白菜型冬油菜雜種后代群體抗寒性分析

張亞宏，武軍艷，楊月蓉，劉彩花，丁 艷，朱世英，趙 亞

（1.甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 天水 741001；2.甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

白菜型冬油菜雜種后代群體抗寒性分析

張亞宏1，武軍艷2，3，楊月蓉2，3，劉彩花2，3，丁 艷2，3，朱世英2，3，趙 亞2，3

（1.甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 天水 741001；2.甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

以超強(qiáng)抗寒性白菜型冬油菜品種隴油6號(hào)與強(qiáng)抗寒性品種隴油9號(hào)雜交的F2代材料為研究對(duì)象，進(jìn)行抗寒性相關(guān)指標(biāo)的分析和越冬率的調(diào)查。結(jié)果表明，除SOD活性外，其余各指標(biāo)在F2群體中呈連續(xù)變異，分布頻率大致接近正態(tài)分布；相關(guān)分析表明，SOD、POD、CAT活性與越冬率呈正相關(guān)，可溶性蛋白含量與越冬率呈顯著正相關(guān)，APX活性與越冬率呈極顯著正相關(guān)。聚類(lèi)分析將F2群體分為2個(gè)類(lèi)群。

白菜型冬油菜；F2群體；生理指標(biāo)；越冬率

白菜型冬油菜是我國(guó)西北地區(qū)主要的油料作物。西北地區(qū)是冬油菜越冬最為嚴(yán)酷的地區(qū)之一，其氣候嚴(yán)寒干旱、極端低溫低，降水量少，蒸發(fā)量大，嚴(yán)重地制約著冬油菜的安全越冬［1］。近年來(lái)，白菜型冬油菜隴油系列品種的成功選育，為北方旱寒區(qū)油菜北移提供了有力保障，目前，白菜型冬油菜已經(jīng)成功引入甘肅、新疆、青海、寧夏、北京等地，擴(kuò)大了我國(guó)北方油菜的種植面積，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益與社會(huì)效益［2-6］。白菜型冬油菜可以有效的減少我國(guó)北方春季沙塵源，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)對(duì)改變北方傳統(tǒng)的一年一熟種植制度為兩年三熟制或一年兩熟制，提高復(fù)種指數(shù)，增加單位土地面積經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。我們對(duì)超強(qiáng)抗寒性白菜型冬油菜隴油6號(hào)與強(qiáng)抗寒性隴油9號(hào)組配雜交組合，對(duì)該組合的F2代56個(gè)單株進(jìn)行越冬率考察，對(duì)其葉片的SOD（超氧化物歧化酶）、POD（過(guò)氧化物酶）、CAT（過(guò)氧化氫酶）、可溶性蛋白及APX（抗壞血酸過(guò)氧化物酶）等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)對(duì)越冬率進(jìn)行相關(guān)性分析，研究了冬油菜F2代的抗寒性機(jī)理，以期有助于白菜型冬油菜的抗寒性遺傳研究。

1 材料與方法

1.1 材料

供試白菜型冬油菜品種分別為隴油6號(hào)、隴油9號(hào)，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所育成。其中隴油6號(hào)為超強(qiáng)抗寒性品種，隴油9號(hào)為強(qiáng)抗寒性品種。試驗(yàn)材料為隴油6號(hào)/隴油9號(hào)F1代，以及F1代自交的F2代，共得到56個(gè)F2群體單株。

1.2 方法

試驗(yàn)設(shè)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地甘肅省蘭州市沙井驛試驗(yàn)田。2012年9月人工點(diǎn)種，行距30 cm，株距15 cm，行長(zhǎng)1.5 m。其它田間管理同大田。于2012年11月底降溫后采集親本與F2代單株的同一部位健壯的功能葉片，并對(duì)每個(gè)單株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，用于返青后越冬情況調(diào)查。對(duì)56個(gè)F2群體單株進(jìn)行單株定株，記錄單株存活情況，存活植株記為1，死亡植株記為0。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法，過(guò)氧化物酶（POD）測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚比色法，過(guò)氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定采用過(guò)氧化氫還原法，可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法，過(guò)氧化物酶（APX）測(cè)定采用抗壞血酸法［7］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用EXCEL完成制表和作圖，采用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析與聚類(lèi)分析，聚類(lèi)分析用系統(tǒng)聚類(lèi)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要生理生化特性的分布

如圖1所示，F(xiàn)2群體單株間存在著較大的遺傳差異，各生理指標(biāo)的測(cè)定值均呈不同程度的連續(xù)分布，除SOD外，其它指標(biāo)的分布頻率均大致接近正態(tài)分布，這與蒲媛媛等的研究基本一致［8］。低溫處理下供試材料葉片SOD、POD、CAT、APX活性及可溶性蛋白含量均急劇上升，抗寒性強(qiáng)的材料比抗寒性弱的材料上升幅度大。

