2007第3期油菜的品种改良
作物研究15
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油菜的品种改良
傅 廷 栋
(华中农业大学, 武汉 430070)
摘 要:目前我国油菜面积、总产比20世纪50-60年代分别增了三倍多和十倍多。油菜品种面临重大改革:“双高”品种改革为“双低”品种; 常规品种改革为杂交种; 低油份品种改革为高油分品种; 高杆品种改革为半矮杆、适宜机械化耕作的品种。目前双低品种及杂交种的面积分别占我国油菜总面积的70%和60%。本文着重论述了油菜品质改良的目标、进展及成果, 并预测了我国油菜生产与研究的发展方向。关键词:油菜; 生产概况; 品质改良
中图分类号:S565103 文献标识码:A 文章编号:1001-5280(2007) 03-0159-04
1 前 言
20世纪80年代以来, 特别是20世纪90年代, 中
①双低油菜油的品, , , 低硫, , 效益好。②油菜是多(油料、饲料、能源、肥料、蜜源、观景等等) 。③油菜是用地养地相结合的作物, 在轮作中有重要地位; 油菜后种水稻比小麦后种水稻, 水稻增产15%。④油菜是长江流域冬季作物, 与粮食争地的矛盾较少; 目前我国油菜面积约0107亿h m , 估计还有0107亿hm 冬闲田可发展油菜生产。
目前油菜品种面临的重大改革是:①是双高(高芥酸、高硫苷含量) 改革为双低(低芥酸、低硫苷含量) 品种, 芥酸含量由40%～50%降至1%左右,
平均总产
(万t ) [***********][***********][***********][**************]3
2
2
国油菜生产迅速发展。20世纪50-60年代, 年均种植面积为16617～200万h m , ～2000年以来, h 1300万t, 10倍多。目
2
0122～0125亿h m , 年总产约2400～2700万t 。目前我国油菜面积和总产约占世界30%, 是最大的油菜生产国; 长江流域面积、总产约占
2
世界的四分之一, 是最大的油菜产区。
表1 中国油菜的面积与产量
年份
1950-591960-691970-791980-891990-[***********]20042005
平均种植面积
(百万h m 2) [***********][***********][***********]8
平均单产
(kg/h m 2) [***********][***********][***********]312179310
食用菜油品质得到根本性的改良; 硫苷含量由菜饼μg 分子/g 降至菜饼30μg 分子/g, 使不宜作100～150
饲料的菜籽饼变成优质饲料源。②是常规品种改革为杂交种, 一般杂交种比常规品种增产15%～20%; “双低+杂优”, 选育双低杂交种, 是当前国内外油菜育种的主攻方向。目前我国杂交种种植面积已超过总面积的60%(其中双低杂种的50%) , 我国油菜杂种优势利用研究处于国际领先水平。③是低含油量品种改革为较高含油量品种:长江流域由含油量40%左右提高到42%～45%, 将来可达48%以上; ④是株型高大的品种改革为半矮杆、适于密植、机械化栽培的品种。
近年育成的油菜杂交种90%以上为双低杂交种。不但产量增加约20%, 而且品质得到根本性的改变, 说明油菜是近年来遗传改良效果最显著的大田作物。
收稿日期:2007-7-17
作者简介:傅廷栋(1938—) , 男, 广东郁南人, 中国工程院院士, 发展中国家科学院(T WAS ) 院士; 主要从事油菜的杂种优势及利用研究。
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½ö¹ÆÀ¹À¡£油菜的品种改良
