高油酸油菜育种栽培学

为了让我国老百姓食用菜油从“吃得好”向“吃得健康”转变，官春云院士深入高油酸油菜品种选育研究，并提出油菜化学杀雄利用杂种优势的理论和方法。官春云院士主持育成品种15个，推广面积1.5亿多亩，其中8个为国家重点推广的品种。本书总结了官春云院士新的高油酸油菜育种栽培技术，并详细介绍高油酸油菜的遗传、环境影响与油菜品质形成、FAD2基因与油酸形成、高油酸油菜新品种选育、高油酸新品种、高油酸油菜保优栽培技术、高油酸油菜营养加工技术等内容，为我国粮油科学研究提供重要的技术支撑，改善食用油的品质，解决了我国粮油安全的危机，将油瓶子紧紧攥在中国人自己手上。 

官春云，油菜遗传育种和栽培专家，中国工程院院士。湖南农业大学教授，第十二届国际油菜会议科学委员会主席等职，主要从事油菜高产优质高效栽培、育种理论与应用研究。他提出油菜器官分化和产量形成基本规律，已成为油菜栽培理论的精髓;提出油菜冬发栽培理论和技术体系，促进了长江中游地区油菜增产;提出了油菜光温生态的4种类型和地理分布，对生产有重要指导意义;提出油菜化学杀雄利用杂种优势的理论和方法，已被广泛应用;提出油菜优质高产育种的新方法，主持育成品种15个，推广面积1.5亿多亩，其中8个为国家重点推广的品种，已完成遗传稳定性和安全性研究;主持发表了国内张油菜分子标记遗传图谱，并对抗菌核病基因进行QTL定位;此外确认新疆野生油菜是Sinapis arvensis L.分布在中国的一个野生种，是一个新的种质资源。他先后承担了国家973、863、国家948、国家自然科学基金、国家发改委高科技产业化、科技支撑计划和农业农村部农业科技跨越计划、国家高新技术产业化等项目50余项，获得国家科技进步二、三等奖各2项，育成油菜品种26个，推广面积近3亿亩。     官梅 湖南农业大学教授，博士生导师，主要从事油菜高产优质高效栽培、育种研究。在植物遗传育种、分子生物学及基因工程方面具有坚实的理论基础和丰富的实践经验，是国家重大研发计划主要研究人员，主攻油菜高油酸的基因工程与分子生物学。另参加科技部项目“油料作物空间环境诱变育种关键技术研究与示范”、国家现代农业产业体系子项目、湖南省杰出青年科学基金等科研项目共15项。完成人登记品种4个；第二完成人制定农业标准1项，地方标准1项；获厅（市）级科技进步奖2项；主编教材1本，参编教材4本。

