1、 1 播期对优质脂肪酸大豆品系农艺性状和种子组分的影响 C. L. Ray,* E. R. Shipe, and W. C. Bridges 摘 要： 最近大豆育种者的研究重点之一是开发优质油用大豆，如降低棕榈酸（ 16： 0）和亚油酸（ 18：3）。一个回交育种计划育成了 5 个低 -（ 16： 0）， 2 个低 -（ 16： 0） +（ 18： 3）及 1 个低 -（ 18： 3）改良脂肪酸品系。本次研究的主要目标是： 1，分析播期对这 8 个优质脂肪酸品系的脂肪酸含量的影响； 2，比较这 8 个优质脂肪酸品系与普通品种的种子组分和农艺性状的不同。试验分别于 2001，2003， 2004
2、 年在克莱姆斯和南卡罗莱纳州两地对 8 个优质脂肪酸品系和 4 个对照的普通品种进行两个播期播种。选择播期来模拟南卡罗莱纳州大豆生产的一个生长季和两个生长季。农艺性状包括籽粒产量、株高、倒伏性、成熟期、籽粒大小、品质，以及籽粒的蛋白质、油分和脂肪酸水平。播期对所有的农艺性状有显著影响，同时对蛋白质、油分、棕榈酸和亚油酸水平有影响。晚播使棕榈酸的含量降低，早播导致亚油酸水平降低。基因型对所有农艺性状和种子成分有显著影响。如此看来，虽然基因型可以不同程度的减少棕榈酸和亚油酸的含量，播期也可能影响优质 脂肪酸品系的棕榈酸和亚油酸的减少。 关键词： 修饰脂肪酸品系 ；美国农业部国家应用研究中心 大豆油
3、分中平均含有将近 14%的饱和脂肪。 棕榈酸和硬脂酸 的减少会降低大豆油中饱和脂肪水平。 2006 年，美国食品和药品协会要求食品要标明饱和、不饱和及游离脂肪酸的种类和含量 。亚油酸影 响的稳定性，味道和气味，并且在提炼油的过程中促使了氢化作用。减少亚油酸水平将减少油的氢化作用，提高其稳定性，改善食味和气味。减少了氢化作用反过来也会降低大豆油中的游离脂肪酸。 一般认为大豆籽粒成分受环境因素的影响。通过在不同地区和年份种植，大 豆籽粒的组分也不同。通过多点多年试验，大豆籽粒组分的不同可能是由于气候条件的不同。有人认为温度是对大豆籽粒成分影响最大的环境因素。在大豆籽粒成熟过程中的油分积累阶段（ R
4、5-R6 生长时期）高温会导致油分含量的升高和蛋白质含量的降低（ P、 B1999）。在大豆籽生长发育过程中温度条件被认为对不饱和脂肪酸的组分有最大的影响（ H、C1957， S、 R1978）。从一项在美国南部和 Puerto Rico 两地的关于减少棕榈酸种质的研究结果，可以看出棕榈酸含量的多变性。它的大多易变性都和生长期间的最低温度的变化有关。 Cavrer 等人在 1986 年的研究结果表明将大豆种在较温暖的环境下，籽粒中 油酸、亚油酸及亚麻酸 的水平都有所提高。与饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸相比，低 亚麻酸含 量的品系对环境的改变反应越来越不灵敏。 直觉判断，这些研究结果表明播期可能影
5、响一个大豆基因型的脂肪酸的构成。播期的不同影响植株在籽粒成熟期油分积累阶段的温度以及生长季的长度。 T 等人在 1979年的研究结果是，大豆籽粒的脂肪酸组分也受生长时期长度的影响。光周期促进大豆生播期对油脂脂肪酸大豆品系农艺性状和种子组分的影响 2 长和成熟的生理进程。播期影响生长阶段的长度，它决定了成熟前植株的发育天数。 W 等人的研究结果表明， 晚播可能使棕榈酸和 亚麻酸的 含量下降，而使 硬脂酸 的水平略微升高。这个研究也表明了在大豆籽粒成熟的最后 20 天， 亚油酸 含量随温度的升高而升高。 S 等人的研究结果表明播期对一些不同的基因型和年份的大豆的脂肪酸水平有很大影响。通过不同年份的
6、结果平均值表明，播期对改良棕榈酸结构的基因型品没有产生显著的不同影响。与 w 等人的结论相反， s 等人的结果是在籽粒成熟的最后 20 天温度不能对籽粒成分的不同做出最后的解释。 O 等人 2006 年对 13 个有改良油酸结构的基因型品种及 4 个普通品种在 10 个不同环境下进行了稳定性分析。他们复原了在大豆生殖生长的最后 30 天的平均温度下的脂肪酸水平。他们发现，所有品种的 油酸 含量随温度的升高而升高， 亚麻酸 的含量随温度的升高而降低。不同基因型品种的油分的稳定性不同，如中等含量的 油酸 基因型品种没有油酸含量更低的品种稳定。他们还声明， 与亚麻酸 含量正常的品系相比，亚麻酸含量最
7、低品系的亚麻酸含量受温度变化的影响较小。 常规品种的天然大豆油一般含有 10%的 棕榈酸 （ 16： 0）， 4%的 硬脂酸 （ 18： 0）， 22%的油酸（ 18： 1）， 54%的 亚油酸（ 18： 2）及大约 10%的 亚麻酸（ 18： 3）。至少两个隐性等位基因控制低 -16： 0 的 性状表达。这两个等位基因结合的结果是低于 4%16:0,从而降低饱和脂肪酸水平。至少两个隐性等位基因控制低 -18： 3 的性状表达。这两个等位基因结合的结果是低于 3%18:3。提炼油时，低 -18： 3 的油自然有优于氢化大豆油的氧化稳定性和食味特征。 美国农业部大豆基因组计划通过让两个低 -16