圖1 F2群體相關(guān)指標(biāo)的的次數(shù)分布

2.2 主要生理生化特性與抗寒性相關(guān)性分析

從表1可以看出，越冬率與SOD活性、POD活性、CAT活性、APX與可溶性蛋白含量相關(guān)系數(shù)分別為0.099，0.215，0.196，0.329，0.207，表明越冬率與SOD活性、POD活性、CAT活性呈正相關(guān)關(guān)系，與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)，與APX成極顯著正相關(guān)。說(shuō)明白菜型冬油菜在低溫脅迫下可通過(guò)增加SOD活性、POD活性、CAT活性、APX活性和可溶性蛋白含量來(lái)提高抗寒性。

表1 越冬率與生理指標(biāo)在F2群體中的相關(guān)分析①

圖2 F2群體的聚類(lèi)分析（圖中數(shù)字代表56個(gè)F2單株）

2.3 聚類(lèi)分析

從圖2可以看出，在距離約為25處，F(xiàn)2群體分為2個(gè)類(lèi)群，其中第1類(lèi)群包括37個(gè)個(gè)體，第2類(lèi)群包含19個(gè)F2個(gè)體。在聚類(lèi)距離為10處，F(xiàn)2群體分為3個(gè)類(lèi)群，其中第1類(lèi)群包括30個(gè)F2個(gè)體，第2亞群包含7個(gè)F2個(gè)體，第3亞群包含19 個(gè)F2個(gè)體。F2群體間存在著較大的遺傳差異，表明超強(qiáng)抗寒性白菜型冬油菜隴油6號(hào)與強(qiáng)抗寒性隴油9號(hào)組培雜交的F2群體不具有穩(wěn)定性，體現(xiàn)了白菜型冬油菜的抗寒性遺傳規(guī)律。

3 小結(jié)與討論

1）低溫對(duì)于農(nóng)作物的傷害成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍面臨的問(wèn)題，因而對(duì)于農(nóng)作物的抗寒性研究對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物更好生產(chǎn)必不可少。農(nóng)作物生理指標(biāo)是研究抗寒性的關(guān)鍵因素。一些前輩也對(duì)此做出了很大的努力，從Zhu等認(rèn)為性狀間顯著相關(guān)暗示相應(yīng)性狀的部分QTL間可能存在連鎖或一因多效［9］，到蒲媛媛等研究發(fā)現(xiàn)隨著處理溫度的降低，抗寒性強(qiáng)和抗寒性弱的品種葉片中SOD活性均急劇上升，抗寒性強(qiáng)的品種比抗寒性弱的品種上升的幅度大［8］，再到楊向娜等研究發(fā)現(xiàn)可溶性蛋白、SOD、POD與仁用杏抗寒性間呈正相關(guān)關(guān)系［10］，抗寒性強(qiáng)的品種可溶性蛋白含量和SOD、POD活性均高于抗寒性弱的品種，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。

2）試驗(yàn)表明，隴油6號(hào)與強(qiáng)抗寒性品種隴油9號(hào)的后代F2群體的5個(gè)指標(biāo)（SOD活性、POD活性、CAT活性、APX活性和可溶性蛋白）均表現(xiàn)出頻率大致接近正態(tài)分布及數(shù)量性狀遺傳的特點(diǎn)。且F2群體的2個(gè)亞群基本安全越冬植株與未安全越冬植株的比例為3∶1，表明白菜型冬油菜的抗寒率和越冬率確實(shí)與SOD活性、POD活性、CAT活性具有相關(guān)聯(lián)系。從聚類(lèi)結(jié)果來(lái)看，F(xiàn)2群體間存在著較大的遺傳差異，表明以超強(qiáng)抗寒性白菜型冬油菜隴油6號(hào)與強(qiáng)抗寒性隴油9號(hào)組雜交的F2群體不具有穩(wěn)定性。

3）對(duì)F2群體的供試指標(biāo)間的相關(guān)分析，不難發(fā)現(xiàn)白菜型冬油菜F2群體的越冬率與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)，與APX活性呈極顯著正相關(guān)。這里值得一提的是，白菜型冬油菜F2群體的越冬率與APX活性和可溶性蛋白相比較，APX活性與越冬率關(guān)系更加密切。在低溫逆境下，植株通過(guò)增加SOD活性、POD活性、CAT活性以及低溫逆境下積累可溶性蛋白的含量增強(qiáng)其抗寒性，這與之前的研究結(jié)果較一致［11-15］，而我們認(rèn)為增強(qiáng)APX活性也比較重要。

［1］ 孫萬(wàn)倉(cāng)，馬衛(wèi)國(guó)，雷建民，等.冬油菜在西北旱寒區(qū)的適應(yīng)性和北移的可行性研究［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)2007，40（12）：2 716-2 726.

