果表明(表2)，不同箭筈豌豆種質(zhì)間莢果含水量差異不顯著(P>0.05)，其中10號種質(zhì)含水量最高，為5.171%，1號種質(zhì)含水量最低，為4.943%，33份種質(zhì)的平均含水量為5.086%。可見，經(jīng)過干燥處理后不同種質(zhì)的莢果含水量已經(jīng)趨于穩(wěn)定。不同種質(zhì)間莢果裂莢率有差異，個別種質(zhì)間差異極顯著(P<0.01)。說明烘干后莢果含水量和裂莢率之間無相關(guān)性。

表1 箭筈豌豆種質(zhì)信息Table 1 The V. sativa accessions information

表2 箭筈豌豆種質(zhì)莢果含水量和莢果裂莢率Table 2 Pod moisture content and pod shattering rate of V. sativa

注：同列不同小寫字母表示不同箭筈豌豆種質(zhì)間差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示不同箭筈豌豆種質(zhì)間差異極顯著(P<0.01)。表3同。

Note: Different lower case and capitai letters within the same column indicate significant difference among differentV.sativagermplasm at the 0.05 and 0.01 level, respectively. The same in Table 3.

2.2 莢果裂莢機(jī)械力測定

莢果垂直放置狀態(tài)下莢果裂莢機(jī)械力測試方式如圖1所示。高裂莢種質(zhì)裂莢機(jī)械力最低的為5號種質(zhì)，裂莢機(jī)械力為5.201 N，低裂莢種質(zhì)裂莢機(jī)械力最高的為14號種質(zhì)，裂莢機(jī)械力為35.675 N，兩者之間差異極顯著(P<0.01)(表3)。莢果水平放置狀態(tài)下莢果裂莢機(jī)械力測試方式如圖1。高裂莢種質(zhì)裂莢機(jī)械力最低的為5號種質(zhì)，裂莢機(jī)械力為1.708 N，低裂莢種質(zhì)裂莢機(jī)械力最高的為14號種質(zhì)，裂莢機(jī)械力為11.692N，二者之間差異極顯著(P<0.01)(表3)?？梢姼摺⒅?、低裂莢類型莢果均表現(xiàn)為垂直放置時的裂莢機(jī)械力顯著高于水平放置時的裂莢機(jī)械力(P<0.05)(圖2)。隨著裂莢率的逐漸降低，莢果裂莢機(jī)械力呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢，在水平狀態(tài)下裂莢率≥95.00%的高裂莢種質(zhì)和裂莢率≤5.00%的低裂莢種質(zhì)莢果裂莢機(jī)械力差異極顯著，在垂直狀態(tài)下裂莢率≥97.50%的高裂莢種質(zhì)和裂莢率≤2.50%的低裂莢種質(zhì)莢果裂莢機(jī)械力差異極顯著。

表3 箭筈豌豆種質(zhì)莢果水平和垂直放置狀態(tài)下裂莢機(jī)械力Table 3 Pod shattering mechanical force of V. sativaaccessions under horizontal and vertical placement condition

圖1 莢果垂直放置與水平放置裂莢機(jī)械力測量示意圖Fig.1 Diagram of pod horizontal place and vertical place pod shattering mechanical force measurement

注：A、B為莢果垂直放置方式；C為莢果受力開裂；D為完全開裂后莢果；E為莢果水平放置方式；F為莢果受力開裂；G為完全開裂后莢果；H為推拉力計操作界面；圖中紅色箭頭所示位置均為莢果腹縫線。

Note： A and B, pod under vertical placement; C, the pod shattering by force; D, completely cracked pods; E, pod under horizontal placement; F, the pod shattering by force; G, completely cracked pods; H, digital mechanical force gauge operating interface; Red arrows indicate the pod ventral suture.

