角果产量与气候因素相关性研究

1. 气象因子与油菜产量及其构成的关系分析

应用云南主要油菜产区罗平2009—2013年连续4年的气象资料和油菜生产数据，分析了气象因子与油菜产量及其构成的关系。结果表明单株有效角果数与苗期气候因子关系密切，与苗期降雨量显著正相关，而与平均气温和日照时数呈显著负相关。每角粒数与苗期降雨量呈正相关，而与苗期气温和花期日照时数负相关。千粒重与苗期日照时数正相关、与花期降雨量负相关。增加地表覆盖等措施保证土壤适宜的水分条件，促进幼苗生长，保持田间通风透光性好，减少降雨对油菜开花的影响。

2. DH群体材料构建

在高产区临沧市临翔区博尚镇（海拔1860米，雨量充沛调匀，年降雨量1300毫米，9月至翌年3月降雨量450毫米；年平均气温16.8℃，≥10℃的有效积温4500～5000℃，无霜期290～300天，油菜地前作烤烟土质酥松、土壤肥力高），种植生育期和营养体相近、收获指数差异近一倍的极端表现型纯合自交系G25和H008配制正反交杂交组合，2014年4月收获正交组合和反交组合各10份，亲本材料各1份。2014—2015年，在正反交组合材料中随机选择正交组合和反交组合各5份，种植于昆明小哨油菜育种基地（海拔2150米，前作玉米、肥力中等，有喷灌条件），2015年1月油菜开花初期，取油菜花蕾进行小孢子培养，共获得1000余个小孢子胚；5月8日，在昆明小哨油菜育种基地完成胚直播；6月20日，对生长正常的800余个小孢子单株移栽大田；8月15—20日油菜初花期，选择优良单株400余株，人工套袋自交；9月28日，收获小孢子单株200份，每份种子质量为5～10克。

3. 揭示了云南高产生境下油菜高收获指数形成的遗传机理

2016—2017年在临沧（云南省临沧市博尚镇勐准村，东经100°03′19″，北纬23°43′03″，海拔1819.50米）和丽江（丽江市玉龙县黄山镇长水村，东经100°11′59″，北纬26°51′54″，海拔2378.8米）2个试验点完成200份正反交DH群体材料表型性状精准鉴定。试验采用随机区组排列，4次重复（Ⅰ重复用于各生育阶段取样测定生物量和收获时考种分析，Ⅱ～Ⅳ用于测定小区实收产量）。临沧点采用育苗移栽种植方式，小区面积3.5米×1.5米，每小区3行、每行移栽10株。2016年9月18日育苗、10月17日移栽、2017年3月先后成熟收获。全生育期施氮肥140千克/公顷、磷肥95千克/公顷、钾肥150千克/公顷，防治菜青虫2次、蚜虫1次，其他管理按照当地高产栽培方案进行；丽江点采用直播种植方式，小区面积4.5米×2米，每小区4行、每行留苗16株。2016年10月21日播种、2017年5月上中旬先后成熟收获。全生育期施氮肥225千克/公顷、磷肥110千克/公顷、钾肥110千克/公顷，防治菜青虫1次、蚜虫5次，其他管理按照当地高产栽培方案进行。油菜生育期间，如实记录播种期、移栽期（临沧点）、抽薹期、初花期、终花期、成熟期和收获期，计算苗期（播种到抽薹）、薹期（抽薹至初花）、花期（初花至末花）、角果发育期（末花至成熟）四个生育时段的时间长度；初花期和成熟期，每个材料按顺序取样5株，从子叶节处割断，称各材料地上部分鲜重，晾干后称干重，测定油菜生物产量；成熟时，每个材料按顺序选择生长正常、无病害、无机械损伤的样品5株，按主花序、一次有效分枝和二次有效分枝测定角果数、每角果粒数；混合脱粒晒干后，用千分之一天平测定单株产量，用千粒板计数并用千分之一天平测定千粒重，应用FOSS公司的近红外仪测定籽粒含油量。成熟后对Ⅱ～Ⅳ重复各小区全区收获，用千分之一天平测定不同处理各重复小区的产量。

结果显示：临沧育苗移栽高产生境下，营养体健壮、花期长，特别是一次分枝和二次分枝的角果多，从而具有更高的单株产量和单位面积产量。但材料间收获指数的变异幅度大，且主花序、一次分枝和二次分枝的角果数和角粒数均与收获指数呈负相关关系，显示营养体过剩、过多的角果数反而不利于提高油菜收获指数；丽江直播栽培高产生境下，油菜苗期长而花期短，营养体总体不足，主花序角果多而分枝角果少，材料间收获指数的变异幅度小，一次分枝角果数和角粒数、二次分枝角粒数、单株角果数、单株产量和含油量与收获指数均达到极显著正相关水平，产量低于临沧育苗移栽油菜，显示通过培育壮苗、提高单株经济性状水平，从而提高单株产量和单位面积产量，有利于进一步提高收获指数和产量；在云南高产生境诱导下，油菜一次分枝和二次分枝的角果数幅度大，显示控制这两个性状的基因群遗传差异大，具有较大的遗传改良空间；通过品种和栽培技术调控，控制初花期干物质产量、保持合理的一次分枝和二次分枝，使油菜具有良好的冠层结构，获得较高的单株籽粒产量，是提高云南高产生境下油菜收获指数的有效策略。

