寒旱区白菜型冬油菜适应性及利用研究

为探究冬油菜在甘肃张掖寒旱区种植的适应性,对8个白菜型冬油菜品种(系)的越冬率、冬前干物质积累、农艺性状及产量进行了分析比较,研究了冬油菜不同播种期对越冬率、产量等性状的影响,同时进行了冬油菜后茬复种模式研究。研究结果表明,在北纬38°左右、海拔180 m左右、极端最低气温-28.7℃的张掖及河西走廊,白菜型冬油菜能够露地正常越冬,且产量高品质好。冬油菜收获后,复种早熟大豆、马铃薯、油葵和蔬菜等作物,每667m2两季产值比单种小麦增收32.0%～154.4%,比单种玉米增收15.4%～108.6%,经济效益十分显著。在张掖及河西走廊发展冬油菜生产可以调整传统农业的一年一熟为一年两熟或两年三熟,增加复种指数,提高土地资源利用率和经济效益;同时,可增加冬春季土壤植被覆盖,减少沙尘源,改善生态环境。张掖及河西走廊宜选择抗寒性品种,并适当早播,播期以8月中旬为宜。     

北方白菜型冬油菜的膜脂脂肪酸组分和ATPase活性对温度的响应

为了解北方白菜型冬油菜膜脂脂肪酸和ATPase活性与抗寒性的关系,以抗寒性强的冬油菜品种陇油7号和抗寒性弱的品种天油2号为材料,研究了不同温度处理(25°C、10°C、2°C、–5°C)后叶片和根系膜脂脂肪酸组分和ATPase酶活性的变化。结果表明,低温胁迫下2个冬油菜品种叶片和根系膜脂脂肪酸组分相同,叶片中不饱和脂肪酸以亚麻酸为主,根系不饱和脂肪酸以亚油酸为主。随处理温度的降低,2个冬油菜品种叶片不饱和脂肪酸含量呈先降低(10°C,2°C)后增加(–5°C)的趋势;陇油7号根中不饱和脂肪酸含量逐步增加,天油2号则逐步降低;在低温条件下(2°C,–5°C),陇油7号膜脂U/S比值、IUFA值高于天油2号;ATPase活性表现为陇油7号逐渐高于天油2号。说明2个冬油菜品种的膜脂在低温响应上存在一定差异,低温下不饱和脂肪酸含量和ATPase活性的提高是强抗寒冬油菜品种在北方旱寒区严酷环境条件下能安全越冬的重要原因。     

影响北方白菜型冬油菜主要农艺性状变异的气象因子分析

为探究影响北方冬油菜农艺性状的气象因子，以新疆自治区阿勒泰、乌鲁木齐和喀什为研究试点，选择陇油6号、陇油7号、陇油8号、天油2号、天油4号、天油7号共6个抗寒性不同的白菜型冬油菜品种为研究材料，采用适定性分析法和相关性分析法，研究气象因子对冬油菜的株高、主花序角果数、单株角果数、角粒数等农艺性状的影响。结果显示：随纬度降低越冬率增加，农艺性状变劣，其中千粒重、株高和角粒数变异系数较小，分别为5.86%、6.23%和12.63%，单株角果数的变异系数较大，为28.25%；参试品种间，强抗寒品种陇油6号和陇油7号的农艺性状变异系数较小，弱抗寒品种天油2号等变异系数较大；农艺性状与越冬率显著正相关（P<0.05），角粒数与各种气象因子的相关性均达显著水平（P<0.05）；积雪天数、年降雨量和最大积雪厚度对农艺性状具有正效应，累积贡献率达到0.877，最冷月最低气温、地面极端低温、负积温和年均气温对农艺性状具有负效应，累积贡献率达到-0.871。因此，在北方寒区，选择强抗寒冬油菜品种有利于保持农艺性状稳定，获得较好产量与效益。     

