一种油菜氮高效种质的筛选及油菜氮高效品种的选育方法
技术领域
本发明属于农作物育种技术领域，具体涉及一种油菜氮高效种质的筛选及油菜氮高效品种的选育方法。
背景技术
油菜是我国重要的油料作物，我国栽培的油菜主要有甘蓝型油菜,白菜型油菜和芥菜型油菜三种类型。我国每年消耗大量植物食用油，油菜成为保障中国植物食用油供给安全最重要的油料作物。油菜需肥量大，在生产中化肥投入较多，但肥料利用率较低，不仅造成资源浪费，而且带来农业面源污染潜在风险。目前，提高油菜的肥料利用效率尤其是氮肥利用率已成为植物营养学领域的研究热点。
氮肥的施用对提高油菜单位面积产量起了巨大的作用。但随着单位面积产量的提高，氮肥的施用量呈现出不断增加的趋势。氮肥的过量施用给油菜生产带来了一系列的问题：一是植株体内含糖量相对不足，茎杆中的机械组织不发达，容易造成倒伏，病虫害侵害和后期贪青，导致产量下降，过量施用氮肥在后期也会使油菜出现二次开花现象。二是造成品质降低，提高施肥水平，虽然提高了籽粒蛋白质含量，但降低了含油量和出油率。三是单位氮素生产效率低下，增加了成本，降低了油菜栽培的效益。四是产生了如水体富营养化，地下水硝态盐含量增加，土壤、大气和地下水体污染等一系列的环境与生态问题。在同等条件下，与氮肥利用率低的种质相比，氮高效种质可以施用较少的氮肥而获得较高的产量，同时，减少氮肥的施用量又可以降低土壤中没有被利用的氮肥污染环境的风险，还可以节约种植成本。因此，氮高效油菜种质的筛选和氮高效油菜品种的选育是进一步提高油菜种植面积、保障植物食用油安全的重要举措，也是促进资源高效利用、提高生产经济效益、实现油菜可持续发展的重要途径。
当前，氮高效油菜种质选育中，一般是在油菜苗期或成熟期取样测定油菜氮素含量，计算氮素吸收利用效率，然后比较氮素吸收利用效率的高低，将氮素吸收利用效率高的油菜品种与现有优质高产油菜品种杂交选育，但由于要测定氮素效率，这对育种工作增加了较为复杂的程序，在品种改良工作中增加了难度，阻碍了氮高效油菜品种选育效率的提高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的氮高效油菜种质选育过程复杂、效率低等缺陷，从而提供一种油菜氮高效种质的筛选方法及油菜氮高效新品种的选育方法。
为此，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种油菜氮高效种质的筛选方法，包括如下步骤：
田间种植：将生育期基本一致的油菜种质以及已知的氮高效种质和已知的高产种质在低氮水平下集中在田间种植，在苗期、薹期、成熟期分别对所有油菜种质材料进行根茎粗、地上部干物质重的测定；
种质预选：将上述步骤获得的测定数据进行方差分析和显著性检验，筛选出根茎粗、地上部干物质重比所有供试油菜种质同一测定时期均值高10％以上，且与已知的氮高效种质、已知的高产种质有显著性差异的油菜种质；
种质确定：在油菜正常施氮水平下，将所述种质预选步骤中筛选出的油菜种质和已知的高产种质进行集中种植，在成熟期筛选出根茎粗、地上部干物质重、单株有效角果数及单株籽粒产量都比已知的高产种质高5％以上，品质性状均达标且抗倒伏的油菜种质，即为油菜氮高效种质。
进一步地，所述已知的氮高效种质为湘油15，甘蓝型油菜13号，H6中的一种；
所述已知的高产种质为中双11号，赣油杂8号，中油杂19中的一种。
进一步地，所述田间种植步骤中低氮水平的施氮量比所述种质确定步骤中的正常施氮水平的施氮量低8kg/亩以上。
进一步地，所述田间种植步骤中的施氮量为2-4kg/亩；
所述种质确定步骤中的施氮量为当地常规种植大田推荐使用施氮量，如江西推荐用量为11-13kg/亩。
进一步地，所述品质性状的筛选标准为含油量高于42％，硫代葡萄糖甙含量低于40μmol/g且芥酸含量低于1％。
进一步地，所述备选油菜种质为甘蓝型油菜种质，白菜型油菜种质或芥菜型油菜种质。
本发明还提供一种油菜氮高效品种的选育方法，包括如下步骤：
将按照上述筛选方法筛选出的油菜氮高效种质进行杂交改良，对杂交改良后代进行小孢子培养或连续自交，筛选，得到油菜氮高效品种。
进一步地，所述小孢子培养的步骤包括：将杂交改良后代进行小孢子培养，获得加倍后的小孢子苗在田间种植，收获DH系种子，将DH系种子在田间种植，生育期间考察根茎粗、地上部干物质重、单株有效角果数及单株籽粒产量、抗倒伏性和含油量、硫代葡萄糖甙含量、芥酸含量等指标，筛选出油菜氮高效品种。
进一步地，所述连续自交的代数为7-9代，生育期间考察根茎粗、地上部干物质重、单株有效角果数及单株籽粒产量、抗倒伏性和含油量、硫代葡萄糖甙含量、芥酸含量指标，筛选出油菜氮高效品种。
