唐仕云 ,王倫旺 ,李 翔 ,譚 芳 ,黃海榮 ,經(jīng) 艷 ,黃家雍 ,黎煥光 ,方鋒學(xué) ,鄭書斌
(1.廣西甘蔗研究所,南寧 530007;2.中國農(nóng)科院甘蔗研究中心,南寧 530007;3.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧 530005;4.廣西農(nóng)墾國有金光農(nóng)場友誼分場,南寧 530042)
甘蔗是無性繁殖作物,但在適宜環(huán)境條件下,也可以開花結(jié)實,為甘蔗有性雜交育種提供了有效可行的途徑。甘蔗開花習(xí)性是甘蔗遺傳育種與大田生產(chǎn)密切相關(guān)的一個重要性狀,在有性雜交育種中,只有開花材料才能用作親本,因而應(yīng)盡最大可能地誘導(dǎo)甘蔗開花。但在生產(chǎn)上,甘蔗開花后,生長點分化為花芽,營養(yǎng)生長停止,葉片發(fā)黃,不利于甘蔗生長和糖分積累,且易長側(cè)芽和引起空心蒲心,導(dǎo)致甘蔗產(chǎn)量和產(chǎn)糖量降低,開花品種普遍不受農(nóng)民和糖廠喜歡[2]。在常規(guī)“五圃制”的品種選育過程中,凡發(fā)現(xiàn)在大田生產(chǎn)條件下具有開花性狀的材料,無論其它性狀表現(xiàn)如何,一般不宜作為入選對象。據(jù)研究,影響甘蔗開花的因素有很多,可分為內(nèi)外兩種因素,外因條件有緯度、氣候、海拔、土壤、肥料等栽培條件,其中以光、溫、濕等因素最為重要,內(nèi)因主要是品種的遺傳特性、生育時期和葉片等[1,3-4,6-8,10-11]。甘蔗的開花習(xí)性是可遺傳的性狀,但在不同年際間甘蔗開花習(xí)性差別很大[2,9]。本次調(diào)查的目的是對甘蔗常用親本及組合的雜交后代,利用較易開花的年份,通過調(diào)查研究不同親本、家系及組合的后代開花規(guī)律,供甘蔗育種的親本選配、雜交利用以及常規(guī)品種選育提供參考,為進一步研究甘蔗開花性狀的相關(guān)遺傳規(guī)律打下基礎(chǔ)。
以2010年廣西甘蔗研究所鑒定圃材料為調(diào)查對象,2008年時播種529個組合共計約14萬株實生苗,同年年底選出了396個組合的9100個無性系材料進入選種圃,2009年播種選種圃,同年年底選出308個組合的1653個無性系材料進入鑒定圃,2010年2月2—10日在廣西國有金光農(nóng)場友誼分場(東經(jīng)107°85′,北緯22°87′)種植,每個無性系材料依蔗種數(shù)量的不同種植1~2行,行長7m,行距1.1m,每行下種量92個單芽,其它管理同大田生產(chǎn)。于2010年12月22—30日田間選拔時,調(diào)查甘蔗的開花性狀。
在開花調(diào)查時,一個無性系中以發(fā)現(xiàn)1條具有孕穗開花癥狀的甘蔗歸為開花無性系,開花組合調(diào)查時,以該組合的雜交后代中有1個開花無性系材料,歸為開花組合。數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel按系譜進行分類匯總,以開花無性系個數(shù)和開花組合個數(shù)分別占被調(diào)查樣本無性系個數(shù)和組合個數(shù)的百分率表示開花率,對親本、家系和組合后代中開花無性系個數(shù)較多和開花率較高的材料進行列表分析。
從表1可以看出,在所調(diào)查的1653個無性系群體中,開花的無性系個體有288個,達到了17.4%;雜交后代中有開花無性系的雜交組合個數(shù)達到128個,占被調(diào)查組合的41.6%,說明2010年在廣西國有金光農(nóng)場友誼分場的自然環(huán)境條件下是一個甘蔗較易開花的年份,許多具有高產(chǎn)高糖特性的優(yōu)良無性系材料將會由于甘蔗易抽穗開花的不良性狀而遭淘汰,但同時也非常有利于淘汰那些由于往年不具備開花條件而未表現(xiàn)出開花特性的無性系材料。在所調(diào)查的親本中,共有母本97個,父本91個,后代中有開花無性系材料的父母本的百分率也分別達到了57.7%和60.4%較高水平,且父本的百分率略高于母本。
?