北方白菜型冬油菜花器特性及农艺性状与含油量的相关性

为研究北方白菜型冬油菜花冠直径与千粒重及含油量之间的相关性,以20份不同的白菜型冬油菜为材料，测定花器大小、农艺性状、种子含油量及蛋白质含量,并对控制花器特征基因mf6、apetala和myb进行实时荧光定量PCR分析。结果表明:花冠直径受雌蕊直径影响较大,主成分分析提取的3个主成分可综合为花器各性状长度、雌蕊直径和花器各性状宽度；以花冠直径为指示性状，将20份白菜型冬油菜花冠划分为3类群；相关性分析表明，花冠直径与千粒重呈极显著正相关，相关系数0.663；千粒重与含油量呈极显著正相关，与蛋白质含量呈显著负相关。相较于小花，mf6在大花中相对表达量上调了151.63%，而apetala和myb分别下调了83.80%和72.70%。北方白菜型冬油菜品种间花器大小存在显著差异；在育种中可通过增加花冠直径来提高千粒重，进而增加油菜产油量，培育高含油量白菜型冬油菜品种。mf6、apetala和myb基因对白菜型冬油菜花器生长发育均具有一定调控作用。     

白菜型冬油菜叶片结构和光合特性对冬前低温的响应

为明确白菜型冬油菜在冬前低温下叶片结构特征、光合作用特性及其抗寒性,本研究在0℃和–7.6℃自然低温条件下,选用白菜型冬油菜品种陇油7号(超强抗寒)和天油4号(弱抗寒),测定并比较其叶片气孔性状、解剖结构和光合、荧光参数的日变化等指标。结果表明,随着冬前温度下降,2个白菜型冬油菜叶片气孔密度、气孔面积、气孔周长、栅栏组织和海绵组织厚度均变小,细胞间隙变大,叶片变薄;P_n日变化呈"单峰"型曲线,无光合"午休"现象;叶片的P_n、G_s、T_r和CE均降低,而C_i均升高,说明是非气孔限制引起P_n降低。白菜型冬油菜在冬前低温条件下发生了光抑制现象,表现为F_m和F_v/F_m下降,F_o上升。与超强抗寒品种陇油7号相比,弱抗寒品种天油4号叶片气孔密度和气孔面积均较大,气孔总周长较长,叶片较厚,P_n、F_m和F_v/F_m均较高,说明冬前低温条件下,天油4号光合能力较强,光抑制程度较弱。白菜型冬油菜在冬前低温条件下的叶片气孔密度越大、气孔面积越大、气孔周长越长、叶片及栅栏组织和海绵组织越厚,光合能力越强,地上部生长越旺盛,品种抗寒性越差。本研究为冬油菜抗寒种质创新和育种提供了部分理论支撑。     

利用 DDRT-PCR 鉴定芸芥自交不亲和系与自交亲和系的差异表达 cDNA

芸芥与芸薹属植物具有亲缘关系，也是芸薹属植物的重要育种资源。自交亲和性是芸芥的一种重要变异性状。为了探明芸芥自交亲和基因的表达器官，并分离与自交亲和性有关的 cDNA 片段，以芸芥的一对近等基因系，自交亲和系（SC）与自交不亲和系（SI）为试材，利用差异显示 RT-PCR 技术分别对开花前和开花后的叶片、花药和柱头进行鉴定。结果表明，不论开花前还是开花后，芸芥自交亲和系与自交不亲和系的叶片或花药间的扩增带型是一样的，但在近等基因系的柱头间得到了差异表达条带。这证明芸芥自交亲和基因不是组成型表达，而是组织特异性表达，柱头是其唯一的表达器官。在开花前的自交亲和系中共得到了2条 cDNA 片段，一条小于100 bp，另一条为750～1000 bp，在开花后的自交亲和系中得到了1条300 bp 的 cDNA 片段。据分析这3条 cDNA 片段可能与芸芥的自交亲和性密切相关。在开花前的自交不亲和系中共得到了2条 cDNA 片段，一条为500 bp，另一条为750 bp，同时在开花后的自交不亲和系中得到了1条500～600 bp 的 cDNA 片段。这些 cDNA 片段可以用来区分芸芥的自交亲和系与自交不亲和系，还可用于克隆自交亲和基因。     

