油菜高亞麻酸育種探析

張耀文，李殿榮，侯君利，韋世豪，張文學(xué)，董育紅，田建華，孔 健，趙小光

(陜西省雜交油菜研究中心，國家油料作物改良中心 陜西油菜分中心，陜西楊凌 712100)

食用植物油可為人體提供生命活動所需的能量和必需脂肪酸以及多種微量營養(yǎng)成分[1-3]，隨著認知程度提高和人體營養(yǎng)健康需要，消費者對食用油的品質(zhì)有了更高要求，不飽和脂肪酸因具有調(diào)節(jié)血脂、降低血糖、增強免疫力等功能日益受到重視，三大系列不飽和脂肪酸(ω-9、ω-6和ω-3)在人體內(nèi)代謝時不能互相轉(zhuǎn)換，具有各自獨特的生理功能，如攝入不足則會產(chǎn)生一系列缺乏癥狀[1]，脂肪酸改良已成為油料作物研究的重要內(nèi)容。亞麻酸是ω-3多不飽和脂肪酸的重要成分，在人體內(nèi)可轉(zhuǎn)換為EPA(二十碳五烯酸)、DHA(二十二碳六烯酸)[4-5]，對人體健康具有重要作用，一旦缺乏或失調(diào)會引起脂質(zhì)代謝紊亂、免疫力降低、動脈粥樣硬化等病癥或亞健康問題[6-7]。

人體所需亞麻酸主要從食物中補充[5-6]，由于日常膳食中亞麻酸含量普遍較低，中國人群亞麻酸的攝入量遠低于世界衛(wèi)生組織的推薦量[8]，亞麻酸攝入不足是中國人群亞健康、慢性疾病(心腦血管疾病)發(fā)病率上升的重要原因之一[2,8]，通過改善食用油的脂肪酸構(gòu)成來增加亞麻酸的攝入是一條可行途徑。菜籽油是中國居民的重要食用油[9-10]，也是富含亞麻酸的3種常用植物油之一[10-14]，因此提高亞麻酸含量對提高國民健康水平及提升菜籽油的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟附加值都具有重要意義。結(jié)合文獻資料，在剖析開展油菜高亞麻酸育種的意義、可行性、難點及可利用的有利條件的基礎(chǔ)上，提出開展油菜高亞麻酸的育種策略與技術(shù)途徑，總結(jié)了陜西省雜交油菜研究中心研究團隊在高亞麻酸種質(zhì)篩選和雜交品種選育方面的進展，提出促進油菜亞麻酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議，以期加速油菜高亞麻酸育種的發(fā)展。

1 開展油菜高亞麻酸育種的意義

1.1 有利于提高國民健康水平

油酸、亞油酸、亞麻酸分別屬于ω-9、ω-6和 ω-3不飽和脂肪酸，具有各自獨特的生理功能，在人體內(nèi)代謝時不能互相轉(zhuǎn)化、替代，如攝入不足或過量都會產(chǎn)生一系列不良癥狀(表1)。亞麻酸是ω-3不飽和脂肪酸的重要成分，也是人體轉(zhuǎn)換生成EPA、DHA的物質(zhì)基礎(chǔ)[4-5]；亞麻酸是人體最易缺乏的營養(yǎng)元素，營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：中國人群膳食中普遍缺乏亞麻酸，日攝入量不到世界衛(wèi)生組織的推薦量(每人每日1 300 mg)的一半，已成為世界上亞麻酸缺乏最嚴重的地區(qū)之一[8]，亞麻酸缺乏引起的相關(guān)慢性病和亞健康問題日趨嚴重，2012年在中國成人的心血管代謝性死亡數(shù)量的歸因中ω-3脂肪酸攝入不足占9.7%[15]，亞麻酸等ω-3脂肪酸攝入不足已成為人體的營養(yǎng)短板[4]。2014年6月《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(2013版)》推薦中國居民每天攝入1 100～ 1 800 mg亞麻酸[2]。目前中國居民膳食組成中亞油酸含量過多，亞油酸與亞麻酸的攝入比例為 20∶1甚至更高(世界衛(wèi)生組織提出的健康比例小于4∶1)[2,8,10]，通過改善食用油的脂肪酸構(gòu)成來補充亞麻酸的攝入是一條既可行又便利的途徑。因此通過提高油菜中的亞麻酸含量來增加亞麻酸的攝入量、改變膳食中的亞油酸與亞麻酸的比例將有利于提高國民健康水平。

表1 植物油中主要不飽和脂肪酸的功能Table 1 Function of main unsaturated fatty acids in vegetable oil