田间鉴定表明，云南油菜高产生境下，高收获指数需要适当的营养体作为支撑，过高和过低的营养体均不利于收获指数的提高；云南油菜收获指数高得益于高产生境下油菜具有较中国其他油菜产区具有更高的一、二次分枝的单株角果数、角粒数和千粒重；高收获指数需要合理的冠层结构，在云南高产生境诱导下，合理的一、二次分枝角果数是获得高收获指数的前提条件。本研究鉴定筛选出6份在云南临沧和丽江高产生境下收获指数＞0.30的特异种质材料，为高收获指数油菜品种选育奠定了基础亲本材料。(www.xing528.com)

4. 甘蓝型油菜高密度SNP标记遗传连锁图谱构建

利用甘蓝型油菜60KSNP芯片对F1DH群体与其亲本材料进行基因分型分析。在双亲G28和H008检测到20183个差异SNP位点。依据已发表的文献，并经过数据评估，7821个单一基因型SNP位点用于遗传连锁图谱构建。利用MSTMap作图软件最终构建了19个连锁群总长3838.2厘米，包含7601个SNP位点的高密度遗传连锁图谱，平均每厘摩含有1.98个SNP标记。

5. 高产生境诱导高收获指数相关基因的QTL定位

利用2016—2017年DH群体丽江与临沧点田间考种数据，结合前期构建的高密度甘蓝型油菜遗传连锁图谱，采用复合区间作图法、利用WinQTLCart 2.5软件，对含油量、千粒重、主花序角果数、分枝角果数、单株角果数、主花序角果粒数、分枝角果粒数、小区产量、单株产量、单株生物量、收获指数、苗期长度、开花期长度、蕾薹发育期长度、角果发育期长度与全生育期长度16个性状进行QTL扫描，参数设置为Threshhold：11.5，CIM Model：Model 6 Standard Model，Control marker ： 5，Window size（cM）： 10.0，Regression method： 2. Backward Regression Method。在临沧点环境下检测到34个QTL，丽江点环境下检测到28个，累计共检测到62个QTL位点。

临沧高产生境下，在A07连锁群上检测8个QTL位点，主要为千粒重性状与各个发育时期长度性状，预示着甘蓝型油菜A07连锁群存在着控制籽粒大小发育与影响植物体各个时期发育长短的基因，且这些QTL区间彼此临近或重叠，表明这些控制基因有可能是连锁关系，亦有可能为一因多效，该研究结果与Li等研究结果相一致。Li等利用F2群体构建遗传连锁图谱，并对12个产量性状进行QTL扫描（包括角果粒数、千粒重、单株角果数等），检测到133个QTL，发现绝大部分QTL成簇聚集在一起，尤其在N2与N7连锁群检测到众多QTL。A03连锁群包含有6个QTL，其中2个为千粒重性状QTL，4个为含油量性状QTL，且均为临沧环境下检测到，这与前人千粒重与含油量正相关的研究结果相一致。同时A05连锁群上的对于收获指数直接相关的性状6个QTL位点亦均为仅在临沧环境下检测到，其中2个为单株籽粒产量性状QTL，3个为含油量性状QTL，且这5个QTL位点彼此临近。同时，收获指数性状亦仅在临沧环境下检测到2个QTL，均位于C03连锁群，效应相反，其中正向效应QTL位点与临沧环境下检测到的控制蕾薹期长度、花期长度、角果期长度与全生育期长度性状QTL位点临近或重叠，且这些QTL位点的效应值均为负值。这是否意味着在临沧环境下选育短生育期（早熟）品种有助于获得高收获指数有待未来实践检验。

丽江高产生境下，在A07连锁群上检测到6个QTL，其中1个为千粒重QTL，3个角果期长度QTL，2个花期长度QTL，与临沧生境下检测到的QTL类型相似；在A10连锁群检测到4个QTL位点，分别与单株产量（1个）、单株角果数（2个）、单株生物产量（1个）相关。其余连锁群均少量检测到QTL位点。值得注意的是，丽江生境下检测到的10个与产量性状（角果数、千粒重、分枝角果数、主花序角果数与角果粒数）QTL位点中8个QTL效应值为负值。同时田间种植情况亦发现，与临沧点相比，丽江点植株营养体明显瘦弱，产量低。因此未来分子育种中加强A03、A05、A07与C03连锁群优异基因/QTL的选择有助于在临沧环境下选育出高产高含油量的品种。

丽江与临沧均为云南油菜高产区域，但生态环境与栽培耕作模式却有显著差异，其中丽江产区为直播，冬季气温较低降雨量也偏少，油菜营养体偏小，生育期较长，高产主要依赖于密植（约2万株/亩）；而临沧产区冬季气温较高，春季回温快，降雨量充沛，生产方式为育苗移栽，油菜营养体健壮，生育期较丽江短近30天，高产有赖于单株表现（约8000株/亩）。这就意味着在这两个区域对于有利于高产的基因型选择可能是不一致或相反的。这与本研究鲜有同一性状在2个环境下均被检测到一致性QTL位点的结果一致。