?甘藍型油菜親本和雜交種苗期漬害脅迫與產量因子的相關性分析

?郭一鳴 王同華 劉新紅 惠榮奎 周興 李莓

摘 要：在南方稻油輪作耕作制度下，由于土壤黏重，低洼地帶土壤極易發生漬害，常導致根系缺氧，嚴重影響油菜產量。以30份湖南省主推甘藍型油菜品種的親本和雜交種為材料，進行苗期漬水處理，研究了不同材料在苗期受不同時長漬害脅迫時的生理變化，以及不同時長漬害脅迫對油菜產量及產量因子等的影響。結果表明：苗期漬水處理12 d，對油菜單株產量、株高、有效角果數、角果長、每角果粒數和生物量均有顯著或極顯著影響;而漬水處理7 d，除了單株生物量外，其他因子均未有顯著差異。雜交材料的耐漬能力與母本的相關性更高，為后期耐漬油菜品種的選育提供了一定的理論依據。

關鍵詞：甘藍型油菜;漬害;酶活性;產量因子;相關分析

中圖分類號：S565.4文獻標識碼：A文章編號：1006-060X（2020）07-0009-04

Abstract： Rice （Oryza sativa L.） and rapeseed （Brassica napus L.） generally are grown in rotation in Southern China where soil is heavy clay type， and easily gets waterlogging in low-lying areas， leading to oxygen deficiency in roots， even the yield loss of rapeseed. This study focused on waterlogging treatments of 30 major hybrid varieties of Brassica napus L. in Hunan Province and their parents at seedling stage，?evaluating the variations of physiological responses and yield-related factors caused by different durations of waterlogging stress at seedling stage. The results indicated that significant or extremely significant differences were found in the yield per plant， plant height， effective?silique number， silique length， seed number per pod and biomass after 12-day waterlogging stress at seedling stage， while no significant differences?were identified for these factors after 7-day treatment except biomass. Meanwhile， waterlogging tolerance level of hybrid materials correlated more closely with mother line， providing a theoretical basis for breeding of waterlogging-tolerant lines of B. napus in future.

Key words： Brassica napus; waterlogging? stress; enzyme activity; yield factors; correlation analysis

漬害對農業生產的威脅是世界性的問題。受全球氣候變化的影響，強降水及連續降水事件的頻次和強度顯著增加，極易引發作物根系缺氧，進而影響產量，造成損失[1]。油菜是我國種植面積最大的油料作物，主要種植于長江流域，該地區春秋季多雨，土壤黏重，且普遍采用稻茬免耕、稻油輪作的耕作制度，極易發生漬害。據統計，我國油菜常年發生漬害的面積有60萬～130萬hm2，可造成17.0%～42.4%甚至更多的產量損失[2]。

漬害發生后，根系缺氧引發次生代謝物積累，影響根系生長。隨著漬害時間的延長，根系活力減弱并逐步發黑死亡，同時嚴重影響植株地上部分生長，使干物質積累受阻[3-4]。但脅迫條件下作物可通過改變自身的生理生化特性和根形態等途徑對環境做出反應，且這些特性表現出較大的基因型差異[5]。油菜耐漬基因型材料的篩選和相關機理的研究已有不少報道。王瓊等[6]通過持續漬水對油菜根系形態、氧自由基代謝等的研究進一步明確了漬水影響油菜生長的生理生化機制。許晶等[7]和Zou等[8]研究發現，耐漬材料可通過增加可溶性糖及脯氨酸等滲透調節有機物的含量和及時啟動抗氧化酶系統，且脫落酸（ABA）等相關基因在滲透調節中可能起重要作用。在篩選方法上，通常選擇在油菜萌發期或苗期進行漬水脅迫處理，以成苗率作為篩選指標，具備快速、統一等優勢[9-11]，已有的篩選評價指標還包括葉綠素含量、光合效率、株高、地上部干重及產量等[12-13]。有研究表明，外源脫落酸（ABA）和油菜素內酯（BR）可延緩葉綠素含量的降低，提高葉片光合能力，通過促進漬水脅迫下幼苗光合作用，提高抗氧化酶活性和滲透調節物質含量來增強植株耐漬能力[14]。同時，在不同類型油菜耐漬能力評價上，許晶等[7]發現白菜型油菜強于甘藍型油菜，常規材料強于雜交品種，但種子萌發期或苗期短暫處理后，漬水脅迫影響存在滯后性，后期油菜的生長反彈期長，不同處理時長對產量的影響與親本及雜交材料之間耐漬能力的相關性值得進一步探討。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料包括30份湖南省主推油菜品種的親本和雜交種（其中保持系和恢復系各7份，雜交品種15份，對照1份，見表1）。耐漬品種大地199為對照材料，由選育單位中國農業科學院油料作物研究所提供，雜交品種純度均達到90%以上。

