甘蔗新品種粵糖06-233的選育及其核型分析

文明富 潘方胤 齊永文 吳嘉云 敖俊華 楊俊賢 官錦燕 彭立沖 梁啟如 羅青文

摘 ?要：本研究詳細闡述了早熟、高產、高糖、抗逆性強的甘蔗品種粵糖06-233的選育過程，并就其特征特性、蔗莖產量、蔗糖分、抗性等性狀表現進行綜合分析。以粵糖94-128為母本、桂糖93-159為父本配制雜交組合，歷經8代農藝性狀、糖分和產量相關性狀的選擇，育成了早熟、高產高糖、抗逆性強的甘蔗新品種粵糖06-233。通過國家區(qū)試和生產試驗結果表明，粵糖06-233蔗莖產量達119 932.56 kg/hm²，含糖量達18 145.79 kg/hm²，該品種對甘蔗黑穗病具有較強的抗性。同時，利用去壁低滲法對粵糖06-233進行染色體數目與核型分析，結果表明，該品種的染色體主要由中部（m）及近中部（sm）著絲點染色體組成，染色體數為2n=88，核型公式K（2n）=88=82m+6sm。

關鍵詞：甘蔗;粵糖06-233;品種選育;核型分析中圖分類號：S566.1??????文獻標識碼：A

Breeding of New Sugarcane （Saccharumspp.）?Cultivar， Yuetang06-233

WEN Mingfu， PAN Fangyin， QI Yongwen， WU Jiayun， AO Junhua， YANG Junxian， GUAN Jinyan，PENG Lichong， LIANG Qiru， LUO Qingwen^*

Guangdong Bioengineering Institute （Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute） / Guangdong Key Laboratory of Sugarcane Improvement and Biorefinery， Guangzhou， Guangdong 510316， China

Abstract： The objective of the paper was to introduce the breeding process of a new sugarcane cultivar， Yuetang?06-233， and its agronomic characters， stem yield， sucrose content， and disease and abiotic stress resistance. Yuetang?06-233， with early-maturing type， high stem yield， high sucrose content and good adversity resistance was successfully bred using Yuetang?94-128 and Yuetang?93-159 as female and male parents， after 8 generations selection based on agronomic， sugar， and yield traits. It exhibited high sugar yield and maximum stem yield at 18 145.79 kg/hm²and 119 932.56 kg/hm²in the national regional and production test， respectively， and it was highly resistant to Smut. Meanwhile， the chromosome number and karyotype of Yuetang?06-233 was studied by shedding cell wall and dialysis methods. The results showed that the chromosomes of the cultivar mainly was metacentric or submetacentric. The chromosome number of Yuetang?06-233 was 88， the karyotype formula was K（2n）=88=82m+6sm.

Keywords： sugarcane; Yuetang?06-233; breeding; karyotyping

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.005

甘蔗是世界上主要糖料作物，據經濟合作與發(fā)展組織（OECD）和聯合國糧食與農業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計，以甘蔗為原料的糖產量占全球糖供應總量的85%以上^[1]。在我國，甘蔗作為原料的糖產量所占比例更高，2017/2018年榨季，全國甘蔗面積約116.8萬hm²，產糖量約910萬t，占我國食糖總產量的90%^[2]。長期以來，我國食糖產量一直在900萬～1200萬t徘徊，年缺口量達到300萬～600萬t，自給率僅60%～80%。

目前，我國甘蔗種植主要分布在廣西、云南、廣東、海南等地區(qū)，其中廣西和云南作為最大的蔗區(qū)，占全國總種植面積的90%以上，品種分布結構較單一，以新臺糖22號為主，發(fā)生災害性病蟲的風險高，嚴重威脅我國的食糖生產安全^[3]。全國甘蔗生產信息監(jiān)測網監(jiān)測數據統(tǒng)計顯示^[4]，我國主栽品種ROC22種植面積依然最大，2018/19榨季種植面積靠前的品種依次為ROC22、桂柳05-136、桂糖42號、粵糖93-159、ROC25、粵糖00-236、粵糖94-128、粵糖86-368、粵糖55號、ROC79-29，隨著新的自育種的不斷推廣，品種結構得到一定的改善。由于我國蔗區(qū)分布廣、跨度大，生態(tài)類型多樣化，氣候環(huán)境和土壤類型存在較大差異，需要適應各種不同生態(tài)類型的品種，通過篩選優(yōu)良的種質資源，利用雜交育種方法，選育宿根性強、高糖高產、抗逆性強、適應性好的糖料甘蔗新品種，可進一步改善品種分布結構，加強預防災害性病蟲害發(fā)生的風險能力，提高甘蔗生產力，增加蔗農和蔗糖企業(yè)的收益，增強我國蔗糖的國際市場競爭力，穩(wěn)定蔗糖業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展?；浱?6-233以宿根性強的粵糖94-128為母本，高糖品種粵糖93-159為父本，通過多年多點試驗選育而成，2016年通過全國農業(yè)技術推廣服務中心農作物品種鑒定，該品種早熟、糖分高、高產穩(wěn)產、農藝性狀優(yōu)良和抗逆性較強。該品種的培育將有助于我國甘蔗品種種植結構的改善或利用其作為雜交親本培育更多新品種。

