赵兴忠 赵小光 王丽萍 穆建新 陈文杰 张 新 刘颢萌 拜仓玲
(陕西省杂交油菜研究中心,杨凌 712100)
油菜、大豆、花生是我国三大油料作物,除此之外还有一些小品种油料作物,如向日葵、芝麻、胡麻、油茶、紫苏等[1],也在我国食用油领域占据着重要地位。紫苏(Perilla frutescensL.Britt.)又名荏子、赤苏、红苏等,为唇形科紫苏属一年生草本植物[2],起源于亚洲东部,有野生型和栽培型,主要生长在热带和温带地区,如日本、韩国以及东南亚的印度、缅甸、印度尼西亚等国家。我国紫苏种植历史悠久,约有2000 年的栽培史[1],种植区域分布较广,北方有东北和西北两个产区,主要以生产食用油为主,同时兼作药用,在南方分布在西南和华南一带,主要以产生药用原料,同时也用来制作香料和食品等[3]。紫苏具有药用、油用、食用以及香料等多种用途,紫苏籽油中富含α-亚麻酸,是目前已知含有α-亚麻酸最高的作物,该脂肪酸具有调节幼儿神经及视力发育、提高智力以及增强人体免疫力等功效[4],因此近年来对紫苏的基础研究及紫苏相关产品的研发与应用,引起国内外学者的广泛关注[5-8]。
我国油葵、芝麻、胡麻等小油料作物都有系统的品种选育研究,也先后审(认)定了适应不同生态区的优良品种,极大地促进了小油料作物产业的发展,提高了产业收益。但同样作为小油料作物的紫苏,其品种选育研究较少,制约我国大面种植紫苏的重要原因就是缺乏优良的紫苏品种,且已有品种在全国范围的适应性较差。在多数紫苏种植区,使用的依旧是农家种,长期只种不选,造成紫苏品种的退化,产量年季波动较大,影响农民种植积极性。陕西省旬邑县、淳化县等渭北地区以及与陕西省毗邻的甘肃庆阳地区,是我国油用紫苏的西北主要产区和优生区,常年紫苏种植面积在2万hm2左右,同样缺乏优良的紫苏品种,至今用的农家种居多,种植效益较低。因此,选育高产、稳产,适用于不同生态地区种植的紫苏新品种,对紫苏生产、功能区优化布局及紫苏产业提质增效具有重要意义。在育种过程中,种质资源是进行种质创新和品种选育的前提,本研究在陕西紫苏主产区对全国各地收集的10 份性状优良的农家种及审定品种进行了农艺性状、品质性状及产量性状的比较分析,探讨不同紫苏资源在当地的适应性,旨在为陕西地区紫苏新品种的选育和推广提供参考。
1.1 供试材料试验材料分别从全国各地收集,均为油用紫苏,共计10 个品种(表1)。试验于2020-2022 年连续3 年在陕西省咸阳市旬邑县散集村进行,4 月中旬播种,田间试验采用随机区组设计,每小区5 行,行长3.0m,行距0.6m,株距为0.35m,3 次重复,所有田间管理措施均采用当地常规管理方法。
表1 供试品种及来源
1.2 试验方法收获前1 周在各小区随机取代表性紫苏植株10 株,考察株高、分枝位、主穗长、茎节数、一次穗数、二次穗数、一次分枝数等农艺性状,取平均数进行统计分析;紫苏成熟时,每小区连续取10 株紫苏单株,统计千粒重,然后取平均值进行统计分析;对每个小区进行单独收获测产,并从混合样品抽取50g 紫苏种子样品用于品质性状检测,按照GB/T 17376-2008《动植物油脂脂肪酸甲酯制备》和GB/T 17377-2008《动植物油脂脂肪酸甲脂的气相色谱分析》规定的方法测定紫苏脂肪酸组分[9],利用德国BRUKER 公司生产的核磁共振仪(NMR)对含油量进行测定[10]。
1.3 数据分析试验数据利用Excel 2003 进行初步整理,然后用SPSS 19.0 数据统计软件进行统计分析。
2.1 不同紫苏品种的农艺性状比较从表2 可以看出,10 个紫苏材料的株高为100.8~168.4cm,平均值136.8cm,宁县紫苏的株高最高,绛县紫苏和吉苏1 号的株高最低,株高最大差值为67.6cm。分枝位为6.1~31.0cm,平均值13.8cm,镇安紫苏的分枝位最高,绛县紫苏的分枝位最低,分枝位的最大差值为24.9cm。主穗长为6.9~22.4cm,平均值15.2cm,吉苏1 号的主穗长最大,吉苏2 号的主穗长最小,主穗长的最大差值为15.5cm。茎节数为7.4~18.2 个,平均值13.0 个,镇安紫苏的茎节数最多,吉苏1 号的茎节数最少,茎节数的最大差值为10.8 个。一次穗数为14.0~27.8 个,平均值23.0 个,正宁紫苏的一次穗数最多,吉苏1 号的一次穗数最少,一次穗数的最大差值为13.8 个。二次穗数为20.9~122.2 个,平均值73.6 个,镇安紫苏的二次穗数最多,绛县紫苏的二次穗数最少,二次穗数的最大差值为101.3 个。总穗数为35.2~149.4 个,平均值96.4 个,镇安紫苏的总穗数最多,绛县紫苏的总穗数最少,总穗数的最大差值为114.2 个。一次分枝数为15.4~25.8 个,平均值19.5 个,正宁紫苏的一次分枝数最多,亳州紫苏的一次分枝数最少,一次分枝数的最大差值为10.4 个。生育期为142~190d,平均值170.1d,镇安紫苏的生育期最长,绛县紫苏和吉苏2 号的生育期最短,生育期的最大差值为48d。从上可以看出,镇安紫苏属于晚熟品种,植株比较高大,而绛县紫苏、吉苏1 号、吉苏2 号属于早熟品种,株高穗数、茎节数等都比正常品种低。
