高油油菜品種中油雜11的分子輔助選育及廣適應(yīng)性

1、高油油菜品種中油雜11的分子輔助選育及廣適應(yīng)性李云昌，胡 瓊，梅德圣，李英德，徐育松，譚祖猛 （中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所/國家油料作物改良中心/農(nóng)業(yè)部油料作物遺傳改良重點實驗室，武漢 430062）摘要：【目的】利用現(xiàn)代生物技術(shù)提高油菜育種效率，培育高產(chǎn)油量廣適應(yīng)性新品種，提升中國油菜品種的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)的核心競爭力?！痉椒ā坷藐?A細(xì)胞質(zhì)雄性不育為授粉控制系統(tǒng),經(jīng)雜交、測交和回交，并結(jié)合分子標(biāo)記遺傳距離評估預(yù)測雜種優(yōu)勢等方法選育甘藍型油菜雜交種中油雜11，并對其產(chǎn)量、含油量和穩(wěn)定性進行鑒定?！窘Y(jié)果】中油雜11具有高含油量、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性廣等特點，其含油量在中國冬油菜主產(chǎn)區(qū)長江

2、上、中和下游3個生態(tài)區(qū)穩(wěn)定在43%以上，高的年份（20032004年度）可達46%以上。在湖北省區(qū)域試驗中，平均產(chǎn)量為2 853 kg·ha-1，比對照中雙6號增產(chǎn)11.34%。在全國的長江上、中、下游油菜品種區(qū)域試驗中平均產(chǎn)量分別為2 405.7，2 697.3和2 770.2 kg·ha-1，比各區(qū)的對照品種分別增產(chǎn)11.52%，12.9%和 14.92%，均達極顯著水平；以產(chǎn)油量計算，分別達到1 083.3，1 210.2和1 224.8 kg·ha-1，比對照分別增加29.42%，27.65%和20.98%。【結(jié)論】利用SSR結(jié)合SRAP分子標(biāo)記估算油菜親

3、本間的遺傳距離，可以較好地預(yù)測雜種優(yōu)勢，從而增加雜交種配制的目的性，有效提高雜交油菜育種的效率。關(guān)鍵詞：甘藍型油菜；雜種優(yōu)勢預(yù)測；中油雜11；產(chǎn)油量；適應(yīng)性Molecular Assisted Breeding and Adaptability Analysis of Zhongyouza 11 with High Oil Content LI Yun-chang, HU Qiong, MEI De-sheng, LI Ying-de, XU Yu-song, TAN Zu-meng(Institute of Oil Crop Research, Chinese Academy of Agri

4、cultural Sciences / National Center for Oil Crops Improvement / Key Laboratory of Agricultural Ministry for Oil Crops Improvement, Wuhan 430062Abstract: 【Objective】The increase of breeding efficiency and development of new varieties with high oil yield and wide adaptability ensure the elevation of c

5、ompetitive power of rapeseed varieties and industry. 【Method】 Using a three-line system of Shaan 2A cytoplasmic male sterility, a rapeseed hybrid variety Zhongyouza 11 with high grain yield, high oil content, wide adaptability and good quality was developed by the combination of traditional methods

6、and a molecular marker assisted breeding technique. 【Result】 The oil content of Zhongyouza 11 is steadily above 43% in the three ecological regions along Yangtze River valley reaches which is the largest winter oilseed production area in China. The highest oil content of Zhongyouza 11 reached 46.68%

7、 (in the upper reach of Yangtze River valley in 2003-2004, which is the highest among all lines involved in the national regional oilseed rape variety trials. In the yield trials in Hubei province, the average yield of Zhongyouza 11 reached 2 853 kg·ha-1 (2002-2004, over yielding the control va

8、riety Zhongshuang 6 by 11.34%. In the national trials, the yield of Zhongyouza 11 reached 2 405.7 kg·ha-1, 2 697.3 kg·ha-1 and 2 770.2 kg·ha-1 in the upper, middle and lower reach regions, over yielding the respective control varieties by 11.52%, 12.9% and 14.92%, respectively, in 200

9、3-2005. Both the high oil content and high grain yield contributed to the high oil yield of Zhongyouza 11. The oil yield of Zhongyouza 11 in the national trials reached 1 083.3 kg·ha-1, 1 210.2 kg·ha-1, 1 224.8 kg·ha-1, over yielding the respective controls by 29.42%, 27.65% and 20.98

10、%, respectively, in the upper, middle and lower reaches of Yangtze River valley. The highest oil yield reached 1369.65 kg·ha-1 (in the middle reach of Yangtze River valley, 2003-2004, increased by 46.21% compared to the control. The experimental sites distributed widely along the Yangtze River

