甘藍(lán)型油菜種子含油量與氣象因子的相關(guān)性

康文霞，董軍剛，孟 倩，梁曉芳，許 婷，楊其東，董振生

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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甘藍(lán)型油菜種子含油量與氣象因子的相關(guān)性

康文霞，董軍剛，孟 倩，梁曉芳，許 婷，楊其東，董振生

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

【目的】 明確影響甘藍(lán)型油菜種子含油量的主要?dú)庀笠蜃?，為高含油量育種提供一定的理論依據(jù)?！痉椒ā?以12個(gè)種子含油量不同的甘藍(lán)型油菜品系為材料，探索在漢中和楊凌2種生態(tài)環(huán)境下油菜種子發(fā)育過程中油分積累的異同，分析油菜角果期主要?dú)庀笠蜃优c種子油分形成的相關(guān)性及對(duì)種子含油量的影響?！窘Y(jié)果】 不同生態(tài)環(huán)境下油菜種子中油分積累差異顯著，漢中花后21～42 d為油分快速積累期，持續(xù)時(shí)間為21 d，而楊凌花后28～42 d為油分快速積累期，持續(xù)時(shí)間為14 d；在漢中生態(tài)環(huán)境下，油菜種子含油量與日均最低溫度、日均最小濕度呈顯著正相關(guān)，與日均溫差呈顯著負(fù)相關(guān)；在楊凌生態(tài)環(huán)境下，油菜種子含油量與日均溫度、日均最高溫度、日均日照時(shí)數(shù)均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。【結(jié)論】 在油菜籽粒油分形成過程中,氣象因素和積累時(shí)間起決定性作用。

甘藍(lán)型油菜；種子含油量；氣象因子

油菜是中國(guó)的主要油料作物之一，是食用植物油的重要來源。高含油量油菜種質(zhì)資源的發(fā)掘是提高菜籽油產(chǎn)量的重要途徑。油菜種子的含油量除了受基因控制外，還受生態(tài)環(huán)境的影響[1-2]。光照、溫度、水分、相對(duì)濕度、土壤條件和地理環(huán)境等都可能成為影響油菜種子含油量的因素[3-8]。沈惠聰?shù)萚9]研究表明，在種子形成期，降低光照強(qiáng)度則種子含油量也降低。角果期是影響油菜種子含油量的關(guān)鍵時(shí)期[10]。李明輝等[11]的研究表明，油菜角果期遇30 ℃以上高溫天氣且超過一定時(shí)間，就會(huì)促使油菜高溫逼熟，進(jìn)而影響種子含油量。油菜角果期若雨量充足，會(huì)增大空氣濕度，進(jìn)而引起油菜花期延長(zhǎng)，有利于種子油分的形成和積累，對(duì)油菜種子含油量的形成非常有利[12-13]。同一基因型的油菜種子在不同的生態(tài)環(huán)境下種植時(shí)，含油量存在較大差異[14-15]。付三雄等[16-17]研究了不同環(huán)境下種植的同一基因型油菜的基因表達(dá)圖譜，結(jié)果表明環(huán)境因素導(dǎo)致基因表達(dá)存在差異，從而影響油菜種子含油量。油菜種子含油量與海拔高度顯著正相關(guān)，而緯度對(duì)含油量影響較小[18]。付三雄等[19]研究表明，在油菜不同的生長(zhǎng)發(fā)育期影響其種子含油量的氣象因子不同。同一基因型甘藍(lán)型油菜品系的種子含油量在漢中和楊凌存在較大差異，但目前有關(guān)漢中和楊凌兩地氣象因子與油菜種子含油量關(guān)系的研究尚未見報(bào)道。因此，本研究選用12個(gè)種子含油量不同的甘藍(lán)型油菜品系，分別種植在漢中和楊凌2種生態(tài)環(huán)境下，以明確兩地影響油菜種子含油量的主要?dú)庀笠蜃樱瑸楦吆土坑筒擞N提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的12份材料均為甘藍(lán)型油菜(BrassicanapusL.)，包括13-4，13-5，13-15，317-31，317-44，317-49，695-11，695-14，695-16，695-23，695-30，695-40，其種子含油量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為39.52%，49.42%，42.90%，42.42%，47.48%，39.18%，37.15%，48.24%，48.19%,42.28%，36.22%和42.45%。