进一步地，所述筛选标准为成熟期筛选根茎粗、地上部干物质重、单株有效角果数及单株籽粒产量都比已知的高产种质高5％以上；且含油量高于42％，硫代葡萄糖甙含量低于40μmol/g，芥酸含量低于1％的油菜品种。
进一步地，所述田间种植和集中种植的水肥管理均为常规操作，区别在于施氮量的控制。整体施肥原则为：重施底肥、增施磷钾肥、必施硼肥。
进一步地，所述田间种植步骤中，以纯N计，每亩大田施用氮肥2-4kg；以P2O5计，每亩大田施用磷肥5-7kg；以K2O计，每亩大田施用钾肥5-7kg；每亩大田施用硼砂1.5-1.6kg。所述集中种植步骤中，以纯N计，每亩大田施用氮肥11-13kg；以P2O5计，每亩大田施用磷肥5-7kg；以K2O计，每亩大田施用钾肥5-7kg；每亩大田施用硼砂1.5-1.6kg。
进一步地，每亩大田中，所述氮肥中60wt％的氮肥作为底肥、20wt％的氮肥作为苗肥、20wt％的氮肥作为薹肥；
所述磷肥全部作为底肥；
所述钾肥中70wt％的钾肥作为底肥、30wt％的钾肥作为薹肥；
所述硼砂中90wt％的硼砂作为底肥，10wt％的硼砂作为薹肥，叶面喷施。
进一步地，田间种植和集中种植时，株距10cm，行距33cm。
本发明中，
根茎粗：指植株茎杆子叶节基部的直径，一般用游标卡尺测定。
油菜氮高效种质(品种)：在低氮下具有较高的氮素吸收效率且在适宜氮肥用量下具有较高的氮肥利用效率和较高的油菜籽粒产量的油菜种质(品种)。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的油菜氮高效种质的筛选方法，包括田间种植，种质预选和种质确定等步骤，本发明首次提出基于油菜根茎粗和地上部干物质重等表型性状的油菜氮高效种质的筛选方法，与传统的氮高效油菜种质筛选方法相比，一方面减少了测定氮素含量测定费工费力费财的较为复杂的程序；另一方面本方法具有可量化、可机械重复、选择高效、易于实施且成本较低等优点。
本发明提供的油菜氮高效种质的筛选方法，所述种质确定步骤中的施氮量为当地常规种植大田推荐使用施氮量。如此设置，具有与当地生产应用实际相结合效果。
2.本发明提供的油菜氮高效品种的选育方法，包括田间种植，种质预选，种质确定和杂交改良等步骤，首次提出基于油菜根茎粗和地上部干物质重等表型性状的油菜氮高效品种的选育方法，与传统的氮高效油菜品种的选育方法相比，一方面减少了测定氮素含量测定费工费力费财的较为复杂的程序；另一方面本方法具有可量化、可机械重复、非转基因技术、不存在风险、选择高效、易于实施且成本较低等优点。
本发明所提供的油菜氮高效品种的选育方法，选育出来的油菜品种，性状稳定，重复性强，与湘油15号相比，氮素吸收利用效率为46.36％，提高了7.27％；油菜籽粒产量为146.32kg/亩，提高了8.22％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的油菜氮高效品种选育方法的流程图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供一种油菜氮高效种质的筛选及油菜氮高效品种的选育方法，包括以下步骤：
田间种植：选择自有或引进的生育期基本一致的甘蓝型油菜种质96份(包括氮高效品种湘油15号和高产品种中双11号，具体见表1)，于2012年10月上旬将所有种质在当地(江西省南昌市)排水良好的水稻田播种(水稻田为种植了一季氮肥减半的中稻田)。每亩施纯氮3kg，磷(P2O5)6kg，钾(K2O)6kg，硼砂1.5kg。其中，氮肥60％底施，苗肥和薹肥各20％；磷肥全部底施；钾肥70％底施，30％作薹肥；硼砂1.35kg底施，150g蕾薹期叶面喷施。利用油菜播种机(不加入种子)一次性完成试验田的施肥、翻耕、开沟、作厢后，开横沟播种，每个种质播种6-8行，行距33cm，株距10cm，重复3次。
表1供试甘蓝型油菜种质
种质预选：2012年12月中旬，在苗期将每个重复的每个种质分别选典型植株6株为样本，拿回实验室内测量根茎粗后，立即放入烘箱在105℃烘30分钟后将温度降低到75℃后烘干后称重，筛选出根茎粗、地上部干物质重比所有备选油菜种质同一测定时期均值高10％以上，且与对照湘油15号、中双11号有显著性差异的油菜种质，包括有Monty、陕油8号选、Surpass 440、金油15、黄023、宁油16号，具体结果见表2。2013年2月中旬，在薹期将每个重复的每个种质分别选典型植株6株为样本，拿回实验室内测量根茎粗后，立即放入烘箱在105℃烘30分钟后将温度降低到75℃后烘干后称重，筛选出根茎粗、地上部干物质重比所有备选油菜种质同一测定时期均值高10％以上，且与对照湘油15号、中双11号有显著性差异的油菜种质，包括有金油15、Monty、陕油8号选、Surpass 440、黄023、宁油16号，具体结果见表3。