11、valley covering most of Chinese winter rapeseed production area. Among 89 experimental location/years, the yield of Zhongyouza 11 surpassed the controls at 77 of them in the trials, indicating wide adaptability of this variety. Zhongyouza 11 has become the only one that passed the national regional

12、trials of all three regions along the Yangtze River valley in the same year by 2005. It is also the first oilseed rape variety that contains oil exceeding 46% that passed the national regional trials. 【Conclusion】 This study shows that heterosis prediction by the estimation of genetic distance betwe

13、en parental lines using SSR and SRAP markers is an efficient way for the reduction of tedious field trials and the acceleration of breeding procedure. Key words: Brassica napus; Heterosis prediction; Zhongyoza 11; Oil yield; Adaptability0 引言【研究意義】提高油菜品種的含油量和適應(yīng)性是發(fā)展中國油菜生產(chǎn)，滿足中國植物油需求的重要保證。中國作為世界油菜生產(chǎn)大國，近

14、年來生產(chǎn)面積一直處于世界首位，高居600萬公頃左右。但受生產(chǎn)效益的制約和消費水平提高的影響，中國油菜生產(chǎn)規(guī)模還遠遠不能滿足食用及能源用油的需求。以2005年為例，為滿足國內(nèi)市場需求，中國進口植物油脂1 000多萬噸，進口量幾乎等同于國內(nèi)產(chǎn)量。要擴大油菜生產(chǎn)規(guī)模，必須通過提高油菜生產(chǎn)效益來調(diào)動農(nóng)戶種植油菜的積極性，而提高含油量則是提高油菜生產(chǎn)效益的主要途徑。與提高產(chǎn)量相比，提高含油量對提高產(chǎn)油量的貢獻更大。據(jù)推算，含油量每提高1個百分點，按照目前油菜平均生產(chǎn)水平，對產(chǎn)油量的貢獻相當(dāng)于提高籽粒產(chǎn)量2.5個百分點。因此，在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)上，培育高含油量油菜品種，提高高油品種的生態(tài)適應(yīng)性，對提高油菜生

15、產(chǎn)效益、擴大油菜種植面積具有積極的推動作用?！厩叭搜芯窟M展】由于油脂合成步驟很多，油菜含油量遺傳十分復(fù)雜，而提高含油量需要一個長期的過程1。提高含油量的常規(guī)育種方法主要有單株定向選擇、誘變或通過對間接性狀如黃籽、大粒的選擇等2,3。利用生物技術(shù)提高某一種脂肪酸含量或阻斷種子蛋白質(zhì)合成而促進油脂合成對提高含油量也有一定的效果4,5。近年來，由于對油菜生產(chǎn)效益要求的提高，油菜高含油量育種已越來越受到重視，育種材料中高含油量材料不斷增多，加拿大最近報道了含油量54.8%的黑籽油菜品系6，中國也報道了含油量為54.72%的油菜品系7。但生產(chǎn)上應(yīng)用的大多數(shù)油菜品種含油量仍然較低，平均水平在40%左右。近

16、年來中國采用多種育種途徑培育出了含油量超過40%的冬油菜品種，如黑籽的中油雜2號（42.45%）、中雙9號（42.0%），黃籽的渝黃1號（42.77%）、渝黃2號（43.19%）、油研9號（43.7%）、油研10號（44.45%）等8,9?！颈狙芯壳腥朦c】但上述這些油菜品種的含油量均未超過45%。將輻射誘變、系統(tǒng)選擇、大粒和雜種優(yōu)勢利用等多種手段相結(jié)合，選育出了含油量在氣候適宜年份達到45%的優(yōu)質(zhì)雜交油菜品種中油雜8號10。這些成果雖然說明了近年來中國油菜高含油量育種取得了卓有成效的進展，但是油菜品種的含油量水平仍然有較大的提升空間?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究利用陜2A細(xì)胞質(zhì)雄性不育系統(tǒng)及優(yōu)質(zhì)

17、高含油量等親本材料，采用復(fù)合雜交、單株成對測交、高含油量定向選擇，結(jié)合分子標(biāo)記估算親本遺傳距離預(yù)測雜種優(yōu)勢等手段，選配出高含油量優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交油菜新品種中油雜11，并對其在長江流域冬油菜區(qū)的產(chǎn)量和含油量的穩(wěn)定性進行了鑒定，為推廣應(yīng)用高產(chǎn)油量優(yōu)良油菜品種，綜合提升中國優(yōu)質(zhì)油菜生產(chǎn)效益提供指導(dǎo)。1 材料與方法1.1 材料來源陜2A不育系、陜2B保持系、陜2C恢復(fù)系由陜西省雜交油菜中心提供，中雙2號為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所育成的雙低油菜品種，Start為引自波蘭的歐洲冬油菜品種，227和R1分別為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所選育的雙低甘藍型油菜品系和恢復(fù)品系。1.2 選育經(jīng)過1991年用陜2B分