1.2 可提升菜籽油的健康功能

脂肪酸組成和比例是衡量植物油營養(yǎng)價值的重要指標[1,9-10,14]。(低芥酸)菜籽油因飽和脂肪酸(棕櫚酸、硬脂酸)含量低，單不飽和脂肪酸(油酸)、多不飽和脂肪酸(亞油酸、亞麻酸)含量較高且比例合理，符合人體營養(yǎng)與健康對不同脂肪酸的需求[1-3]。油菜雙低育種從遺傳上除去了占50%左右的芥酸的同時使菜籽油中油酸、亞油酸含量分別增加300%和92.31%，亞麻酸含量降低 23.81%，亞油酸與亞麻酸的比例從1.24∶1提高到3.13∶1(營養(yǎng)學(xué)要求為1∶1)(表2)。而相關(guān)研究表明，長期食用亞麻酸含量低、亞油酸含量高的食用油會造成人體DHA含量偏低，對健康不利，特別是缺乏Δ6-飽和酶的病人會出現(xiàn)過敏性濕癥[4,16]。同時，亞麻酸可調(diào)節(jié)亞油酸的代謝過程，消除亞油酸攝取過量產(chǎn)生的病癥。因此，提高亞麻酸含量、改變亞油酸與亞麻酸的比例將會進一步提升菜籽油的營養(yǎng)保健功能。

1.3 可緩解ω-3脂肪酸(亞麻酸)資源緊缺的 局面

由于ω-3脂肪酸(亞麻酸)多存在于特定的植物和水生生物中，日常膳食食物中并不豐富，目前主要從海洋魚類中獲得[4,16-18]，受季節(jié)、氣候等影響海洋魚類的產(chǎn)量和質(zhì)量不穩(wěn)定，過度捕撈造成的海洋魚類數(shù)量劇減，動物性ω-3脂肪酸(亞麻酸)資源產(chǎn)出越來越受限，導(dǎo)致產(chǎn)品價格節(jié)節(jié)攀升，已成為限制ω-3脂肪酸應(yīng)用的重要因素[16-17]。植物源ω-3脂肪酸(亞麻酸)因不含膽固醇、沒有魚腥味、抗氧化性較好、提取加工成本低等優(yōu)勢具有廣闊的應(yīng)用前景[16-18]；十字花科作物是重要的亞麻酸資源植物[19]，因此通過提高油菜種子(油)中亞麻酸含量可擴大ω-3脂肪酸(亞麻酸)的來源，緩解市場供給緊缺的現(xiàn)狀。

2 開展油菜高亞麻酸育種的可行性

2.1 與其他主要油料作物相比，以油菜為載體生產(chǎn)亞麻酸具有明顯優(yōu)勢

由表3可看出，在中國主要油料作物中高油玉米、棉花、葵花籽、芝麻、花生等因亞麻酸含量較低(0.09%～1.0%)、亞麻酸產(chǎn)出量僅0.8～3.6 kg/hm2；同時亞油酸含量較高(36%～70%)，亞油酸/亞麻酸的比例高達54～366.7∶1；因此，不宜作為生產(chǎn)亞麻酸的載體。與大豆、胡麻2種富含亞麻酸的油料作物相比，油菜具有以下優(yōu)勢(表3,4)：①含油量、產(chǎn)量、產(chǎn)油量均高于大豆、胡麻：含油量分別高于125%、12.5%，產(chǎn)量分別高于11.1%、42.9%，產(chǎn)油量分別高于150%、60.7%。②脂肪酸組成合理、營養(yǎng)價值較高：飽和脂肪酸含量分別低53.3%、41.7%；油酸含量分別高出135%、200%，主要不飽和脂肪酸(油酸+亞油酸+亞麻酸)含量分別高出8.0%、5.7%；亞油酸/亞麻酸比例合理：油菜亞油酸/亞麻酸比例為 3.1∶1優(yōu)于大豆(6.5∶1)、亞麻(0.3∶1)，符合世界衛(wèi)生組織提出的健康食用油比例(小于 4∶1)。③抗氧化穩(wěn)定性強：單不飽和脂肪酸(油酸)含量分別高135%、200%，多不飽和脂肪酸(亞油酸、亞麻酸)含量分別低45.5%、51.5%；抗氧化物質(zhì)甾醇、VE含量分別高176.5%、74.9%，-30.2%、50.8%，抗氧化時間分別高191.6%、 486.3%。

表3 中國主要油料作物亞麻酸含量的比較Table 3 Comparison of linolenic acid content in main oil crops in China

