甘藍型油菜種質群體油和蛋白質含量變異及相關性分析

萬 薇， 余坤江， 葉波濤， Aimal Nawaz Khattak， 林樹春， 田恩堂

(1.貴州大學農學院， 貴陽 550025； 2.貴州大學油料作物研究所， 貴陽 550025)

甘藍型油菜(B.napus,AACC,2 n=38)，是我國三種油菜類型之一，也是籽粒產量最高的一類，主要種植在我國的長江中下游流域[1-2]。豐產性高、抗逆性強、抗病力好和適應性廣是甘藍型油菜的重要特征[3-4]。我國的甘藍型油菜種質資源匱乏，加強甘藍型油菜種質資源的引入及篩選，對推進基因資源的開發和充分利用，進一步保障油料作物的安全性及促進西南各省農業的快速發展具有十分重要的意義。油含量和蛋白質含量間的相關性在白菜型油菜和芥菜型油菜中均有相關報道。侯維海等[5]測定了36份來自西藏不同地區的白菜型油菜種子油含量及蛋白質含量，顯示種子蛋白質含量和油含量之間表現出負相關關系(r=-0.835)。田恩堂等[6]檢測了34份芥菜型油菜種質材料的油含量和蛋白質含量，得出二者之間呈顯著負相關關系 (r=-0.612)。Mahmood等[7]建立了一個DH作圖群體(印度芥菜型油菜)，同時對油含量和蛋白質含量進行了分析，也得到了兩者間的負相關關系(r=-0.7)。目前，有關甘藍型油菜品種中油含量和蛋白質含量相關性研究也已經廣泛的在進行。唐章林等對208份甘藍型油菜種質資源的相關品質性狀進行方差分析，結果顯示：其中蛋白質含量和油含量達到極顯著差異[8]。許劍鋒等采用甘藍型油菜群體分別與雙親回交，從而建立了2個群體(BC1F11和BC1F12)，對油菜籽蛋白質含量和油含量進行遺傳分析，結果表明：蛋白質含量和油含量之間呈現極顯著的負相關關系(r=-0.221)[9]。前人廣泛開展了對甘藍型、芥菜型及白菜型三種油菜類型中油含量和蛋白質含量的遺傳分析和研究，但是在貴州等西南山地農業地區的研究報道較少，缺乏適用于當地環境條件下栽培種植的優良甘藍型油菜育種材料。本研究在貴陽環境條件下，對種植并測定的363份甘藍型油菜種質材料的油含量和蛋白質含量進行分析，篩選出表現較為優良的育種材料，為甘藍型油菜研究奠定基礎和提供育種材料。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料為來自全國各地的363份甘藍型油菜種質材料，這批材料具有豐富的油含量和蛋白質含量變異。2016年10月，播種在貴州大學教學實習場，每份材料種植2行。在材料開花期，每行隨機選擇3個植株進行套袋自交，在成熟后收取自交種子，備用。

圖1 油含量(A)、蛋白質含量(B)和(油+蛋白質)含量(C)的正態分布

1.2 實驗方法

采用近紅外法測定材料的油含量和蛋白質含量。每份材料選取3 g左右的飽滿種子，并重復測定2次，取平均值作為最終數據用于分析。

1.3 統計分析

利用SPSS 20.0軟件進行統計分析及相關性分析，并作正態分布圖及折線圖等。

2 結果與分析

2.1 群體性狀變異

本研究搜集了來自全國各地的363份甘藍型油菜種質材料，在貴州大學教學實習場種植，收獲材料后，測定種子的油含量和蛋白質含量。單樣本K-S檢驗得到，Z為0.569，p=0.902>0.05。結果表明：群體的油含量呈近似正態分布(圖1、表1)，材料中油含量最高的是林編12-71(51.4%)，最低的是2 E 63-3(27.9%)，平均油含量為40.0%，變異系數為9.5%，標準差為3.8。油含量在25.0%～30.0%之間的材料只有3份，分別是2 E 63-3(27.9%)、林編12-100(28.2%)和4 E 014(29.6%)；油含量在30.0%～35.0%之間的材料共有28份，占所有材料的7.7%；油含量在35.0%～40.0%之間的材料共有151份，占所有材料的41.6%，此區間所占材料最多；油含量在40.0%～45.0%之間的材料共有142份，占所有材料的39.1%；油含量在45.0%～50.0%之間的材料共有38份，占所有材料的10.5%；而油含量超過50.0%的材料只有1份，為林編12-71，油含量為51.4%。

