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12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)在青海生态条件下的性状表现

2019-05-23 20:36:23 江苏农业科学2017年23期
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姚艳梅+杜德志+付忠

摘要:利用AFLP标记技术对新引进的12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)与17份春性甘蓝型油菜品种(系)的遗传差异进行分析,调查了其中12个甘蓝型油菜品种(系)(6个春性和6个半冬性)的主要农艺性状、叶绿素含量及菌核病抗性。结果表明,AFLP标记聚类分析把引进的12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)与17份春性甘蓝型油菜品种(系)完全区分开来,引进的12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)与现有春性甘蓝型油菜品种(系)均具有较大的遗传差异;在青海生态条件下春性甘蓝型油菜品种(系)的产量表现及叶绿素含量均高于半冬性甘蓝型油菜品种(系),其菌核病抗性比半冬性甘蓝型油菜品种(系)弱。

关键词:甘蓝型油菜;生态类型;农艺性状;叶绿素;菌核病抗性;AFLP

中图分类号: S634.303文献标志码: A文章编号:1002-1302(2017)23-0084-04

随着双低甘蓝型油菜杂交品种培育成功,油菜产量和品质都已经可以满足生产消费的需求。随着人口的不断增加,我国食用油缺口越来越大,油菜在农业生产中的地位也越来越重要。青海作为春油菜主产区之一,过去主要种植白菜型油菜,甘蓝型油菜品种资源缺乏。通过引进国外(加拿大和欧洲)的几个春性甘蓝型油菜品种作为亲本资源与白菜型油菜种间杂交来选育早熟或特早熟的春性甘蓝型油菜品种(系),其遗传基础相对狭窄。杜德志等研究发现,中国半冬性甘蓝型油菜品种的遗传多样性比春性甘蓝型油菜丰富[1]。Qian等研究发现,中国半冬性甘蓝型油菜品种(系)具有丰富的遗传多样性,虽然中国半冬性甘蓝型油菜品种(系)不适应当地气候环境,但是与其春性甘蓝型油菜品种(系)间仍然具有较强的杂种优势[2-3]。姚艳梅等研究表明,导入半冬性甘蓝型油菜品种的遗传成分能有效增强春性甘蓝型油菜杂种优势,提高春性甘蓝型油菜杂交种的产量及其抗菌核病的能力[4]。另外,春性甘蓝型油菜与半冬性甘蓝型油菜间的遗传差异大于相同生态类型甘蓝型油菜品种(系)间的遗传差异[5~7]。为了进一步拓宽春性甘蓝型油菜的遗传基础,增强春性甘蓝型油菜的杂种优势及其抗菌核病的能力,青海省农林科学院新引进了一批半冬性甘蓝型油菜品种(系)。但是,随着各育种单位种质资源的相互交流,不同生态类型甘蓝型油菜间的相互杂交及遗传成分的相互渗入,使得有些春性材料和半冬性材料间的遗传差异相对缩小,不能仅通过地理来源来分析材料间的遗传差异。杜德志在研究不同生态类型甘蓝型油菜的遗传差异中,认为甘蓝型油菜的遗传差异从生长习性考虑要比地理来源更为有效[1]。Becker等也认为,春性的实质区别在于对春化作用要求不同上,而与地理来源关系不大[8]。因此,为了在以后的育种过程中可以有效利用引进的这12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)资源来拓宽春性甘蓝型油菜的遗传基础,增强春性甘蓝型油菜的杂种优势及其抗菌核病的能力,我们利用AFLP分子标记技术分析半冬性甘蓝型油菜品种(系)与17份现有春性甘蓝型油菜品种(系)间的遗传差异,调查其中12个甘蓝型油菜品种(系)(6个春性和6个半冬性)的主要农艺性状、叶绿素含量及菌核病抗性,以期为进一步从冬油菜区引进新的种质资源提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

春性甘藍型油菜品种(系)17个,新引进的半冬性甘蓝型油菜品种(系)12个(表1)。从中随机抽取6个春性材料(Star、Topars、D3、Ag-5、丹低、Qu)和6个半冬性材料(沪油15、沪油17、中油821、湘油15号、红油3号、盐油2号)进行农艺性状、叶绿素含量、菌核病抗性鉴定。