18、別與中雙2號、Start組配單交組合，獲得單交雜種F1。1992年用兩個單交雜種（陜2B×中雙2號）F1與（陜2B×Start）F1進行復(fù)合雜交，1993年從大量的復(fù)合雜交F1群體中選取優(yōu)良單株自交繁殖，并與陜2A成對測交。1994年對測交后代觀察，篩選保持性能好的父本單株，隨后連續(xù)多次回交并自交進行系統(tǒng)選育，獲得一個保持性能好、群體一致、農(nóng)藝和經(jīng)濟性狀優(yōu)良的保持品系（6098B）及其連續(xù)回交后代群體，即不育系（6098A）?；謴?fù)系R6的選育同樣采用復(fù)合雜交和系選育成。首先用陜2C與227雜交得F1，再組配（陜2C×227）F1×R1復(fù)合雜交，從F2開始

19、，選取優(yōu)良單株，并在自交留種的同時，與陜2A測交鑒定，以定向選留恢復(fù)基因，直至育成性狀穩(wěn)定的恢復(fù)系R6。在保持系和恢復(fù)系的選育過程中，每個世代都對單株進行品質(zhì)性狀的鑒定，選留低芥酸、低硫苷和高含油量單株。在保持系和恢復(fù)系性狀穩(wěn)定后，通過分子標(biāo)記對所有育成品系進行遺傳距離評估和雜種優(yōu)勢預(yù)測，發(fā)現(xiàn)6098A與R6組配的雜交種雜種優(yōu)勢明顯，隨即配制雜種進行組合產(chǎn)量鑒定試驗。2002年參加湖北省油菜區(qū)試，2003年參加全國油菜區(qū)試。并分別于2004和2005年通過湖北省及全國三大區(qū)（長江上、中、下游）油菜品種區(qū)試，獲得湖北省和全國品種審定，定名為“中油雜11”。1.3 分子標(biāo)記估算遺傳距離育種骨干親本

20、材料的SSR和SRAP分析及遺傳距離估算同譚祖猛等11的方法，其主要步驟包括DNA提取，利用SSR和SRAP引物進行PCR擴增，DNA片段PAGE凝膠電泳分離，差異片段統(tǒng)計及數(shù)據(jù)處理。1.4 田間試驗及性狀鑒定省級和國家級區(qū)試按統(tǒng)一試驗方案執(zhí)行，采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)凈面積為20 m2。成熟期田間調(diào)查病毒病和菌核病發(fā)病情況，收獲期各小區(qū)取10株單株考查經(jīng)濟性狀，整區(qū)收獲測產(chǎn)，多重比較法（LSD法）比較產(chǎn)量差異。選育過程中育種材料的種子脂肪酸組成、硫苷及油分含量利用近紅外光譜儀（NIRsystem 5000，F(xiàn)oss）測試8，區(qū)試種子中芥酸、油分含量、硫苷由農(nóng)業(yè)部油料及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗

21、測試中心分別利用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 173771998（氣相色譜法）、NY/T 41985（殘余法）及國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 9167-11992（E）進行檢測。2 結(jié)果與分析2.1 親本遺傳距離分析和雜種優(yōu)勢預(yù)測分別利用45對SSR引物和25對SRAP引物對13個陜2A不育系統(tǒng)的保持系、10個恢復(fù)系、1個骨干育種材料中油821和2份引自加拿大的材料進行分子標(biāo)記遺傳距離分析，共獲得SSR多態(tài)性標(biāo)記125條，SRAP多態(tài)性標(biāo)記172條。利用這些標(biāo)記進行聚類分析，可以將26份材料分為5組，其中R1和所有保持系歸為第一組，保持系內(nèi)又可以分為3個亞組，分別包含5個、8個和1個材料，其中6098B自成一組，與其它

22、保持系差異稍大。恢復(fù)系間差異較大，除R1與保持系歸為1組外，HR3和5320也在含7個恢復(fù)系的第二組之外，與中油821歸為第三組。兩個來自加拿大的材料則各為1組（圖1）。表明除了R1以外的任何恢復(fù)系與保持系所保持的不育系配制雜交組合都有可能獲得較高的雜種優(yōu)勢。遺傳距離計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)R6和R2與3個保持系的遺傳距離都較遠（表1），是圖1 基于SSR和SRAP標(biāo)記建立的26個育種材料遺傳聚類圖Fig. 1 Dendrogram of 26 breeding lines based on SSR and SRAP markers表1 雜交種的產(chǎn)量優(yōu)勢及親本間的遺傳距離Table 1 Yield het

