常濤，官梅*，官春云

甘藍(lán)型油菜的品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià)

常濤1,2，官梅1,2*，官春云1,2

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.國(guó)家油料改良中心湖南分中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

采用變異系數(shù)、多樣性指數(shù)對(duì)2018—2021年度360份甘藍(lán)型油菜的10個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行多樣性分析和性狀差異分析；采用聚類分析、主成分分析、相關(guān)性分析和逐步回歸分析對(duì)甘藍(lán)型油菜的品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和鑒定指標(biāo)篩選。結(jié)果表明：360份甘藍(lán)型油菜種質(zhì)的10個(gè)品質(zhì)性狀多樣性指數(shù)為0.55～1.52，除硫苷含量、芥酸含量和花生烯酸含量外，其他性狀的多樣性指數(shù)均大于1.00；變異系數(shù)范圍為9.79%～181.49%，含油量、蛋白質(zhì)含量、油酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量多樣性豐富；聚類分析把種質(zhì)資源分為3個(gè)類群，第Ⅰ類群硫苷含量、芥酸含量平均值較低，而含油量、油酸含量較高，即整體滿足“雙低”的同時(shí)還兼顧高油酸和高含油量；第Ⅱ類群的硫苷含量、油酸含量較高，含油量較低；第Ⅲ類群含油量、油酸含量較低，但亞油酸含量、亞麻酸含量、芥酸含量整體高于前2個(gè)類群；主成分分析把10個(gè)性狀歸為4個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為63.009%，表明4個(gè)主成分包含了品質(zhì)性狀的大部分信息；甘藍(lán)型油菜品質(zhì)性狀的綜合得分值均值為1.039；相關(guān)性分析表明，8個(gè)品質(zhì)性狀(硫苷含量、蛋白質(zhì)含量、軟脂酸含量、油酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量、花生烯酸含量和芥酸含量)與值呈顯著相關(guān)，可以作為種質(zhì)資源性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)；油酸含量與含油量呈顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)；含油量、油酸含量和蛋白質(zhì)含量可作為選育高品質(zhì)油菜的初步判斷標(biāo)準(zhǔn)。

甘藍(lán)型油菜；品質(zhì)性狀；多樣性指數(shù)；綜合評(píng)價(jià)

油菜(L.)是中國(guó)最主要的油料作物，是國(guó)產(chǎn)植物油的第一大油源[1]。隨著油菜用途的多元化，油菜品質(zhì)的改良也備受關(guān)注。油菜品質(zhì)是多個(gè)指標(biāo)共同作用的結(jié)果[2–3]。以往對(duì)油菜表型性狀的多樣性分析主要集中在對(duì)產(chǎn)量、抗逆等性狀的研究[4–9]，但對(duì)油菜籽粒品質(zhì)性狀綜合分析的研究較少，且多局限于單一年份的調(diào)查情況[10–13]。本研究中，選用了360份甘藍(lán)型油菜種質(zhì)群體，在湖南進(jìn)行多年種植，通過(guò)考察其主要品質(zhì)性狀，并對(duì)這些性狀進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析，對(duì)油菜的品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合鑒定，探索油菜種質(zhì)資源多樣性的組成特性和品質(zhì)性狀間的關(guān)聯(lián)性，旨在篩選出相對(duì)合理的表型評(píng)價(jià)指標(biāo)，為油菜多元化應(yīng)用和新品種選育提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料

360份油菜材料由國(guó)家油料改良中心湖南分中心提供。

1.2　方法

試驗(yàn)于2018—2021年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)耘園基地進(jìn)行。前茬作物為水稻。360份油菜材料隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積15 m2。條播，每小區(qū)10行，行長(zhǎng)5 m，行距0.3 m。成熟后每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的10株油菜測(cè)定品質(zhì)性狀，結(jié)果取平均值。測(cè)定性狀包括含油量、硫苷含量、蛋白質(zhì)含量、軟脂酸含量、硬脂酸含量、油酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量、花生烯酸含量、芥酸含量。參照GARCíA–AYUSO等[14]的方法，采用索式抽提法測(cè)定含油量；參照WAN等[15]的方法，采用氣相色譜法測(cè)定油酸含量、軟脂酸含量、硬脂酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量、花生烯酸含量、芥酸含量；參照TKACHUK[16]的方法，采用近紅外分析法測(cè)定硫苷含量、蛋白質(zhì)含量。

