30 個(gè)常用甘蔗親本資源初步評(píng)價(jià)分析

陳勇生，黃俊堅(jiān)，吳嘉云，齊永文

（廣東省科學(xué)院生物工程研究所，廣東 廣州 510316）

【研究意義】甘蔗（Saccharumspp.）是我國最重要的糖料作物，也是重要的能源作物。甘蔗育種周期長、選育評(píng)價(jià)工作量大。目前我國主栽品種以新臺(tái)糖22 號(hào)及其衍生的品種為主，品種親緣關(guān)系相近，經(jīng)連年大面積連片種植，病害發(fā)生普遍，甘蔗安全生產(chǎn)潛在嚴(yán)重威脅。擴(kuò)大栽培甘蔗品種的遺傳異質(zhì)性，避免生產(chǎn)品種單一化是甘蔗品種改良的當(dāng)務(wù)之急。雜交育種是甘蔗品種改良的重要手段［1-2］，甘蔗親本資源是雜交選育優(yōu)良新品種的遺傳基礎(chǔ)，對(duì)甘蔗親本進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)和雜交組合合理選配將更有效地利用甘蔗種質(zhì)資源，提高甘蔗育種效率。【前人研究進(jìn)展】美國、澳大利亞等甘蔗糖業(yè)發(fā)達(dá)國家十分重視甘蔗親本評(píng)價(jià)與選擇，長期、系統(tǒng)地開展優(yōu)良親本或組合評(píng)價(jià)與選擇研究［3-5］，為甘蔗雜交育種親本選擇工作中起到良好作用。國內(nèi)王維贊等［6］根據(jù)廣西蔗區(qū)的產(chǎn)量、糖分表現(xiàn)，對(duì)75 個(gè)甘蔗品種進(jìn)行了系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果分為4 個(gè)類群和 7 個(gè)亞類群；經(jīng)艷芬等［7］對(duì)云瑞10 系列甘蔗親本及其組合的雜交育種潛力進(jìn)行了分析；吳嘉云等［8］對(duì)12 個(gè)重要HoCP 系列親本種質(zhì)進(jìn)行初步鑒定與評(píng)價(jià)，表明HoCP 系列品系具有出苗率高、分蘗性好、有效莖數(shù)多、早熟高糖等特性；鄧海華等［9］對(duì)我國近年使用的293 份常用親本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)220 份為自育品種（品系），其中廣東省科學(xué)院生物工程研究所（廣州甘蔗糖業(yè)研究所）及其下屬場選育的材料約占自育親本材料的56%?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】廣東省科學(xué)院生物工程研究所（廣州甘蔗糖業(yè)研究所）海南甘蔗育種場為全國唯一的生產(chǎn)性雜交花穗生產(chǎn)基地，承擔(dān)甘蔗雜交花穗生產(chǎn)、種質(zhì)資源搜集與保育和親本材料創(chuàng)新的重要任務(wù)。自1953 年建場以來，在甘蔗種質(zhì)資源的搜集、保育、研究和利用方面投入了大量人力、物力，取得了顯著成績［8-19］。【擬解決的關(guān)鍵問題】以其中30 個(gè)常用甘蔗親本的重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，對(duì)這些親本的重要性狀進(jìn)行初步評(píng)價(jià)分析，旨在繼續(xù)為甘蔗育種工作中更加科學(xué)合理地評(píng)價(jià)及選擇親本提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試材料為30 個(gè)甘蔗親本，包括6 個(gè)CP系列親本CP57-614、CP67-412、CP80-1827、HoCP91-555、HoCP07-612 和HoCP07-613，4 個(gè)臺(tái)灣親本ROC16、ROC20、ROC22 和ROC25，以及20 個(gè)大陸親本粵甘48、粵糖60、粵糖00-236、湛蔗40、湛蔗45、湛蔗50、YC05-291、YCE06-140、YCE07-71、川糖73-219、福農(nóng)83-36、福農(nóng)91-4621、福農(nóng)95-1702、福農(nóng)02-3924、桂糖73-167、桂糖83-492、桂糖86-267、桂糖02-901、桂糖05-3084、云蔗89-391。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在廣東韶關(guān)的翁源甘蔗育種基地，試驗(yàn)田屬半旱地粘性土壤，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)。小區(qū)行長2 m，行距1.1 m，為1 行區(qū)，2017 年1 月17 日種植，田間管理與大田生產(chǎn)相同。