［2］ RIFE C L，ZEINALI H.Cold tolerance in oilseed rape overvarying acclimation durations［J］. Crop Sci.，2003，43：96-100.

［3］ 朱惠霞，孫萬(wàn)倉(cāng)，鄧 斌，等.白菜型冬油菜品種的抗寒性及其生理生化特性［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16（4）：34-38.

［4］ 孫萬(wàn)倉(cāng)，武軍艷，曾 軍，等.8個(gè)白菜型冬油菜品種抗寒性的初步評(píng)價(jià)［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，33（7）：151-155.

［5］ 孫萬(wàn)倉(cāng)，牛俊義，滕文惠，等.覆蓋處理對(duì)旱寒區(qū)冬油菜越冬率和產(chǎn)量的影響［J］.中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2006，28（3）：315-318.

［6］ 王學(xué)芳，孫萬(wàn)倉(cāng)，李孝澤，等.我國(guó)北方風(fēng)蝕區(qū)冬油菜抗風(fēng)蝕效果［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20（3）：647-652.

［7］ 鄒 琦.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：7.

［8］ 蒲媛媛，孫萬(wàn)倉(cāng).白菜型冬油菜抗寒性與生理生化特性關(guān)系［J］.分子植物育種，2010，8（2）：335-339.

［9］ ZHU S，ROSSNAGEL B G，KAEPPLE H F.Genetic analysis of quantitative trait loci for groat protein and oil content in oat［J］.Crop Science，2004，44：254-260.

［10］ 楊向娜，魏安智，楊途熙，等.仁用杏3個(gè)生理指標(biāo)與抗寒性的關(guān)系研究［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，21（3）：31-33.

［11］ 朱惠霞，孫萬(wàn)倉(cāng)，鄧 斌，等.白菜型冬油菜品種的抗寒性及其生理生化特性［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16（4）：34-38.

［12］ 孫萬(wàn)倉(cāng)，武軍艷，曾 軍，等.8個(gè)白菜型冬油菜品種抗寒性的初步評(píng)價(jià)［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，33（7）：151-155.

［13］ 孫萬(wàn)倉(cāng)，牛俊義，滕文惠，等.覆蓋處理對(duì)旱寒區(qū)冬油菜越冬率和產(chǎn)量的影響［J］.中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2006，28（3）：315-318.

［14］ 張培竹，彭少丹，馬忠琴，等.云南小油菜主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)及通徑分析［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2009 （8）：12-15.

［15］ 李宗仁，田 豐.高海拔區(qū)白菜型春油菜花前期葉片生長(zhǎng)特性研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2004（8）：11-13.

（本文責(zé)編：楊 杰）

Analysis on Cold Resistance of Hybrid Progeny of Winter Bassica napus

ZHANG Yahong1，WU Junyan2，3，YANG Yuerong2，3，LIU Caihua2，3，DING Yan2，3，ZHU Shiying2，3，ZHAO Ya2，3

（1.Tianshui Institute of Agricultural Sciences，Tianshui Gansu 741001，China；2.Key Laboratory of Crop Genetic Improvement and Germplasm Innovation of Gansu Province，Lanzhou Gansu 730070，China；3.College of Agronomy，Gansu Agricultural University，Lanzhou Gansu 730070，China）

In this study，the super cold resistance variety Longyou 6 with strong cold resistance variety Longyou 9 hybridization F2generation materials are selected as materials，studied the analysis of cold resistance index and the survey of winter survival rate.The result shows that in addition to the activity of superoxide dismutase（SOD）and the rest of the index in the F2population is continuous variation，the frequency distribution is approximately normal distribution;the correlation analysis shows that SOD，POD，CAT activity and overwintering rate is positively correlated，soluble protein content and overwintering rate is significant positive relationship，APX activity and winter survival rate is very significant positive correlation.Then with the methods of factor analysis，the F2populations are divided into two groups.

Brassica napus；F2group；Physiological index；Winter survival rate

S332

A

1001-1463（2015）07-0036-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.07.013

2015-04-21

甘肅省青年科技基金計(jì)劃（145RJYA253）；甘肅省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（GNSW-2012-04）部分內(nèi)容

張亞宏（1979—），女，甘肅天水人，助理研究員，碩士研究生，主要從事冬油菜育種與栽培研究。E-mail：yhzhang98@126.com

武軍艷（1981—），女，甘肅白銀人，講師，在讀博士，主要從事油菜育種工作。E-mail：wujuny@gsau.edu.cn