2.3 莢果裂莢率與莢果裂莢機(jī)械力的相關(guān)性

箭筈豌豆莢果垂直放置時的裂莢機(jī)械力和水平放置時的裂莢機(jī)械力均與箭筈豌豆裂莢率呈現(xiàn)極顯著相關(guān)(P<0.01)。其中莢果水平放置時的裂莢機(jī)械力與裂莢率的相關(guān)系數(shù)為0.930，大于莢果垂直放置時的裂莢機(jī)械力與裂莢率的相關(guān)系數(shù)0.922。

圖2 不同放置狀態(tài)下3類裂莢率種質(zhì)平均裂莢機(jī)械力對比Fig.2 Comparison of mean pod shattering mechanical force of three type pod shattering rate accessions under different condition

注：不同小寫字母表示相同裂莢類型不同放置方式間差異顯著(P<0.05)。Note：Different lower case letters indicate significant difference among different placement modes of the same pod shattering type at 0.05 level.

3 討論與結(jié)論

日本研究者在大豆裂莢研究中發(fā)現(xiàn)，隨著莢果含水量的減少莢果裂莢率急速升高，當(dāng)莢果含水量降至5.00%后，測得莢果裂莢率可達(dá)到最高值[24]。中國研究者在大豆裂莢研究中也發(fā)現(xiàn)當(dāng)大豆含水率在25.00%以下，豆殼含水率低于15.00%才能發(fā)生裂莢[26]。因此，精確評價箭筈豌豆裂莢需去除莢果含水量的影響。本研究中，莢果在經(jīng)過自然風(fēng)干加烘箱烘干處理后，莢果含水量即降至5.10%左右，且種質(zhì)之間差異并不顯著(P>0.05)，表明此時莢果含水量已經(jīng)趨于穩(wěn)定，可排除由莢果含水量引起的不同種質(zhì)間裂莢率和裂莢機(jī)械力的差異。

有研究人員將6個品系的油菜角果水平固定在一個平板上，通過一定頻率的旋臂撥動角果使其開裂而得到裂莢機(jī)械力，測得E品系角果最大裂莢機(jī)械力為5.90 N，A品系角果的最大裂莢機(jī)械力僅為0.58 N，二者差異極顯著，因此認(rèn)為通過育種改良油菜的裂莢性狀是可行的[23]。本研究中，利用推拉力計測量莢果裂莢機(jī)械力，莢果在垂直固定時，高裂莢率種質(zhì)與低裂莢率種質(zhì)在平均受力分別為7.986 N和25.540 N時發(fā)生裂莢，差異顯著(P<0.05)。

莢果在水平固定時，高裂莢率種質(zhì)與低裂莢率種質(zhì)在平均受力分別為2.163 N和9.286 N時發(fā)生裂莢，差異顯著(P<0.05)。且箭筈豌豆莢果垂直放置時的裂莢機(jī)械力和水平放置時的裂莢機(jī)械力均與箭筈豌豆裂莢率呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，表明箭筈豌豆的莢果在垂直受力和水平受力時裂莢機(jī)械力均能夠準(zhǔn)確地反映出裂莢率的變化，可以利用推拉力計測定莢果裂莢機(jī)械力來評價箭筈豌豆的裂莢特性，這也與Davies和Bruce[23]的研究結(jié)果相吻合。因此，本研究認(rèn)為利用推拉力計測試莢果裂莢力時，裂莢力大于低裂莢種質(zhì)平均裂莢機(jī)械力的為不易裂莢種質(zhì)，裂莢機(jī)械力小于高裂莢種質(zhì)平均裂莢機(jī)械力的為易裂莢種質(zhì)。