在甘蔗生長期間調(diào)查分蘗率。2017 年7—10月每月測量1 次株高，計(jì)算生長速度；10 月至次年1 月每月中旬測量田間錘度，每小區(qū)測量5 條有效莖；1 月下旬收獲前調(diào)查莖徑，每小區(qū)調(diào)查10 條有效莖，取平均值；

使用Excel 和DPS 7.0 軟件［20］進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，各性狀按單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行方差分析，多重比較采用鄧肯氏新復(fù)極差法，系統(tǒng)聚類分析使用最長距離法，其距離測度方法（即距離系數(shù)）為歐氏距離的平方（即遺傳距離），即第i樣本與第j樣本之間的歐氏距離平方（遺傳距離）定義為。

2 結(jié)果與分析

2.1 性狀方差分析

從表1 可以看出，30 個(gè)甘蔗親本在11—12月平均錘度、莖徑、10 月株高和分蘗率方面都存在極顯著或顯著差異。為充分了解各個(gè)親本間的差異顯著性，進(jìn)一步采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

表1 30 個(gè)常用甘蔗親本農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀的方差分析結(jié)果Table 1 Results of variance analysis of agronomic and economic traits of thirty frequently-used sugarcane parents

2.2 性狀多重比較

2.2.1 錘度 從各性狀的簡單描述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果（表2）可知，30 個(gè)甘蔗親本11—12 月平均錘度的平均值為20.4%，最大值為22.1%，最小值為18.7%，變異系數(shù)為4.46%，變異程度較小。

表2 30 個(gè)常用甘蔗親本農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果Table 2 Results of statistics analysis of agronomic and economic traits of thirty frequently-used sugarcane parents

從表3 多重比較結(jié)果可以看出，參試親本中CP57-614 和ROC20 的11—12 月平均錘度最高，均達(dá)到22.1%，極顯著高于CP80-1827、ROC22、YCE06-140、川糖73-219、福農(nóng)02-3924 和桂糖83-492，這6 個(gè)品種的11—12 月平均錘度介于18.7%～19.6%，排在參試品種最后面；接下來是CP67-412 和HoCP91-555，11—12 月平均錘度分別為21.7%和21.6%，與上述6 個(gè)品種之間差異均達(dá)到顯著水平。

對(duì)各親本錘度變化情況分析結(jié)果見圖1。從圖1 可以看出，10 月至次年1 月的各月錘度都較高，依次為22.6%、22.5%、21.7%和21.7%，CP80-1827 各月錘度都較低，一直處于19%以下。

2.2.2 農(nóng)藝性狀 由表2 和表3 可知，在本次試驗(yàn)測量性狀中，參試30 個(gè)常用甘蔗親本的分蘗率變異程度最大、達(dá)55.81%，介于10.4%～189.9%，平均為81.6%，分蘗率最大的為粵甘48（189.9%），最小的為ROC22（10.4%）。

莖徑平均值為2.6 cm，最大值為3.0 cm，最小值為2.0 cm，變異系數(shù)為10.96 %，變異程度較大，說明不同親本之間莖徑變幅較大。其中，粵糖60 和福農(nóng)95-1702 在莖徑方面有突出優(yōu)勢，均為3.0 cm，而CP57-614 莖徑表現(xiàn)最小，僅2.0 cm。

參試親本平均株高為229.1 cm，變異程度中等（變異系數(shù)為8.52%）。多重比較結(jié)果（表3）表明，參試親本中湛蔗50 的10 月株高最高為262.7 cm，其次是桂糖02-901，為261.8 cm；而CP57-614、ROC20、粵糖00-236、湛蔗40湛蔗45 和桂糖86-267 的10 月株高較矮，介于183.3～207.5 cm 之間，且它們與桂糖02-901 和湛蔗50 之間分別達(dá)到顯著或極顯著水平。

此外，7—10 月是甘蔗快速生長的拔節(jié)期，圖2 為甘蔗親本7—10 月的月生長速度，生長速度差異相對(duì)較大，其中ROC22 生長最快，為45.3 cm/月；接下來依次為桂糖02-901、CP57-614、福農(nóng)02-3924 和YC05-291，7—10 月的月平均生長速度都在40.0 cm 以上，而ROC20 生長則最慢，僅20.3 cm/月。

