芥菜种质资源耐抽薹性评价及相关生理指标测定

刘志新，姚培杰，李永威，刘兴，万正杰

（华中农业大学园艺林学学院/园艺植物生物学教育部重点实验室，湖北武汉，430070）

芥菜原产于我国，属于十字花科芸薹属作物，分为根、茎、叶、薹等四大类16个变种[1]，是我国重要的鲜食蔬菜和精深加工蔬菜之一，全国各地均有栽培，其中，以西南、华中、华东、华南等15个省份栽培最为集中[2，3]。芥菜在我国长江流域和高山地区栽培时，易受低温影响，提前抽薹开花，影响芥菜的产量和品质，因此，耐先期抽薹是芥菜类蔬菜的主要育种目标，国内已开展大量的耐先期抽薹相关研究，其中，大多为优化栽培技术的研究，对耐抽薹芥菜遗传育种报道较少。

对芥菜种质资源进行系统的耐抽薹性评价是芥菜耐抽薹遗传育种的基础[4]，十字花科作物耐抽薹性鉴定方法早有报道，余阳俊等[5]以7个大白菜品种为试验材料，研究大白菜耐抽薹性评价指标，得到显蕾期、短缩茎（薹）长、抽薹指数均可作为耐抽薹性的评价指标。惠麦侠[6]通过测定种芽中过氧化物酶（POD）活性、可溶性蛋白含量来鉴定植株耐抽薹性。本试验将具有不同遗传背景的42份芥菜种质种植于恩施高山地区，测定与抽薹相关的农艺性状，采用相关性分析、聚类分析、隶属函数分析、主成分分析综合评价芥菜的耐抽薹性[7]，并对具有极端抽薹性状的3份芥菜种质进行室内生理指标检测，简化鉴定耐抽薹种质的方法，旨在为今后芥菜耐抽薹育种工作奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为耐抽薹性不同的42份芥菜材料（表1），由华中农业大学十字花科蔬菜遗传育种课题组提供。

表1 供试材料

1.2 试验方法

试验于2020年6月3日至8月23日在建始县花坪镇蔬菜基地进行，参试的42份芥菜材料均于6月3日播种，每个品种3次重复，完全随机区组设计，每小区种植20株，行距0.25 m，株距0.2 m，生长期间正常水肥管理。7月20日，材料开始抽薹后，每隔1 d观察植株抽薹、显蕾、开花情况，并测定植株主薹高、花茎颜色、花色等。

1.3 性状调查标准

抽薹期：播种至小区50%的植株抽出长2 cm以上花薹的天数；现蕾期：播种至小区50%植株肉眼可见花蕾的天数；开花期：播种至小区50%植株第1朵花开放的天数；主薹高：植株开放第一朵花前，测量花茎基部到顶部的长度（cm）；单株薹数：开花期，单株植物抽出的花薹总数[8]。

花茎颜色：抽薹期，植株抽生出的花薹表皮的颜色（1—黄绿；2—浅绿；3—绿；4—紫；5—紫绿）；花色：盛花期，植株当天开放花朵花瓣的颜色（0—浅黄；2—黄；3—深黄；4—黄绿）。

正负相关的隶属度依据下列公示计算：Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）；式中，Uij表示i种类j指标的耐抽薹性隶属函数值；Xij表示i种类j指标的测定值；Xjmin表示所有种类j指标的最小值；Xjmax表示所有种类j指标的最大值；i表示某份材料；j表示某项指标[9]。同时，按照隶属度将耐抽薹性分为5组：0～0.19为极不耐抽薹（susceptible，S），0.20～0.39为不 耐 抽 薹（low tolerance，LT），0.40～0.59为中等耐抽薹 （middle tolerance，MT），0.60～0.79为耐抽薹（tolerance，T），0.80～1.00为极耐抽薹（high tolerance，HT）[9]。

1.4 生理指标测定方法

试验于2020年6月18日开始，在42份芥菜材料中，选出耐抽薹能力差异较大的芥菜自交系品种3份：206-144（易抽薹）、206-124（耐抽薹）、206-102（极耐抽薹），每份材料取种子50 g在室温下浸种，均匀放置于铺有湿润滤纸的培养皿内，3次重复。培养皿置于28℃恒温培养箱中催芽24 h，后转移到4℃冰箱中进行春化处理，低温处理时长分别为5、10、15、20 d，随后测定萌动种子中可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、过氧化物酶活性以及相对电导率。

可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法测定；可溶性糖采用蒽酮比色法测定；过氧化物酶活性采用愈创木酚法测定；相对电导率使用电导仪测定后计算获得；测定方法参照《植物生理生化实验原理和技术》[10]。

1.5 数据处理

采用SPSS 22.0软件对试验数据进行统计分析，进行方差分析时，假定方差齐性选择LSD和Waller-Duncan 2种方式。

2 结果与分析

2.1 芥菜耐抽薹相关性状的相关性分析

如表2所示，抽薹期、显蕾期、开花期之间呈极显著正相关，其中，显蕾期和抽薹期的相关系数为0.996，观察现蕾期是极为可靠的办法，可用于评价芥菜的耐抽薹性。

表2 芥菜耐抽薹相关性状的相关性分析结果

2.2 芥菜耐抽薹相关性状的主成分分析

对耐抽薹相关性状进行主成分分析（表3），结果显示，前3项成分包含了80.69%的信息，基本能反映芥菜品种的耐抽薹性。进一步分析了耐抽薹相关性状与主成分之间的向量关系（表4），可以看出，第1主成分主要包含了抽薹期、现蕾期、开花期3个指标，描述了植株的抽薹时间；第2主成分和第3主成分则包含了其他4个指标，描述植株花薹的生长状况。