23、erosis of hybrids and genetic distance of parental lines組合Combination產(chǎn)量Yield (kg·ha-1中親優(yōu)勢MPH (%超親優(yōu)勢HPH (%遺傳距離GDs1055A×R12376.21654.1 24.40.33641055A×R22480.43630.8 29.80.44901055A×R32556.86423.3 14.30.38671055A×R62855.62846.0 42.70.42756098A×R11778.68836.2 23.70.5803609

24、8A×R22633.29258.6 39.90.53266098A×R32376.21629.3 6.20.35136098A×R62716.66858.0 35.80.45818908A×R12091.34845.8 23.40.45468908A×R22445.69636.7 29.90.57048908A×R32126.0888.1 -5.00.31118908A×R62688.87645.5 34.40.4692MPH: Mid-parent heterosis; HPH: High parent heterosis

25、潛力很大的恢復(fù)系。為了驗證通過分子標(biāo)記估算遺傳距離預(yù)測雜種優(yōu)勢的可靠性，利用3個保持系保持的不育系和4個恢復(fù)系配制了12個雜交種，并進行產(chǎn)量鑒定。結(jié)果表明遺傳距離較遠、聚類分析不在一組的親本間雜種優(yōu)勢較強，其中以R6的配合力最好，與3個不育系的雜交種產(chǎn)量均高于其它恢復(fù)系，單產(chǎn)分別達到2 688.88，2 716.67和2 885.86 kg·ha-1，超親優(yōu)勢分別達到34.4%，35.8%和42.7%。同時也進一步驗證了利用分子標(biāo)記預(yù)測出的遺傳距離與雜種優(yōu)勢具有顯著的相關(guān)性。如聚類分在同一組或者遺傳距離在0.4以下的，其超親優(yōu)勢均在25%以下。其次，遺傳距離雖然較大但聚類被分在一組的

26、親本間組配的雜交組合其產(chǎn)量雜種優(yōu)勢也較弱，如R1與6098A和8908A的雜交種。2.2 中油雜11在不同生態(tài)區(qū)的產(chǎn)量表現(xiàn)2.2.1 在湖北省的產(chǎn)量水平及產(chǎn)量構(gòu)成因素 在通過遺傳距離預(yù)測出6098A與R6組配的雜交組合雜種優(yōu)勢較強的基礎(chǔ)上，2001年配制雜交種并在武漢進行品系產(chǎn)量鑒定試驗。在該試驗中，中油雜11（原編號為“希望98”）比對照中油821增產(chǎn)19.48%，增產(chǎn)達極顯著水平。20022004年度參加湖北省油菜品種區(qū)域試驗，分別在襄樊、宜城、沙洋、武穴、恩施、宜昌、荊州、隨州、孝感、武漢和黃岡等11個參試點進行產(chǎn)量比較試驗。結(jié)果顯示，20022003年度在9個有效試驗點中，中油雜11的

27、平均單產(chǎn)為2 635.5 kg·ha-1，比對照增產(chǎn)11.81%，增產(chǎn)達極顯著水平，居所有參試品系第二位。20032004年度在11個試驗點平均單產(chǎn)3 069 kg·ha-1，比對照增產(chǎn)10.93%，增產(chǎn)同樣達極顯著水平。兩年平均單產(chǎn)2 853 kg·ha-1，與對照相比增產(chǎn)11.34%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，中油雜11單株有效角果數(shù)略低于對照品種中雙6號，千粒重與對照相近，每角粒數(shù)明顯高于對照，單株產(chǎn)量顯著高于對照（表2）。可見中油雜11的增產(chǎn)要素主要是由于每角粒數(shù)的增加，導(dǎo)致全株籽粒產(chǎn)量的顯著提高。2.2.2 中油雜11在長江流域的籽粒產(chǎn)量表現(xiàn) 中油雜11于200

28、32004、20042005兩個年度參加全國冬油菜品種區(qū)域試驗，分別在長江流域的上、中和下游3個大區(qū)進行產(chǎn)量鑒定，試驗點覆蓋了中國冬油菜主產(chǎn)區(qū)的整個長江流域12個省市。其中上游區(qū)包括云南、貴州、四川、重慶、陜西5省市的12個試驗點，中游區(qū)包括湖南、湖北、江西3省10個試驗點，下游區(qū)包括安徽、江蘇、上海、浙江4省市9個試驗點。中油雜11在20032004年度全國區(qū)試中，長江上游11個有效試驗點和長江中游10個試驗點全部增產(chǎn)，表2 中油雜11在湖北省區(qū)試中產(chǎn)量構(gòu)成因素情況Table 2 Yield components of Zhongyouza 11 in Hubei regional tria