章  绪论

节 高油酸油菜及其发展

一、高油酸油菜生产重要性

二、高油酸食用油的特点及市场前景

三、高油酸油菜生产现状

第二节 高油酸油菜育种研究

一、国内外高油酸油菜研究情况

二、高油酸油菜新材料选育

第三节 高油酸油菜栽培研究

一、农艺性状研究

二、油酸与含油量及其他脂肪酸含量之间关系的研究

三、环境及栽培因素对高油酸性状的影响

第四节 高油酸油菜分子机制研究

第五节 高油酸油菜展望

第二章　高油酸油菜的遗传

节 油菜脂肪酸合成途径

一、油菜脂肪酸的组成成分及分类

二、植物脂肪酸的重要性

三、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的合成

四、脂肪酸合成的生化途径

第二节  油酸形成的关键基因

一、油酸的形成规律

二、FAD2基因

三、FAE1基因

第三节  品质形成与农艺性状

一、油菜的重要品质性状

二、不同栽培条件对高油酸油菜农艺性状的影响

三、高油酸油菜品系农艺性状研究

第三章  FAD2基因与油酸形成

节 油酸脱氢酶（FAD2）与脂肪酸组成

一、油菜主要脂肪酸组分的种类

二、植物脂肪酸的代谢途径

三、油酸与FAD2的关系

第二节　FAD2的功能

一、高油酸突变体FAD2基因的克隆及序列分析

二、不同甘蓝型油菜品种FAD2基因在不同时期的表达差异分析

第三节　FAD2基因的进化

第四节　FAD2基因家族

第五节  FAD2基因的调控

第四章　高油酸油菜新品种选育

节　高油酸油菜品种选育方法

一、常规方法

二、诱变方法

三、基因工程方法

四、分子标记辅助选择

第二节　高油酸油菜种质资源

一、高油酸油菜的由来

二、高油酸油菜种质资源研究进展

三、诱变育种获得高油酸油菜新种质

四、转基因育种获得高油酸油菜新种质

第三节  高油酸油菜常规新品种选育

一、“高油酸1号”选育过程

二、“湘油708”选育过程

第四节  高油酸油菜杂交新品种选育

一、“春云油6号”选育过程

二、“湘杂油991”选育过程

三、“湘杂油992”选育过程

第五章  高油酸新品种

节  从双低油菜到高油酸油菜

一、湘油系列双低油菜

二、高油酸油菜与双低油菜性状对比

第二节  国内新品种

一、国内高油酸油菜发展简况

二、湘油系列高油酸油菜

三、浙油系列高油酸油菜

四、其他

第三节  国外高油酸品种概况

第六章  高油酸油菜保优栽培技术

节  高油酸品种生产环境要求

一、油菜隔离生产要求

二、高油酸油菜生产的生态环境要求

第二节  机播机收、适度管理全程机械化生产技术

一、油菜“机播机收，适度管理”栽培模式的内容和意义

二、适度管理的主要措施

三、与“机播机收，适度管理”相配套的几项措施

第三节　稻田油菜机械起垄栽培技术

一、目前主要的油菜种植方式

二、起垄栽培的优点

三、起垄栽培技术介绍

四、油菜起垄栽培机械（开沟机）

第四节  油菜全程机械化机具

一、联合播种机具

二、分段收获机具

三、联合收割机械

四、田间管理机具

第五节  油菜专用缓控释肥研究

一、油菜专用肥配方

二、油菜缓控释肥包膜剂

三、油菜专用控释肥介绍

第六节  油菜草害与病虫害防治

一、油菜草害的类型及现状

二、油菜草害的发生规律及防治

三、油菜草害综合治理

第七节  油菜病害及防治

一、油菜病害类型及现状

二、油菜病害发生规律及防治

三、油菜病害综合治理

第八节  油菜虫害及防治

一、油菜虫害类型及现状

二、油菜虫害发生规律及防治

三、油菜虫害综合治理

第七章　环境影响与油菜品质形成

节　环境因子对油酸形成的影响

一、光照对油酸含量的影响

二、温度对油酸含量的影响

三、水分对油酸含量的影响

四、纬度对油酸含量的影响

五、O3对油酸含量的影响

六、营养元素对油酸含量的影响

第二节　环境因子与基因表达

一、不同温度条件下FAD2基因的表达差异

二、不同肥密条件下对脂肪酸合成相关基因表达差异

第三节　油酸含量与油菜抗性

第八章  油菜低温和高温灾害及防治

节  低温对油菜生长的影响和低温灾害

一、冻害和雪灾对油菜的危害

二、油菜冻害和雪灾的程度分级

三、油菜冷害和雪灾预警(黄、橙、红)