2013年5月初，在成熟期将每个重复的每个种质分别选典型植株6株为样本，挂上标签，放入挂藏室通风晾干后于6月中旬测量根茎粗后，装袋放入烘箱在75℃烘干后分别称重，筛选出根茎粗、地上部干物质重比所有备选油菜种质同一测定时期均值高10％以上，且与对照湘油15号、中双11号有显著性差异的油菜种质，包括有Monty、陕油8号选、Surpass 440、金油15、黄023，具体结果见表4。在苗期、薹期和成熟期根茎粗、地上部干物质重比所有备选油菜种质同一测定时期均值高10％以上，且与对照湘油15号、中双11号有显著性差异的油菜种质Monty、陕油8号选、Surpass 440、金油15、黄023集中种植复选鉴定。
表2苗期调查结果
注：同列不同小写字母表示差异达5％显著水平。
表3薹期调查结果
注：同列不同小写字母表示差异达5％显著水平。
表4成熟期调查结果
注：同列不同小写字母表示差异达5％显著水平。
种质确定：2013年10月将预选的种质Monty、陕油8号选、Surpass 440、金油15、黄023和对照品种中双11号在当地排水良好的水稻田播种。每亩施纯氮12kg，磷(P2O5)6kg，钾(K2O)6kg，硼砂1.5kg。其中，氮肥60％底施，苗肥和薹肥各20％；磷肥全部底施；钾肥70％底施，30％作薹肥；硼砂1.35kg底施，150g蕾薹期叶面喷施。利用油菜播种机(不加入种子)一次性完成试验田的施肥、翻耕、开沟、作厢后，开横沟播种，每个种质播种10行，行距33cm，株距10cm，重复3次。2014年5月成熟期每个种质选典型植株10株为样本，挂上标签，放入挂藏室通风晾干后于6月中旬考查根茎粗、地上部干物质重、单株有效角果数及单株籽粒产量等性状，具体结果见表5。筛选出Monty和陕油8号选两个根茎粗、地上部干物质重、单株有效角果数及单株籽粒产量都比对照中双11号高5％以上的油菜种质，即为氮高效种质。
表5种质确定调查结果
杂交改良：2014年5月将预选种质Monty、陕油8号选、Surpass 440、金油15、黄023在异地青海省西宁市按常规栽培技术种植于试验田，每个品种播种2行，每行定苗10株，2014年7月开花时选择确定的氮高效品种Monty、陕油8号选开展正反交，配置Monty×陕油8号选、陕油8号选×Monty两个杂交组合。2014年10月把配置好的Monty×陕油8号选、陕油8号选×Monty两个杂交组合得到的F1代种子每个按照种质确定步骤的方法在江西南昌种植6行，2015年2月蕾薹期选择优良单株做小孢子培养。然后将经过加倍后的小孢子苗在田间种植，套袋收获加倍后的Monty×陕油8号选(Z1)DH系种子53份和加倍后的陕油8号选×Monty(Z2)DH系种子34份，2016年10月直接按照种质确定步骤的方法将获得的每份DH系种子在江西南昌种植6行，生育期间考察产量、抗逆性，对含油量和硫代葡萄糖甙含量、芥酸含量两项品质指标等进行分析，剔除硫代葡萄糖甙含量低于40μmol/g且芥酸含量低于1％和含油量低于42％的DH系，最后优选出Z1-27和Z2-19 DH系，确定为氮高效油菜品种，可直接应用于氮高效品种选育；
同时，2015年6月分别收获两个组合的F2代种子，2015年10月直接按照种质确定步骤的方法将两个组合的F2代种子每个分别按照种质确定步骤的方法混合起来在江西省南昌市播种，每个F2组合种植面积150m2，每个组合种植不少于5000株。考察单株籽粒产量、抗倒性，结果Monty×陕油8号选优选单株225个，陕油8号选×Monty优选单株213个，将两个组合的优选单株集中种植进行筛选，连续自交、品质及综合性状选择直到F8代，对含油量和硫代葡萄糖甙含量、芥酸含量两项品质指标等进行分析，剔除硫代葡萄糖甙含量低于40μmol/g且芥酸含量低于1％和含油量低于42％的品系，最后优选出19XY196(来源于Monty×陕油8号选)和19XY384(来源于陕油8号选×Monty)，确定为氮高效油菜品种，可直接应用于氮高效品种选育。
将本实施例选育出来的氮高效油菜品种，按照种质确定步骤的方法在当地10月10日左右种植，成熟后收获油菜籽粒，经观察性状稳定，重复性强，与湘油15号相比，氮素吸收利用效率平均为46.36％，提高了7.27％；油菜籽粒产量平均为146.32kg/亩，提高了8.22％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