2.3 親本聚類分析

選用11—12 月平均錘度、莖徑、株高和分蘗率等4 個(gè)性狀指標(biāo)，對(duì)30 個(gè)甘蔗親本進(jìn)行聚類分析。

根據(jù)圖3 的聚類分析結(jié)果，可將30 個(gè)甘蔗親本的田間生長表現(xiàn)情況分為6 類（表4），第Ⅰ類包括3 個(gè)親本（CP57-614、HoCP91-555、ROC20），第Ⅱ類包括4 個(gè)親本（CP67-412、HoCP07-612、HoCP07-613、粵甘48），第Ⅲ類包括10 個(gè)親本（CP80-1827、ROC25、湛蔗50、YCE06-140、YCE07-71、川糖73-219、福農(nóng)02-3924、桂糖73-167、桂糖83-492、桂糖05-3084），第Ⅳ類包括3 個(gè)親本（ROC16、ROC22、桂糖02-901），第Ⅴ類包括6 個(gè)親本（粵糖60、YC05-291、福農(nóng)83-36、福農(nóng)91-4621、福農(nóng)95-1702、云蔗89-391），第Ⅵ類包括4 個(gè)親本（粵糖00-236、湛蔗40、湛蔗45、桂糖86-267），各類平均值見表4。由表4 可知，第Ⅰ類和第Ⅱ類是高錘度細(xì)莖親本類型，其中第Ⅰ類表現(xiàn)分蘗較少、植株較矮，第Ⅱ類則表現(xiàn)分蘗多、植株較高；第Ⅲ類和第Ⅳ類是低錘度中莖至中細(xì)莖親本類型，其中第Ⅲ類表現(xiàn)分蘗較多、植株高，而第Ⅳ類則表現(xiàn)分蘗少、植株較高；第Ⅴ類和第Ⅵ類是中等錘度且中莖至中大莖親本類型，其中第Ⅴ類表現(xiàn)分蘗中等、植株高度中等，第Ⅵ類則表現(xiàn)分蘗中等、植株矮。

表3 30 個(gè)常用甘蔗親本農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀的多重比較Table 3 Multiple comparison of agronomic and economic traits of the thirty frequently-used sugarcane parents

圖1 部分常用甘蔗親本10 月至次年1 月的錘度比較Fig.1 Comparison of the brix from Oct.to Jan.among some frequently-used sugarcane parents

圖2 30 個(gè)常用甘蔗親本7—10 月的月平均生長速度比較Fig.2 Comparison of the average growth rate per month from July to Oct.among thirty frequently-used sugarcane parents

圖3 甘蔗親本聚類分析Fig.3 Cluster analysis of the sugarcane parents

3 討論

通過引進(jìn)國外和我國臺(tái)灣品種，利用來源于異地育種場站的親本與當(dāng)?shù)赜H本配制雜交組合，發(fā)揮其“地理遠(yuǎn)緣”優(yōu)勢，在我國甘蔗品種雜交育種中起重大作用［9-13］。引進(jìn)材料主要應(yīng)用于雜交親本和生產(chǎn)品種兩個(gè)方面。經(jīng)產(chǎn)量、糖分、生長特性、開花習(xí)性等調(diào)查研究，可篩選出一批綜合性狀表現(xiàn)較好的可直接在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的優(yōu)良新品系和可作為親本材料利用的優(yōu)良品系。其中美國甘蔗品種是經(jīng)過多次輪回雜交選擇出的早熟高糖材料［8,10-11,13,21-22］，本試驗(yàn)的6 個(gè)CP 系列親本中，除CP80-1827 外，其余5 個(gè)都是早熟高糖材料，與上述研究結(jié)果一致［8］，就5 個(gè)親本平均而言，它們總體上從10 月至次年1 月的各月平均錘度依次為21.1 %、21.7 %、21.3 %和20.3 %。