表4 油菜與大豆、胡麻的主要脂肪酸比較Table 4 Comparison of main unsaturated fatty acids in rape, soybean and flax

2.2 具備進一步提升亞麻酸含量的有利條件

油菜種子(油)中含有豐富的維生素E、多酚[29]等天然抗氧化物質(zhì)，可保護油菜種子和油中的亞麻酸不易變質(zhì)。油菜種子含有25%左右的亞麻酸的生物合成底物-亞油酸[11,30]，因此理論上油菜的亞麻酸含量的上升潛力可從目前的8%左右提高到30%左右。同時，前人的研究表明在3類油菜中均存在亞麻酸含量大于20%的種質(zhì)[31-36]，最高含量達33.38%[35]，表明油菜的亞麻酸具有巨大的提升空間。油菜高產(chǎn)、高油育種進展迅速，實踐證明產(chǎn)量可達3.75 t/hm2、含油量可達50%左右[37-39]，因此亞麻酸產(chǎn)出量可達280 kg/hm2，將是目前水平(72 kg/hm2)的3.9倍。

2.3 有利于亞麻酸產(chǎn)品的有效供給

2017年中國植物油的自給率僅為 30.8%[39]，隨著消費總量的持續(xù)增加，供需矛盾會與日俱增。油菜每年可提供520萬t食用油，占國產(chǎn)植物油的47%，是國產(chǎn)植物油第一大油源[38-39]，發(fā)展油菜生產(chǎn)對保障中國食用油安全供給具有重要意義。油菜是中國區(qū)域分布最廣、播種面積最大的油料作物,年種植面積在700萬hm2左右[38-39]；不與主糧爭地，主要利用冬閑田發(fā)展生產(chǎn)，油菜是種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)勢作物，目前長江流域尚有427萬hm2冬閑田可充分擴大油菜生產(chǎn)[39]。當前國內(nèi)油菜品種單產(chǎn)潛力可達到3.75 t/hm2，平均單產(chǎn)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上可提高20%[39]；高含油量(50%)品種已大面積應(yīng)用，在單產(chǎn)相當?shù)那闆r下可使產(chǎn)油量提高16%[38-39]；高亞麻酸含量(15%)雜交種的育成表明，通過油菜可年產(chǎn)出亞麻酸196.88萬t[36]。因此，通過開展油菜高亞酸育種可進一步提高亞麻酸的產(chǎn)出量，提高中國居民的健康水平。

2.4 有利于亞麻酸攝入量的提高

菜籽油在中國具有幾千年的消費歷史，一直都是重要食用油源[11,39]；菜籽油煙點高具有高耐熱性，顏色清澈口味清淡，幾乎適用于任何烹飪方式[11]，在中國尤其是在長江流域，擁有廣泛的消費基礎(chǔ)和潛在的消費群體[11,39]。雖然橄欖油、茶籽油的油酸，花生油、芝麻油、棉籽油、葵花籽油的亞油酸含量較高，但亞麻酸含量均較低，不能滿足人體需要；菜籽油脂肪酸組成比較平衡，油酸、亞油酸和亞麻酸含量適宜，飽和脂肪酸含量低，可滿足廣大消費者的高品質(zhì)食用油需求；同時，菜籽油的價格適中，是最貼近普通群眾消費的優(yōu)質(zhì)油品。

3 開展油菜高亞麻酸育種的難點

3.1 對油菜亞麻酸功能認知不足導(dǎo)致油菜亞麻酸含量逐年降低，高亞麻酸種質(zhì)資源匱乏

通過改善食用油的脂肪酸構(gòu)成來補充亞麻酸是一條可行途徑，與其他主要油料作物相比油菜具有明顯優(yōu)勢；然而，目前對于油菜亞麻酸的功能和作用的理解尚不全面。僅因防止菜籽油或油菜籽在長期貯存過程中氧化變質(zhì)，加拿大等國家在育種上要求將油菜籽中的亞麻酸降低到3%以下，國內(nèi)的育種家也紛紛效仿，在材料選擇上以較低的亞麻酸含量材料為目標，致使油菜亞麻酸含量由2005年以前9.98%降至2016-2018年的 7.38%，降低26.05%[40]，筆者統(tǒng)計陜西省雜交油菜研究中心2013年-2019年的21 123份育種材料，亞麻酸含量大于15%的種質(zhì)僅占0.9%。在中國傳統(tǒng)種植的白菜型、芥菜型油菜中雖含有高亞麻酸(含量大于15%)種質(zhì)，但因產(chǎn)量低、抗性較差難以在育種中發(fā)揮作用。中國油菜種植中占主導(dǎo)地位的甘藍型油菜因起源于歐洲、亞洲的日本等地區(qū)，導(dǎo)致國內(nèi)沒有野生種和近緣種，20世紀30年代開始引進種植，種植時間較短，遺傳背景狹窄，遺傳多樣性不高[41]。且隨著育種水平的提高，大量的淘汰與篩選導(dǎo)致近親繁殖現(xiàn)象明顯，種質(zhì)資源日趨同質(zhì)化，致使可供油菜高亞麻酸育種選擇的種質(zhì)范圍較狹窄。