29、l 品種Variety年份 Year性狀 Trait單株角果數(shù)NSP每角粒數(shù)NSS千粒重TSW(g單株產(chǎn)量YP(g中油雜11 Zhongyouza 112002-2003308.818.53.7219.82003-2004310.321.03.7222.2中雙6號Zhongshuang 6 2002-2003316.614.73.7316.52003-2004344.718.23.7320.7NSP: Number of siliques per plant; NSS: Number of seeds per siliques; TSW: Thousand seeds weight; YP:

30、Yield per plant長江下游8個試驗點中7個試驗點增產(chǎn)，總計29個試驗點有28個試驗點比對照增產(chǎn)。在20042005年度，長江上游12個點和長江中游10個試驗點分別有3個試驗點減產(chǎn)，長江下游8個試驗點全部增產(chǎn)，總計30個試驗點有24個試驗點比對照增產(chǎn)。在長江上游、中游、下游區(qū)兩個年度的平均產(chǎn)量分別為2 405.7， 2 697.3和2 770.2 kg·ha-1，比各自的對照品種分別增產(chǎn)11.52%，12.9%和14.92%（表3），產(chǎn)量居所有參試品種的第一位，是全國油菜區(qū)域試驗中首個表現(xiàn)出產(chǎn)量高且具有極強穩(wěn)定性的油菜新品種。在第一年品種區(qū)域試驗產(chǎn)量表現(xiàn)突出的基礎(chǔ)上，中油雜

31、11第二年在繼續(xù)參加區(qū)域試驗的同時，還參加了在長江上、中、下游區(qū)的生產(chǎn)試驗，試驗設(shè)計為小區(qū)面積為66 m2，隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。產(chǎn)量考查結(jié)果表明，中油雜11在長江上游區(qū)平均單產(chǎn)2 127 kg·ha-1，比對照油研7號增產(chǎn)7.79%，在長江中游區(qū)平均比對照品種（中油雜2號或中油821）增產(chǎn)6.23%，在長江下游區(qū)比對照皖油14增產(chǎn)10.89%，增產(chǎn)均達到極顯著水平，充分表明中油雜11的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性。這一點在隨后的推廣應(yīng)用中不斷得到證實，2007年該品種在湖北省武穴市的豐產(chǎn)栽培試驗中，產(chǎn)量達到了 3 900 kg·ha-1以上。2.2.3 中油雜11在長江流域的穩(wěn)產(chǎn)性 在全

32、國長江流域三大生態(tài)區(qū)的生產(chǎn)試驗和區(qū)域試驗中，兩個試驗?zāi)甓瓤偣搏@得了89個試驗點次的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中油雜11在這89個試驗點次中有77個點次增產(chǎn)，平均增產(chǎn)幅度為16.56%，最大增產(chǎn)幅度為67.76%。在長江上游區(qū)的35個試驗點中，增產(chǎn)點有29個，增產(chǎn)幅度為0.12%67.76%。在長江中游區(qū)的27個試驗點中，增產(chǎn)點為22個，增產(chǎn)幅度為0.70%52.04%。而在長江下游區(qū)的25個試驗點中，增產(chǎn)點占24個，僅1個試驗點減產(chǎn)，增產(chǎn)幅度為表3 中油雜11在長江流域的產(chǎn)量和產(chǎn)油量表現(xiàn)Table 3 Yield and oil content performance of Zhon

33、gyouza 11 in national regional variety trialsRegion生態(tài)區(qū)Year年份中油雜11 Zhongyouza 11比對照增加幅度Yield increase over control 2產(chǎn)量Yield (kg·ha-1含油量Oil content (%產(chǎn)油量1Oil yield (kg·ha-1產(chǎn)量Yield (%含油量Oil content (%產(chǎn)油量Oil yield (%Upper reaches上游區(qū) 200320042517.546.681175.220.3522.7847.76200420052293.943.2199

34、1.23.229.2812.80平均Average2405.744.951083.311.5215.9029.42Middle reaches中游區(qū)200320042964.046.211369.725.7116.3146.21200420052430.543.551058.50.439.8610.33平均Average2697.344.881210.212.9013.0927.65Lower reaches下游區(qū)200320042840.444.841273.711.976.6119.37200420052699.943.551175.818.113.8622.67平均Average2770

35、.244.201224.814.925.2420.98對照品種上游區(qū)為油研7號，中游區(qū)20032004年度為中油821，20042005年度為中油雜2號，下游區(qū)為皖油14。下面表中同。1 產(chǎn)油量kg·ha-1=產(chǎn)量kg·ha-1×含油量。2 增加幅度=（中油雜11的值-對照值）/對照值×100%The control variety in the upper reach trial is Youyan 7, the controls in the Middle reach trial are Zhongyou 821 and Zhongyouza 2 i