四、油菜冻害和雪灾的预防和抗灾技术措施

第二节  高温和干热风对油菜的影响

一、高温和干热风对油菜的危害

二、油菜高温和干热风的程度分级

三、油菜高温和干热风的预防和抗灾技术措施

第三节  风灾

一、风灾对油菜的危害

二、油菜风灾的程度分级

三、油菜风灾的预防和抗灾技术措施

第九章  高油酸油菜营养加工技术

节　菜籽油营养研究

一、菜籽油简介

二、菜籽油的营养提质发展历史

三、双低菜籽油营养健康功能

第二节  传统色拉油加工技术

一、色拉油简介

二、色拉油的营养功能

三、色拉油加工

第三节　高油酸菜籽油冷榨冷提加工技术

一、油菜籽冷榨制油技术

二、菜籽油冷提加工技术

第四节  油菜7D营养加工技术

为了让我国老百姓食用菜油从“吃得好”向“吃得健康”转变，官春云院士深入高油酸油菜品种选育研究，并提出油菜化学杀雄利用杂种优势的理论和方法。官春云院士主持育成品种15个，推广面积1.5亿多亩，其中8个为国家重点推广的品种。本书总结了官春云院士新的高油酸油菜育种栽培技术，并详细介绍高油酸油菜的遗传、环境影响与油菜品质形成、FAD2基因与油酸形成、高油酸油菜新品种选育、高油酸新品种、高油酸油菜保优栽培技术、高油酸油菜营养加工技术等内容，为我国粮油科学研究提供重要的技术支撑，改善食用油的品质，解决了我国粮油安全的危机，将油瓶子紧紧攥在中国人自己手上。 

官春云，油菜遗传育种和栽培专家，中国工程院院士。湖南农业大学教授，第十二届国际油菜会议科学委员会主席等职，主要从事油菜高产优质高效栽培、育种理论与应用研究。他提出油菜器官分化和产量形成基本规律，已成为油菜栽培理论的精髓;提出油菜冬发栽培理论和技术体系，促进了长江中游地区油菜增产;提出了油菜光温生态的4种类型和地理分布，对生产有重要指导意义;提出油菜化学杀雄利用杂种优势的理论和方法，已被广泛应用;提出油菜优质高产育种的新方法，主持育成品种15个，推广面积1.5亿多亩，其中8个为国家重点推广的品种，已完成遗传稳定性和安全性研究;主持发表了国内张油菜分子标记遗传图谱，并对抗菌核病基因进行QTL定位;此外确认新疆野生油菜是Sinapis arvensis L.分布在中国的一个野生种，是一个新的种质资源。他先后承担了国家973、863、国家948、国家自然科学基金、国家发改委高科技产业化、科技支撑计划和农业农村部农业科技跨越计划、国家高新技术产业化等项目50余项，获得国家科技进步二、三等奖各2项，育成油菜品种26个，推广面积近3亿亩。     官梅 湖南农业大学教授，博士生导师，主要从事油菜高产优质高效栽培、育种研究。在植物遗传育种、分子生物学及基因工程方面具有坚实的理论基础和丰富的实践经验，是国家重大研发计划主要研究人员，主攻油菜高油酸的基因工程与分子生物学。另参加科技部项目“油料作物空间环境诱变育种关键技术研究与示范”、国家现代农业产业体系子项目、湖南省杰出青年科学基金等科研项目共15项。完成人登记品种4个；第二完成人制定农业标准1项，地方标准1项；获厅（市）级科技进步奖2项；主编教材1本，参编教材4本。