3.2 油菜種子亞麻酸含量遺傳行為復(fù)雜，影響因素多致使高亞麻酸育種難度較大

在油菜的栽培種中除白菜型(2n=20,AA)屬于二倍體基本種外，甘藍型(2n=38 AACC)和芥菜型(2n=36 AABB)均屬于異源四倍體復(fù)合種，染色體來源復(fù)雜[41]。油菜種子中亞麻酸主要由油酸(C18∶1)在脂肪酸去飽和酶(FAD2)的作用下生成亞油酸(C18∶2)繼而通過FAD3催化生成亞麻酸(C18∶3)[16-17]，對擬南芥的研究表明，直接控制亞麻酸合成基因?qū)?yīng)的脫飽和酶有3個,分別是FAD3、FAD7和FAD8[42];油菜亞麻酸的遺傳受多基因調(diào)控，控制亞麻酸的基因在A、B、C染色體組上都存在[43-47]；主要控制亞麻酸合成的FAD3基因分布于A、B、C基因組上，在基因長度、內(nèi)含子序列和長度、相似性等方面均表現(xiàn)出很大差異，可分成3組(FAD3a、FAD3b、FAD3c)類型[43-47]。由于基因組的重排，亞基因組間連鎖不平衡、染色體多倍化等原因?qū)е掠筒藖喡樗岬倪z傳復(fù)雜，至今尚未找到一個統(tǒng)一的遺傳模式。亞麻酸合成代謝不但涉及“源流庫”而且涉及“庫”中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，生理生化過程更復(fù)雜，在種子內(nèi)合成過程中會受到芥酸、廿碳烯酸、油酸、亞油酸等脂肪酸合成和代謝的影響[43-49]；同時，氣象因子(光照、溫度、降水)、種植地域、栽培條件(肥料、播期、生長調(diào)節(jié)劑、密度)、生育期、種子成熟度、種皮顏色、產(chǎn)量水平都會影響亞麻酸的含量[40]。亞麻酸為“數(shù)量+質(zhì)量性狀”，受控制基因數(shù)目較多，存在不同程度加性、顯性、遺傳主效應(yīng)、環(huán)境互作效應(yīng)的影響；油菜種子中亞麻酸含量與亞油酸、油酸含量相關(guān)性復(fù)雜，需要平衡油酸、亞油酸和亞麻酸含量和比例；同時，油菜高亞麻酸育種是在高產(chǎn)、高油育種的基礎(chǔ)上通過提高亞麻酸含量、改良不飽和脂肪酸組成選育具有提升菜籽油的健康功能新品種，目前生產(chǎn)上要求育成的油菜品種具有“高產(chǎn)、高效、高抗”且適于機械化生產(chǎn)等多個優(yōu)良性狀，以上造成在油菜高亞麻酸種質(zhì)篩選和品種選育時需要的因素較多。

4 開展油菜高亞麻酸育種可利用的有利條件

4.1 高產(chǎn)、高油育種進展迅速，為提高油菜亞麻酸產(chǎn)出量奠定基礎(chǔ)

大豆、胡麻等油料作物的雜種優(yōu)勢利用尚處于探索階段[50-51]，油菜的雜種優(yōu)勢利用較為成功，雜交種的面積已占油菜總面積的70%以上[38-39]，經(jīng)過多年研究已經(jīng)具備相對完整的理論和生產(chǎn)技術(shù)體系；可利用自交不親和、化學(xué)誘導(dǎo)、細胞質(zhì)雄性不育、細胞核雄性不育等多種途徑開展高產(chǎn)、高抗品種的選育。近年來，中國油菜單產(chǎn)水平得到明顯提升，黃淮區(qū)2008年平均產(chǎn)量已達到3.424 t/hm2[39]；國內(nèi)已育成一批含油量大于55%(最高含油量64.8%)種質(zhì)資源[38-39,52]；提出“高油種質(zhì)+化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育”的雜優(yōu)利用模式[52]；‘秦雜油4號’(50.01%)、‘中油雜19號’ (49.95%)等高油、高產(chǎn)雜交種已在生產(chǎn)中大面積應(yīng)用。