36、n the year 2003-04 and 2004-05 respectively, and the control variety in the lower reach trial is Wanyou 14. The same in following tables. 1 Oil yield (kg·ha-1=Yield (kg·ha-1×Oil content. 2 Increase over control=（Value of Zhongyouza 11-Value of control）/Value of control×100%1.73%4

37、1.03%?？梢?，減產(chǎn)主要發(fā)生在長江上游區(qū)，減產(chǎn)最為嚴(yán)重的是貴州省的遵義。但增產(chǎn)最高的也同樣在發(fā)生在上游區(qū)，為重慶市的萬州。總體來看，雖然有一些減產(chǎn)的點次，但減產(chǎn)幅度大多在20%以下，占減產(chǎn)點的80%以上。而大多數(shù)增產(chǎn)點（53個）的增產(chǎn)幅度都在10%以上，其中增產(chǎn)幅度在20%以上的有27個，占增產(chǎn)點的35%以上。因此，中油雜11在長江中下游區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)性要強與長江上游區(qū)。2.2.4 中油雜11的超高含油量及產(chǎn)油量 除了較高的籽粒產(chǎn)量之外，中油雜11的高含油量特性突出。從全國油菜區(qū)域試驗中抽取各試驗點的混合種籽進行含油量檢測，結(jié)果顯示，兩個年度中油雜11在長江上、中、下游區(qū)的含油量一直穩(wěn)定在43%以

38、上，尤其是在20032004年度，收獲于長江上游和中游區(qū)的種籽含油量分別達到了46.68%和46.21%（表3）。與對照品種相比較，中油雜11的絕對含油量分別增加了8.66和6.48個百分點，相對含油量則分別增加了22.78%和16.31%，成為全國區(qū)試中首個含油量達到46%以上的品種。盡管2005年春季氣候條件沒有2004年有利于油菜種籽油分的積累，中油雜11在各個生態(tài)區(qū)的含油量仍然保持在43%以上。加上高的籽粒產(chǎn)量，中油雜11在全國區(qū)試長江上、中、下游組的產(chǎn)油量分別為1 083.3、1 210.2和1 224.8 kg·ha-1，比對照分別增加29.42%，27.65%和20.9

39、8%（表3）。其中最高產(chǎn)油量達到1 369.7 kg·ha-1（20032004年長江中游組），比對照品種增加46.21%，絕對產(chǎn)油量比對照品種增加了432.9 kg·ha-1。與其它參試品種相比，盡管在3個生態(tài)區(qū)的試驗中參試品系各不相同，但除了在下游區(qū)試驗中的油0310外，中油雜11的含油量都是最高的（圖2）。也就是說中油雜11比其它37個參試品種的含油量都要高，且在上游、中游的區(qū)試中分別比含油量次高的2001V51和96185兩個品系高出2.53和5.17個百分點。在3個生態(tài)區(qū)的區(qū)試中比含油量最低的參試品系分別高出9.67、9.51和5.71個百分點。同時，中油雜11的

40、產(chǎn)油量也是在3個生態(tài)區(qū)所有的參試品系中最高的。盡管下游區(qū)區(qū)試中的油0310含油量略高于中油雜11（高0.52%），但由于其籽粒產(chǎn)量低于中油雜11，所以平均每公頃產(chǎn)油量仍然較中油雜11低62.1 kg。特別是在長江上游區(qū)，中油雜11的產(chǎn)油量明顯高于其它品系，所有品系的產(chǎn)油量均比中油雜11低250 kg·ha-1以上，比產(chǎn)油量為次高的01雜796還高257.85 kg·ha-1，比產(chǎn)油量最低的品系高457.5 kg·ha-1，由此可見其顯著的增產(chǎn)效果。3 討論雜種優(yōu)勢的遺傳機理比較復(fù)雜，從20世紀(jì)初期開始，經(jīng)過近百年的研究，學(xué)者們提出了雜種優(yōu)勢遺傳控制的顯性假說、超顯

41、性假說和上位性假說等12。無論哪一種遺傳機制，都說明不同來源的基因（包括等a：長江上游區(qū) 1. 中油雜11；2. 2001V51；3. 油0308；4. 黔雜ZW99004；5. 富油1號；6. 湘雜油6號；7. 01雜796；8. 雜0203；9. 油研7號；10. 中雙9號；11. H4270；b：長江中游區(qū) 1. 中油雜11；2. 96185；3. 豐油701；4. 96-5；5. 兩優(yōu)589；6. 21931；7. 雜2013；8. 秦優(yōu)8號；9. H0203；10. 9558；11. 滬油雜1號；12. 中油821；13. 優(yōu)88；14. 1087；c：長江下游區(qū) 1. 中油雜11；