1 ?材料與方法

1.1親本材料

粵糖06-233的母本是粵糖94-128，父本是粵糖93-159（圖1）?；浱?4-128具有早中熟、中大莖、生長快、抗病性強、宿根性好、適應性廣等性狀，主要在廣東湛江和廣西部分蔗區(qū)大面積推廣種植。粵糖93-159是一個特早熟高糖甘蔗品種，生長快，有效莖多，單位面積蔗莖和蔗糖產量高，宿根性強，抗黑穗病，對嵌紋病免疫^[5-6]，主要在云南、廣西蔗區(qū)大面積推廣種植。

1.2選育方法

按照“五圃”制甘蔗常規(guī)雜交育種程序進行選育。品種在選育的各個階段對植株的形態(tài)特征、

生長特性、品質特征的調查檢測有所不同，前期特別注重檢測田間錘度、株高、莖徑、有效莖數、病蟲害發(fā)生、倒伏程度、空棉心情況、氣根多少及著生高低、水裂、葉鞘57號毛群發(fā)達程度、側芽萌動、葉鞘易削程度等的檢測。進入品比階段以后，主要注重以甘蔗的產量、蔗糖分、宿根性、抗性（如抗病蟲、抗倒伏、抗旱性、抗寒性）等性狀，以及各種生長特性項目：發(fā)芽率、分蘗率、宿根發(fā)株率、生長速度的測定。

區(qū)域試驗按統(tǒng)一試驗方案執(zhí)行，實驗設計選擇地力分布均勻的地塊，采用完全隨機區(qū)組排列，每個品種3次重復，行距為1～1.2 m，下種量為3200～3800段雙芽/667?m²，每個小區(qū)面積為33.33 m²，?以全國種植面積最大的品種ROC22為對照品種。

性狀調查包括：出苗率、分蘗率、宿根發(fā)株率、生長速、株高、莖徑、畝有效莖數、蔗糖分、蔗莖產量、病蟲害發(fā)生率、抗病性、抗風性等。每年11月至翌年2月的每月中旬測定蔗糖分;收獲時測定每個小區(qū)的實際蔗莖產量，換算成每公頃蔗莖產量;蔗糖產量為11月至翌年2月的平均蔗糖分乘以蔗莖產量。蔗糖分按照國家標準《糖料甘蔗》（GB/T 10498-2010）^[7]、《糖料甘蔗試驗方法》（GB/T 10499-1989）^[8]進行檢測。抗病性按照農業(yè)部行業(yè)標準《農作物品種鑒定規(guī)范?甘蔗》（NY/T 1786-2009）^[9]進行測定。

1.3色體標本制備

選取成熟、健壯的粵糖06-233蔗莖切成單芽莖段栽種于20 L的白色塑料桶中，底部放少量珍珠巖，上面蓋一層土，待其長出干凈的根尖后，在晴朗的白天進行取樣。選取顏色嫩黃、分裂旺盛的根尖，在距根尖頂端0.8 cm左右處用鑷子掐斷，置于0.002 mol/L 8-羥基喹啉中處理4 h，飽和對二甲苯中處理2 h，轉入卡諾固定液（無水乙醇∶冰乙酸=3∶1）固定24?h，70%乙醇4?℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