不同生态区冬前低温下白菜型冬油菜不同抗寒品种(系)的比较

以白菜型冬油菜不同抗寒品种(系)为材料,分别在原种植区(甘肃天水)及北移区(甘肃临洮、兰州和永登)设置田间试验,采用田间记载、光合参数测定和显微观察相结合的方法,调查参试品种(系)在4个生态区的苗期形态、光合参数及气孔形态。结果表明,与原种植区(天水)相比,冬油菜北移后苗期生长习性由半直立逐渐变为匍匐生长;冬前低温阶段叶片Gs、Ci明显下降,Tr明显上升,弱抗寒的天油品种冬前低温下叶片气孔处于关闭或半关闭状态、Pn下降,而强抗寒的陇油品种叶片气孔仍完全开放、Pn明显升高;北移区冬油菜日出叶数减少,根长、根直径增加。冬油菜北移后,苗期匍匐生长,强抗寒品种叶片光合作用增强,弱抗寒品种减弱,有机物被优先分配到根部。     

北方地区白菜型冬油菜与春油菜的SSR和InDel遗传多样性分析

为了合理评价北方地区白菜型油菜种质资源,为抗寒育种及组合配制提供依据,从252对标记中筛选出9对SSR和36对In Del标记对感温性、抗寒性、品质等性状差异明显的19份白菜型油菜品种的遗传多样性和亲缘关系进行了分析。结果表明,共检测到95个等位变异,平均每个标记2.15个;有效等位基因变幅为1.05~3.27个,平均为1.70个。Shannon指数的变幅范围在0.121 7~1.269 5间,平均值为0.580 3;多态性信息量PIC变幅范围为0.049 9~0.637 7,平均值为0.308 1。通过NTSYS计算遗传相似系数GS并按加权配对法(UPGMA)聚类,结果表明19份材料的GS变异在0.52~0.86之间。在GS为0.605水平上可将19份材料按两室与多室性划分为I-1和I-2两大类群,I-1类群在GS为0.655水平上可按冬春性分为II-1、II-2两个亚类群。在GS为0.71水平上,可将冬性材料划分为4个小群。聚类结果表明北方地区白菜型油菜的遗传多样性丰富,冬、春性品种间及春性品种间亲缘关系较远,存在较大遗传差异。     

灌浆天数对北方白菜型冬油菜产量和品质的影响

为了研究北方白菜型冬油菜在灌浆成熟过程中产量和品质性状的特征特性变化,以白菜型冬油菜陇油12号和09鉴8为材料,分析冬油菜在终花后10、20、30、40、45 d的植株、角果、籽粒形态和干鲜重,产量和品质性状的变化。结果表明,随着籽粒灌浆成熟,植株和角果颜色呈墨绿—青绿—黄绿—蜡黄—肤白色变化。角果中籽粒大小呈小—大—小变化,种子颜色呈绿色—褐绿相间—褐色—紫色—黑色变化。植株、角果、籽粒鲜重呈先增加后降低的单峰变化曲线,基本呈抛物线状,且分别在终花后20、30、40 d鲜重达到最大,而植株、角果、籽粒干重呈先增加后保持不变的变化趋势。同时千粒重、单株产量、经济系数也呈先增加后保持不变的S型增长曲线,且在终花后30 d达到最大,之后保持不变。相关分析表明,灌浆时间长短与籽粒鲜重、千粒重、经济系数呈极显著的正相关关系,相关系数分别为0.991、0.962、0.968(P0.01);与单株产量、含油率呈显著的正相关关系,相关系数分别为0.947、0.940(P0.05);与蛋白质呈显著的负相关关系,相关系数为-0.886(P0.05)。通过主成分分析方法打分,各处理的综合得分排名为40 d45 d30 d20 d10 d,因此,籽粒灌浆天数对白菜型冬油菜的产量和品质影响明显。综合评价得出,蜡黄期(约终花后40 d)产量和品质等性状达到最佳,是收获的最适宜时期。