單樣本K-S檢驗得到，Z為0.852，p=0.462>0.05。結果表明：群體的蛋白質含量呈現出近似正態分布(圖1、表1)，材料中最高的蛋白質含量和最低的蛋白質含量分別為34.1%(林編13-62)和20.8%(全C 06-1自由)。群體的蛋白質含量的均值為27.5%，變異系數為8.4%，標準差為2.3。蛋白質含量在20.0%～24.0%之間的材料有27份，占所有材料的7.4%；蛋白質含量在24.0%～28.0%之間的材料有183份，占所有材料的50.4%，此區間所占材料最多；蛋白質含量在28.0%～32.0%之間的材料有145份，占所有材料的39.9%，此區間是整個群體材料的第二集中區；蛋白質含量大于32.0%的材料有8份，占所有材料的2.2%，分別為林編13-62(34.1%)、4 E 006(34.0%)、林編12-95(33.0%)、CJ-1(32.7%)、Vao 124(32.3%)、林編13-61(32.3%)、寧RS-1(32.2%)、灨油2(32.1%)。

根據單樣本K-S檢驗結果得到，Z為0.504，p=0.962>0.05。結果表明：群體油含量和蛋白質含量的總含量同樣也呈近似正態分布(圖1、表1)，材料的最高總含量為林編12-230(75.1%)，最低總含量是2 E 63-3(57.8%)。群體的總含量的均值為67.6%，變異系數為4.3%，標準差為2.9?？偤康陀?0%的材料有3份，分別為2 E 63-3(57.8%)、2 E 63-9(59.4%)和林編12-100(59.9%)；總含量在60.0%～65.0%之間的材料有59份，占所有材料的16.3%；總含量在65.0%～70.0%之間的材料有231份，占所有材料的63.6%，此區間所占材料最多；總含量在70.0%～75.0%之間的材料有69份，占所有材料的19%；總含量高于75%的材料是林編12-230(75.1%)。總含量高于72%的材料，其中共有8份油含量與蛋白質含量都表現良好，分別為林編12-230(油含量46.9%、蛋白質含量28.2%)、林編12-71(油含量51.4%、蛋白質含量23.1%)、林編13-43(油含量48.7%、蛋白質含量25.1%)、林編13-41(油含量47.5%、蛋白質含量26.0%)、綿新油68(油含量46.1%、蛋白質含量27.4%)、林編12-63(油含量44.4%、蛋白質含量28.6%)、林編12-68(油含量44.7%、蛋白質含量28.1%)、林編13-56(油含量45.0%、蛋白質含量27.5%)。

表1 油含量、蛋白質含量和(油+蛋白質)含量的變異情況

指標變異范圍平均值 變異系數標準差油含量/%27.9～51.440.09.53.8蛋白質含量/%20.8～34.127.58.42.3(油+蛋白質)含量/%57.8～75.167.64.32.9

2.2 相關性分析結果

通過對363份甘藍型油菜種子的油含量和蛋白質含量及二者總含量的折線圖分析(圖2)可知：隨著甘藍型油菜種子油含量的不斷增大(曲線呈上行趨勢)，蛋白質含量不斷減小(曲線呈下行趨勢)，即油的含量較高的材料，其蛋白質含量一般較低，反之亦然。絕大多數材料油含量和蛋白質含量的總含量在63.3%～72.5%范圍內變化，總含量的斜率(k=0.021 6)絕對值小于油含量的斜率(k=0.035 4)，大于蛋白質含量的斜率(k=0.013 8)。結果說明，相比而言，材料間蛋白質含量的浮動最小，表現更加穩定。對油含量和蛋白質含量的相關性分析，可以得到二者之間的pearson相關性系數r= -0.65(p<0.01)，呈現極顯著負相關關系。