表2 双高常规品种与双低杂交种产量、品质对比
2007(3)
品种双高品种“中油821”双低杂交种
产量
(%) 100120
含油量
(%) 4040～42
硫苷
(μmol/g饼)
12020～28
芥酸
(%) 42015
油酸
(%) 1762～65
亚油酸
(%) 1318
亚麻酸
(%) 1010
表3 油菜食用油品质育种的目标
芥酸(%) 廿碳烯酸(%) 油酸(%) 亚油酸(%) 亚麻酸(%) 饱和脂肪酸(%) 硫甙(苷) μmol/g(饼) 种子粗蛋白质(干基%) 长江流域含油量传统品种
40～5010～1515～2010～1510左右7左右
55>20～2510
进一步要求达到的目标
0107510～1525>42～45
2 211 油菜品质改良的目标
提高含油量有很大的潜力。在现有的品种中分离高油份的材料是可能的:单株定向选择高油份的材料, 在一定范围内不影响产量, 可能得到含油量和产量的同时提高, 含油量的选择效果往往高于单株产量的选择效果。据前苏联学者估计, 油菜含油量将来可能达到65%～70%, 其根据是:①含油量与含糖量不同, 糖溶于水, 糖份含量太高, 必然影响细胞液的浓度, 影响细胞的正常代谢, 因此自然界植物含糖量超
过20%是很少的(甘蔗为13%～) ; 量却不同, 因油份不溶于水, , 有一定范围的油份含量增加, 谢。②, 根据自然平衡进化的原理, 65%～70%的油菜品种是可能的。③根据前苏联从20世纪50-70年代向日葵含油量改良的事实, 向日葵品种平
综合起来, 食用油菜品质育种的主要目标是:“三高”, 即高油份、高油酸、高蛋白含量; “四低”, 即低芥酸、低亚麻酸、低饱和脂肪酸和低硫苷含量。
212 关于提高含油量的遗传改良
根据中国农科院油料作物研究所对我国832份油菜品种资源的分析结果表明, 我国现有品种资源含油量的变异范围从26%至51%(大多数品种都在38%～42%) 之间, 4份含油量超过50%的品种均是西藏和云贵高原的品种。欧洲、加拿大油菜品种油份含量较高, 一般在43%～45%之间, 但年份间差别很大,
如加拿大19984110%, 1999年为。瑞典O lss on ) 52%53%的品种。
均含油量从28%提高到56%, 高的达70%。
选育黄籽油菜是提高含油量的重要途径之一。加拿大白菜型黄籽油菜比黑籽油菜油份高117%～410%, 纤维素含量低412%～510%, 蛋白质含量高319%～512%。过去只有白菜型、芥菜型油菜有黄籽
、华中农54%的材料。当然, 高油份含量只是优良品种的一个重要性状, 而且年份间气候变化, 对含油量也有影响, 品种能否在生产上大面积推广, 还要通过区域试验, 全面鉴定其抗性、产量、品质等。
品种, 1975年刘后利教授在国内首次发现黄籽甘蓝型油菜材料并育成“华黄1号”, 目前西南农业大学、华中农业大学、湖南农大、陕西农垦中心等都育
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成一批双低黄籽材料。我国甘蓝型黄籽油菜的研究倍受国外同行的关注, 预计我国双低黄籽品种将在3年内应用于大面积生产。
213 食用菜油脂肪酸组成的遗传改良
亚麻酸就是阻止减饱和作用继续进行。Stefanss on 等1956年发现低芥资源L iho, 1964年育成第一个低芥
酸品种O r o 。从此利用L iho 这一低芥酸源育成的品种, 迅速遍及世界各国。Manit oba 大学从德国引进低
亚麻酸资源(诱变产生的) 与双低品种Regent 杂交, 于1987年育成第一个低亚麻酸品种Stellar 。