1.3　數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；采用SPSS 22.0進(jìn)行聚類分析、相關(guān)性分析、主成分分析和繪圖，計(jì)算各主成分及表型性狀的綜合得分值，結(jié)合逐步回歸分析法篩選綜合性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)；參照文獻(xiàn)[17–19]的方法進(jìn)行隸屬函數(shù)分析和遺傳多樣性分析，評(píng)價(jià)種質(zhì)資源的穩(wěn)定性。

2　結(jié)果與分析

2.1　遺傳多樣性分析

360份材料10個(gè)性狀的遺傳多樣性分析結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出，不同材料之間的性狀存在較大差異，油酸含量、含油量、亞油酸含量、硬脂酸含量、軟脂酸含量、蛋白質(zhì)含量、亞麻酸含量、硫苷含量、花生烯酸含量、芥酸含量的遺傳多樣性指數(shù)依次降低。除硫苷含量、花生烯酸含量、芥酸含量外，其他7個(gè)性狀的遺傳多樣性指數(shù)均大于1.00，其中，油酸的遺傳多樣性指數(shù)最高，為1.52。

不同性狀的變異系數(shù)差異較大，介于9.79%～181.49%，其中軟脂酸、蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)較低，均低于15%，而花生烯酸、芥酸含量變異系數(shù)較高，這對(duì)油菜品質(zhì)育種具有重要的參考價(jià)值。

表1　360份油菜資源10個(gè)性狀的變化

2.2　性狀年度變化

2018—2021年360份甘藍(lán)型油菜的品質(zhì)性狀見(jiàn)表2。連續(xù)3年，芥酸含量變異系數(shù)均高于100%；硫苷含量、硬脂酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量、花生烯酸含量的變異系數(shù)也較高；含油量、蛋白質(zhì)含量、軟脂酸含量、油酸含量的變異系數(shù)較低。軟脂酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量、花生烯酸含量年度間變化大；含油量、硫苷含量、蛋白質(zhì)含量、油酸含量、芥酸含量年度間變化較小，說(shuō)明環(huán)境對(duì)表型性狀有一定的影響。

表2　2018—2021年供試油菜主要品質(zhì)性狀年度間的差異

生育時(shí)期油酸含量/%亞油酸含量/%亞麻酸含量/%花生烯酸含量/%芥酸含量/% 均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù) 2018–09—2019–0575.48±10.0413.3113.89±6.0243.365.28±2.1039.682.67±2.94110.061.61±2.91180.38 2019–09—2020–0571.72±10.4214.5418.55±3.3418.008.05±2.3929.694.08±4.01 98.431.62±2.74165.83 2020–09—2021–0570.41±12.2117.3417.64±3.5219.986.19±1.7728.690.84±0.48 57.901.69±3.24191.67

2.3　性狀相關(guān)性分析

10個(gè)性狀的相關(guān)性分析結(jié)果(表3)顯示，各性狀間存在不同程度的相關(guān)性：含油量與油酸含量呈顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量、亞油酸含量、亞麻酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)；硫苷含量與亞麻酸含量呈顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)；軟脂酸含量與亞麻酸含量呈顯著正相關(guān)，與硬脂酸含量、油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與亞油酸含量呈極顯著正相關(guān)；硬脂酸含量與亞油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)；油酸含量與亞油酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；亞油酸含量與亞麻酸含量呈極顯著正相關(guān)。

表3　10個(gè)性狀的相關(guān)系數(shù)

“*”“**”分別示相關(guān)性顯著(＜0.05)和極顯著(＜0.01)。

2.4　性狀主成分與聚類分析

對(duì)360份甘藍(lán)型油菜材料的10個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見(jiàn)表4。第Ⅰ主成分貢獻(xiàn)率為27.029%，第Ⅱ主成分貢獻(xiàn)率為14.212%，第Ⅲ主成分貢獻(xiàn)率為11.186%，第Ⅳ主成分貢獻(xiàn)率為10.582%，4個(gè)主成分的特征值均大于1，且累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)63.009%；因此，可將原來(lái)的10項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為4個(gè)新的獨(dú)立的綜合指標(biāo)，以進(jìn)一步評(píng)價(jià)種質(zhì)資源的表型性狀。