從表2可以看出,在所調(diào)查群體的母本及其家系中,以桂糖96-167、湛蔗74-141、湛蔗92-126、Roc11、Roc22、 粵糖 85-177、Roc23、Roc10、Roc24、 粵 糖 91-976、Roc1、Roc20、CP81-1254為母本的后代中開花無性系的百分率都在10%以上,以桂糖96-167、湛蔗74-141、 湛蔗 92-126、Roc11、Roc22、 粵糖 85-177、Roc23為母本的后代中,無性系開花率超過了整個鑒定圃群體的開花無性系的百分率(17.4%)。從這些母本組配的半同胞家系來看,以湛蔗 74-141、Roc11、CP81-1254 為母本選配的雜交組合,所有組合后代均有開花個體,就后代開花性狀而言,需要另外嘗試新的組合。 以 Roc1、湛蔗 92-126、Roc23、Roc24、粵糖91-976、Roc22、粵糖85-177為母本的家系中,后代中有開花無性系個體出現(xiàn)的組合較多,開花組合百分率達到了50%以上,說明這些母本,在與不同父本組配雜交組合時,出現(xiàn)開花無性系可能性較高,需要嚴格選用不易開花的組合。而以桂糖96-167、Roc20為母本的家系中,盡管開花無性系個體的百分率很高,但主要集中在個別組合上,開花特性主要受父本的影響,通過與不易開花的父本合理搭配,可減少后代中開花性狀的出現(xiàn)。
?
從表2可以看出,在所調(diào)查群體的父本及其家系中,以桂糖 00-122、CP84-1198、粵糖 85-177、桂糖 92-66、粵糖 96-86、粵糖 91-976、Roc16、桂糖 73-167、粵糖93-159、Roc23、Roc22為父本的后代中開花無性系百分率均較高,以桂糖 00-122、CP84-1198、粵糖 85-177、桂糖 92-66、粵糖 96-86、粵糖 91-976、Roc16為父本的后代中,無性系開花率超過了整個鑒定圃群體的開花無性系的百分率(17.4%)。從這些父本組配的半同胞家系來看,以粵糖85-177、粵糖96-86為父本選配的雜交組合,所有組合后代均有開花個體,就后代開花性狀而言,需要不斷嘗試新的組合。以桂糖 92-66、CP84-1198、Roc23、粵糖91-976、桂糖73-167為父本的家系中,后代中有開花無性系個體出現(xiàn)的組合較多,開花組合百分率達到了50%以上,說明這些父本,在與不同母本組配雜交組合時,出現(xiàn)開花無性系可能性較高,需要嚴格選用不易開花的組合。而以Roc16、粵糖93-159、桂糖00-122、Roc22為父本的家系中,盡管開花無性系個體的百分率較高,但主要集中在少數(shù)組合上,開花特性主要受母本的影響,通過合理選用不易開花的母本,可減少后代中開花性狀的出現(xiàn)。
?