当前食用菜油的脂肪酸组成改良的重点是降低芥酸的含量。传统油菜品种在食用品质上最大的缺点是芥酸的含量高, 芥酸占总脂肪酸含量40%～50%, 对人类健康有利的油酸、亚油酸含量低(两者之和只30%左右) , 而其他植物油不含芥酸, 其油酸、亚油酸总量都超过80%。低芥酸育种的目标是把芥酸含量从40%～50%降到只有1%左右, 油酸、亚油酸含量就可大幅度增加(>80%) , 使菜油的品质在脂肪酸组成上产生根本性的改变。
从油菜脂肪酸的生物合成途径可以看出, 以油酸为前体物, 碳链的延长就形成廿碳烯酸和芥酸, 阻止碳链的延长, 就可达到降低廿碳烯酸和芥酸的目的; 油酸随着减饱和的作用, 形成亚油酸、亚麻酸, 降低
1 4(%)
双低油菜油双低高油酸低亚麻酸菜油向日葵油玉米油橄榄油大豆油花生油芝麻油棉籽油猪油棕榈油
0, C16:10,
C18:0, C20:0
[***********]351
油酸(%)
C18:1176175～[***********]39
亚油酸(%)
C18:[***********]54910
亚麻酸(%)
C18:310～1111
芥酸(%)
C22:1410～20～2000000000
少118少0少1少
资料来源:根据加拿大Pos Pil ot Plant Cor porati on, Saskat oon, 1994的资料作了一些补充。 油酸含量高、饱和脂肪酸含量低, 是衡量食用油油(75%) , 而高油酸的双低油菜油其油酸达75～脂肪酸组成品质的重要指标。吸收过多的饱和脂肪80%, 超过了橄榄油。油酸能降低血内总胆固醇, 特酸, 易使胆固醇升高, 患心脏病的危险增大。从表4
别降低低密度脂蛋白胆固醇(不利的) , 而不降低高资料可以看出, 双低油菜油的饱和脂肪酸只有7%, 密度脂蛋白胆固醇(有利的) , 减少心血管疾病。加是普通食用油最低的, 比大豆油(15%) 低一倍, 拿大、芬兰、瑞典、美国科学家研究证明, 食用双低比猪油(43%) 、棕榈油(51%) 低6～7倍, 这是油菜油其胆固醇总量较常规饮食的人群低15%～油菜油作为食用油的第一个优点。第二, 双低油菜单20%; 其胆固醇中低密度脂蛋白含量较常规饮食人群不饱和脂肪酸中的油酸(C18:1) 含量特别高, 现也低15%～20%, 说明双低油菜是最有利于健康的在的双低油菜的油酸含量平均为61%, 仅次于橄榄食用油。由于这些原因, 加拿大每年消费植物油
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油菜的品种改良2007(3)
(主要是双低油菜油) 达100万t, 而消费动物油只215万t 。美国人以前主要食用大豆油, 很少食用油
从根本上改良了油菜油的品质, 而且改良了菜饼的饲
料品质, 对发展畜牧业有重大意义。
菜油, 近年, 双低油菜油在美国的消费量每年以10%～20%的速度增加, 从1999年起, 双低油菜油在美国市场的销售量已超过豆油。
食用菜油的脂肪酸改良的新目标, 是在低芥酸的基础上降低亚麻酸含量(由10%降至3%～4%) , 提高油酸含量(由60%升至75%～80%) 。这种低芥酸、低亚麻酸、高油酸菜油(HOLL ) , 其脂肪酸组成与橄榄油相当, 将很快占领部分加拿大市场。214 菜饼饲用品质的遗传改良
当前改良菜饼品质的重点在于降低硫苷(甙) 的含量。油菜籽榨油后, 约有60%的菜饼, 菜饼含有约40%的蛋白质(相当于水稻、小麦的3～4倍) , 是优质的饲料蛋白源。然而传统油菜品种含有120～150ug 分子/g (饼) 的硫苷, 硫苷本身无毒, 但在芥子酶的作用下, 会产生恶唑烷硫酮、异硫氰酸盐、腈等有毒物质, 故不宜作饲料。
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我国有约700万h m 油菜, (F AO 标准:芥酸
900kg/hm , 按