4.2 脂肪酸代謝途徑研究日趨清晰，有利于對油菜亞麻酸開展深入研究

有關(guān)油菜含油量、重要脂肪酸(包括油酸、亞油酸、亞麻酸和芥酸)的分子標記及QTL定位研究進展迅速，已利用SSR、RAPD、RFLP、AFLP等分子標記技術(shù)開展了遺傳圖譜構(gòu)建、重要性狀的基因定位[43,53]。對控制油菜種子亞麻酸含量的基因進行了主效QTL、微效QTL、RAPD標記、SSR標記等研究；將RAPD標記轉(zhuǎn)化為SCAR標記[54-57]；設(shè)計出FAD3等位基因特異的SNP標記[58-59]，對FAD3(fad3a、fad3c)基因進行共定位，設(shè)計出A、C基因組特異共顯性SNP標記[59]；檢測到2個亞麻酸含量的顯著性關(guān)聯(lián)標記[60]。確認FAD7-icsH170(3/4)-c多態(tài)性標記可作為篩選高亞麻酸育種材料的有效標記[31]；甘藍型油菜的△12脂肪酸脫氫酶(FAD2)、△15脂肪酸脫氫酶(FAD3)已被成功克隆并構(gòu)建表達載體[53]；另外，CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因敲除、SNP芯片等技術(shù)的迅速發(fā)展也將有利于促進油菜亞麻酸的深入研究。

4.3 新近育成的品種中抗氧化物質(zhì)的明顯提高和菜籽油綠色加工技術(shù)的研發(fā)可為高亞麻酸育種提供技術(shù)支撐

亞麻酸因含有2個不飽和雙鍵，可導(dǎo)致菜籽(油)發(fā)生氧化變質(zhì)，需要自身抗氧化物質(zhì)的保護，傳統(tǒng)的壓榨、精煉方法也會造成亞麻酸含量、抗氧化物質(zhì)的損失；因此，育種時需要在提高亞麻酸含量的同時提高抗氧化物質(zhì)的含量，并減少菜籽(油)在精煉、加工環(huán)節(jié)造成亞麻酸、抗氧化物質(zhì)的損失。據(jù)楊湄等[61]對2009-2010年參加全國區(qū)試50份油菜品系的分析表明：植物甾醇總含量超過100 mg/kg的有11個；VE含量超過600 mg/100 g有6個；菜籽多酚總含量超過50 mg/100 g有10個；葉黃素超過120 mg/kg有6個；β-胡蘿卜素超過30 mg/100g的品系有6個，表明新近育成品種中抗氧化物質(zhì)明顯提高。針對菜籽油加工制取造成活性功能成分流失的現(xiàn)象，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所開發(fā)研制出的功能型菜籽油7D綠色加工新技術(shù)使菜籽油中活性成分(總甾醇、維生素E、β-胡蘿卜素、葉黃素以及多酚含量)含量達傳統(tǒng)菜籽油的2～30倍[11]。以上研究成果可為油菜高亞麻酸育種和高亞麻酸菜籽油的壓榨、保存提供強有力的支撐。

5 油菜高亞麻酸育種的策略與技術(shù)途徑

5.1 高亞麻酸育種的提出

隨著對油菜亞麻酸營養(yǎng)功能的認識，低芥酸菜籽油被確認為是補充亞麻酸的重要載體：法國最早規(guī)定審定的油菜品種亞麻酸含量不低于9%[62]；2014年(英國)洛桑試驗站提出富含亞麻酸的轉(zhuǎn)基因油菜試驗申請[63]；2018年美國、澳大利亞批準富含ω-3脂肪酸(DHA)的轉(zhuǎn)基因油菜商業(yè)化種植[64-65]，嘉吉和巴斯夫公司合作開發(fā)富含亞麻酸油菜，預(yù)計2020年產(chǎn)品進入市場[63]。根據(jù)中國國情、居民消費習(xí)慣以及人體對亞麻酸的需求，2016年李殿榮等[12]提出在中國油菜育種中應(yīng)“適當提高亞麻酸的含量”的建議，逐步形成油菜高亞麻酸育種的概念。