染色體標本制備采用酶解去壁低滲法^[10-11]：①先把材料置于蒸餾水前低滲30 min;②再置于5%纖維素酶和4%果膠酶混合液中，并置于37 ℃中酶解2、3、4、5 h;③吸取酶液，加入蒸餾水后低滲30 min;④吸取蒸餾水，滴加臨時配制的固定液（3乙醇∶1冰醋酸）后固定15 min;⑤涂片，玻片上先滴3滴固定液，夾取少量莖尖組織或葉片邊緣組織，并迅速涂抹在載玻片上，并在火焰上迅速烘烤置;⑥染色，用吉姆薩染色15?min，沖洗玻片干燥后再鏡檢。

1.4核型分析

用POTIKA正立顯微鏡觀察，Optika Vision pro拍照系統(tǒng)拍照。選擇30個染色體分散且形態(tài)較好的細胞進行染色體數目統(tǒng)計，選取5個染色體形態(tài)清晰且無重疊的細胞用Photoshop圖像軟件進行核型分析。核型分析方法根據李懋學等^[12]的標準，染色體形態(tài)依據Levan等^[13]的方法歸類，核型對稱性按Stebbins^[14]的標準劃分。

臂比（r）=長臂（L）/短臂（S）;

染色體相對長度=染色體長度/染色體組總度×100%;

染色體相對長度指數（I.R.L）=染色體長度/全組染色體;

其中，I.R.L<0.76為短染色體（S），0.76≤I.R.L≤1.00為中短染色體（M1）;1.01≤I.R.L≤1.25為中長染色體（M2）;I.R.L≥1.26為長染色體（L）。

平均長度核型不對稱系數（As. K. C）=長臂總長/全組染色體總長×100%。

2 ?結果與分析

2.1選育過程

按照“五圃”制常規(guī)雜交育種程序（表1），2006—2013年在廣東省生物工程研究所（廣州甘蔗糖業(yè)研究所）湛江甘蔗研究中心進行選育研究，2014—2015年參加第十輪國家甘蔗品種區(qū)試和國家甘蔗品種區(qū)域生產試驗，國家區(qū)試點設廣西崇左、百色、來賓、柳州、河池，云南開遠、瑞麗、保山、臨滄，廣東遂溪、湛江，福建漳州、福州，海南臨高5省14個試驗點，國家區(qū)試設置2?a新植和1?a宿根試驗，區(qū)域生產試驗設置1?a新植試驗。結果表明，該品種早熟、糖分高、高產穩(wěn)產、農藝性狀優(yōu)良和抗逆性較強，2016年通過全國農業(yè)技術推廣服務中心農作物品種鑒定。

2.2主要特征特性

植株直立整齊、均勻、節(jié)間長度中等;芽體卵形，芽溝淺，芽翼較小，芽基離葉痕，芽尖超出生長帶;葉色淺綠，葉片長度、寬度中等，心葉直立，葉姿挺直，葉鞘長度中等，葉鞘黃綠色;莖圓筒形，節(jié)間顏色曝光后黃綠色，曝光前淺黃白色;莖表皮光滑，蠟粉中厚，蔗莖實心，中大莖，極易脫葉，內葉耳長槍形，外葉耳缺如，無57號毛群。

2.3主要工農藝性狀

2.3.1 ?農藝性狀??2014—2015年在廣西、云南、廣東、福建和海南5省14個試驗點表明（表2），粵糖06-233萌芽快、齊，平均出苗率達62.9%，與對照ROC22相當。分蘗強力強，分蘗率為146.7%，比對照高出62.4%。植株生長較快，株高（279.5 cm）比ROC22矮14.6 cm，但其成莖率高，單位面積有效莖數多，每公頃達70 136條，有效蔗莖數比對照ROC22每公頃多2126條，而且莖徑比ROC22號粗，蔗莖均勻。成熟期單莖重可達1.71 kg，比對照ROC22重0.04 kg。宿根性強，宿根發(fā)株數多，蔗苗整齊，分布均勻，發(fā)株率比對照高出11.2%。

2.3.2 ?蔗莖產量??2014—2015年在國家區(qū)域試驗表明，粵糖06-233新植平均蔗莖產量111?392.40?kg/hm²，宿根蔗蔗莖產量127 093.50?kg/hm²，產量分別比對照ROC22增產983.88、11 772.97?kg/hm²。2015年全國生產性示范試驗表明，其新植平均蔗莖產量120 941.10 kg/hm²，比對照ROC22增產6377.90 kg/hm²（表3）。而2014—2015年在國家區(qū)域試驗及生產示范試驗14個點新宿試驗（3新1宿）結果表明，粵糖06-233平均蔗莖產量為119 932.56 kg/hm²，比ROC22增產6502.21 kg/hm²，說明粵糖06-233蔗莖高產穩(wěn)產，適應性強。