試驗(yàn)在陜西楊凌和漢中西鄉(xiāng)進(jìn)行，楊凌氣象資料由楊凌氣象局提供，西鄉(xiāng)氣象資料由西鄉(xiāng)縣氣象站提供。

1.2 田間試驗(yàn)與取樣

試驗(yàn)材料分別于2013年9月種植于陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)北校區(qū)試驗(yàn)田和漢中西鄉(xiāng)柳樹村試驗(yàn)田，次年6月收獲。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，行長(zhǎng)3 m，每行15株，每份材料種3行，2次重復(fù)。次年油菜進(jìn)入盛花期后標(biāo)記同一天開放的花朵，于花后21 d開始第1次取樣(角果)，以后每7 d取樣1次，直至種子成熟(開花后56 d)，共取樣6次。楊凌取樣日期分別為4月30日、5月7日、5月14日、5月21日、5月28日、6月4日；漢中取樣日期分別為4月10日、4月17日、4月24日、5月1日、5月8日、5月15日。取樣時(shí)用剪刀快速剪下角果，放入塑封袋后置于保溫盒中，隨后保存于-20 ℃低溫冰箱。

1.3 油菜種子含油量的測(cè)定

將種子從角果中取出后，105 ℃下烘烤2 h，80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，研碎待測(cè)。含油量測(cè)定以GB 2906-82為基準(zhǔn)，采用殘余法[20]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生態(tài)條件下油菜種子含油量的變化

由于參試油菜品系種子含油量在同一生態(tài)環(huán)境下的變化趨勢(shì)相同，因此分別計(jì)算楊凌和漢中所有參試品系不同發(fā)育階段種子含油量的平均值，結(jié)果見圖1。

圖 1 不同生態(tài)條件下甘藍(lán)型油菜種子含油量的變化趨勢(shì)

圖1表明，含油量隨種子發(fā)育進(jìn)程而不斷提高，兩地種子含油量快速積累起始時(shí)間不同，持續(xù)時(shí)間也不同。漢中油菜種子油分快速積累始于開花后21 d，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)21 d。而在楊凌，油菜種子油分快速積累始于開花后28 d，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)只有14 d。在快速積累期后種子含油量仍在提高，但油分積累量逐漸下降，至花后49 d時(shí)達(dá)到峰值，之后種子含油量有所下降，說明種子峰值時(shí)的含油量與種子成熟后的含油量并不一致?？傮w而言，漢中油菜種子油分積累期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，積累速度快，該地區(qū)油菜品系含油量也高于楊凌，可見脂肪旺盛合成時(shí)期含油量積累的速度和時(shí)間決定了油菜種子最終含油量的高低。

2.2 主要?dú)庀笠蜃訉?duì)油菜種子油分積累的影響

分析12份甘藍(lán)型油菜品系開花后不同時(shí)間種子平均含油量與主要?dú)庀笠蜃拥年P(guān)系，結(jié)果見圖2～8。由圖2可知，在油菜角果期(花后14～56 d)，漢中日均溫度變幅為15.47～18.3 ℃，楊凌日均溫度則呈不斷上升趨勢(shì)，從花后21 d的14.23 ℃上升至花后56 d的22.77 ℃；由種子成熟過程中的平均日均溫度來看，漢中日均溫度(16.83 ℃)較楊凌(18.45 ℃)低。油菜種子含油量受日均溫度影響較大，當(dāng)日均溫度高于17 ℃時(shí)，漢中和楊凌兩地的油菜種子油分積累量增加減緩甚至下降，推測(cè)日均溫度為17 ℃左右可能是油菜角果期種子含油量積累的適宜溫度。