大豆內(nèi)切多聚半乳糖醛酸酶轉(zhuǎn)錄表達(dá)分析表明，該細(xì)胞壁修飾酶主要在離層組織中發(fā)現(xiàn)，并且參與了離區(qū)中間層的開裂[16]。在十字花科植物油菜中，內(nèi)切多聚半乳糖醛酸酶也被發(fā)現(xiàn)可促進(jìn)莢果離區(qū)中間層的開裂[27]。有學(xué)者對大豆離區(qū)的解剖結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)等進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)大豆莢果開裂與大豆腹縫線離區(qū)的纖維帽細(xì)胞發(fā)育密切相關(guān)[28]。這些研究都證明了莢果的開裂受離區(qū)影響，因此本研究中莢果水平放置較垂直放置測定的莢果裂莢機(jī)械力更精確。支持這一結(jié)論的依據(jù)還有以下幾點(diǎn)：1)莢果垂直放置時直接受力部位為莢皮，水平放置時直接受力部位為莢果離區(qū)，由于離區(qū)是控制開裂的主要部位，所以測定結(jié)果更精確。2)與連續(xù)3年裂莢率的測定結(jié)果相比，水平裂莢機(jī)械力與其相關(guān)系數(shù)大于垂直裂莢機(jī)械力與其相關(guān)系數(shù)。3)莢果水平放置時低裂莢種質(zhì)平均裂莢機(jī)械力是高裂莢種質(zhì)的4.3倍，而莢果垂直放置時低裂莢種質(zhì)平均裂莢機(jī)械力是高裂莢種質(zhì)的3.2倍，可見水平放置時測定裂莢機(jī)械力對其等級劃分更敏感。4)這一結(jié)果也與前人對大豆和油菜莢果開裂主要受離區(qū)控制的結(jié)論相吻合[12,20,27]。

本研究分析了箭筈豌豆種質(zhì)在兩種受力模式下莢果裂莢機(jī)械力的特性，根據(jù)水平狀態(tài)下裂莢率大于95.00%的高裂莢種質(zhì)和裂莢率低于5.00%的低裂莢種質(zhì)裂莢機(jī)械力差異極顯著(P<0.01)這一特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)箭筈豌豆莢果經(jīng)過自然風(fēng)干7 d，接著置于35 ℃烘箱烘干6 h的處理后，將莢果水平置于推拉力儀上，可準(zhǔn)確、快速測得莢果裂莢機(jī)械力。并可根據(jù)水平放置狀態(tài)下莢果裂莢機(jī)械力大于9.286 N的為不易裂莢種質(zhì)，小于2.163 N的為易裂莢種質(zhì)這一結(jié)果來判斷箭筈豌豆裂莢類型。這一方法為箭筈豌豆裂莢特性評價和抗裂莢種質(zhì)選育提供了量化指標(biāo)，為今后的標(biāo)準(zhǔn)測定提供了明確的參考數(shù)值，也可用于豆科其它作物裂莢機(jī)械力的精確測量。

References：

[1] 陳默君,賈慎修.中國飼用植物.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2002:673-675. Chen M J,Jia S X.Chinese Forage Plants.Beijing:China Agriculture Press,2002:673-675.(in Chinese)

[2] 董德珂,董瑞,劉志鵬,王彥榮.532份箭筈豌豆種質(zhì)資源復(fù)葉表型多樣性.草業(yè)科學(xué),2015,32(6):935-941. Dong D K,Dong R,Liu Z P,Wang Y R.Diversity of compound leaf phenotypic characteristics of 532Viciasativagermplasms.Pratacultural Science,2015,32(6):935-941.(in Chinese)

[3] Chung J W,Kim T S,SundanS,Lee G A,Park J H,Cho G T,Lee H S,Lee J Y,Lee M C.New cDNA-SSR markers in the narrow-leaved vetch (Viciasativasubsp.nigra) using 454 pyrosequencing.Molecular Breeding,2014,33(3):749-754.

[4] 霍雅馨,王娜,張吉宇,張巖,孔令芳.3種誘變因子對箭薚豌豆種子萌發(fā)的影響.2014,31(3):438-445. Huo Y X,Wang N,Zhang J Y,Zhang Y,Kong L F.Effects of three mutagens on seed germination ofViciasativa.Pratacultural Science.2014,31(3):438-445.(in Chinese)

[5] Chooi W Y.Variation in nuclear DNA content in the genusVicia.Genetics,1971,68(2):195-211.

[6] Liu Z P,Liu P,Luo D,Liu W X,Wang Y R.Exploitingillumina sequencing for the development of 95 novel polymorphic EST-SSR markers in common vetch (Viciasativasubsp.sativa).Molecules,2014,19(5):5777-5789.