表4　360份油菜資源性狀10個(gè)性狀的主成分分析結(jié)果

基于360份材料的10個(gè)性狀的聚類分析結(jié)果，在歐式距離9.82處將油菜劃分為3個(gè)類群，對(duì)各個(gè)類群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表5。3個(gè)類群油菜資源的蛋白質(zhì)含量、軟脂酸含量、硬脂酸含量差異較小。第Ⅰ類群硫苷含量、芥酸含量平均值較低，而含油量、油酸含量較高，即整體滿足“雙低”的同時(shí)兼顧高油酸和高含油量；第Ⅱ類群的硫苷含量、油酸含量較高，含油量較低；第Ⅲ類群含油量、油酸含量較低，但亞油酸含量、亞麻酸含量、芥酸含量整體高于前2個(gè)類群。

表5　不同類群油菜資源10個(gè)性狀的比較

類群油酸含量/%亞油酸含量/%亞麻酸含量/%花生烯酸含量/%芥酸含量/% 均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù) Ⅰ78.62±7.52 9.5814.62±5.6838.885.50±2.2340.642.39±2.88120.681.13±2.13188.93 Ⅱ78.31±7.9710.2015.98±3.1519.736.41±2.1032.801.27±1.90149.811.35±2.62193.82 Ⅲ59.05±6.8511.5119.74±3.2214.777.42±2.3327.932.23±3.20122.022.64±3.94153.07

2.5　綜合評(píng)價(jià)

對(duì)10個(gè)品質(zhì)性狀值的4個(gè)主成分得分進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算各主成分的權(quán)重系數(shù)，分別為0.429、0.226、0.178和0.168，最后求得每份種質(zhì)材料的綜合得分值，進(jìn)而對(duì)360份油菜種質(zhì)資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，綜合值為1.039。值與各性狀的相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表6。從表6可知，除了含油量和硬脂酸含量外，其他8個(gè)性狀均與值呈顯著相關(guān)。值與亞油酸含量、亞麻酸含量呈極顯著正相關(guān)，與硫苷含量、花生烯酸含量、芥酸含量呈顯著正相關(guān)，與油酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)。將顯著相關(guān)的性狀與值構(gòu)建回歸方程，得最優(yōu)回歸方程。

=0.4392–1.0323+0.7294–0.6636+0.8667+1.1558+1.259+0.46410。

式中：2、3、4、6、7、8、9、10分別代表硫苷含量、蛋白質(zhì)含量、軟脂酸含量、油酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量、花生烯酸含量和芥酸含量。方程相關(guān)系數(shù)和決定系數(shù)2分別為0.98和0.96，表明8個(gè)自變量可決定值總變異的96%。由回歸方程可知8個(gè)性狀對(duì)表型多樣性綜合值影響顯著，可以作為油菜的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表6　10個(gè)品質(zhì)性狀與表型綜合得分的相關(guān)系數(shù)

“*”“**”分別示相關(guān)性顯著(＜0.05)和極顯著(＜0.01)。

3　結(jié)論與討論

甘藍(lán)型油菜育種材料經(jīng)歷了自然和人工的選擇，保持了較高的遺傳多樣性。育種材料的研究多集中于對(duì)產(chǎn)量相關(guān)性狀的研究，導(dǎo)致具有品質(zhì)潛力的材料無(wú)法被充分利用[20–21]。近年來(lái)，隨著油菜育種導(dǎo)向的改變，油菜育種的目標(biāo)也逐漸向優(yōu)質(zhì)、多用途轉(zhuǎn)變，重新評(píng)價(jià)和利用育種資源成為拓展油菜育種遺傳基礎(chǔ)和充分利用油菜的重要途徑[22]。本研究中，選用的360份甘藍(lán)型油菜材料包含了“高油酸”“高含油”“高蛋白”等多種類別的表現(xiàn)型，發(fā)現(xiàn)除硫苷含量、花生烯酸含量、芥酸含量外，其他性狀的多樣性指數(shù)均大于1.00，這些結(jié)果與前人[4,6]對(duì)油菜核心種質(zhì)表型多樣性的研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明油菜育種材料的表型遺傳變異較為豐富。而硫苷含量、花生烯酸含量、芥酸含量多樣性較低的原因可能是受“雙低”油菜育種導(dǎo)向的影響，育種材料除部分特殊材料外，整體向低硫苷含量、低芥酸含量的方向發(fā)展。