表3 芥菜耐抽薹相关农艺性状的主成分分析结果

表4 芥菜耐抽薹相关性状与主成分之间的向量关系

2.3 芥菜种质的耐抽薹能力评价

对主成分分析筛选出来的3个指标（抽薹期、现蕾期、开花期）进行平均隶属度的计算，并用平均隶属度来评价芥菜材料的耐抽薹能力。从表5中可以看出，42份材料中有12份极耐抽薹（HT）、4份耐抽薹（T）、6份中等耐抽薹（MT）、6份不耐抽薹（LT）、14份极不耐抽薹（S）。其中，极耐抽薹材料以分蘖芥菜为代表，抽薹晚；极不耐抽薹材料以客家芥和水东芥为代表，抽薹时间早，耐抽薹能力弱。

表5 42份芥菜材料的平均隶属度及其耐抽薹性

2.4 芥菜耐抽薹相关性状的聚类分析和抽薹等级间的多重比较分析

利用SPSS 22.0软件对42份芥菜材料的耐抽薹相关农艺性状进行系统聚类，划分为四大组群，结果如图1所示，第Ⅰ类群以分蘖芥菜为代表，包含12份材料，这一类材料抽薹晚，耐抽薹能力强。第Ⅱ类群以榨菜为代表，包含部分大叶芥和宽柄芥，共计14份材料，这一类材料耐抽薹能力较强，但不及分蘖芥菜。第Ⅲ类群包含4份材料，为大叶芥和榨菜，耐抽薹能力一般。第Ⅳ类群包含12份材料，耐抽薹能力较弱，可进一步细分为2个亚群，第1亚群包含6份材料，以客家芥为代表；第2亚群包含6份材料，以水东芥菜为代表。这与隶属函数分析法所得出的结果基本一致，说明采用平均隶属度和聚类分析均可有效评价芥菜的耐抽薹性。对4个类群抽薹期、现蕾期、开花期进行多重比较分析，结果如表6所示，耐抽薹能力强的第Ⅰ类群抽薹时间平均为73.5 d，耐抽薹能力弱的第Ⅳ类群抽薹时间平均为60.08 d。

表6 芥菜耐抽薹主要农艺性状多重比较结果

图1 42份芥菜材料耐抽薹相关性状的聚类分析结果

2.5 芥菜耐抽薹相关生理指标测定

在42份芥菜材料中，选出耐抽薹能力差异较大的芥菜自交系206-144（早抽薹）、206-124（中间型）、206-102（晚抽薹）萌动的种子经过不同时间的低温处理，测定其可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、POD活性、相对电导率，结果如表7所示，可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、相对电导率3个指标的变化情况与不同低温时长处理没有明显的关系，不能作为植株耐抽薹能力的鉴定指标；5个不同低温时长处理下，POD活性均为耐抽薹>中间型>不耐抽薹；以上结果表明，耐抽薹性越强的芥菜品种，其萌动种子中的POD活性越高。

表7 芥菜耐抽薹相关生理指标随低温处理时间的变化

3 结论与讨论

本试验采用耐抽薹相关农艺性状和生理指标相结合的方式，对芥菜抽薹相关性状的7项指标进行了相关性和主成分分析，结果表明，抽薹期、现蕾期、开花期3项指标之间两两呈现极显著相关性，且3个指标的主成分累积贡献率达80.69%，3项指标中任意一个都可用于描述植株的耐抽薹性，这与张素君等[8]的研究结果一致，主薹高等性状与抽薹时间没有明显的相关性，不适合作为快速鉴定芥菜耐抽薹性的生理指标，在实际生产中，现蕾期和开花期的观测相对繁琐，而抽薹期的观测较为方便。

试验测定了4℃低温处理下萌动的种子可溶性蛋白、可溶性糖含量及POD活性、相对电导率4项指标，结果发现，可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、相对电导率3个指标与不同低温时长处理间没有明显的关系；4℃低温处理下，不同低温时长处理，POD活性均为耐抽薹>中间型>不耐抽薹。在大白菜耐抽薹性鉴定试验中，杨勇[11]发现大白菜的耐抽薹性越强，POD活性越低的规律，而惠麦侠[6]在大白菜耐抽薹鉴定实验中发现，当春化时间大于20 d时，耐抽薹性强的材料的POD活性开始高于耐抽薹性弱的材料，这些与本试验的结果存在很大差异，可见，春化期间，植物体内POD活性的变化是一个很复杂的过程，即便是同一种植物，都很难得到一致的结论，需进一步深入研究。

综上所述，在鉴定芥菜品种的抽薹性时，植株的抽薹期和萌动种子中的POD活性可作为可靠指标，这对耐抽薹育种工作有一定指导意义。此外，种芽中POD活性可作为筛选耐抽薹品种的依据，对芥菜的实际生产有重要意义。