圖 2 甘藍(lán)型油菜種子發(fā)育過程中日均溫度與種子含油量的關(guān)系曲線

由圖3可知，油菜種子發(fā)育過程中漢中的平均日均溫差為10.49 ℃，日均溫差變幅6.54～13.79 ℃，楊凌的平均日均溫差為12.40 ℃，日均溫差變幅11.31～13.30 ℃；漢中日均溫差變幅差(7.25 ℃)明顯大于楊凌(1.99 ℃)，且日均溫度較穩(wěn)定，所以漢中能維持較長(zhǎng)的油分快速積累期，有利于油分積累。

由圖4可知，日均降水量會(huì)影響油菜種子油分積累。油菜種子發(fā)育過程中漢中平均日均降水量為3.30 mm/d，而楊凌僅為1.80 mm/d。由此可知，適宜的降水量有利于油分積累。

圖 4 甘藍(lán)型油菜種子發(fā)育過程中日均降水量與種子含油量的關(guān)系曲線

由圖5可知，油菜花后至成熟期間，漢中日均日照時(shí)數(shù)偏少，僅為3.82 h/d，楊凌較穩(wěn)定，維持在 6.79 h/d，但漢中油菜種子含油量高于楊凌，由此判斷日均日照時(shí)數(shù)可能并不是導(dǎo)致兩地油菜種子含油量存在差異的主要原因。

圖 5 甘藍(lán)型油菜種子發(fā)育過程中日均日照時(shí)數(shù)與種子含油量的關(guān)系曲線

由圖6可知，在油分快速積累期,油菜種子含油量受日均最低溫度影響較大。漢中平均日均最低溫度為12.59 ℃，變幅為12.30～14.04 ℃，變化較平緩；楊凌日均最低溫度呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)，從8.61 ℃上升至17.77 ℃，變化幅度較大，平均日均最低溫度為12.89 ℃。除開花后21～28 d漢中日均最低溫度高于楊凌外，其余時(shí)段均低于楊凌。適宜油菜種子油分積累的日均最低溫度為12～16 ℃。

圖7表明，日均最高溫度也會(huì)影響油菜種子含油量。漢中日均最高溫度平均為23.07 ℃，楊凌平均為25.30 ℃；漢中的日均最高溫度變化趨勢(shì)較楊凌平緩，楊凌變幅為21.91～29.09 ℃，呈現(xiàn)不斷上升趨勢(shì)。漢中的日均最高溫度除在花后21 d高于楊凌外，其余階段均低于楊凌。適宜油菜種子油分積累的日均最高溫度為20～25 ℃。

由圖8可以看出，日均最小相對(duì)濕度對(duì)油菜種子含油量也有影響。漢中降雨量充足，日均最小相對(duì)濕度為45.81%，楊凌降雨量較少，日均最小相對(duì)濕度為37.69%。

綜上所述，影響油菜種子發(fā)育過程中油分積累的主要?dú)庀笠蜃佑腥站鶞囟?、日均溫差、日均降水量、日均最高和最低溫度及日均最小相?duì)濕度。日均溫度為17 ℃左右可能是油菜角果期種子含油量積累的適宜溫度；日均溫差變幅較大，能夠維持較長(zhǎng)的油分快速積累期，有利于油分積累；適當(dāng)?shù)慕邓坑欣谟头址e累；日均最低溫度為12～16 ℃，日均最高溫度為20～25 ℃時(shí)有利于油分積累；日均最小相對(duì)濕度較大時(shí)油菜種子含油量較高。

圖 6 甘藍(lán)型油菜種子發(fā)育過程中日均最低溫度與種子含油量的關(guān)系曲線

圖 8 甘藍(lán)型油菜種子發(fā)育過程中日均最小相對(duì)濕度與種子含油量的關(guān)系曲線

2.3 主要?dú)庀笠蜃优c油菜成熟種子含油量間的相關(guān)性

漢中和楊凌兩地的12份甘藍(lán)型油菜品系種子最終含油量與主要?dú)夂蛞蜃娱g的相關(guān)性分析結(jié)果(表1)表明，在漢中，種子含油量與日均最低溫度、日均最小相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)，與日均溫差呈顯著負(fù)相關(guān)；在楊凌，種子含油量與日均溫度、日均最高溫度、日均日照時(shí)數(shù)均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

表 1 甘藍(lán)型油菜種子含油量與主要?dú)庀笠蜃娱g的相關(guān)性

注：* 表示P=0.05水平上相關(guān)顯著；** 表示P=0.01水平上相關(guān)極顯著。

Note:* Correlation is significant at theP=0.05 level； **Correlation is extremely significant at theP=0.01 level.