1.2试验实施

1.2.1田间试验2016年3月下旬将试验材料种植于青海大学农林科学院试验地,进行随机区组设计,3次重复,每小区4行,每行长2 m,行间距为0.4 m。根据青海田间管理办法进行常规田间管理。

1.2.2分子标记在油菜苗期,每个材料取新鲜嫩叶,取叶片大小2 cm2左右,利用改良的CTAB法提取总DNA[9]。利用AFLP标记对29份供试材料进行分析[10-11]。6%变性

表1不同油菜品种(系)名称、来源/系谱及类型

编号名称来源/系谱类型18614青海春性2517加拿大春性3Star加拿大春性4Ag-5加拿大春性546青海春性6Topars瑞典春性7Qu美国春性8Quantum加拿大春性9106-B甘肃春性10Westar加拿大春性11D2丹麦春性12D3丹麦春性13266丹麦春性14273青海春性15丹低青海春性16542加拿大春性17青油14号青海春性18史力佳江苏半冬性19盐油2号江苏半冬性20中油821湖北半冬性21华油3号湖北半冬性22沪油15上海半冬性23湘油10号湖南半冬性24湘油15号湖南半冬性25浙油51浙江半冬性26沪油17上海半冬性27沪油21上海半冬性28红油3号江苏半冬性29浙双3号浙江半冬性

PAGE凝胶电泳和银染显影。对扩增条带进行拍照读取数据,根据“1”(有带)和“0”(无带)的方法进行数据记录。

1.2.3叶绿素含量测定对每个材料取相同位置的叶片 2.0 g,用混合提取液提取叶绿素,并利用分光光度计法测定叶绿素含量[12],并分别计算叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量。

1.2.4菌核病抗性鉴定在油菜花期,采用花期牙签茎秆接种法[13]对供试材料进行田间接种。在油菜成熟期,根据前人分级办法对菌核病发病程度分为4个等级(0~4级)来记录供试材料菌核病的自然能发病情况[14],每个供试材料调查3次。

1.2.5产量性状在油菜成熟期,在每小区的中间2行中,除去边际处和染病害的单株,连续拔取10个单株进行田间考种,主要考察株高、角果粒数、单株有效角果数、千粒质量和单株产量等。

1.3统计分析

利用NTSYS2.1分析软件进行数据处理和聚类分析[15-16],并计算材料间的遗传相似系数[17]。利用DPS软件进行方差分析与多重比较[18]。endprint

2結果与分析

2.1不同油菜品种(系)遗传差异

聚类分析结果表明,在遗传相似系数0.68处可以将29份不同生态类型甘蓝型油菜品种(系)划分为2个大类(图1),第1类包括17个春性材料;第2类包括12个半冬性材料。表明新引进的12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)与现有春性甘蓝型油菜品种(系)均具有较大的遗传差异,且不同生态类型甘蓝型油菜品种(系)间的遗传差异大于相同生态类型甘蓝型油菜品种(系)间的遗传差异。

2.2不同生态类型甘蓝型油菜农艺性状比较

对6个春性和6个半冬性材料的5个农艺性状表现进行方差分析(表2),从表2可以看出,5个农艺性状中除了千粒质量,其他4个农艺性状表现都是春性甘蓝型油菜品种(系)优于半冬性甘蓝型油菜品种(系)。但是,只有单株产量和角果粒数的差异在春性和半冬性材料间分别达到极显著和显著水平,其他农艺性状差异不显著,表明在青海生态条件下春性甘蓝型油菜的产量表现要高于半冬性甘蓝型油菜。

表2不同生态类型甘蓝型油菜的农艺性状方差分析

农艺性状生态类型平均数F值株高(m)春性1834.91半冬性177单株有效角果数(个)春性19823.6半冬性179角果粒数(粒)春性2544.14*半冬性200千粒质量(g)春性3.71.72半冬性4.1单株产量(g)春性15.13.01**半冬性11.5注:样本为6个。“**”表示差异达1%显著水平,“*”表示差异达5%显著水平。

2.3不同生态类型甘蓝型油菜叶绿素含量比较

对12个甘蓝型油菜品种(系)(6个春性和6个半冬性)进行了叶绿素含量测定,并对测定结果进行分析(表3),从表3可以看出,在青海生态条件下春性甘蓝型油菜品种(系)的叶绿素含量高于半冬性品种(系),其中春性品种Star叶绿素含量最高,Star叶绿素a、叶绿素b含量显著高于其他品种。