第五节  油菜专用缓控释肥研究
一、油菜专用肥配方
油菜是一种需肥量较大、耐肥性较强的作物。油菜施肥的主要目的是保证油菜生育期不同发育阶段能够及时地获得所需要的营养物质，实现高产、优质、低成本。因此，必须根据不同地区的生产实际及油菜自身的需肥规律，制定合理的施肥原则和技术措施，对油菜生长发育加以适当的促进和控制。
（一）油菜的需肥特性
油菜对氮、磷、钾的需要量比其他作物多。生产一单位重量产品，其需氮量为水稻的2.64倍、小麦的1.03倍、大豆的1.11倍；需磷量为水稻的1.41倍、小麦的1.03倍、大豆的0.96倍；需钾量为水稻的2.59倍、小麦的2.53倍、大豆的2.40倍。油菜对磷、钾、硼的反应比较敏感。当土壤速效磷含量小于5mg/kg时，即出现明显缺磷症状，同时要求土壤有效硼含量高于0.5mg/kg，比其他作物高5倍；油菜在整个生长期间都需要从外部摄取硼素营养，进入生长期需硼量增大，但由于前期进入植株体内的硼素大都处于不能再利用状态，油菜植株必须从外部吸取，否则会出现缺硼症状。由于油菜产品被人们摄取的主要是油脂，因此主要的营养元素可以通过饼粕、落叶落花、茎秆、角壳和残茬等返回土壤。大量研究表明，油菜茬能保持较高的养分水平，因而油菜是一种用地养地结合的作物。
（二）肥料在油菜上的应用
氮素营养对油菜的品质影响较大。油菜缺氮则长势不旺，叶片瘦小，分枝少，角数、粒数减少，甚至粒重减轻，产量显著下降。增加氮素营养供应后，常使油菜籽粒的含油量减少。施用磷肥，可以促进油菜生长健壮，加速各生育阶段的发育，提早花芽分化，增加二次分枝数和有效角果数，经济性状得以改善，增产显著。油菜对磷肥的应用虽很敏感，但需要量不如氮和钾高。据资料得知，甘蓝型油菜单产在1500~2250kg/hm2时，每生产100kg菜籽需吸收磷3.0~3.9kg，而白菜型仅2.4kg。钾能促进植株体内机械组织的生长，增强抗倒性与抗病性，钾还能提高细胞质浓度和渗透压，从而增强抗逆性。氮、磷、钾作为油菜生长发育所需要的主要营养元素，是在一定的土壤及栽培条件综合影响下发挥作用的，配合使用能表现出明显增产效应。增施磷钾肥的作用，只有在增施氮肥的基础上才能发挥出来。在油菜施肥上，氮磷钾的配比和用量必须因地制宜，以提高施肥经济效益。土壤严重缺硼，在苗、薹期即可发病，病株萎缩死亡，土壤中轻度缺硼时，花期后出现症状，病株花而不实，其症状也因生育时期不同而异。在苗期提早施硼是防治油菜“萎缩不实”症的根本措施。
（三）油菜施肥技术
1.施肥量
油菜的施肥量要根据品种类型、吸肥量、土壤肥力及目标产量等条件而异，按照不同类型品种每生产100kg菜籽需要吸收氮、磷、钾3种要素的数量，甘蓝型油菜折算其比例约1.0∶（0.4~0.5）∶（0.9~1.0）。即要求生产2250~3000kg/hm2菜籽时，需氮素225~300kg/hm2、磷素90~123kg/hm2、钾素200~270kg/hm2。
2.基肥
油菜基肥应以有机肥为主，配合速效肥，增施磷、钾和硼肥。有机肥施入土壤中需要经过一段时间的分解转化，才能被吸收利用，宜作基肥早施（占有机肥量的80%）；油菜对氮肥素的需求量大，且大部分土壤的供氮能力都不能满足油菜高产的需要，因此在基肥中必须加速氮肥（占速效肥的50%~60%）。油菜苗期对磷素的敏感性强，因此磷肥作基肥效果明显优于追肥；安徽省大部分土壤缺钾，尤以水稻土为重，基肥施用钾肥，有利于油菜对氮肥的吸收与利用。但油菜需钾峰在薹期，而速效钾在土壤中易于流动，一般基肥施钾量应占总钾量的79%，其余部分作腊肥施用。基肥中氮肥总用量的比例，因条件而异。一般高产田，施肥量高，有机肥多，基肥比重宜大些，可占总施肥量的50%以上；施肥量中等的，基肥比重可占30%~40%；施肥量较少时，基肥比重更小，以提高肥料利用率，达到经济用肥的目的，但要适当增加薹肥比重。
3.追肥