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0107h m , 就可育肥1～111亿头猪, 加拿大、澳大利亚和欧洲各国, 在20世纪60-70年代开始双低育种工作20世纪80年代中后期就已普及双低品种, 据估计, 单菜籽饼作饲料一项, 这些国家一年创经济效益约100亿美元。我国1980年前后才开始双低育种, 目前双低品种约占总油菜面积的70%, 比先进国家落后15年左右, 加拿大及欧洲主要油菜生产国, 油菜品种硫苷含量已降至20～μmol/g(饼) , 我国大多数审定品种的硫苷含量都在30
μ30～40mol/g (饼) 之间, 因此进一步降低硫苷含量是我国当前油菜品种改良的重要任务。此外, 提高油菜饼粕蛋白质含量、降低纤维素含量也是应该考虑的育种目标。甘莉等(私人通讯) 研究表明, 油菜品种间赖氨酸含量存在十分显著的差异, 536份甘蓝型油菜籽粒饼粕
μg/mg之间, 平均20176μg/赖氨酸含量在11172～36157
mg, 198份芥菜型油菜籽粒饼粕赖氨酸含量在16177～
μg/mg之间、平均30139μg/mg,说明提高油菜饼51139
粕中赖氨酸含量, 改良饼粕蛋白质质量还有很大潜力。
我国豆饼产量约800万t, 菜籽饼产量约600万t, 加上花生饼、芝麻饼、棉饼, 饼粕总产量也只2000万t 左右, 饲料饼粕缺口大, 依靠进口, 饼粕进口量1999年为1064万t, 2000年为800多万t 。世界银行预计, 2010年中国饲料饼粕消费量为6000万t, 缺口可能达3800万t 。因此推广普及双低油菜, 不但
3 展 望
(1) 由于大豆、棕榈油等大量进口, 冲击了国内市
场, 2006年国内油菜籽价格只有210～211元/kg, 使我国2006-2007年油菜面积下降约20%;最近, 由于食用油市场的需要, 加上国际上生物柴油的发展, 植物油价格上涨, 目前油菜籽价格已超过310元/kg, 预计今冬油菜面积可能有较大发展。目前德国生产的60%油菜籽用于加工生物柴油, 欧盟生产的生物柴油80%是用油菜籽生产的。用油菜籽加工生物柴油比用别的油料植物生产生物柴油有更多优势:①能机械化生产, 保证原料集中、大量供应; ②1880%以上, 有利于加少, 降低生物柴油成107亿h m 冬闲田可扩种油菜(亿h m 2扩大到0113亿h m 2) 。
(2) 目前我国双低品种的种植面积约占总面积的70%, 预计在3-5年内全国将基本普及双低品种。在食用油方面, 低芥酸、低亚麻酸、高油酸(HOLL ) 品种在5年左右将进入生产。
(3) 目前甘蓝型黄籽育种在不少单位取得突破,
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预计在3-5年内我国黄籽双低甘蓝型品种种植面积将有较大发展, 加上近红外等先进的仪器设备, 有利于含油量的筛选, 我国油菜品种的含油量在5年左右可能提高3～5个百分点。
(4) “双低+杂优”, 选育双低杂交种, 仍然是主要方向, 预计3年左右, 全国双低油菜杂交种种植面积将超过总油菜面积的70%。在“双低+杂优”的基础上, 提高抗病性和油份含量, 应是近期杂交油菜育种的重要目标。
(5) 生物技术在油菜改良中的广泛应用, 将加快种质资源的研究、创新与新品种的选育。如果我国开放转基因油菜的控制, 转基因抗除草剂品种可能得到首批应用。
(6) 不同基因型对肥料有不同要求, 已开展筛选磷高效、硼高效、氮高效利用的油菜品种资源研究, 以便选育能减少施肥量、提高肥料利用率的品种。
(7) 由于农村劳力的转移, 育苗移栽、手工操作的栽培方式已受到限制, 急需选育适合直播、机械收获(抗倒伏、抗裂角) 、轻简化栽培的油菜品种。预计5年左右将取得重要进展。