42、2. 油0310；3. K142；4. 2001；5. 黔雜ZW99004；6. 湘雜油6號； 7. 皖油14；8. 滬油雜1號；9. H243；10. 皖核雜5號；11. 優(yōu)88；12. SQ1；13. 中雙9號；14. 雜98033a: Upper reaches of Yangtze river valley 1. Zhongyouza11; 2. 2001V51; 3. You 0308; 4. Jinza ZW99004; 5. Fuyou 1; 6. Xiangzayou 6; 7. 01za796; 8. Za 0203; 9. Youyan 7; 10. Zhongshuang

43、 9; 11. H4270; b: Middle reaches of Yangtze river valley 1. Zhongyouza 11; 2. 96185；3. Fengyou 701; 4. 96-5; 5. Liangyou 589; 6. 21931; 7. Za 2013; 8. Qinyou 8; 9. H0203; 10. 9558; 11. Fuyouza 1; 12. Zhongyou 821; 13. You 88; 14. 1087; c: Lower reaches of Yangtze river valley 1. Zhongyouza 11; 2. Yo

44、u 0310；3. K142; 4. 2001; 5. Jinza ZW99004; 6. Xiangzayou 6; 7. Wanyou 14; 8. Huyouza 1; 9. H243; 10. Wanheza 5; 11. You 88; 12. SQ1; 13. Zhongshuang 9; 14. Za 98033圖2 中油雜11在長江上、中、下游區(qū)產(chǎn)油量與其它品系的比較Fig. 2 Comparison of Zhongyouza 11 with other lines involved in national trials along Yangtze river valley位

45、基因和非等位基因）間差異與雜種優(yōu)勢的表現(xiàn)有一定關(guān)系。這也是雜種優(yōu)勢育種中選擇有一定遺傳差異親本配制雜交種的理論基礎(chǔ)。以往的育種實踐中除了考慮親本性狀的互補之外，配制雜交組合時往往有意采用地理遠緣的親本，也是因為地理遠緣的材料間基因差異比來自于同一地區(qū)的品種間大13。本研究利用SSR和SRAP分子標(biāo)記估算油菜品系間的遺傳距離，可以根據(jù)分子標(biāo)記的差異將26份材料分為不同雜種優(yōu)勢群，據(jù)此估算出的遺傳距離與籽粒產(chǎn)量超親優(yōu)勢之間的相關(guān)系數(shù)為0.6115，達極顯著水平。在育種實踐中通過這種方法預(yù)測雜種優(yōu)勢，可以縮小田間配合力測定的規(guī)模，節(jié)約大量的人力物力，是一種有效的分子標(biāo)記輔助育種手段。一般來說，在一定

46、范圍內(nèi)，雜種優(yōu)勢隨著親本間遺傳距離的增大而增加，但超過這一范圍，雜種優(yōu)勢又會降低14。本研究由于親本間的遺傳距離不大，最高才達到0.5803，那種遺傳距離很大但雜種優(yōu)勢降低的趨勢不明顯。但是，從本研究結(jié)果看，僅僅根據(jù)遺傳距離預(yù)測雜種優(yōu)勢會出現(xiàn)一定的偏差。如R1與6098B之間遺傳距離最大，但超親優(yōu)勢并不是很高，主要是因為R1與6098B在聚類時被分為一組，說明盡管它們之間利用本試驗的分子標(biāo)記差異估算的遺傳距離較大，但它們分別又與本組內(nèi)其它材料間差異較小，所以被聚類為同一組。這與前人的研究認(rèn)為類群間親本配制雜交種的雜種優(yōu)勢要強于類群內(nèi)的親本配制的雜交種結(jié)論是一致的15,16。因而在利用遺傳距離預(yù)

47、測雜種優(yōu)勢時，還必須綜合考慮親本的聚類情況。在作物中利用分子標(biāo)記估算遺傳距離來預(yù)測雜種優(yōu)勢的研究較多，但預(yù)測結(jié)果都不是很理想，所估算出的遺傳距離與雜種優(yōu)勢的相關(guān)系數(shù)比較低，包括RFLP17,18、RAPD19、AFLP20、SSR21等標(biāo)記系統(tǒng)，這可能與采用的分子標(biāo)記系統(tǒng)與產(chǎn)量雜種優(yōu)勢基因位點的相關(guān)性不高有關(guān)。特別是利用與基因表達無關(guān)的基因組序列作為標(biāo)記系統(tǒng)，如RAPD、AFLP、SSR等，所揭示的遺傳差異跟功能基因無關(guān)，不能反映與雜種優(yōu)勢相關(guān)的基因間的遺傳差異，因而與雜種優(yōu)勢性狀表現(xiàn)的相關(guān)程度也較低。本實驗中將SSR標(biāo)記與可反映基因表達外顯子差異的SRAP標(biāo)記結(jié)合使用，獲得了較好的預(yù)測效果。

