摘 要: 本研究旨在筛选出高产?优质和适宜宁夏南部山区种植的胡麻高亚麻酸材料。采用随机区组设计,以引进的13份胡麻高亚麻酸突变体材料为试材,采用实验室考种和近红外分析技术测定农艺性状?产量性状和品质性状,对其生产性能和品质性状进行综合分析。结果表明,参试材料的籽粒产量居前3位的是Z-M-865?Z-M-415和Z-M-215,产量分别为3569.07kg/hm2?3406.10kg/hm2和3326.74kg/hm2。Z-M-865的单株结果数?每果粒数?单株产量和主茎分枝数都最高,分别为19.64个/株?8.40粒/果?0.92g/株和7.29个/株;Z-0-300的株高和工艺长度最高;Z-M-585的千粒重最大。相关性分析表明胡麻籽粒产量与主茎分枝数?单株结果数?单株产量呈显著正相关(P<0.05)。参试材料的亚麻酸含量为46.06%~56.05%,亚麻酸含量大于50%的材料有6份。通过生产性能和品质性状综合分析,发现突变体材料Z-M-865?Z-M-415和Z-M-350在宁夏南部山区的籽粒产量表现较好,含油率高,且亚麻酸含量在50%以上,适宜宁夏南部山区种植。
关键词:胡麻;高亚麻酸;农艺性状;籽粒产量;品质性状;近红外分析技术;宁夏南部山区
0 引言
胡麻(Linumusitatissimum L.)属于亚麻科(Linaceae)亚麻属(Linum)一年生草本植物[1-2],又称油用亚麻,是一种重要的油料作物,中国种植区域主要分布在华北?西北高寒干旱地区[3],胡麻籽富含亚油酸?α-亚麻酸?木酚素?胡麻胶?蛋白质?多种维生素和微量元素以及膳食纤维等物质[4],富含α-亚麻酸是胡麻与其它油料作物相比具有的突出特点,研究表明α-亚麻酸能够预防和治疗心脑血管疾病,调节血糖?血脂?降低血压?提高免疫力?预防癌症等功能,是人体必需的脂肪酸[5-6]。胡麻在宁夏种植和生产历史悠久,种植区域主要集中在南部山区和中部干旱带,宁夏人均种植面积和产量均居全国第一,是全国六大胡麻主产区之一[7-8],宁夏胡麻种植品种多为传统品种,近年来高亚麻酸产品的开发越来越得到市场的重视,培育和选择具有丰产稳产的高亚麻酸胡麻新品种,对于增加胡麻产品的附加值具有重要的作用。目前对于小麦[9-10]?水稻[11]?燕麦[12-14]?高粱[15-16]?谷子[17]的农艺性状?产量性状和品质性状及其相关性研究较多,有关胡麻品种生产性能及营养品质的研究也有报道[18-19],但在不同的供试作物品种和不同的地理气候条件研究结果存在一定差异。本试验针对宁夏南部山区的气候和地理条件,以引进的13份胡麻高亚麻酸突变体材料为试材,测定农艺性状?产量性状和品质性状,对其生产性能和品质性状进行综合分析,筛选出高产?优质和适宜宁夏南部山区种植的胡麻高亚麻酸材料,以期为胡麻高亚麻酸含量品种选育提供优异材料。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2023年在宁夏固原市原州区头营镇二营村(106°44′E,36°16′N)的水浇地进行,该地区气候类型属半干旱区,年平均气温7.6℃,年平均日照时数2531.2h,年平均降水量439.5mm,海拔1568m,试验地土壤为浅黑垆土,前茬作物为玉米,土壤肥力一般。
1.2 试验材料
供试的13个胡麻高亚麻酸突变体材料为Z-M-415?Z-M-865?Z-M-930?Z-M-215?Z-M-295?Z-M-350Z-M-416?Z-M-505?Z-M-585?Z-M-730?Z-M-1040?Z-0-190?Z-0-300。
1.3 试验设计
试验采用随机区组排列,3次重复,小区面积12.6m2(1.8m×7.0m)。12行区,行距15cm,区距30cm,排距50cm,试验地周围设保护行。试验于2023年4月11日采用4行专用播种机播种,播深3~4cm,播种量75×105粒/hm2(有效粒数)计算。分别于5月15日?6月21日?7月5日进行田间人工除草,全生育期未施用化学除草剂。6月8日第一次灌水?6月23日第二次灌水,采用机井灌溉。2022年秋季每公顷基施二铵350kg?有机肥30000kg,用犁翻耕耙磨,2023年6月8日结合第一次灌水每公顷追施二铵150kg。7月8日喷施4.5%高效氯氰菊酯1200倍液防治苜蓿盲蝽,8月13日收获。
