基于产量及产量构成性状评估芥菜型油菜F2群体的杂种优势及近交衰退效应

本研究针对芥菜型油菜（Brassica juncea）生产中长期存在的生育期长、产量潜力未充分挖掘等问题，通过构建21个F2群体和6个BC1F1群体，系统评估了其农艺性状的遗传表现。研究发现P4×P6组合单株产量杂种优势率达91.45%，P5×P6组合千粒重优势率达28.52%，同时鉴定出(P5×P6)×P5等优良回交系具有早熟（107 DAS）和高产（12.47 g）特性。该研究为芥菜型油菜的遗传改良提供了重要理论依据和育种材料，对提高油料作物产量和适应气候变化具有重要意义。

　　

在全球食用油供需紧张的背景下，芥菜型油菜（Brassica juncea）作为第三大食用油来源作物，因其出色的环境适应性和较高的油分含量（30%-48%）而备受关注。然而，在孟加拉国等南亚地区，该作物的推广却面临两大瓶颈：一是现有品种生育期过长，难以适应水稻-油菜轮作体系；二是产量潜力未能充分发挥，导致国内食用油自给率仅21%，严重依赖进口。更严峻的是，气候变化带来的高温干旱胁迫正持续威胁着油料作物的安全生产。

为破解这些难题，来自Sher-e-Bangla Agricultural大学的研究团队开展了一项系统性的遗传育种研究。他们利用7个遗传背景差异显著的亲本材料，构建了21个F₂群体和6个BC₁F₁回交群体，在随机完全区组设计（RCBD）下对这些群体的12个关键农艺性状进行了全面评估。研究团队采用手工去雄和授粉的经典杂交方法，确保了遗传材料的精准构建。在数据分析方面，运用Statistix 10软件进行方差分析和最小显著性差异（LSD）检验，通过AGD-R 5.0进行遗传组分分析，并采用R 4.2.1进行遗传变异性和相关性分析。特别值得一提的是，研究还通过Hayman diallel分析法深入解析了基因加性和非加性作用，为理解性状遗传机制提供了重要见解。

Determining the mean performances of F₂ populations

研究发现F₂群体在多个性状上表现出超越亲本的超亲分离现象。其中P1×P2和P2×P3组合在开花时间上表现最早（34 DAS），P1×P2在角果成熟期上最早（104.33 DAS）。更重要的是，P3×P4组合的株高（126 cm）显著低于最矮亲本P3（141.33 cm），而P4×P6的单株角果数（297.78）和P5×P7的千粒重（3.98 g）均优于最佳亲本。最具突破性的是，P3×P4、P1×P5和P2×P7组合的单株产量分别达到15.6 g、13.87 g和12.73 g，显著超越高产亲本P1（8.67 g）。

Expression of heterotic effects relative to the superior parents and the check variety

杂种优势分析揭示了令人振奋的结果：在开花时间方面，P2×P6和P4×P6组合分别表现出-18.56%和-18.57%的超亲优势；在成熟期方面，P7×P6组合表现出-6.53%的负向杂种优势，使其成为早熟育种的理想材料。最引人注目的是产量相关性状——P5×P6和P5×P7组合的千粒重优势率分别达28.52%和30.71%，而P4×P6组合的单株产量优势率高达91.45%，这些发现为高产育种提供了直接选择依据。

Determining the inbreeding depression of the F₂ populations

近交衰退分析显示，P5×P7和P3×P6组合在初花时间上分别出现22.14%和13.16%的衰退，P3×P5和P7×P6在50%开花时间上衰退率达21.74%和20.45%。在产量性状方面，P1×P3和P5×P7分别出现-43.13%和-39.07%的衰退，这表明在这些组合中进行选择时需要特别谨慎，以避免高产基因型的丢失。

Evaluating the mean performance of the backcrossing populations

回交群体表现出显著的农艺改良：(P4×P6)×P4、(P2×P6)×P2和(P5×P6)×P5组合的开花时间提早至34 DAS左右；(P3×P6)×P3和(P4×P6)×P4的成熟期缩短至98-98.17 DAS。特别值得关注的是(P5×P6)×P5组合，在保持较高产量（12.47 g）的同时，将生育期控制在107 DAS，实现了早熟与高产的理想结合。

Determining the genetic variability among yield-contributing traits

遗传变异性分析表明，次生分枝数（PCV: 21.91%, GCV: 21.53%）和单株产量（PCV: 25.48%, GCV: 25.38%）具有最高的变异系数。单株角果数（h2b=98.49%）、千粒重（h2b=99.21%）和单株产量（h2b=99.25%）不仅遗传力高，且遗传进度分别达27.43%、40.24%和52.1%，说明对这些性状进行选择将获得良好效果。

Estimation of variance components effects through Hayman’s analysis

Hayman分析揭示了基因作用的奥秘：角果成熟期（29.35）、株高（602.12）和单株产量（12.03）具有极显著的加性显性效应；而50%开花时间（38.35）和单株产量（19.87）则表现出显著的显性效应。进一步分析发现，株高（7.69）存在超显性现象，而单株产量（5.45）主要表现为显性基因作用。千粒重（h2n=0.26）和单株产量（h2n=0.16）的狭义遗传力适中，表明这些性状同时受到加性和非加性基因控制。

Linear interrelationship among the yield and yield-attributing variables

相关性分析揭示了性状间的内在联系：角果成熟期与初花期（0.57）和50%开花期（0.68）呈显著正相关；单株产量与一次分枝数（0.43）、二次分枝数（0.64）和单株角果数（0.61）呈正相关。一个有趣的发现是株高与角果数呈负相关，这为培育矮秆高产品种提供了理论依据。

这项研究不仅系统解析了芥菜型油菜重要农艺性状的遗传规律，更重要的是筛选出了P4×P6、P5×P7等具有显著杂种优势的组合，以及(P5×P6)×P5等优良回交系。这些材料既具有早熟特性（107 DAS），又保持了高产潜力（12.47 g），完美契合南亚地区水稻-油菜轮作系统的需求。研究发现的显性方差主导现象为利用杂种优势提供了理论基础，而较高的遗传力和遗传进度则预示着田间选择的良好效果。

该研究的创新之处在于将杂种优势与近交衰退研究延伸至F₂群体，突破了传统杂种优势研究多集中于F₁代的局限。通过将Canola品质性状（低芥酸、高油酸）导入当地适应品种，研究团队成功实现了优质与高产的协同改良。这些研究成果已发表在《Oil Crop Science》期刊，为芥菜型油菜的遗传改良提供了重要理论指导和材料基础，对提升全球油料作物产量、保障食用油安全具有重要战略意义。