8、： 0 品系和一个低 -18： 3 品系的杂交，意图通过理想脂肪酸性状的回交得到更高产和更好的农艺性状。 Hagood 和 Maxcy 被用作适合的轮回亲本。 Dillon 和一个低 -18： 3 品系杂交。共得到了 8 个改良脂肪酸体系。这个研究的目标是： 1，分析播期对这 8 个改良脂肪酸品系的脂肪酸含量的影响； 2，将它们与其亲本品系（ Dillon、 Maxcy、 Hagood）的籽粒组分和农艺性状比较。迄今为止，对于适合美国中南部种植地区的大豆种质，播期对其籽粒成分的影响还没有被研究清楚。 材料与方法 （略） 结果与讨论 种子组分 不同的播期对种子组分有显著性差异，硬脂酸，油酸和亚油
9、酸除外（见表 2）。不同年份和不同播期的平均计算表明基因型对七个品系的种子组分有显著性影响。播期和基因型对棕榈酸，硬脂酸，油酸，亚油酸，亚麻酸，氨基酸的互作效应显著。播期、基因型、和年份 的互作对蛋白质、油酸、亚油酸的影响显著。大多变量之间存在互作效应，他们没有得到基因型水平的显著改变的结论。播期影响温度对不同基因型品系在籽粒充实阶段的影响最大。籽粒充实阶段是指生理成熟前 4 周。对于早期播种的植株，温度介于籽 3 粒充实阶段第一周的 26-28到最后一周的 21-23。对于播种较晚的温度范围在22-24籽粒充实阶段第一周和 19-21最后一周。 播期和基因型对种子蛋白质的影响显著。不同基因型
10、品系的蛋白质平均水平在388-419g/kg之间，这在当前利用的商业品种的正常范围之内。早播使不同基因型品种有显著较高的蛋白质含量，但是仅仅高了 4g/mg。在不同年份和播期下 MFAL SC01-51品系的平均蛋白质含量最高 (419 g kg 1)。通常修饰脂肪酸体系的蛋白质含量水平均在可接受的范围之内，但是有一例外就是他们均超出其亲本的蛋白质含量水平。 MFAL SC9636-1756一个 low 16:0 Maxcy衍生系是 MFAL中唯一一个蛋白质含量没有超越亲本的品种。在相同年份和基因型，播期对籽粒油分含量由很大的影响；在相同年份和播期下，不同基因型的油分含量也有很大不同。 MFA
11、L中的所有 Maxcy衍生系的籽粒油 分含量明显低于其轮回亲本。不同基因型的种子油分范围为 173 -200 g kg 1,这是目前商业品种的正常范围之内。早播使油分含量明显的高于晚播。通常在籽粒构成阶段升高温度有助于种子油分含量的增加。这个结果支持了先前的一个研究即基于种子发育期间与遇高温会增加种子的油分含量预计提前播种日期会增加种子中的油分含量。控制品种 Soyola的种子的平均油分含量最高 200g/kg。 MFALs中的 Hagood衍生系 和 Maxcy衍生系均低于其亲本品种的油分含量。在相同的年份和基因型下晚播明显降低棕榈酸 16:0水平。较晚 播种日期下较低的棕榈酸水平与先前的相
12、继推迟播期棕榈酸含量趋于更低的研究一致。不同基因型的棕榈酸水平明显不同。选育的低棕榈酸和 18:3品系 MFAL SC01-51的棕榈酸水平最低为 40.3 g/mg。和预期的一样，选育的七个低棕榈酸的 MFAL品系的棕榈酸水平明显低于四个控制品种。 播期对硬脂酸的影响没有明显的不同。而相同的年份和播期下，基因型对其的影响显著。其中四个 MFALs的硬脂酸水平比水平最低的控制品种 Hagood(34.2 g kg 1)的硬脂酸的水平更低。基因型对 staeric酸的水平影响更明显。其中 Hagood衍生系 MFAL SC9631-1505的硬脂酸的水平最低 (30.4 g kg 1)。播期对油
13、酸的影响没有明显的不同。而相同的年份和播期下，基因型对其的影响显著。不同基因型的 oleic含量范围为 258.0 -198.8g/ kg，大部分的商业品种水平都在这个范围之内。 Soyola创出最高的油酸水平，而 MFALSC9634-1657创出最低的油酸水平。通常 MFALs生产的油酸水平均低于其亲本水平。 在相同的年份和基因型下，播期对亚油酸水平没有明显的影响。只有一个 MFAL, SC9634-1657,和 Hagood在早播下有较高的亚油酸水平。在相同的年份和播期下，基因型对亚油酸水平由显著的影响。所有的 MFALs 的亚油酸水平均高于四个亲本品种。八个 MFALs的亚油酸水平介于 588.2 to657.6 g kg 1, 而四个控制品种则介于 550.6 to 577.1 g kg 1 。 播期、基因型及其播期和基因型的互作均对亚油酸水平由很大的影响。晚播产生的最高的亚油酸水平为 73 g kg 1。在相同的年份和播期下，不同的基因型亚油酸水平有