1.4 测定指标及方法
1.4.1 农艺性状
收获前每小区取能够代表本小区胡麻长势的植株30株带回实验室进行考种,测定项目包括株高?工艺长度?主茎分枝数?单株结果数?每果粒数?单株产量?千粒重7个主要农艺性状。
1.4.2 籽粒产量
成熟后每个试验小区单独收获、单独脱粒，清选干净后称小区籽粒产量，然后折算成公顷产量。
1.4.3 品质性状
品质性状采用近红外分析仪DA7250测定,包括含油率?粗蛋白?粗脂肪?油酸?亚油酸?亚麻酸和木酚素7个指标。
1.5 数据处理
采用Excel 2010对试验数据进行初步整理计算,采用DPS和SPSS 27软件对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 高亚麻酸突变体材料农艺性状表现
高亚麻酸突变体材料农艺性状见表1,参试材料株高为57.32~68.61cm,平均62.62cm,其中Z-0-300的株高最高,Z-M-1040的株高最低,Z-0-300的株高较Z-M-1040增加了19.68%,Z-0-300的株高与Z-M-930?Z-M-730和Z-M-1040差异显著(P<0.05);工艺长度为36.58~47.42cm,平均43.97cm,其中Z-0-300的工艺长度最长,Z-M-1040的工艺长度最短,Z-0-300的工艺长度较Z-M-1040增加了29.65%,Z-0-300的工艺长度与Z-M-930和Z-M-1040差异显著(P<0.05);主茎分枝数为5.22~7.29个,平均6.72个,Z-M-865的主茎分枝数最高,Z-M-1040的主茎分枝数最低,Z-M-865的主茎分枝数较Z-M-1040增加了39.57%,与Z-M-1040的主茎分枝数差异显著(P<0.05);单株结果数为13.17-19.64个,平均16.46个,Z-M-865的单株结果数最高,较Z-M-1040增加了49.20%,各材料的单株结果数差异不显著(P>0.05);每果粒数为6.73~8.40粒,平均7.51粒,其中Z-M-865的每果粒数显著高于其他材料(P<0.05),Z-M-350的每果粒数最少,Z-M-865的每果粒数较Z-M-350增加了24.88%;单株产量为0.59~0.92g,平均0.78g,其中Z-M-865的单株产量最高,Z-M-1040的单株产量最低,Z-M-865的单株产量较Z-M-1040增加了54.52%,各材料的单株产量差异不显著(P>0.05);千粒重为6.42~7.22g,平均6.83g,其中Z-M-585的千粒重最高,Z-M-585的千粒重较Z-M-350增加了12.46%,各材料千粒重差异不显著(P>0.05)。以上结果表明,Z-M-865的主茎分枝数?单株结果数?每果粒数和单株产量都最高,Z-0-300的株高和工艺长度最高,Z-M-585的千粒重最大。
表1 高亚麻酸突变体材料农艺性状
注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01), 下同。
2.2 高亚麻酸突变体材料籽粒产量表现
高亚麻酸突变体材料籽粒产量为2695.51~3569.07kg/hm2,平均3159.87kg/hm2,Z-M-865的籽粒产量最高为3569.07kg/hm2,显著高于Z-0-300?Z-M-585?Z-M-416?Z-M-295和Z-M-1040(P<0.05,图1)。籽粒产量居前3位的材料为Z-M-865?Z-M-415?Z-M-215,籽粒产量分别为3569.07kg/hm2?3406.10kg/hm2?3326.74kg/hm2,Z-M-1040的籽粒产量最低,Z-M-865?Z-M-415?Z-M-215的籽粒产量分别较Z-M-1040增加了32.41%?26.36%?23.41%。