本研究中，利用表型性狀綜合得分值對(duì)甘藍(lán)型油菜進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法已在水稻[23]、油菜[24]、棉花[25]、谷子[17]、花生[26]等作物的綜合評(píng)價(jià)中得到應(yīng)用。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，值為1.039。除含油量和硬脂酸含量外，值與其他性狀的相關(guān)性均達(dá)到顯著水平，說(shuō)明值可作為評(píng)價(jià)油菜的綜合指標(biāo)。硬脂酸含量與值相關(guān)性不顯著的原因可能是因?yàn)闃颖鹃g數(shù)值差異較小所致。本研究中，含油量與值相關(guān)性不高，但含油量與大多數(shù)品質(zhì)性狀顯著相關(guān)，可作為日后探究油菜產(chǎn)量與品質(zhì)關(guān)聯(lián)的突破口，為高產(chǎn)、高品質(zhì)油菜新品種選育提供參考依據(jù)。相關(guān)性分析結(jié)果表明，8個(gè)品質(zhì)性狀(硫苷含量、蛋白質(zhì)含量、軟脂酸含量、油酸含量、亞油酸含量、亞麻酸含量、花生烯酸含量和芥酸含量)與值呈顯著相關(guān)，可以作為種質(zhì)資源性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)；油酸含量與含油量呈顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)。含油量、油酸含量和蛋白質(zhì)含量可作為選育高品質(zhì)油菜的初步判斷標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用到今后的遙感建模等相關(guān)研究。

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Comprehensive evaluation of quality traits in

CHANG Tao1,2，GUAN Mei1,2*，GUAN Chunyun1,2

(1.College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China; 2.National Oil Crops Improvement Center in Hunan, Changsha, Hunan 410128, China)

In this study, we analysed the diversity characteristics and distribution laws of 10 quality traits of 360from 2018 to 2021 to evaluate the quality traits ofresources. Variation coefficients, Shannon- weaver information index cluster analysis, principal component analysis, correlation and regression analysis were comprehensively used to evaluate the relationship of characteristics and select important characteristics. The diversity index of quality traits of 360germplasm ranged from 0.55 to 1.52. They were all greater than 1.00 except for contents of glucosinolate, erucic acid and arachidonic acid. And the coefficient of variation ranges from 9.79% to 181.49%. The diversities of oil, protein, oleic acid, linoleic acid and linolenic acid contents were rich. Cluster analysis divided the germplasm resources into three groups: the first group had lower average values of glucosinolate and erucic acid contents, but higher oil and oleic acid contents, that was, it met the “double low” as a whole, and then considered both high oleic acid and high oil content. The second group had higher glucosinolate and oleic acid contents and lower oil content. The third group had lower oil and oleic acid contents, but the contents of linoleic acid, linolenic acid and erucic acid were higher than the first two groups. Principal component analysis classified 10 traits into four principal components, and the cumulative contribution rate was 63.009%, indicating that the four principal components contained most of the information of quality traits. The averagevalue of the comprehensive score of quality traits inwas 1.039. The correlation analysis showed that 8 quality traits(contents of glucosinolate, protein, palmitic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid and erucic acid) were significantly correlated withvalue, which indicated that the eight quality traits could be selected as evaluation indexes of germplasm resources. Oleic acid content was significantly positively correlated with oil content and negatively correlated with protein content, which indicated oil content, oleic acid and protein could be used as the preliminary judgment criteria for breeding new high-quality rape varieties.

; quality traits; diversity index; comprehensive evaluation

S565.402

A

1007-1032(2022)06-0638-05

常濤，官梅，官春云．甘藍(lán)型油菜的品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià)[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2022，48(6)：638–642．

CHANG T，GUAN M，GUAN C Y．Comprehensive evaluation of quality traits in[J]．Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences)，2022，48(6)：638–642．

http://xb.hunau.edu.cn

2022–04–18

2022–11–22

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS–13)；湖南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(湘農(nóng)發(fā)[2019]26號(hào))

常濤(1994—)，男，山東滕州人，博士研究生，主要從事油菜育種研究，522366562@qq.com；*通信作者，官梅，博士，教授，主要從事油菜分子育種研究，972696327@qq.com

10.13331/j.cnki.jhau.2022.06.002

責(zé)任編輯：毛友純

英文編輯：柳正