[7] 劉勇,王彥榮.溫度和水分對箭筈豌豆幼苗生長的影響.草業(yè)科學(xué)，2014,31(7):1302-1309. Liu Y,Wang Y R.Effetcs of temperature and soil moisture on seedling growth ofViciasativa.Pratacultural Science,2014,31(7):1302-1309.(in Chinese)

[8] Nan Z B,Elmoneim A M,Larbi A,Nie B.Productivity of vetches (Viciaspp.) under alpine grassland conditions in China.Tropical Grasslands,2006,40:177-182.

[9] Liu Z P,Ma L C,Nan Z B,Wang Y R.Comparative transcriptional profiling provides insights into the evolution and development of the zygomorphic flower ofViciasativa(Papilionoideae).PLos One,2013,8(2):e57338.

[10] 劉鵬,王彥榮,劉志鵬.野豌豆屬43份牧草種質(zhì)的染色體形態(tài)觀察與分析.草業(yè)科學(xué),2015,32(6):908-926. Liu P,Wang Y R,Liu Z P.Karyotypes analysis of 43Viciaaccessions.Pratacultural Science,2015,32(6):908-926.(in Chinese)

[11] 劉鵬,馬利超,王宇,劉志鵬.野豌豆屬牧草種質(zhì)花粉形態(tài)的掃描電鏡觀察.草業(yè)科學(xué),2013,30(11):1755-1761. Liu P,Ma L C,Wang Y,Liu Z P.Observation on pollen morphology ofViciagermplasmsusing scanning electron microscope.Pratacultural Science,2013,30(11):1755-1761.(in Chinese)

[12] 張磊,劉志鵬,王彥榮.箭筈豌豆AGAMOUS同源基因及其啟動子的克隆和分析.作物學(xué)報,2011,37(10):1735-1742. Zhang L,Liu Z P,Wang Y R.Isolation and analysis ofAGAMOUShomologous gene and its promoter fromViciasativaL.Acta Agronomica Sinica,2011,37(10):1735-1742.(in Chinese)

[13] Bhor T J,Chimote V P,Deshmukh M P.Inheritance of pod shattering in soybean [Glycinemax(L.) Merrill].Electronic Journal of Plant Breeding,2014,5(4):671-676.

[14] Funatsuki H,Suzuki M,Hirose A,Inaba H,Yamada E,Hajika M,Komatsu K,Katayama T,Sayama T,Ishimoto M,Fujino K.Molecular basis of a shattering resistance boosting global dissemination of soybean.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2014,111(50):17797-17802.

[15] Elmoneim A M.Selection for non-shattering common vetch,ViciasativaL. Plant Breeding,1993,110(2):168-171.

[16] Christiansen L C,Daldegan F,Ulvskov P,Borkhardt B.Examination of the dehiscence zone in soybean pods and isolation of a dehiscence-related endopolygalacturonase gene.Plant,Cell and Environment,2002,25(4):479-490.

[17] Squires T M,Gruwel M L H,Zhou R,Sokhansanj S,Abrams S R,Cutler A J.Dehydration and dehiscence in siliques ofBrassicanapusandBrassicarapa.Canadian Journal of Botany,2003,81(3):248-254.

[18] 孫東鳳,康玉凡.大豆炸莢性研究進(jìn)展.大豆科學(xué),2011,30(6):1030-1034. Sun D F,Kang Y F.Advances in studies of pod-shattering of soybean.Soybean Science,2011,30(6):1030-1034.(in Chinese)

[19] Luo R Y,Gong P T,Zhao D G,Liu X Y.QTL mapping and analysis of traits related to pod dehiscence in soybean.Legume Genomics and Genetics,2012,3(3):14-20.

[20] Dong Y,Wang Y Z.Seed shattering:From models to crops.Frontiers in Plant Science,2015,6:476.

[21] Funatsuki H,Ishimoto M,Tsuji H,Kawaguchi K,Hajika M,Fujino K.Simple sequence repeat markers linked to a major QTL controlling pod shattering in soybean.Plant Breeding,2006,125(2):195-197.

[22] Pekrun C,Lutman P J W,Baeumer K.Induction of secondary dormancy in rape seeds (BrassicanapusL.) by prolonged imbibition under conditions of water stress or oxygen deficiency in darkness.European Journal of Agronomy,1997,6(3):245-255.

