甜高粱主要農(nóng)藝性狀遺傳參數(shù)分析

閆 鋒

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院，齊齊哈爾 161041）

甜高粱[Sorghum bicolor L.（Moench）]又叫蘆粟、甜稈等，是普通粒用高粱的一個變種，具有抗逆性強、生物產(chǎn)量高、光合效率高及適應(yīng)性廣等優(yōu)良的生物學(xué)特性，具有“高能作物”之稱[1]。甜高粱在我國各地均有零星種植，栽培歷史悠久，但是很少作為大田作物進(jìn)行生產(chǎn)。近些年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，甜高粱的利用價值被逐步發(fā)掘出來，廣泛用于飼料，燃料乙醇，制糖等產(chǎn)業(yè)[2]。種質(zhì)資源是培育新品種重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，想要有效地利用種質(zhì)資源，就必須了解其性狀表現(xiàn)，應(yīng)對種質(zhì)資源進(jìn)行全面系統(tǒng)的鑒定[3]。本研究估算了來自國內(nèi)外7個地區(qū)的64份甜高粱種質(zhì)9個主要農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)、遺傳力、遺傳進(jìn)度及相關(guān)系數(shù)等遺傳參數(shù)，以期為甜高粱種質(zhì)資源利用及新品種選育提供一定的理論依據(jù)，提高育種效率。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試材料為64份甜高粱品種（系），來自國內(nèi)外7個地區(qū)，其中美國14份、黑龍江42份、北京3份、吉林1份、遼寧1份、日本1份、澳大利亞2份。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2007年春季在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所試驗地進(jìn)行，前作大豆，秋起壟，播前噴灌，5月6日播種，公頃施種肥磷酸二銨150kg，及時間苗、定苗、掰蘗、防蟲、鏟趟。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，5行區(qū)，行長3m，行距70cm，株距18cm。

1.3 試驗方法

性狀調(diào)查：從每小區(qū)中間3行選取10株有代表性的植株進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查單株鮮重、莖稈鮮重、株高、節(jié)數(shù)、全生育期、莖粗、穗長、榨汁率、錘度9個農(nóng)藝性狀。調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)參照《高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[4]。

榨汁率測定：對10株取樣植株去葉及葉鞘后稱莖稈重量，使用三輥式甘蔗壓榨機榨汁1次，榨汁率（%）=汁液重量÷莖稈重量×100%。

錘度測定：用蒸餾水將日本產(chǎn)DBx-55A錘度計調(diào)零，吸取甜高粱汁液500μL測定汁液錘度。

統(tǒng)計方法：利用DPS、Eexcel軟件對上述性狀進(jìn)行統(tǒng)計分析，并估算其相關(guān)系數(shù)、多樣性指數(shù)、遺傳力、遺傳進(jìn)度等遺傳參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀及其遺傳多樣性

參試的64份甜高粱種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)（表1）都比較高，差異不大，多樣性指數(shù)最高的性狀是全生育期，為1.99，其次是單株鮮重和莖粗，均為1.95，榨汁率的多樣性指數(shù)最小，為1.58。這表明參試甜高粱種質(zhì)在各個農(nóng)藝性狀上差異較大，具有豐富的遺傳多樣性。

全生育期：是指從出苗次日到籽粒成熟期的天數(shù)。供試材料全生育期最短的88d，最長146d。按照全生育期將甜高粱成熟期劃分為極早熟（≤110d）、早熟（111～125d）、中熟（126～140d）、晚熟（141～155d）和極晚熟（＞155d），參試材料中早熟資源較多。

穗長和節(jié)數(shù)：穗長的變異幅度在9～36.3cm之間。穗長與穗形有很大關(guān)系，一般短穗多為杯形或牛心形，長穗則多為帚形。節(jié)數(shù)平均值為12.4節(jié)，變異幅度在8.9～16.3節(jié)之間，在節(jié)數(shù)的分布中，以10～14節(jié)的材料最多，有47份，占73.44%。