48、如果能夠利用與產(chǎn)量性狀特別是雜種優(yōu)勢相關(guān)的基因的功能分子標(biāo)記或連鎖標(biāo)記進行預(yù)測，有望獲得更為可靠的效果。油菜品種的地域性較強，一般品種只適合在長江流域的3個生態(tài)區(qū)的某一個區(qū)種植，很少有品種能夠同時適應(yīng)3個生態(tài)區(qū)的氣候條件。中油雜11連續(xù)兩年在3個生態(tài)區(qū)均表現(xiàn)出極好的穩(wěn)產(chǎn)特性，在89個試驗點次有77個增產(chǎn)，增產(chǎn)點次占總點次的86.5%。含油量性狀同樣是連續(xù)兩年在3個生態(tài)區(qū)穩(wěn)定在43%以上，說明中油雜11不僅產(chǎn)量和含油量性狀突出，還具有廣泛的生態(tài)適應(yīng)性，這與其選配自復(fù)合雜交組合的后代有關(guān)。無論是保持系6098B，還是恢復(fù)系R6，均是從復(fù)合雜交后代中選育出來的，兩個親本品系共涉及到6個親本材料的遺傳

49、背景。其中陜2B和陜2C屬北方甘藍型油菜品種，中雙2號和R1具有南方甘藍型油菜品種的遺傳背景，Start為歐洲甘藍型油菜品種，227則具有加拿大油菜品種的血緣，可見親本的遺傳變異來源非常大。多個遺傳差異大的親本的功能基因位點經(jīng)過競爭和選擇后在一個雜交種中協(xié)調(diào)互作，可能是中油雜11具有如此廣泛的生態(tài)適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)。 中油雜11的含油量在氣候適宜年份在長江流域大部分地區(qū)達到46%以上，最高理論產(chǎn)油量達到 1 369.7 kg·ha-1，比中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所以前育成的高產(chǎn)油量品種中油雜8號又提高了一個新臺階10，其產(chǎn)油量水平比各地對照品種平均提高26.02%。中油雜11種籽中芥

50、酸含量為0.35%，硫苷含量為20 mol·g-1餅左右，達到國際領(lǐng)先的優(yōu)質(zhì)油菜品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是一個產(chǎn)油量高、適應(yīng)性廣的優(yōu)質(zhì)油菜新品種。因而，中油雜11的選育成功，將對中國高含油量油菜育種、提高油菜生產(chǎn)效益、促進油菜生產(chǎn)全面優(yōu)質(zhì)化起到積極的推動作用。4 結(jié)論 利用分子標(biāo)記鑒定親本間的遺傳差異，進行聚類并估算親本間的遺傳距離，在此基礎(chǔ)上預(yù)測組合的雜種優(yōu)勢，可以去除一批預(yù)期雜種優(yōu)勢小的組合，大大縮小田間配合力測定的規(guī)模，提高育種效率。中油雜11即是在前期復(fù)合雜交選育出一批優(yōu)良親本系的基礎(chǔ)上，利用該方法篩選出的強優(yōu)勢雜交油菜新組合。中油雜11在長江流域油菜主產(chǎn)區(qū)普遍表現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，成為第一個同年

51、通過長江流域三大生態(tài)區(qū)油菜品種區(qū)域試驗并被審定的雙低油菜品種。由于中油雜11兼具高產(chǎn)和高油特性，其理論產(chǎn)油量在所有產(chǎn)量比較試驗中均位居前列。在整個長江流域的產(chǎn)油量比對照平均高出26%以上，是一個適應(yīng)性廣的高油高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)油菜新品種。利用常規(guī)育種手段結(jié)合分子標(biāo)記預(yù)測雜種優(yōu)勢培育高油廣適性油菜品種，中油雜11在中國是一個成功的首例。高產(chǎn)油廣適性中油雜11的育成和推廣，必將推動中國開展高含油量油菜育種，提升油菜生產(chǎn)效益，為保障中國的食用油和能源安全做出重大貢獻。致謝：李曉琴、余友橋參加部分試驗工作，湖北省及全國區(qū)試點及組織單位進行區(qū)試工作，特致謝意！References1 張 垚, 李云昌, 梅德圣,

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