2.3.3 ?蔗糖分和含糖量??粵糖06-233在國家區(qū)域試驗2?a，新植平均蔗糖分為15.02%，而對照ROC22為14.79%（表3）;國家區(qū)域試驗和生產

示范試驗14個點3新1宿平均蔗糖分為15.13%，比對照種ROC22高0.43%，且蔗糖分高于15%，屬于高糖品種?；浱?6-233甘蔗品種11月份甘蔗蔗糖分平均為14.15%（大于13.0%），翌年3月（成熟高峰期）平均蔗糖分為16.22%（大于14.0%），且蔗莖上下部分節(jié)間錘度的比值達0.9以上，達到工藝成熟期，表明其為早熟品種。含糖量在全國多年多點試驗中平均達到18 145.79 kg/hm²，比ROC22增產糖1471.53 kg/hm²，證明粵糖06-233單位面積產糖量高，屬于高糖品種。

2.3.4 ?抗病性??由表4可看出，人工接種黑穗病發(fā)病率顯示，粵糖06-233黑穗病發(fā)病率為9.66%，對黑穗病的抗性級別為2級，抗性反應型為抗型，而對照ROC22號發(fā)病率達53.03%，抗性反應型為感型;人工接種花葉病發(fā)病率為48.82%，與對照ROC22號相當，兩者對花葉病的抗性級別都為4級，抗性反應型為感型。

2.4核型分析

通過制片觀察研究，獲得了粵糖06-233的染色體數目，并對其進行了核型分析。染色體參數和核型特征見表5，中期染色體、核型圖及核型模式見圖2、圖3。

一般來講，甘蔗不僅染色體數目多，就是同一品種在不同組織或不同生育期，觀察到的染色體數目也不盡相同^[15]。本實驗中，粵糖06-233的核型公式K（2n）=88=82m+6sm，其中第3、9及32對染色體為近中部著絲點染色體（sm），其余為中部著絲點染色體（m），具中部著絲粒染色體的百分比為93.18%。染色體大部分是中長和中短染色體，相對長度范圍為0.46%～1.98%，臂比大于2的染色體比例為4.54%，最長與最短染色體的比值為4.33，核型不對稱系數為56.31%，染色體相對長度組成為14L+22M2+28M1+24S，核型類型為2C，進化程度相對較高。

3??討論

優(yōu)良新品種的選育與應用是提高作物產量和品質最經濟最有效的手段。甘蔗作為重要的糖料作物，隨著品種糖分和產量的不斷提高，推動著蔗糖業(yè)逐步向前發(fā)展。甘蔗育種發(fā)展至今，可以將發(fā)展進程大概分為5個階段^[16]：（1）利用熱帶種選育時期;（2）利用“高貴化”過程選育高貴化品種時期;（3）利用高貴化品種培育雜交后代時期;（4）利用高貴化雜交后代選育現代品種時期;（5）拓寬品種遺傳組成源選育種時期。在育種發(fā)展進程中，形成了一個獨特的遺傳模式，即它是由多倍體原種熱帶種（Saccharumofficinarum L. 2n=80，X=10）作母本，多倍體細莖野生種（SaccharumspontaneumL. 2n=40～128，X=8）作父本，經過一系列雜交形成的異源多倍體作物，染色體75%～85%來源于熱帶種，15%～25%來源于細莖野生種，在第1次和第2次（熱帶種作母本，F₁作父本）雜交過程中，染色體按照2n+n的特有方式傳遞，雜交后代的糖分、產量等農藝性狀得以快速恢復穩(wěn)定，這個過程被稱為甘蔗“高貴化”過程^[17-19]。通過這種獨特的遺傳模式形成了異源多倍體作物，從而加大了甘蔗品種遺傳改良的困難。因此，一直以來，甘蔗品種改良一直依賴于常規(guī)雜交育種，然而，隨著現代生物技術的迅速發(fā)展，特別是甘蔗割手密種（Saccharum spontaneumL.）基因組的破譯^[20]及全基因組簡化測序^[21-22]等技術的發(fā)展應用，可以利用新的生物技術手段，開發(fā)生物基因芯片（含各種性狀等位基因信息），通過在種子實生苗時期進行芯片檢測與定向選擇，減少實生苗定植量，降低品種選育工作量和科技成本，提高工作效率，縮短育種年限。

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