株高和莖粗：參試甜高粱種質(zhì)株高的變異范圍在116.3～346.9cm之間，平均值為270.0cm。莖粗平均值為1.78cm，變異幅度在1.43～2.27cm之間，在莖粗的分布中，以1.6～1.9cm的材料最多，占81.25%，莖粗小于1.6cm的材料有4份，占6.25%，莖粗大于1.9cm的材料有8份，占12.5%。莖稈是甜高粱最主要的收獲器官，株高和莖粗對莖稈產(chǎn)量具有重要影響，株高和莖粗的多樣性指數(shù)比較多，說明這兩個性狀遺傳變異較為豐富。

莖稈鮮重和單株鮮重：甜高粱主要收獲莖稈，甜高粱的莖稈是其能量的儲存庫，所以，莖稈鮮重和單株鮮重是甜高粱非常重要的兩個性狀。參試甜高粱的單株鮮重和莖稈鮮重的多樣性指數(shù)和變異系數(shù)都是所有性狀中較高的，說明參試的甜高粱種質(zhì)具有豐富的變異，改良潛力較大。

錘度和榨汁率：錘度和榨汁率是甜高粱重要的品質(zhì)性狀，是甜高粱重要的育種目標(biāo)。參試材料的錘度平均值為16.70%，變異幅度在10.51%～19.98%之間。平均榨汁率為38.8%，變異幅度在4.2%～52.9%之間，與趙香娜[5]的研究結(jié)果相近。

表1 甜高粱主要農(nóng)藝性狀的基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)

2.2 農(nóng)藝性狀遺傳力與遺傳進(jìn)度的分析

遺傳力的高低反映了該性狀表型由遺傳因素和環(huán)境因素決定的程度，根據(jù)性狀遺傳力的大小，制定適當(dāng)?shù)倪x擇方案，可以提高選擇效果，提高育種效率。由表2可以看出，株高、全生育期、節(jié)數(shù)、穗長的遺傳力較高，均達(dá)到了90%以上，說明這些性狀受環(huán)境影響較小，可在早世代進(jìn)行選擇。莖稈鮮重、單株鮮重、榨汁率的遺傳力中等，這3個性狀應(yīng)做一定的連續(xù)選擇。錘度和莖粗的遺傳力最低，不宜在早代選擇。

遺傳力不能完全作為選擇效果的指標(biāo)，通過遺傳進(jìn)度的估測，可以進(jìn)一步明確選擇的預(yù)期效果。表2中列出了在選擇強度5%下各性狀的遺傳進(jìn)度，可見，莖稈鮮重、榨汁率、單株鮮重、穗長的相對遺傳進(jìn)度較大，其子代從親代獲得的遺傳增量分別是0.229kg、17.11%、0.267kg和11.93cm，這表明通過連續(xù)多代定向選擇，這4個性狀可以獲得理想的改良效果。莖粗的相對遺傳進(jìn)度最低，為13.1%，可以獲得0.233cm的遺傳增量。

遺傳變異系數(shù)是遺傳變異潛力大小的標(biāo)志，表示群體中直接選擇的范圍。按變異系數(shù)劃分變異程度，從0%～10%為較低、11%～20%為中等、21%以上為較高。莖稈鮮重、穗長、單株鮮重、榨汁率的遺傳變異系數(shù)較高，而株高、節(jié)數(shù)、全生育期、錘度的變異程度中等，莖粗為最低。

表2 甜高粱主要農(nóng)藝性狀的遺傳參數(shù)

表3 甜高粱主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性

2.3 農(nóng)藝性狀間的相關(guān)分析

通過對甜高粱9個農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析（表3）表明：榨汁率與株高、莖粗、節(jié)數(shù)、莖稈鮮重、單株鮮重、全生育期呈極顯著的正相關(guān)，與穗長和錘度相關(guān)不顯著；株高與所有的農(nóng)藝性狀呈極顯著正相關(guān)；莖粗與榨汁率、株高、節(jié)數(shù)、莖稈鮮重、單株鮮重、全生育期呈極顯著正相關(guān)，與錘度和穗長相關(guān)不顯著；莖稈鮮重和單株鮮重都與穗長相關(guān)不顯著，都與其它性狀呈顯著或極顯著正相關(guān)；全生育期與榨汁率、株高、莖粗、節(jié)數(shù)、莖稈鮮重、單株鮮重呈極顯著正相關(guān)，與穗長和錘度相關(guān)不顯著，說明了全生育期越長越有利于物質(zhì)積累，產(chǎn)量越高。