圖2 油含量、蛋白質含量和(油+蛋白質)含量的折線圖

2.3 聚類分析結果

以油含量和蛋白質含量為主要參考指標，對363份甘藍型油菜材料進行聚類。結果(圖3、表2)表明，363份甘藍型油菜種質資源大體可分成3個類群。群Ⅰ中只有9份材料，占所有材料的2.5%，油含量和蛋白質含量的平均值分別為30.3%和31.6%，變異系數是5.3%與4.4%，標準差為1.6和1.4；群Ⅱ中共有314份材料，占所有材料的86.5%，所占比率最多，油含量和蛋白質含量的平均值分別是39.6%和27.9%，變異系數分別為7.6%與6.5%，標準差為3.0和1.8；群Ⅲ中共有40份材料，占所有材料的11.0%，油含量和蛋白質含量的平均值分別為45.9%和23.8%，變異系數是4.4%與5.9%，標準差為2.0和1.4。如圖3所示，甘藍型油菜材料中的油含量表現為：群體Ⅰ(30.0%)<群體Ⅱ(39.6%)<群體Ⅲ(45.9%)，而蛋白質含量表現為：群體Ⅲ(23.8%)<群體Ⅱ(27.9%)<群體I(31.6%)

圖3 聚類分析結果

表2 甘藍型油菜種質資源分群及其油含量和蛋白質含量統計

群體性狀材料份數(比率/%)平均值/%變異系數/%標準差 Ⅰ油含量蛋白質含量9(2.5)30.331.65.34.41.61.4 Ⅱ油含量蛋白質含量314(86.5)39.627.97.66.53.01.8 Ⅲ油含量蛋白質含量40(11.0)45.923.84.45.92.01.4

3 討 論

油和蛋白質的含量是與油菜等油料作物品質有關的重要性狀[10]，對油菜材料遺傳多樣性的研究分析、挖掘其優良基因和種質資源的利用具有十分重要的意義[11-12]。在陸地棉棉仁[13]、白菜型油菜[14]、芥菜型油菜[15]和花生[16]等作物中，種子油的含量及蛋白質的含量均表現負相關關系。在貴陽環境條件下種植來自全國各地的363份甘藍型油菜種質資源，本研究檢測到了油含量和蛋白質含量豐富的遺傳變異。檢測結果表明：材料中的油含量和蛋白質含量都表現出了明顯的遺傳變異，其中一些材料還表現出良好的育種潛質，可以在將來甘藍型油菜的育種工作中加以利用。前人的研究[8-9,17]得到，甘藍型油菜的油含量和蛋白質含量表現出了顯著的負相關關系，本研究進一步驗證了這種負相關關系，這對于未來甘藍型油菜的育種工作具有十分重要的意義。油含量和蛋白質含量之間的負相關的關系可能與二者的生物合成有關[18]，油菜植株所生成的能量有限，蛋白質合成過多，則用于合成油脂的能量就會相對應的減少；反之，如果油脂合成多了，則用于合成蛋白質的能量也就相對應的降低[6,14]。

本研究從甘藍型油菜種質群體材料中獲得了大量的高油含量、高蛋白質含量以及(油+蛋白質)含量均相對較高的甘藍型油菜育種材料。油含量較高的材料可以提高油料作物的產油量及出油率；蛋白質含量較高的材料，餅粕中的蛋白質含量也較高，而(油+蛋白質)含量總量均相對較高的材料具有兩方面的優勢，不僅可以作飼料，同時也能作為油料利用。本研究中，對于甘藍型油菜油含量和蛋白質含量之間的調控機理的研究并不完善，有待日后利用更多的生物技術進行更深入的探討研究。

4 結 論

本研究測定了363份甘藍型油菜種質群體材料的油含量和蛋白質含量，得到了兩者之間呈現顯著負相關關系。同時，還發現了較優異的甘藍型油菜種質資源：高油含量材料林編12-71(51.4%)和浙油50(49.9%)、高蛋白質含量材料林編13-62(34.1%)和4 E 006(34.0%)及高總含量(油+蛋白質含量)材料林編12-230(75.1%)和AC 21(74.8%)，這些材料可用于甘藍型油菜的遺傳育種和基礎研究。