表2 紫苏品种的农艺性状
2.2 不同紫苏品种的品质性状比较油料作物的主要作用就是生产食用油,所以含油量是品种选育的一个重要品质性状,也是审定品种的主要指标。从表3 可以看出,含油量在36.53%~46.63%之间,变化范围较大,平均值为42.75%,散集紫苏的含油量最高,镇安紫苏的含油量最低,最大差值为10.10个百分点。棕榈酸和硬脂酸属于饱和脂肪酸,棕榈酸的含量差异较小,介于5.78%~6.26%之间,平均值为6.06%,镇原紫苏的棕榈酸含量最高,宁县紫苏的棕榈酸含量最低,最大差值为0.48 个百分点。硬脂酸含量介于1.73%~2.53%之间,平均值为2.00%,亳州紫苏的硬脂酸含量最高,镇安紫苏的硬脂酸含量最低,最大差值为0.80 个百分点。油酸、亚油酸和亚麻酸属于不饱和脂肪酸,对人体健康有重要作用,油酸含量介于17.67%~22.21%之间,平均值为19.54%,吉苏1 号的油酸含量最高,吉苏2 号的油酸含量最低,最大差值为4.54 个百分点。亚油酸含量介于9.05%~11.25%之间,平均值为10.23%,吉苏2 号的亚油酸含量最高,亳州紫苏的亚油酸含量最低,最大差值为2.20 个百分点。亚麻酸含量介于56.83%~63.56%之间,平均值为60.99%,吉苏2 号的亚麻酸含量最高,吉苏1 号的亚麻酸含量最低,最大差值为6.73 个百分点。
表3 紫苏品种的品质性状 (%)
2.3 不同紫苏品种的产量分析作物的收获产量是衡量品种优劣的最终指标,从表4 可以看出,10个紫苏品种之间的产量差异比较大,变化范围为55.81~92.57kg/667m2,平均值为74.52kg/667m2,散集紫苏的产量最高,绛县紫苏的产量最低,最大差值为36.76kg/667m2。3 个早熟品种(绛县紫苏、吉苏1 号、吉苏2 号,下同)的平均产量为57.77kg/667m2,而另外7 个品种的平均产量则为81.70kg/667m2,所以生长周期的差异对产量的影响比较明显。从表4 可以看出各品种的千粒重差异,变化范围在2.73~4.85g之间,平均值为3.50g,正宁紫苏的千粒重最高,绛县紫苏的千粒重最低,最大差值为2.12g。3 个早熟品种的平均千粒重为2.81g,而另外7 个品种的平均值则为3.79g。通过以上分析可以看出,千粒重与产量的变化规律是一致的,因为早熟品种的生育期较短,营养物质积累没有正常品种高,所以产量明显低于正常品种。然而镇安紫苏虽然生育期最长,但是营养体过于旺盛,经济系数低,造成植株的千粒重较低,因此产量仅有71.22kg/667m2,也低于正常品种。
表4 紫苏品种的产量和千粒重
紫苏作为我国的特色油料作物,亚麻酸含量超过了60%,远高于其他油料作物,并且在食用、药用、保健等方面也发挥着重大作用,近年来对紫苏的商业开发越来越多,产业发展规模日益扩大。如何提高当地紫苏产量,扩大种植面积,关键在于有针对性地根据各种质资源的综合性状进行改良,加强对有益性状的选择,降低不利性状的影响。
本研究分别比较了10 个紫苏品种的农艺性状、品质性状和产量性状,结果表明,绛县紫苏、吉苏1号、吉苏2 号作为早熟品种,平均生育期为143d,而正常农家种的平均生育期为182d,两者相差了39d。由于生育期减少了1 个多月,因此早熟品种的植株明显矮小,株高、分枝位、茎节数、总穗数一般低于正常品种,产量三要素中的千粒重也低于正常品种,所以在相同种植模式下最终产量较低。然而吉苏1 号和吉苏2 号作为审定品种,生育期变短,植株矮化,易于开展机械化收割,且可以通过开展栽培试验,进行密植来弥补产量的缺陷,在当今劳动力缺乏的时期,是未来紫苏育种的大方向。所以在当地紫苏品种选育的过程中,应加强对农家种的植株高度、分枝角度以及生育期的选择。
农家种由于长期的自然选择,植株较高大,且陕西紫苏主产区位于西北旱塬,年降水少,农作物无法灌溉,因此紫苏的抗旱能力较强,但是对降雨较为敏感,容易在降雨较多年份发生倒伏,不利于收获。如果降雨发生在花期,容易造成花器发育受阻,无法结实。农家种的生育周期较长,从4 月份播种到10月份收获,长达6 个月左右,在苗期和成熟期都有可能受到霜冻,造成产量大幅度降低甚至绝收,因此当地紫苏的产量年季波动较大,影响农民的收益。所以科研人员应借鉴外来审定品种的优势性状,在农家种的改良中对生育期、株高等农艺性状进行改良,从而选育出优良品种,只有紫苏产量高产稳产,才能被农民接受,从而促进紫苏产业的发展。