图1 高亚麻酸突变体材料籽粒产量
高亚麻酸突变体材料农艺性状及籽粒产量的变异系数(表2),各参试材料的农艺性状及籽粒产量的变异幅度介于5.37%~20.94%之间,单株结果数的变异最大,变异系数为20.94%,其次为单株产量,变异系数为20.01%,每果粒数的变异最小,变异系数为5.37%,各农艺性状及籽粒产量的变异系数大小依次为:单株结果数>单株产量>工艺长度>株高>主茎分枝数>千粒重>籽粒产量>每果粒数。
表2 高亚麻酸突变体材料主要农艺性状、籽粒产量变异分析
2.3 高亚麻酸突变体材料籽粒产量与农艺性状的相关性分析
高亚麻酸突变体材料籽粒产量与主要农艺性状的相关性分析见表3,单株结果数与主茎分枝数呈极显著正相关(P<0.01),相关系数为0.808,说明胡麻植株的主茎分枝数对单株结果数影响较大;单株产量与主茎分枝数?单株结果数呈极显著正相关(P<0.01),相关系数分别为0.707?0.870,说明主茎分枝数和单株结果数多的植株单株产量较高;胡麻籽粒产量与主茎分枝数?单株结果数?单株产量呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.665?0.629?0.588;与工艺长度?每果粒数正相关,与株高和千粒重呈负相关,说明主茎分枝数?单株结果数和单株产量是胡麻籽粒产量的主要影响因素,胡麻的主茎分枝数和单株结果数越多,单株产量越高,胡麻的籽粒产量相应就越高。
表3 高亚麻酸突变体材料籽粒产量与农艺性状的相关性分析
注:**表示极显著相关(P<0.01),*表示显著相关(P<0.05)。
2.4 高亚麻酸突变体材料品质性状表现
胡麻高亚麻酸突变体材料7个主要品质性状结果见表4,参试材料的亚麻酸含量为46.06%~56.05%,平均49.82%,亚麻酸含量大于50%的材料有6份,其中Z-M-350的亚麻酸含量为56.05%,极显著高于其他材料(P<0.01),Z-M-585的亚麻酸含量最低,Z-M-350的亚麻酸含量较Z-M-585增加了32.51%;含油率为42.14%~46.00%,平均43.90%,含油率均高于42.0%,其中Z-0-190的含油率最高,极显著高于其他材料(P<0.01),较含油率最低的材料Z-M-415增加了9.16%;粗蛋白含量为23.23%~25.94%,平均24.53%,其中Z-M-416的粗蛋白含量极显著高于其他材料(P<0.01),Z-M-730的粗蛋白含量最低;粗脂肪含量为41.40%~43.53%,平均42.47%,其中Z-M-416的粗脂肪含量显著高于其他材料(P<0.05),Z-M-415的粗脂肪含量最低;油酸含量为27.39%~37.69%,平均31.58%,其中Z-M-416的油酸含量极显著高于其他材料(P<0.01),Z-M-350的油酸含量最低;亚油酸含量为8.72%~17.54%,其中Z-M-865的亚油酸含量最高,显著高于其他材料(P<0.05),Z-M-416的亚油酸含量最低,Z-M-865的亚油酸含量较Z-M-416增加了101.19%;木酚素含量为5.17%~8.89%,平均7.13%,其中Z-M-730的木酚素含量极显著高于其他材料(P<0.01),Z-M-416的木酚素含量最低,Z-M-730的木酚素含量较Z-M-416增加了72.02%。以上结果表明,13份胡麻高亚麻酸突变体材料的含油率均高于42.0%,其亚麻酸含量均在46.00%以上,亚麻酸含量大于50%的材料有6份,其中Z-M-350的亚麻酸含量最高,为56.05%,Z-0-190的含油率最高,Z-M-416的粗蛋白?粗脂肪?油酸含量最高,Z-M-865的亚油酸含量最高,Z-M-730的木酚素含量最高。