5.2 油菜高亞麻酸育種的思路與步驟

基于“亞麻酸的產(chǎn)出量=(產(chǎn)量×含油量×亞麻酸)-壓榨、加工損失”；油菜高亞麻酸育種的思路為：在高產(chǎn)(油)的基礎(chǔ)上，利用高亞麻酸種質(zhì)開展高亞麻酸品種選育。結(jié)合高亞麻酸保優(yōu)栽培技術(shù)在生產(chǎn)中大面積推廣高亞麻酸品種，提高油菜亞麻酸的產(chǎn)出量。通過壓榨工藝技術(shù)改良創(chuàng)新，最大限度保留亞麻酸和抗氧化活性功能成分(甾醇、維生素E、植物多酚)，通過增強自身的抗氧化能力來保護菜籽油中的亞麻酸，達到增加菜籽油的營養(yǎng)保健功效的目的。

5.3 高亞麻酸種質(zhì)的篩選途徑及方法

5.3.1 篩選標準 主要不飽和脂肪酸含量及組成：亞麻酸含量大于15%、亞油酸/亞麻酸的比值小于2.5∶1；含油量大于45%；具有3.0 t/hm2以上的產(chǎn)量潛力；具備較好的一般配合力和特殊配合力。

5.3.2 篩選途徑及方法 如圖1所示，①通過對資源的普查，對油菜品種間，3類栽培種之間，及栽培種與近緣種之間雜交后的分離世代(F2、F3)進行篩選，利用基因工程改良等途徑獲得高亞麻酸種質(zhì)。②根據(jù)遺傳背景、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量品質(zhì)、抗性進行綜合評價與篩選。③對高亞麻酸種質(zhì)進行亞麻酸含量、含油量、產(chǎn)量、抗性等方面的定向選育和雜交改良。④通過在多個環(huán)境下的綜合評價和遺傳多樣性檢驗初步篩選出核心種質(zhì)，通過解析油菜高亞麻酸雜種、親本的產(chǎn)量、品質(zhì)遺傳規(guī)律進行育種價值和育種效率評價，確立油菜富含亞麻酸育種的核心種質(zhì)。

5.4 油菜高亞麻酸品種的選育方法與思路

5.4.1 選育標準 ①亞麻酸含量大于15%；主要不飽和脂肪酸組成：油酸+亞油酸+亞麻酸之和大于92%；亞油酸/亞麻酸的比值小于2.0∶1。②抗氧化物質(zhì)含量：每100g油菜種子(油中)含有500 mg維生素E、80 mg的植物甾醇、50 mg多酚。③單位面積亞麻酸產(chǎn)出量大于125 kg/hm2。④株高140～160 cm，株型緊湊能適于密植和機械化栽培。⑤比對照增產(chǎn)3%～5%，具有產(chǎn)油量增加8%～10%的潛力。⑥品質(zhì)、抗性符合現(xiàn)代育種目標優(yōu)質(zhì)要求。

5.4.2 選育方法 如圖2所示，可利用優(yōu)良的高亞麻酸種質(zhì)開展常規(guī)種選育，也可利用細胞質(zhì)不育(CMS)、細胞核不育(GMS)、化學(xué)誘導(dǎo)型(CIMS)等雜種優(yōu)勢途徑開展高亞麻酸雜交種選育。在親本選擇時，親本應(yīng)具有高亞麻酸特性且農(nóng)藝性狀優(yōu)良，盡量以高值親本作母本即配制正交組合，除考慮親本的基因型差異外還應(yīng)考慮“核、質(zhì)互作效應(yīng)”的影響。

6 油菜高亞麻酸育種的研究進展

6.1 利用創(chuàng)建的方法開展油菜高亞麻酸種質(zhì)資源篩選取得良好效果

6.1.1 創(chuàng)建的油菜高亞麻酸種質(zhì)的篩選方法已申請專利 陜西省雜交油菜研究中心研究團隊已建立在冬(大田、溫室)、春等多個不同生態(tài)環(huán)境下快速選育油菜高亞麻酸種質(zhì)方法；利用建立的油菜高亞麻酸種質(zhì)的綜合評價指標體系和方法對高亞麻酸種質(zhì)進行數(shù)量化精準評價；在篩選亞麻酸含量的同時對農(nóng)藝、品質(zhì)、抗性性狀等多個指標進行綜合篩選，使選出的高亞麻酸種質(zhì)綜合性狀優(yōu)良，具有較高的育種價值。該篩選方法已申請發(fā)明專利(一種高效篩選甘藍型油菜高亞麻酸種質(zhì)的方法(申請?zhí)?02010447954.2)。