從表3可以看出,盡管各個雜交組合的后代歷經(jīng)雜種圃、選種圃時受綜合性狀的選擇作用而使每個組合入選的無性系個數(shù)不等,但組合的后代無性系開花率卻都表現(xiàn)很高。尤其以桂糖00-122和粵糖91-976組成的正反交組合,后代開花率均較高。組合桂糖96-167×桂糖92-66、湛蔗92-126×CP72-2086、湛蔗74-141×CP84-1198、Roc26×粵糖96-86的后代開花率高達40%以上。其它組合的后代開花率相對后代不開花的組合表現(xiàn)也較高。
目前,盡管對甘蔗孕穗開花在多大程度上降低了甘蔗的產(chǎn)量與糖分有不同的報道[2,5,12],但甘蔗開花習(xí)性,是一個在常規(guī)育種中較難測定的性狀,需要經(jīng)過多年多點的重復(fù)觀察,才可能得到較準確的結(jié)論。甘蔗孕穗開花是甘蔗生理成熟的表現(xiàn),可能與早熟高糖等目標(biāo)性狀間存在一定的遺傳相關(guān),往往很多其它綜合性狀表現(xiàn)良好的材料,由于易開花、早開花而不得不遭遇淘汰,如在本次調(diào)查中,各開花無性系在雜種圃、選種圃中均未表現(xiàn)出開花特性,而到鑒定圃時大量材料表現(xiàn)開花,說明甘蔗開花受年際變化影響大,這給甘蔗開花習(xí)性的遺傳規(guī)律研究帶來很大困難,也給甘蔗常規(guī)育種帶來了很大的不確定性。從遺傳角度而言,開花性狀受到親本及組合的影響,如能對親本及組合的開花習(xí)性有所了解,通過合理選用在大田自然環(huán)境條件下不易開花的親本組合,可降低雜交后代的開花率,提高甘蔗常規(guī)育種的效率,具有重要的理論和現(xiàn)實意義,但本次調(diào)查分析,由于受調(diào)查對象的條件限制,未能深度挖掘甘蔗開花習(xí)性的相關(guān)遺傳規(guī)律,如開花性狀的相關(guān)遺傳力,親本及組合的配合力,開花習(xí)性與成熟度、糖分等性狀間的遺傳相關(guān),因此,今后需要加大這方面的研究力度,通過精確的試驗設(shè)計,深度研究甘蔗開花習(xí)性,為甘蔗的雜交育種服務(wù),以提高甘蔗育種的效率。
[1]彭紹光.甘蔗育種學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1990:63-97.
[2]黃錦福,鄧海華.甘蔗常用親本始花期及其遺傳研究[J].甘蔗糖業(yè),2004(4):6-10,18.
[3]趙紅梅,呂建林.福州市1997年甘蔗開花的氣候條件分析[J].甘蔗,1998,5(4):20-24.
[4]董立華,周清明,段惠芬,等.云南高原內(nèi)陸低海拔地區(qū)甘蔗難開花親本人工誘導(dǎo)開花初報[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究,2008,4(3):169-172.
[5]盧新澤.甘蔗品種開花對工農(nóng)藝性狀的影響[J].甘蔗糖業(yè),2005(6):7-11.
[6]吳其衛(wèi),符成,張垂明.優(yōu)良甘蔗難花親本的開花誘導(dǎo)與利用研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(13):70,72.
[7]盧川北,洪月云,戴藝民.亞熱帶地區(qū)人工誘導(dǎo)難開花重要甘蔗親本開花研究[J].中國糖料,1998(4):3-5.
[8]潘世明,王子琳,王水琦,等.幾年來甘蔗開花誘導(dǎo)和有性雜交技術(shù)的研究進展[J].甘蔗,2000,7(2):12-15.
[9]張垂明,吳其衛(wèi),符成,等.不同年份間斷夜處理對甘蔗開花影響的差異[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(31):13592-13595.
[10]Pereira A.R.,Barbieri V.,Nova N.A.V.Climatic conditioning of flowering induction in sugarcane[J].Agricultural Meteorology,1983,29(2):103-110.
[11]Midmore D.J.Effects of photoperiod on flowering and fertility of sugarcane(Saccharum spp.)[J].Field Crops Research,1980,3:65-81.
[12]Berding N.,Hurney A.P.Flowering and lodging,physiological-based traits affecting cane and sugar yield:What do we know of their control mechanisms and how do we manage them?[J].Field Crops Research,2005,92(2-3):261-275.