苗肥要分次施，一般分为提苗肥（冬前苗肥）、腊肥、返青肥（冬后返青期）。冬前苗肥的施用量（氮素），一般占总施肥量的10%~20%，要按照“早、速、多”的原则进行追施。“早”即追肥时间要早，一般在油菜移栽活棵后，或直播油菜五叶期定苗时施用；“速”即追肥施速效肥料，一般用碳铵或腐熟的人粪尿作苗肥追施；“多”即实行少量多次，切忌一次多施。腊肥是油菜进入越冬期施用的肥料。虽然油菜在越冬期间地上部分生长停止，对养分的吸收量也相对减少，但这时主轴与次分枝已相继分化，是分化枝数和结角数奠定基础的时间。增施肥料可以增加对土壤的覆盖，促进肥土融合，增强油菜的抗寒能力，减轻冻害。腊肥以有机肥和土杂肥为主，用量占总钾肥的15%~20%，稻田油菜可增施一定量的速效钾肥（占钾肥总量的30%）。在腊月上中旬（小寒至大寒期间）结合冬天前后一次中耕培土，先将土杂肥施在油菜根部，再进行中耕培土。薹肥在油菜抽薹前或刚开始抽薹时施用，供薹期吸收利用。油菜蕾薹期是生殖生长与营养生长两旺，而仍以营养生长占优势的时期。随着气温回升，营养生长日趋旺盛，薹心与腋芽迅速发育伸长，叶片大量增加，花蕾不断分化，对养分的需要大，尤其是对氮肥与钾肥的吸收量分别占全生育期的45.80%和54.15%，是油菜生长中需肥的高峰期。薹期营养条件的好坏直接关系到油菜有效分枝数和角果数的多少，对产量影响极大，施好薹肥尤为重要。但此期基肥、腊肥的肥效仍不同程度地发挥作用，而油菜春后薹期生长要求早发稳长，如果发得过旺，出现徒长，菜薹串高，既易倒伏，又易加重菌核病的发生危害程度。薹肥宜早施和稳施，一般薹高7~8cm时施为好，施氮量占总氮量的10%~20%，薹肥要以速效氮肥为主。对缺硼的田块，还要喷施0.2%的硼砂水溶液750kg/hm2。在实际施用薹肥时，还要根据地力肥瘦、前期施肥多少、菜苗长相以及天气情况灵活掌握。一般以抽薹封行时施用为宜，薹不能封行的要早施多施；薹顶低于叶尖，呈四面高峰，说明抽薹期长势旺盛，薹肥要适当少施；反之，要适当多施。薹色绿为主生长旺盛，薹色发红的长势弱。红薹占薹长的比例为1/5~1/4是稳健长相。如红薹过多则缺肥，要适当多施。另外，基肥充足，春季多雨，气温偏高的少施；反之，要早施、多施。花肥在开花前和初花期施用，主要供开花结果期吸收利用。油菜始花至成熟，一般需50~60d，花期长。如前期营养不足，往往会引起脱肥、早衰和落花落果。因此，对于前期施肥量偏少、长势差的田块，于开花前补施30~45kg/hm2尿素，或用磷酸二氢钾1.5kg/hm2加尿素15kg/hm2对水750kg进行根外喷施，以利增花、增角、增粒和提高粒重；反之，对长势好、无脱肥现象的田块，一般不宜追施花肥，以防后期贪青倒伏、发生病害，导致减产。
二、油菜缓控释肥包膜剂
综合国内外相关文献资料，包膜型缓控释肥的包膜材料主要分为无机物和有机聚合物两大类。无机物包膜材料主要通过黏结剂附着于肥料颗粒上，通过物理阻隔作用减少肥料与水分的接触，从而达到缓释的效果，这类材料主要有硫磺、黏土、钙镁磷肥、氧化镁、石膏、磷酸盐、硅酸盐、腐殖酸、高岭土、膨润土、滑石粉等，其中，对硫包膜材料的研究多。还有一些矿物质，如沸石、海泡石等由于具有较高的阳离子交换量，对于养分的保持具有特殊作用，成为一种具有潜力的缓控释材料。无机包膜材料来源广泛，且对土壤不构成危害，但无机包膜对肥料的封闭性不好，容易形成较大尺度的孔隙，使缓释效果不佳。且无机材料韧性较差，在包装及运输过程中包膜易破碎脱落，大大降低缓释效果。
有机聚合物包膜缓控释肥由于缓释性能优良，符合作物生长规律，是目前发展较快的一类缓控释肥料。其膜材料可分为天然聚合物、半合成聚合物和合成聚合物三大类。其中，天然聚合物主要有淀粉、纤维素、木质素，天然橡胶、植物胶、动物胶等。天然聚合物包膜材料来源广泛，无毒害且价格低廉，但容易被土壤中的微生物所分解，因而缓释性能较差。半合成聚合物是天然聚合物经改性后形成的，如改性淀粉（羧甲基淀粉、醋酸淀粉等）、改性纤维素（羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等）。对于此类材料的研究报道虽然较少，但由于其材料来源广泛，成膜性较好，具有一定的生物降解性能，从而具有广阔的发展前景。合成聚合物主要有三类，一类是溶剂型热塑性包膜材料（聚烯烃类，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等），这类材料在包膜过程中需要用到大量有毒的有机溶剂，溶剂损失较大、回收困难。第二类是水乳液包膜材料，如丙烯