1.2 試驗設計

試驗在湖南省作物研究所溫室進行，采用生態有機土（湖南百威生物科技股份有限公司生產）進行育苗盆栽（盆高7.5 cm）。于2018年10月中旬播種，隨機區組設計，4個重復。播種后2周左右（3～4葉期）開始進行漬水處理，淹水以沒過土壤表面2～3 mm為標準（見圖1），分別進行為期7、10和12 d的漬水處理，對照處理為每2 d補充1次水分。處理期間進行葉綠素含量、酶活性等生理指標檢測，并將7和12 d處理后的幼苗移栽，收獲后進行產量及相關因子的測定。

1.3 指標測定與數據分析

每天早上10：00左右采用葉綠素測定儀（型號HM-YLS，山東恒美電子科技有限公司）測定葉片的葉綠素。根據葉綠素SPAD值變化，于脅迫后第7天取樣進行過氧化氫酶（CAT）及過氧化物酶（POD）酶活檢測，酶活檢測由武漢普奈斯生物科技有限公司利用試劑盒檢測，每個樣品4個重復。

幼苗干物質測定：處理結束時，將樣品放入110℃烘箱殺青15 min后，80℃烘干直至恒重，測定重量。

產量及產量因子測定：各處理油菜成熟后，測定株高（PH）、有效分枝數（BN）、角果長度（SILEN）、每角果粒數（SDN）、單株產量（PLYD）及單株干重（DW）等相關指標。

相對苗長=（平均處理苗長-平均對照苗長）/平均對照苗長×100%

處理影響系數=（平均處理結果/平均對照結果）×100%

數據采用Excel 2010軟件計算平均值、標準差、 t檢驗等，處理時間、品系間、產量因子間相關系數和方差分析用R 軟件v3.4進行。

2 結果與分析

2.1 漬水脅迫下油菜葉片的葉綠素變化

由圖2可知，葉片初始葉綠素SPAD值在35左右，隨著處理時長的延長，SPAD值逐漸下降，但從處理后第4天開始，漬水處理的SPAD值繼續下降，而對照卻不再繼續下降，到第8天時處理與對照間開始出現顯著差異，到第10天時出現極顯著差異（圖2）。

2.2 漬水處理對苗期干物質積累的影響

不同材料油菜幼苗漬水處理10 d后的相對干物質重見表2，母本20B、317B和H20B，父本C4R、0192R和6150R，以及雜交品種317A×320R、317A×0192R、H20A×C44R、20A×C4R、20A×C3R、167A×D18R、20A×157R和20A×H6R的相對干物質重都超過了80%。這說明上述親本和雜交品種具有較強的漬水耐受力。

2.3 苗期漬水處理不同時長對不同材料的影響

如表3所示，2個處理時長對幼苗的生長均產生顯著影響，材料本身存在的顯著差異可能來源于發芽勢和生長勢。苗期漬水7 d的處理，收獲時對各材料的單株產量及產量相關因子（株高、有效分枝數、角果長、每角果粒數）均沒有顯著影響;但漬水12 d的處理，有效分枝數和角果長均較對照顯著下降，單株產量差異達到極顯著水平。此外，2個處理時長的生物量均顯著下降，其中漬水12 d處理的差異達到極顯著水平。

由表4可知，苗期漬水7 d處理的POD值升高的變化趨勢與有效分枝數、每角果粒數呈顯著正相關，與單株產量呈極顯著正相關;而CAT值則與苗期處理結束時相對苗長呈極顯著正相關。

2.4 親本品系與雜交品種在漬水脅迫下的相關性分析

如表5所示，雜交組合的耐漬水平與母本的相關性高于父本。其中20 A/B配制的組合（20A×13R和20A×C3R）各產量因子的變化趨勢主要與母本一致，均存在極顯著相關（圖3），167 A/B與167A×C4R也存在顯著相關。

3 討 論

油菜漬害研究以種子萌發或苗期評價篩選耐漬能力為主，通常以2個階段的存活率及葉綠素、地上干重等為評價指標[7，9]，但漬害的影響存在滯后性，不同漬水時長對植株生長影響程度不同，且油菜后期生長恢復期長，評價指標存在不確定性。該研究探討了油菜3～4葉期不同漬水處理時長下生理變化、生長勢與后期產量因子的關系，并對親本和雜交組合的苗期耐漬能力的相關性進行了分析。

通過對油菜苗期漬水7、10和12 d的處理發現，不同材料在漬水處理后的耐受能力存在顯著差異。首先，外源ABA和BR可能通過增加葉綠素含量、調節滲透性，來增強耐漬能力[14]，但隨著處理時間延長，葉綠素含量開始下降，到第8天開始出現顯著差異，對應的POD和CAT酶活數值顯著上升，且與每角果粒數、單株產量等關鍵性狀存在相關性。其次，由于漬水脅迫的滯后性及后期生長的反彈能力[15]，苗期漬水處理7 d后在株高、有效分枝數、角果長、單株產量等產量性狀上并沒有顯著差異，苗期可以漬水長達12 d，表明油菜耐漬性種質資源的挖掘在苗期可以適當延長漬水時間以獲得更大差異。最后，試驗結果表明，雜交品種的耐漬能力與母本的耐受力相關性更高，為后期耐漬品種的選育提供了一定的理論依據。

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（責任編輯：肖光輝）