[23] Davies G C,Bruce D M.Fracture mechanics of oilseed rape pods.Journal of Materials Science,1997,32(22):5895-5899.

[24] 董瑞,王彥榮,劉志鵬,董德珂.檢測箭筈豌豆裂莢率的裝置及其方法.中國專利:201510347598.6,2015-09-27.

[25] 胡立成.日本北海道大豆抗裂莢性育種.世界農(nóng)業(yè),1991(1):21-22.

[26] 楊德旭,劉德軍,高連興.完熟期大豆炸莢力學(xué)特性試驗.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,43(5):576-580. Yang D X,Liu D J,Gao L X.Experiments of pod-split mechanical performance in period of soybean full ripe.Journal of Shenyang Agricultural University,2012,43(5):576-580.(in Chinese)

[27] Pedersen M,Sander L,Child R,Onckelen H V,Ulvskov P,Borkhardt B.Isolation and characterization of a pod dehiscence zone-specific polygalacturonase fromBrassicanapus.Plant Molecular Biology,1996,31(3):517-527.

[28] Dong Y,Yang X,Liu J,Wang B H,Liu B L,WangY Z.Pod shattering resistance associated with domestication is mediated by aNACgene in soybean.Nature Communications,2014,5(2):3352-3363.

(責(zé)任編輯 茍燕妮)

The digital evaluation of the cracking force of common vetch with the different characteristics of pod shattering

Dong Rui1, Dong De-ke1, Shao Kun-zhong1, Zhou Qiang1, Chai Xu-tian1,Dong Yang2, Nie Bin1, Wang Yan-rong1, Liu Zhi-peng1

(1.College of Pastoral Agriculture Science and Technology, State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China；2.State Key Laboratory of Systematic and Evolutionary Botany, Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China)

After three years of screening 541 common vetch (Viciasativa) accessions from National Plant Germplasm System (NPGS), 33 accessions with high, moderate and low pod shattering rate were selected for the further study. In the present study, the pod shattering rate, the pod horizontal cracking mechanical force and vertical cracking mechanical force of these 33 common vetch accessions were analyzed and measured by a digital mechanical force gauge (HANDPI, HP-50) to provide accurate and rapid evaluation method for screening non-shattering accessions. The results showed that the cracking mechanical force of accessions with high pod shattering rate was significantly lower (P<0.01) than that of accessions with low pod shattering rate. The horizontal cracking mechanical force of common vetch pods was significantly lower (P<0.01) than the vertical cracking mechanical force of them. The accessions with horizontal cracking mechanical force greater than the 9.286 N were low shattering accessions, meanwhile the accessions with horizontal cracking mechanical force less than 2.163 N were high shattering accessions. These results indicated that pod horizontal cracking mechanical force measured by digital mechanical force gauge could accurately reflect the pod crack characteristic of different accessions and provided reference for the pod shattering characteristics.

Viciasativa； pod shattering； digital mechanical force gauge； pod cracking mechanical force

Liu Zhi-peng E-mail：lzp@lzu.edu.cn

2015-12-12接受日期：2016-06-14

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)計劃——重要牧草、鄉(xiāng)土草抗逆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的生物學(xué)基礎(chǔ)(2014CB138704);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金(lzujbky-2016-2)

董瑞(1983-)，男，河南洛陽人，在讀博士生，主要從事牧草遺傳育種研究。E-mail：dongr13@lzu.edu.cn

劉志鵬(1979-)，男，陜西咸陽人，教授，博士，主要從事牧草種質(zhì)資源與育種研究。E-mail：lzp@lzu.edu.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0704

S551+.901

A

1001-0629(2016)12-2511-07*

董瑞,董德珂,邵坤仲,周強(qiáng),柴旭田,董陽,聶斌,王彥榮,劉志鵬.不同裂莢特性箭筈豌豆裂莢力數(shù)字化評價.草業(yè)科學(xué),2016,33(12)：2511-2517.

Dong R,Dong D K,Shao K Z,Zhou Q,Chai X T,Dong Y,Nie B,Wang Y R,Liu Z P.The digital evaluation of the cracking force of common vetch with the different characteristics of pod shattering.Pratacultural Science，2016,33(12)：2511-2517.