3 結(jié)語

種質(zhì)資源遺傳多樣性是利用基因資源的基礎(chǔ)，植物種內(nèi)所有個體的所有遺傳性狀的基因構(gòu)成了該物種的基因庫，其中可能蘊藏豐富的已知或未知的有用基因。種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究將為評估基因資源的開發(fā)前景提供重要的信息。遺傳多樣性的研究手段經(jīng)歷了形態(tài)水平、細(xì)胞水平、生化水平和分子水平4個階段。形態(tài)學(xué)水平上進(jìn)行遺傳多樣性研究具有簡單、易行等特點，但易受環(huán)境影響，隨著分子生物學(xué)和生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，分子標(biāo)記已廣泛應(yīng)用于種質(zhì)資源研究[6]，但利用非靶標(biāo)分了標(biāo)記方法研究遺傳多樣性，難以與具體性狀結(jié)合起來，所以有必要將形態(tài)性狀、農(nóng)藝性狀與分子標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合，以準(zhǔn)確把握遺傳多樣性的本質(zhì)。

本研究對64份國內(nèi)外甜高粱種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行了初步研究，結(jié)果表明這些種質(zhì)資源的遺傳多樣性豐富，品種間存在較大差異，其中莖粗、莖稈鮮重、全生育期、穗長和單株鮮重遺傳多樣性指數(shù)較大，都超過了1.9。株高、全生育期、節(jié)數(shù)和穗長的遺傳力較高，都達(dá)到了90%以上，說明這些性狀受環(huán)境影響小，可在早世代選擇。莖稈鮮重、單株鮮重、榨汁率的遺傳力中等，這3個性狀應(yīng)做一定的連續(xù)選擇。莖稈鮮重和穗長的遺傳進(jìn)度較高，獲得的遺傳增量大，直接選擇效果較為理想。莖稈鮮重是甜高粱一個重要的產(chǎn)量性狀，但是莖稈鮮重的遺傳力不是很高，可以通過和莖稈鮮重達(dá)到極顯著正相關(guān)且遺傳力很高的全生育期和株高這兩個性狀來進(jìn)行輔助選擇。

目前，對于莖稈榨汁率的實驗室測定還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)生產(chǎn)上為提高汁液的產(chǎn)率，都是對甜高粱莖稈進(jìn)行二次壓榨，本研究設(shè)備條件有限，使用簡易三輥式甘蔗榨汁機只進(jìn)行了一次壓榨，得出的榨汁率低于朱翠云[7]報道的60%～70%。由于本研究得出的榨汁率偏低，并不能代表真正的榨汁率，只可用作不同參試材料相比較。

［1]Reddy BVS,Sanjana Reddy P.Sweet sorghum:Characteristics and potential[C].International Sorghum and Millets Newsletter,2003,44:26-28.

［2]趙凱，馬龍彪，耿貴，等.能源作物甜高粱的綜合開發(fā)與利用[J].中國糖料，2008（3）：67-68.

［3]曹文伯.我國甜高粱種質(zhì)資源鑒定及利用概況[J].植物遺傳資源學(xué)報，2001，2（1）：58-62.

［4]陸平.高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

［5]趙香娜，李桂英，劉洋，等.國內(nèi)外甜高粱種質(zhì)資源主要性狀遺傳多樣性及相關(guān)性分析[J].植物遺傳資源學(xué)報，2008，9（3）：302-307.

［6]Ayana A,Bryngelsson T,Bekele E.Gengtic variation of Ethiopian and Eritrean sorghum （Sorghum bicolor（L.）Moench）germplasm assessed by random amplified polymorphic DNA （RAPD）[J].Genetic Resources and Crop Evolution,2000,47（5）:471-482.

［7]朱翠云.甜高粱—大有發(fā)展前途的作物[J].雜糧作物，1999，19（2）：29-32.