3 討 論

本研究結(jié)果表明，甘藍(lán)型油菜種子含油量先上升達(dá)到峰值，成熟后種子含油量略低于積累峰值，這與伊淑麗等[21]的研究結(jié)果一致。漢中和楊凌兩地的甘藍(lán)型油菜種子含油量快速積累期持續(xù)時(shí)間存在差異，漢中的種子油分快速積累開始早，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；楊凌的快速積累期持續(xù)時(shí)間短。通過對(duì)氣象因子與漢中和楊凌兩地油菜種子最終含油量的相關(guān)性分析可知，在油菜種子發(fā)育過程中，日均溫度、日均最高和最低溫度、日均溫差及日均最小相對(duì)濕度是影響兩地種子含油量的主要?dú)庀笠蜃?。不同的地理生態(tài)區(qū)，影響油菜種子中含油量的主要?dú)庀笠蜃硬煌?。沈惠聰?shù)萚22]認(rèn)為，油菜種子含油量與降水量呈負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，日均降水量對(duì)兩地油菜種子含油量的影響不明顯。油菜角果期營(yíng)養(yǎng)成分為種子的油分，溫度對(duì)油分的影響較大，此階段溫度為15～20 ℃有利于油分積累。

漢中日均溫度較楊凌小且穩(wěn)定，日均溫差較小，但日均溫差的變幅較大,降雨量多,光照較充足，有利于種子含油量積累，漢中的氣候條件是油菜高油分基因表達(dá)的理想條件。限制楊凌油菜種子含油量的主要原因是油菜角果期日均溫度不斷升高，日均溫差較大，但日均溫差的變幅較小，降水量少及日最高溫度太高，從而造成楊凌油菜種子含油量低。

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Correlation between meteorological factors and oil content in pod ofBrassicanapusL.

KANG Wenxia,DONG Jungang,MENG Qian,LIANG Xiaofang,XU Ting,YANG Qidong,DONG Zhensheng

(CollegeofAgronomy,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 This study clarified the main meteorological factors affecting oil content inBrassicanapusL.to provide theoretical basis for breeding of varieties with high oil content.【Method】 Twelve rapeseed lines with different oil contents were used to study the dynamic changes of oil content during seed formation,the correlation between meteorological factors and oil content,and the influence of geographical metrological factors on oil content in developing seeds ofB.napusfrom Hanzhong and Yangling.【Result】 Dynamic accumulation of oil during seed formation differed greatly among the 2 geological locations of Hanzhong and Yangling.In Hanzhong,oil accumulated rapidly 21-42 days after flowering (DAF) with the period of 21 days.In Yangling,it accumulated 28-42 DAF with the period of 14 days.In Hangzhong,the correlations of oil content with daily mean minimum temperature and daily mean minimum humidity were extremely positive,where the relationship with daily mean temperature difference was extremely negative.In Yangling,the relationships with daily mean temperature,daily mean highest temperature and daily mean sunshine hours were extremely negative.【Conclusion】 Meteorological factors and accumulation time were decisive for oil formation ofB.napusL.

BrassicanapusL.;oil content;meteorological factors

時(shí)間:2016-10-09 10:08

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.11.014

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20161009.1008.028.html

2015-04-24

陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目“主要糧油作物新品種選育”(2011KTZB02-01-03)

康文霞(1990-)，女，甘肅天水人，在讀碩士，主要從事作物生物技術(shù)與育種研究。E-mail：296302785@qq.com

董振生(1957-)，男，陜西永壽人，研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事油菜遺傳育種研究。E-mail：dzs05319@163.com

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1671-9387(2016)11-0097-07