6.1.2 油菜種質(zhì)資源的整體亞麻酸含量明顯提高 從表5可看出：在篩選過程中油菜種質(zhì)亞麻酸含量的均值逐步提高；經(jīng)過連續(xù)7代的篩選，油菜種質(zhì)亞麻酸含量的均值明顯增加；第1代(2014年)年與第7代(2017年)相比較，冬油菜區(qū)油菜種質(zhì)亞麻酸含量均值從7.12%±1.05%增加到10.41%±1.44%，提高3.29個百分點，即均值提高46.21%。春油菜區(qū)油菜種質(zhì)亞麻酸含量均值從8.26%±1.45%增加到11.36%±1.63%，提高3.10個百分點，即均值提高37.53%。

表5 對冬、春油菜種質(zhì)亞麻酸含量的篩選效果Table 5 Screening effect of LAC in winter and spring rapeseed germplasm

6.1.3 具有較高亞麻酸含量種質(zhì)的百分比率明顯增加 如表6所示：經(jīng)過連續(xù)7代的篩選，低值亞麻酸種質(zhì)的比率明顯降低，高值亞麻酸種質(zhì)的比率明顯增加：第1代(2014年)與第7代(2017年)相比較，冬油菜區(qū)油菜亞麻酸含量<5%、 5%～7.5%、7.5%～10%種質(zhì)的比率分別降低 0.58、10.0、47.93個百分點；含量10%～12.5%、12.5%～15%、>15%種質(zhì)的比率分別提高 46.42、8.96、3.12個百分點。春油菜區(qū)油菜亞麻酸含量<5%、5%～7.5%、7.5%～10%、10%～12.5%種質(zhì)的比率分別降低0.47、1.20、8.93、15.47個百分點；含量12.5%～15%、>15%種質(zhì)的比率分別提高20.58、6.76個百分點。

表6 不同篩選世代油菜種質(zhì)亞麻酸含量的分布比率Table 6 Distribution ratio of linolenic acid content in different screening generations of rapeseed germplasm

6.1.4 油菜種質(zhì)總亞麻酸含量最高值、亞麻酸含量>15%的種質(zhì)數(shù)量明顯增加 從表5看出,在篩選過程中油菜種質(zhì)亞麻酸含量的最高值明顯提高：經(jīng)過篩選，冬油菜區(qū)油菜種質(zhì)亞麻酸含量的最高值從第1代的11.67%增加到第6代的 18.22%，提高6.55個百分點；春油菜區(qū)油菜種質(zhì)亞麻酸含量的最高值從第1代的14.48%增加到第7代的18.30%，提高3.82個百分點。從表5看出, 經(jīng)過篩選，亞麻酸含量大于15%的種質(zhì)數(shù)量明顯增加：冬、春油菜區(qū)油菜種質(zhì)亞麻酸大于15%的種質(zhì)數(shù)量分別從第1代0個分別增加到第7代的35、42個。

6.2 油菜高亞麻酸育種進展良好

目前，已獲得一批亞麻酸含量大于15%(最高含量達21.6%)的甘藍型油菜非轉(zhuǎn)基因種質(zhì)[36,66]，育成高亞麻酸(16%)的不育系和恢復(fù)系；甘藍型油菜高亞麻酸雜交種‘秦雜油7號’通過國家品種登記(登記號GPD油菜(2019)610211)；2份亞麻酸含量15%左右的甘藍型油菜雜交組合在多點試驗示范表現(xiàn)突出[36]，正在申請品種登記。通過亞麻酸與顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點篩選分析，發(fā)現(xiàn)在A02、C02和A06染色體上存在多個與亞麻酸顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點。

7 發(fā)展建議

7.1 開展基礎(chǔ)機理研究和分子設(shè)計育種創(chuàng)新體系建設(shè)加速高亞麻酸育種進程

利用營養(yǎng)生理、生物技術(shù)等手段開展油菜亞麻酸積累及遺傳規(guī)律,富含亞麻酸菜籽油壓榨、存儲方面的基礎(chǔ)研究。應(yīng)用分子標記技術(shù)、QTL定位、全基因組關(guān)聯(lián)分析等方法對亞麻酸表型性狀進行研究；發(fā)掘優(yōu)良等位變異，解析亞麻酸主效的及其網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的分子機制，確定與亞麻酸關(guān)鍵性狀關(guān)聯(lián)的候選基因，實現(xiàn)在基因水平上對高亞麻酸性狀的精確調(diào)控。

7.2 開展高亞麻酸種質(zhì)資源創(chuàng)新、綜合評價和利用研究，為高亞麻酸育種奠定基礎(chǔ)