2.4不同生态类型甘蓝型油菜菌核病的抗性比较

利用田间自然鉴定和离体叶片接种法对6个春性品种(Star、Topars、D3、Ag-5、丹低、Qu)和6个半冬性材料(沪油15、沪油17、中油821、湘油15号、红油3号、盐油2号)的3个重复分别进行菌核病抗性鉴定(表4),从表4可以看出,在菌核病抗性方面,不同甘蓝型油菜品种(系)间存在显著差异,而供试材料中的6个半冬性甘蓝型油菜品种(系)的菌核病抗性均比6个春性材料强。

2.5不同生态类型甘蓝型油菜产量性状比较

对在春性与半冬性甘蓝型油菜品种(系)差异达到显著水平的单株产量和角果粒数进行多重比较(表5),从表5可以看出,单株产量和角果粒数在不同甘蓝型油菜品种(系)间

存在差异,部分达到显著或极显著水平,而且大部分春性材料的单株产量和角果粒数都高于半冬性材料(6个春性材料中有4个材料的单株产量大于半冬性材料,6个春性材料中也有4个材料的角果粒数多于半冬性材料),单株产量最高品种是春性品种Qu,单株产量最低的是半冬性品种沪油15。

3讨论

本研究对新引进的12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)与17份春性甘蓝型油菜品种(系)的AFLP遗传差异进行分析,结果表明,在遗传相似系数为0.68处将29份不同生态类型甘蓝型油菜品种(系)划分为两大类,第1类包括17个春性材料;第2类包括12个半冬性材料。表明利用AFLP分子标记技术可以将春性与半冬性甘蓝型油菜完全区分开来,进一步验证了不同生态类型甘蓝型油菜品种(系)间的遗传差异大于相同生态类型品种(系)间的遗传差异研究结果[1,6-7,19]。新引进的12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)与春性品种(系)完全区分开来,表明引进的这12份材料均与现有春性甘蓝型油菜遗传差异较大。前人研究表明,要配置强优势杂交组合,需要弄清双亲之间的遗传差异[1],另外,导入半冬性甘蓝型油菜品种的遗传成分能有效增强春性甘蓝型油菜杂种优势,提高春性甘蓝型油菜杂交种的产量及其抗菌核病的能力[4]。新引进的12份半冬性甘蓝型油菜品种(系)可以考虑在以后的育种过程中加以利用,以提高春性甘蓝型油菜杂交种的产量及其菌核病抗性。

本研究对6个春性和6个半冬性材料的5个农艺性状表现进行分析,结果表明,在青海生态条件下春性甘蓝型油菜品种(系)的产量表现要高于半冬性甘蓝型油菜品种(系)。笔者对以前引进的半冬性甘蓝型油菜品种(系)的评价分析结果为甘蓝型油菜的产量性状与生态类型没有明显的关系[20]。这可能是由于先后引进的半冬性甘蓝型油菜品种(系)的来源与生育期不同所致,新引进的这12份半冬性材料生育期较长(偏冬性),在青海生态条件下成熟度不太好,因而可能会对产量造成一定影响。本研究中的17份春性材料叶绿素含量均高于新引进的12份半冬性材料,进一步验证了春性材料的叶绿素含量高于半冬性材料的研究结果[20]。叶绿素是植物进行光合作用的重要前体物质,叶绿素含量高低会直接影响到光合速率[21-23]。这也有可能是在青海生态条件下大部分春性甘蓝型油菜品种(系)的产量均高于半冬性甘蓝型油菜品种(系)的原因之一。

本研究进一步验证了半冬性甘蓝型油菜品种(系)的菌核病抗性强于春性甘蓝型油菜品种(系)[20,24]。姚艳梅等研究表明,导入半冬性甘蓝型油菜的遗传成分可以有效提高春性甘蓝型油菜的抗菌核病性[4],因此,可以根据本研究结果,有效利用新引进的抗菌核病最强的半冬性甘蓝型油菜品种红油3号来提高春性甘蓝型油菜的抗菌核病性。

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