高亚麻酸突变体材料的7个主要品质性状(表5)变异幅度介于0.30%~7.68%之间,变异性相对较小,亚油酸的变异系数最大为7.68%,其次为木酚素为2.77%,粗脂肪的变异系数最小为0.30%,各突变体材料的7个主要品质性状变异系数大小依次为:亚油酸>木酚素>亚麻酸>油酸>含油率>粗蛋白>粗脂肪。
表4 高亚麻酸突变体材料7个主要品质性状
3 讨论与结论
3.1 不同高亚麻酸突变体材料籽粒产量及构成因子分析
产量是衡量作物生产性能的重要指标,产量与农艺性状之间存在不同程度的相关关系,孙峰成等[20]对12个玉米群体的主要农艺性状?产量分析结果表明:与玉米产量密切相关的农艺性状为株高?出籽率?行粒数?穗粗和百粒质量;张丽英等[21]研究发现,小麦的单株粒重与穗粒数呈极显著正相关;曹秀霞等[22]研究指出,有效分枝数?单株结果数?单株粒数与单株粒重呈极显著正相关,在单株粒数?单株结果数增加的情况下,可以通过提高有效分枝数来提高单株粒重;张丽丽[23]通过对俄罗斯引进的20份胡麻品种主要农艺性状相关性分析得出籽粒产量与单株果数?主茎分枝数?单株生产力呈显著正相关关系;张炜等[24]研究发现通过提高有效分枝数,可明显提高单株生产力和种子产量?本研究结果表明:13份高亚麻酸突变体材料的籽粒产量为2695.51~3569.07kg/hm2,Z-M-865籽粒产量最高为3569.07kg/hm2;籽粒产量与农艺性状的相关性分析表明,胡麻籽粒产量与主茎分枝数?单株结果数?单株产量呈显著正相关,Z-M-865的单株结果数?每果粒数?单株产量和主茎分枝数在参试材料中均居第一位,其籽粒产量相应最高,说明主茎分枝数?单株结果数和单株产量是胡麻籽粒产量的主要影响因素,胡麻的主茎分枝数和单株结果数越多,单株产量越高,胡麻的籽粒产量相应就越高,这与前人的研究结果[22-24]基本一致。高亚麻酸突变体材料农艺性状及籽粒产量的变异幅度介于5.37%~20.94%之间,单株结果数的变异最大变异系数为20.94%,单株结果数?单株产量?工艺长度?株高?主茎分枝数的变异系数大于10%,变异性较大,说明这5个性状在不同材料间的差异较大,研究结论对于高亚麻酸胡麻品种的农艺性状研究具有一定的指导意义。
3.2 不同高亚麻酸突变体材料籽粒品质性状分析
胡麻籽粒含油率和胡麻脂肪酸组成的主要成分α-亚麻酸是评价胡麻营养价值和品质优良的重要指标,胡麻籽油中的α-亚麻酸既是人体必需的多不饱和脂肪酸,又是人体大脑正常工作的重要不饱和脂肪酸[25],亚麻酸也是胡麻品质改良的主要目标[6]。参试材料的亚麻酸含量为46.06%~56.05%,平均49.82%,亚麻酸含量大于50%的材料有6份,其中Z-M-350的亚麻酸含量为56.05%,极显著高于其他材料(P<0.01),这与廖丽萍[26]测定的胡麻籽粒中亚麻酸含量介于46.98%~53.53%之间的研究结果相一致;参试材料的含油率为42.14%~46.00%,平均43.90%,全部符合DANG等[27]制定的优质亚麻材料成分含量的标准中籽粒含油量高于42.0%即为特异性优质材料的要求;Z-M-416的粗蛋白?粗脂肪?油酸含量最高,分别为25.94%?43.53%?37.69%,Z-M-865的亚油酸含量最高为8.89%,Z-M-730的木酚素含量最高为8.89%。高亚麻酸突变体材料的品质性状变异幅度介于0.30%~7.68%之间,变异系数均小于10%,变异性相对较小,说明这些品质性状在不同材料间的差异较小,试验结论可为胡麻高亚麻酸含量品种选育和深入利用提供优质材料。
本研究通过对引进的胡麻高亚麻酸突变体材料生产性能和品质性状综合分析,发现突变体材料Z-M-865?Z-M-415和Z-M-350在宁夏南部山区的籽粒产量表现较好,含油率高,且亚麻酸含量在50%以上,适宜宁夏南部山区种植。
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文章摘自:钱爱萍,曹秀霞,杨治伟,张炜,不同高亚麻酸突变体材料农艺性状?籽粒产量及品质性状比较,[J]中国农学通报,2024,40(32):30-36。