利用遠緣雜交、基因漸滲、轉(zhuǎn)基因重組等手段創(chuàng)制高亞麻酸種質(zhì)資源。采用生態(tài)穿梭選育的方法，利用環(huán)境與基因型間的互作挖掘油菜本身隱藏的基因優(yōu)勢，擴大亞麻酸表型變異的范圍。在綜合考慮品質(zhì)、抗性、含油量、脂肪酸組組成(油酸、亞油酸、亞麻酸)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建和完善油菜富含亞麻酸種質(zhì)的篩選指標體系和方法；在多個環(huán)境下(多年、多點)對油菜高亞麻酸種質(zhì)進行綜合評價。通過育種價值和育種效率評價確立油菜高亞麻酸育種核心或微核心種質(zhì)資源。

7.3 構(gòu)建高亞麻酸育種體系，多途徑開展高亞麻酸育種

融合常規(guī)育種、輪回選擇、系統(tǒng)育種、生態(tài)育種、分子輔助育種等多種育種方法，與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合建立快速、高效的育種方法體系。合理協(xié)調(diào)性狀間的雜種優(yōu)勢和配合力，利用雄性不育系(細胞質(zhì)不育CMS、細胞核不育)、化學(xué)誘導(dǎo)型不育系等開展油菜高亞麻酸雜交組合配置。統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)品質(zhì)與產(chǎn)量、抗性之間的矛盾，在多個環(huán)境條件下進行產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)綜合評價與篩選。

7.4 建立高效保優(yōu)栽培技術(shù)體系，促進產(chǎn)量和品質(zhì)同步提高

在保證優(yōu)質(zhì)的前提下，綜合考慮各地區(qū)的氣候特點、種植方式、耕作制度，制定高亞麻酸油菜的產(chǎn)地選擇、品種選用、安全隔離、科學(xué)晾曬和儲藏等安全生產(chǎn)規(guī)程。整合油菜機械化、輕簡化技術(shù)，建立適合油菜高亞麻酸品種栽培技術(shù)體系，研究制定規(guī)模化、標準化和適合機械化作業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)藝技術(shù)規(guī)程。通過已建立的各級農(nóng)技推廣組織體系，在生產(chǎn)中進行大面積推廣高亞麻酸油菜新品種及栽培技術(shù)，促進油菜高亞麻酸產(chǎn)量和品質(zhì)同步提高。

7.5 開展油菜籽加工技術(shù)、抗氧化研究，提升高亞麻酸菜籽油營養(yǎng)價值

通過壓榨、精煉工藝技術(shù)的改良創(chuàng)新，最大限度保留亞麻酸成分；在壓榨、精煉環(huán)節(jié)中應(yīng)最大程度保留甾醇、維生素E、β胡蘿卜素、植物多酚等多種活性功能成分，以發(fā)揮自身的抗氧化機能，降低菜籽油在存儲過程中的氧化變質(zhì)。

7.6 構(gòu)建標準體系，促進油菜高亞麻酸科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)銷銜接

研究制定高亞麻酸油菜品種、商品菜籽及高亞麻酸菜籽油的等級標準；制定高亞麻酸油菜品種、產(chǎn)品的評價體系(田間評估、商品性檢測、品質(zhì)檢測和風(fēng)味評價)，為規(guī)范高亞麻酸油菜產(chǎn)業(yè)提供依據(jù)。加強對高亞麻酸油菜的生產(chǎn)、加工工藝的管理,規(guī)范油脂產(chǎn)品特征標識。多渠道廣泛宣傳食用油的科學(xué)與營養(yǎng)健康知識，引導(dǎo)消費者建立健康用油意識和消費習(xí)慣，選擇合理烹飪和儲存方法，以減少營養(yǎng)成分的損失和氧化副產(chǎn)物的產(chǎn)生，充分發(fā)揮高亞麻酸菜籽油的營養(yǎng)健康功能。

增加亞麻酸的攝入量是降低中國人群亞健康、慢性疾病發(fā)病率上升的重要途徑和手段。隨著對亞麻酸的營養(yǎng)功能的認識及高亞麻酸資源的日益緊缺，低芥酸菜籽油被確認為是補充亞麻酸的重要載體。目前，國外的油菜高亞麻酸育種進展迅速，亟需國內(nèi)的育種家改變育種思路和方法，開展油菜高亞麻酸育種。油菜高亞麻酸育種是在高產(chǎn)、高油育種基礎(chǔ)上開展的新型育種，目前尚處于探索階段，亟需加強研究。本文提出的開展油菜高亞麻酸的育種策略與技術(shù)途徑將會加速油菜高亞麻酸育種的進程。