目前國內(nèi)開展甘蔗育種的單位近20 家，使用的生產(chǎn)性雜交花穗絕大多數(shù)來自海南甘蔗育種場雜交生產(chǎn)。60 多年來，海南甘蔗育種場利用得天獨(dú)厚的自然條件和種類繁多的甘蔗種質(zhì)資源進(jìn)行了卓有成效的甘蔗親本創(chuàng)新研究，形成了以“以擴(kuò)大遺傳基礎(chǔ)和創(chuàng)優(yōu)為目標(biāo)，創(chuàng)新與引進(jìn)并重”的較為合理的親本結(jié)構(gòu)；選育出一批適合于各類甘蔗生態(tài)區(qū)的甘蔗雜交親本材料［9-10,12-14］，從而滿足各省區(qū)開展甘蔗選育種不同組合配制的要求。本試驗(yàn)中，除6 個(gè)CP 系列親本和4 個(gè)臺(tái)灣親本外，其他20 個(gè)是大陸自育親本材料，從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，這些大陸自育親本中粵糖60、福農(nóng)95-1702 和云蔗89-391 等在莖徑方面有突出優(yōu)勢，而湛蔗50、川糖73-219 和福農(nóng)02-3924 等產(chǎn)量性狀如莖徑、株高和分蘗力方面綜合表現(xiàn)較好。

表4 不同類別甘蔗親本的性狀均值比較Table 4 Mean values of characters of different sugarcane parent types

本試驗(yàn)30 個(gè)甘蔗親本中，CP57-614、CP67-412、CP80-1827 以及ROC22、ROC25 等在21 世紀(jì)初已屬于我國甘蔗育種計(jì)劃中的常用雜交親本，其中大部分作為雜交親本于1999—2005 年選育出生產(chǎn)性品種［6,9,13,19］，而HoCP07-612、HoCP07-613、YCE07-71、粵甘48 等屬于近年來引進(jìn)或新育成優(yōu)良材料，其育種價(jià)值正在進(jìn)一步研究中，期望其后代能遺傳它們的優(yōu)異性狀［8,23］。

此外，諸如ROC16、ROC22 以及福農(nóng)91-4621、福農(nóng)95-1702、川糖73-219、桂糖86-267等還作為引進(jìn)品種或大陸自育品種直接在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用［9,17-18,23］。

然而，甘蔗等無性繁殖植物雜合程度高、遺傳組成復(fù)雜，且重要經(jīng)濟(jì)性狀都是多基因控制的數(shù)量性狀，再加上較難獲得用于遺傳分析的自交系以及生長周期長、缺乏長期充足的研究經(jīng)費(fèi)支持，所有這些都給親本評(píng)價(jià)研究及組合選配帶來相當(dāng)難度。當(dāng)然，由于這些困難或復(fù)雜性，須結(jié)合甘蔗自身特點(diǎn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果采用多種不同分析研究方法［24］以在理論上取得對(duì)甘蔗育種有指導(dǎo)意義的研究成果。

4 結(jié)論

參試30 個(gè)甘蔗親本11—12 月平均錘度均值為20.4%，變異系數(shù)為4.46%，變異程度較?。欢痔Y率為10.4%～189.9%，變異系數(shù)為55.81%，變異程度較大。莖徑方面，粵糖60、福農(nóng)95-1702 和云蔗89-391 最大；而湛蔗50 和桂糖02-901 的10 月株高較高，但粵糖00-236的10 月株高最矮。此外，ROC22 生長最快，而ROC20 生長則最慢，但10 月至次年1 月的各月錘度都表現(xiàn)較好，介于21.7%～22.6%。

根據(jù)11—12 月平均錘度、莖徑、株高和分蘗率等4 個(gè)性狀指標(biāo)，對(duì) 30 個(gè)甘蔗親本進(jìn)行聚類分析，結(jié)果可分為高錘度細(xì)莖親本類型、低錘度中莖至中細(xì)莖親本類型和中等錘度且中莖至中大莖親本類型3 個(gè)大類。其中，第一大類親本中CP57-614、HoCP91-555 和ROC20 表現(xiàn)分蘗較少、植株較矮，而CP67-412、HoCP07-612、HoCP07-613 和粵甘48 表現(xiàn)分蘗多、植株較高。第二大類親本中CP80-1827、ROC25、湛蔗50 等10 個(gè)親本表現(xiàn)分蘗較多、植株高，而ROC16、ROC22、桂糖02-901 則表現(xiàn)分蘗少、植株較高。第三大類10 個(gè)親本均表現(xiàn)分蘗中等，其中粵糖60、YC05-291、福農(nóng)83-36 等6 個(gè)親本植株高度中等，而粵糖00-236、湛蔗40、湛蔗45、桂糖86-267 則植株較矮。